Kimia
Terkadang perbedaan antara fase dapat berlangsung terus menerus daripada memiliki batas yang diskrit, dalam hal ini materi ini dianggap dalam suatu keadaan superkritis. Ketika tiga keadaan bertemu berdasarkan kondisi, hal ini dikenal sebagai titik tripel serta karena ini merupakan invarian, hal ini adalah cara mudah untuk menentukan satu set kondisi.
"Ikatan kimia" merupakan gaya yang menahan berkumpulnya atom-atom dalam molekul atau kristal. Pada banyak senyawa sederhana, teori ikatan valensi dan konsep bilangan oksidasi dapat digunakan untuk menduga struktur molekular dan susunannya. Serupa dengan ini, teori-teori dari fisika klasik dapat digunakan untuk menduga banyak dari struktur ionik. Pada senyawa yang lebih
kompleks/rumit, seperti kompleks logam, teori ikatan valensi tidak dapat digunakan karena membutuhken pemahaman yang lebih dalam dengan basis mekanika kuantum.
Sebuah ikatan kimia dapat berupa ikatan kovalen, ikatan ionik, ikatan hidrogen atau hanya karena gaya Van der Waals. Masing-masing jenis ikatan dianggap berasal sejumlah potensial. Potensial ini menciptakan interaksi yang memegang atom bersama-sama dalam molekul atau kristal. Dalam banyak senyawa sederhana, teori ikatan valensi, model "Valence Shell Electron Pair Repulsion" (teori VSEPR), dan konsep bilangan oksidasi dapat digunakan untuk menjelaskan struktur dan komposisi molekul.
Ikatan ion terbentuk ketika logam kehilangan satu atau lebih elektron, menjadi kation bermuatan positif, serta elektron kemudian ditarik oleh atom non-logam, menjadi anion bermuatan negatif. Kedua ion bermuatan berlawanan menarik satu sama lain, dan ikatan ion adalah gaya elektrostatik tarik di antara keduanya. Misalnya, natrium (Na), logam,
kehilangan satu elektron untuk menjadi kation Na sementara klor (Cl), non-logam, menerima elektron ini untuk menjadi Cl. Ion-ion akan diikat menjadi satu karena daya tarik elektrostatik, serta senyawa natrium klorida (NaCl), atau garam dapur biasa, terbentuk.
"Reaksi kimia" adalah transformasi/perubahan dalam struktur molekul. Reaksi ini bisa menghasilkan penggabungan molekul membentuk molekul yang lebih besar, pembelahan molekul menjadi dua atau lebih molekul yang lebih kecil, atau penataulangan atom-atom dalam molekul. Reaksi kimia selalu melibatkan terbentuk atau terputusnya ikatan kimia. Oksidasi, reduksi,
disosiasi, netralisasi asam-basa serta reaksi penataan ulang molekul adalah beberapa jenis reaksi kimia yang umum digunakan.
Reaksi kimia dapat secara simbolis digambarkan melalui persamaan kimia. Sementara dalam reaksi kimia non-inti jumlah serta jenis atom pada kedua sisi persamaan adalah sama, untuk reaksi inti ini berlaku hanya untuk partikel inti yaitu. proton dan neutron.
Urutan tahapan yang mengatur ulang ikatan kimia dapat terjadi dalam perjalanan dari reaksi kimia yang disebut sebagai mekanismenya. Reaksi kimia dapat dibayangkan terjadi di sejumlah tahap, yang masing-masing dapat memiliki kecepatan yang berbeda. Banyak reaksi intermediet dengan stabilitas bervariasi sehingga dapat digambarkan selama reaksi. Mekanisme reaksi diajukan untuk menjelaskan kinetika serta campuran produk relatif dari suatu reaksi.
"Kimia kuantum" secara matematis menjelaskan kelakuan dasar materi pada tingkat molekul. Secara prinsip, dimungkinkan untuk menjelaskan semua sistem kimia dengan menggunakan teori ini. Dalam praktiknya, hanya sistem kimia paling sederhana yang dapat secara realistis diinvestigasi dengan mekanika kuantum murni dan harus dilakukan hampiran untuk sebagian besar tujuan praktis (misalnya, Hartree-Fock,
pasca-Hartree-Fock, atau teori fungsi kerapatan, lihat kimia komputasi untuk detailnya). Karenanya, pemahaman mendalam mekanika kuantum tidak diperlukan bagi sebagian besar bidang kimia karena implikasi penting dari teori (terutama hampiran orbital) dapat dipahami dan diterapkan dengan lebih sederhana.
Dalam mekanika kuantum (beberapa penerapan dalam kimia komputasi dan kimia kuantum), Hamiltonan, atau keadaan fisik, dari partikel dapat dinyatakan sebagai penjumlahan dua operator, satu berhubungan dengan energi kinetik dan satunya dengan energi potensial. Hamiltonan dalam persamaan gelombang Schrödinger yang digunakan dalam kimia kuantum tidak memiliki terminologi bagi putaran elektron.
Penyelesaian persamaan Schrödinger untuk atom hidrogen memberikan bentuk persamaan gelombang untuk orbital atom, dan energi relatif dari orbital 1s, 2s, 2p, dan 3p. Hampiran orbital dapat digunakan untuk memahami atom lainnya seperti helium, litium, dan karbon.
"Hukum-hukum kimia" sebenarnya merupakan hukum fisika yang diterapkan dalam sistem kimia. Konsep yang paling mendasar dalam kimia adalah Hukum kekekalan massa yang menyatakan bahwa tidak ada perubahan jumlah zat yang terukur pada saat reaksi kimia biasa. Fisika modern menunjukkan bahwa sebenarnya energilah yang kekal, dan
bahwa energi dan massa saling berkaitan. Kekekalan energi ini mengarahkan kepada pentingnya konsep kesetimbangan, termodinamika, dan kinetika.
Reaksi kimia diatur oleh hukum-hukum tertentu, yang telah menjadi konsep dasar dalam kimia. Beberapa hukum tersebut adalah:
Industri kimia adalah salah satu aktivitas ekonomi yang penting. Top 50 produser kimia dunia pada tahun 2004 mempunyai penjualan sebesar USD $587 miliar dengan profit margin sebesar 8.1% dan pengeluaran rekayasa (riset dan pengembangan) sebesar 2.1% dari total penjualan kimia.