Материя или материальные субстанции идентифицируются на основе их физических и химических свойств. Узнайте, как работает этот процесс, и узнайте, как химики используют различные свойства для определения классификации вещества.
Оглянись. Что ты видишь? Какие вещи окружают вас? Может блокнот или клавиатура, монетка в кармане или даже домашний питомец? Подумайте, как вы можете описать эти вещи. Что у них общего? Вы можете придумать некоторые сходства; но одно ключевое сходство состоит в том, что все они являются материей. Материя – это все вокруг вас! Твой карандаш, книга; даже ты материя. Одна из самых важных вещей, которые делают химики, — это описание материи. Материя – это все, что имеет массу и занимает пространство . Химики целыми днями работают с веществом: описывают его, проводят измерения и даже изменяют его форму.
Физические и химические свойства вещества
Давайте внимательно посмотрим на монету в вашем кармане. Он сделан из металла. Вы можете сказать, что он сделан из металла, потому что он блестит и, возможно, имеет серебристый цвет. Те два описания, которые я ему дал, называются физическими свойствами . Физическое свойство – это характеристика, которую можно наблюдать или измерять без изменения состава . Если вы бросите монету в фонтан, она утонет. Это потому, что ваша монета более плотная, чем вода в фонтане. Плотность — еще один пример физического свойства. Ваша монета может быть немного влажной, но она по-прежнему состоит из того же материала, что и до того, как вы бросили ее в фонтан. Другие примеры физических свойств включают цвет, массу, запах, температуру кипения, объем и температуру .
Ржавчина возникает, когда железо реагирует с кислородом
Теперь поговорим о вашей машине. Ваш автомобиль, скорее всего, тоже сделан из металла. Как вы можете сказать? Вероятно, она имеет очень похожую плотность на монету в вашем кармане. Какими еще свойствами обладает автомобиль? Если вы когда-нибудь видели «сгибатель крыльев», то должны знать, что металлы вполне поддаются изгибу. Когда их что-то ударяет, они гнутся, а не разбиваются, как стекло. Это свойство известно как пластичность . Это свойство присуще почти всем металлам, и это физическое свойство, потому что ваш автомобиль по-прежнему состоит из того же металла после того, как на нем образовалась вмятина. Просто это может выглядеть немного иначе.
Но что произойдет, если мы перенесемся на 10 лет вперед. Как теперь выглядит та самая машина? Скорее всего, он может начать образовывать ржавчину. К сожалению, железо , из которого изготовлена ваша машина, не самый прочный из металлов. При контакте с кислородом превращается в ржавчину. Эта способность реагировать с кислородом с образованием ржавчины называется химическим свойством . Химическое свойство – это характеристика, которая может быть определена только путем изменения химической идентичности вещества . Мы начали с железа, но когда оно вступает в реакцию с кислородом воздуха, оно превращается в оксид железа или ржавчину. Каковы некоторые физические свойства ржавчины? Похожи ли они по свойствам на железо? Похожи ли они на свойства кислорода? Нет. У Rust есть свой собственный набор свойств. Во-первых, в отличие от своего металлического аналога, он хрупкий. Это также тусклый красновато-коричневый цвет. Таким образом, способность реагировать с кислородом является химическим свойством железа. Другие примеры химических свойств включают реакцию с водой, реакцию с кислотой, рН и мой личный фаворит: воспламеняемость или способность горет
Смеси и чистые вещества
Причина, по которой свойства так важны для химика, заключается в том, что химики используют их для описания материи и изменений, которые она претерпевает. Они также используют свойства, чтобы распределить материю по основным категориям или классификациям. Например, если у вас есть вещество, которое можно физически разделить на другие вещества, у вас есть смесь. Смесь – это материал, состоящий из двух или более веществ, которые физически смешаны, но не объединены химически. Возьмем, к примеру, океанскую воду. Основными компонентами морской воды являются вода и соль. Их можно разделить, дав воде испариться. Это физическое разделение, потому что мы начали с соленой воды, а закончили солью и водяным паром (который и есть вода). Растворы и сплавы являются примерами смесей.
Если вы не можете отделить его физически, то перед вами чистое вещество. Есть только два типа чистых веществ: элементы и соединения. Элемент – это чистое вещество, состоящее только из атомов одного типа. Примеры элементов включают водород, натрий, неон, золото и медь. Вернемся к нашей ржавой машине. Мы начали с двух элементов: железа и кислорода. Это были чистые вещества, содержащие только атомы железа или атомы кислорода. Прореагировав со временем, они химически соединились и превратились в совершенно другое вещество с другими свойствами.
Это новое вещество называется соединением. А – это чистое вещество, состоящее из двух или более различных химических элементов. Несколько распространенных соединений включают воду (H2O), известняк (CaCO3), соль (NaCl) и двуокись углерода (CO2). Разделить элементы в соединении непросто, потому что для этого требуется химическая реакция. Например, если бы я хотел отделить кислород от водорода в воде, мне пришлось бы сделать гораздо больше, чем просто разъединить их. Они должны были бы подвергнуться химической реакции, чтобы разделить их.