1.1. Kehad ja keskkonnad. Sissejuhatus süsteemidesse
Eelmisel aastal füüsikat õppides õppisite, et maailm, milles me elame, on maailm füüsilised kehad Ja kolmapäeval. Mille poolest erineb füüsiline keha keskkonnast? Igal füüsilisel kehal on kuju ja maht.
Näiteks füüsilised kehad on väga erinevad objektid: alumiiniumlusikas, nael, teemant, klaas, kilekott, jäämägi, lauasoola tera, suhkrutükk, vihmapiisk. Aga õhk? See on pidevalt meie ümber, kuid me ei näe selle vormi. Meie jaoks on õhk meedium. Teine näide: inimese jaoks on meri, kuigi väga suur, kuid siiski füüsiline keha – sellel on kuju ja maht. Ja selles ujuvate kalade jaoks on meri suure tõenäosusega keskkond.
Oma elukogemusest tead, et kõik, mis meid ümbritseb, koosneb millestki. Teie ees lebav õpik koosneb õhukestest tekstilehtedest ja vastupidavamast kaanest; äratuskell, mis sind hommikul äratab, on tehtud paljudest erinevatest osadest. See tähendab, et võime väita, et õpik ja äratuskell esindavad süsteem.
On väga oluline, et süsteemi komponendid oleksid ühendatud, kuna nendevaheliste ühenduste puudumisel muutuks iga süsteem "hunnikuks".
Iga süsteemi kõige olulisem omadus on selle ühend Ja struktuur. Kõik muud süsteemi omadused sõltuvad koostisest ja struktuurist.
Meil on vaja ettekujutust süsteemidest, et mõista, millest füüsilised kehad ja keskkonnad koosnevad, sest need kõik on süsteemid. (Gaasilised keskkonnad (gaasid) moodustavad süsteemi ainult koos sellega, mis takistab nende paisumist.)
KEHA, KESKKOND, SÜSTEEM, SÜSTEEMI KOOSTIS, SÜSTEEMI STRUKTUUR.
1. Too mitu näidet füüsikaliste kehade kohta, mis õpikust puuduvad (mitte rohkem kui viis).
2.Milliste füüsiliste keskkondadega konn igapäevaelus kokku puutub?
3. Mille poolest erineb teie arvates füüsiline keha keskkonnast?
1.2. Aatomid, molekulid, ained
Kui vaatate suhkrukaussi või soolaloksutisse, näete, et suhkur ja sool koosnevad üsna väikestest teradest. Ja kui vaadata neid teri läbi suurendusklaasi, siis on näha, et igaüks neist on lamedate servadega (kristalliline) hulktahukas. Ilma spetsiaalse varustuseta ei suuda me eristada, millest need kristallid on valmistatud, kuid kaasaegne teadus on hästi teadlik meetoditest, mis seda võimaldavad. Need meetodid ja neid kasutavad instrumendid töötasid välja füüsikud. Nad kasutavad väga keerulisi nähtusi, mida me siin ei käsitle. Ütleme nii, et neid meetodeid saab võrrelda väga võimsa mikroskoobiga. Kui uurime soola või suhkru kristalli läbi sellise “mikroskoobi” järjest suurema suurendusega, siis lõpuks avastame, et see kristall sisaldab väga väikeseid sfäärilisi osakesi. Tavaliselt kutsutakse neid aatomid(kuigi see pole täiesti tõsi, on nende täpsem nimi nukliidid). Aatomid on osa kõigist meid ümbritsevatest kehadest ja keskkondadest.
Aatomid on väga väikesed osakesed, nende suurus on üks kuni viis angströmit (tähistatakse tähega A o.). Üks angström on 10–10 meetrit. Suhkrukristalli suurus on ligikaudu 1 mm, selline kristall on ligikaudu 10 miljonit korda suurem kui ükski selle koostises olev aatom. Et paremini mõista, kui väikesed osakesed on aatomid, vaatleme seda näidet: kui õun on suurendatud maakera suuruseks, muutub sama palju suurendatud aatom keskmise õuna suuruseks.
Vaatamata nii väikestele suurustele on aatomid üsna keerulised osakesed. Sel aastal saate tuttavaks aatomite struktuuriga, kuid praegu ütleme lihtsalt, et iga aatom koosneb aatomituum ja sellega seotud elektronkiht, see tähendab, et see esindab ka süsteemi.
