Denk- en werkwijzen bij scheikunde

Onderstaande beschrijving geeft een karakterisering van het vak scheikunde met de daarbij behorende werkwijzen (dikgedrukt) en denkwijzen (cursief).

1. Scheikunde is de discipline die zich bezig houdt met de samenstelling, structuur en eigenschappen van materie en de relaties daartussen.

1. Scheikunde bestudeert materialen en de bouwstenen waaruit deze opgebouwd zijn, van een enkel atoom (kleiner dan een nm) naar complexe moleculen zoals bijvoorbeeld polymeren tot aan structuren zoals vezels in kabels (rond 𝜇m)(denken in verschillende schaalgroottes).
2. Het periodiek systeem van elementen is het conceptuele en organiserende kader. Terugkerende patronen in eigenschappen van elementen vormen de basis voor de rangschikking van de elementen (denken in patronen). Het periodiek systeem dient als model dat kan worden gebruikt bij het verklaren en voorspellen van omzettingen van en interacties tussen stoffen.
3. Chemische reacties staan centraal in de scheikunde: het verdwijnen van beginstoffen en het ontstaan van nieuwe stoffen. Scheikunde omvat de studie naar reactiviteit en de energie-effecten van chemische reacties onder verschillende omstandigheden.
4. Bij het verklaren van eigenschappen van stoffen zijn structuur-eigenschap redeneringen van belang, in scheikunde ook wel macro-meso-micro-denken genoemd. De structuur in verschillende schaalniveaus heeft invloed op de stofeigenschappen. Dit is een centraal thema binnen het scheikunde-onderwijs en expliciet aanwezig binnen het nieuwe scheikunde examenprogramma (denken in structuur-eigenschap relaties).

2. Scheikunde houdt zich bezig met de ontwikkeling van nieuwe materialen en producten.

1. Waar scheikunde ooit begon als een discipline die ontleding en scheiding van stoffen als een belangrijke activiteit omhelsde (en waarmee, met name in de 18de en 19de eeuw vele chemische elementen zijn ontdekt) houdt scheikunde zich nu vooral bezig met de  synthese van nieuwe stoffen, het modeleren van bestaande stoffen en het analyseren van (on)bekende omzettingen.
2. Materialen kunnen op een dusdanige wijze gesynthetiseerd worden dat ze specifiek gewenste eigenschappen hebben. Voorbeelden zijn nieuwe polymeren zoals (bio-)plastics, nieuwe medicijnen en nieuwe materialen ten behoeve van efficiënt gebruik en opslag van energie, zoals bijvoorbeeld brandstofcellen of katalysatoren. Bij het ontwikkelen, ontwerpen, verklaren en beschrijven van eigenschappen gaat het steeds om structuur-eigenschap relaties.
3. Scheikunde houdt zich bezig met productieprocessen van een reageerbuis (R&D) tot de fabriek (denken in schaalgroottes). Scheikundige kennis is nodig bij het meten aan en het beheersen van processen. Het vindt zijn toepassing in verschillende sectoren, o.a. voeding, energie, medicijnen, verf, papier en kunststoffen.

3. Scheikunde is met name een experimentele discipline.

1. Scheikunde houdt zich bezig met de analyse van, het onderzoek naar en de synthese van moleculen;
2. Scheikunde past natuurwetten toe op materie door zowel in het laboratorium als ook modelmatig te experimenteren;
3. Analytische chemie, de branche van de scheikunde die analysemethoden ontwikkelt en toepast, is essentieel voor het in praktijk kunnen brengen van de experimentele scheikunde;
4. Denken in patronen is belangrijk bij de interpretatie van chromatografische en spectrometrische analyse van chemische stoffen, zowel kwalitatief (moleculaire structuur) als kwantitatief (concentraties).

4. Scheikunde houdt zich bezig met duurzaamheid.

1. De ontwikkeling van duurzame productieprocessen in de chemische industrie waarin zo efficiënt mogelijk wordt omgegaan met grondstoffen en restproducten hernieuwbaar ingezet kunnen worden (groene chemie).
2. Veel nieuw ontwikkelde materialen dragen bij aan duurzaamheid, mede doordat ze steeds vaker uit afvalstoffen kunnen worden ontworpen en geproduceerd. Stoffen verliezen hiermee niet hun economische waarde (cradle-to-cradle of circulaire economie).
3. Nieuwe en steeds gevoeligere analysemethoden maken het mogelijk steeds meer onderzoek te doen naar de aanwezigheid van stoffen in onze leefomgeving.

5. Scheikunde speelt een belangrijke rol op het vlak van risico’s en veiligheid.

1. Scheikunde draagt nadrukkelijk bij aan het beheersen van risico’s in laboratoria en industriële omgevingen. Denken in termen van veiligheid en het omgaan met en vermijden van risico’s zijn belangrijke aspecten in laboratoria en industrie.
2. Het op systematische en veilige manier werken met, gebruik, transport en opslag van chemische stoffen is een belangrijke tak van de scheikunde.

6. Scheikunde is belangrijk voor alle andere natuurwetenschappelijke disciplines.

1. In veel interdisciplinaire gebieden is scheikunde als een herkenbare discipline aanwezig.
2. Scheikundige analysemethoden worden gebruikt in alle andere natuurwetenschappelijke disciplines.