Praegu on teada veidi üle saja aatomitüübi. Neist umbes kaheksakümmend on stabiilsed. Ja neist kaheksakümnest aatomitüübist on ehitatud kõik meid ümbritsevad objektid kogu nende lõpmatus mitmekesisuses.
Aatomite üks olulisemaid omadusi on nende kalduvus omavahel kombineerida. Enamasti põhjustab see teket molekulid.
Molekul võib sisaldada kahte kuni mitusada tuhat aatomit. Veelgi enam, väikesed molekulid (kahe-, kolmeaatomilised...) võivad koosneda identsetest aatomitest, suured aga reeglina erinevatest aatomitest. Kuna molekul koosneb mitmest aatomist ja need aatomid on omavahel ühendatud, siis tahkis ja vedelikus on molekulid omavahel seotud, gaasides aga mitte.
Aatomite vahelisi sidemeid nimetatakse keemilised sidemed, ja molekulidevahelised sidemed on molekulidevahelised sidemed.
Moodustuvad üksteisega seotud molekulid ained.
Molekulidest koosnevaid aineid nimetatakse molekulaarsed ained. Seega koosneb vesi veemolekulidest, suhkur - sahharoosi molekulidest ja polüetüleen - polüetüleeni molekulidest.
Lisaks koosnevad paljud ained otseselt aatomitest või muudest osakestest ega sisalda molekule. Näiteks alumiinium, raud, teemant, klaas ja lauasool ei sisalda molekule. Selliseid aineid nimetatakse mittemolekulaarne.
Mittemolekulaarsetes ainetes on aatomid ja muud keemilised osakesed, nagu ka molekulides, omavahel seotud keemiliste sidemetega Ainete jagunemine molekulaarseteks ja mittemolekulaarseteks on ainete klassifikatsioon struktuuri tüübi järgi.
Eeldusel, et omavahel seotud aatomid säilitavad sfäärilise kuju, on võimalik konstrueerida molekulide ja mittemolekulaarsete kristallide kolmemõõtmelisi mudeleid. Selliste mudelite näited on näidatud joonisel fig. 1.1.
Enamikku aineid leidub tavaliselt ühes kolmest agregatsiooniseisundid: tahke, vedel või gaasiline. Kuumutamisel või jahutamisel võivad molekulaarsed ained muutuda ühest agregatsiooniolekust teise. Sellised üleminekud on skemaatiliselt näidatud joonisel fig. 1.2.
Mittemolekulaarse aine üleminekuga ühest agregatsiooniseisundist teise võib kaasneda struktuuri tüübi muutumine. Kõige sagedamini esineb see nähtus mittemolekulaarsete ainete aurustumisel.
Kell sulamine, keetmine, kondenseerumine ja sarnased nähtused, mis esinevad molekulaarsete ainetega, ainete molekulid ei hävi ega moodustu. Katkevad või moodustuvad ainult molekulidevahelised sidemed. Näiteks jää muutub sulamisel veeks ja vesi keemisel veeauruks. Sel juhul veemolekulid ei hävi ja seetõttu jääb vesi ainena muutumatuks. Seega on kõigis kolmes agregatsiooni olekus tegemist sama ainega – veega.
Kuid mitte kõik molekulaarsed ained ei saa eksisteerida kõigis kolmes agregatsiooniolekus. Paljud neist kuumutamisel lagunema st need muundatakse teisteks aineteks, samal ajal kui nende molekulid hävivad. Näiteks tselluloos (puidu ja paberi põhikomponent) kuumutamisel ei sula, vaid laguneb. Selle molekulid hävivad ja "fragmentidest" moodustuvad täiesti erinevad molekulid.
Niisiis, molekulaarne aine jääb iseendaks, st keemiliselt muutumatuks, kuni selle molekulid jäävad muutumatuks.
Kuid teate, et molekulid on pidevas liikumises. Ja ka molekule moodustavad aatomid liiguvad (võnkuvad). Temperatuuri tõustes suureneb aatomite vibratsioon molekulides. Kas võib öelda, et molekulid jäävad täiesti muutumatuks? Muidugi mitte! Mis jääb siis muutumatuks? Vastus sellele küsimusele on ühes järgmistest lõikudest.
Vesi. Vesi on meie planeedil kõige kuulsam ja väga levinud aine: Maa pinnast on 3/4 ulatuses kaetud veega, inimene koosneb 65% ulatuses veest, ilma veeta pole elu võimalik, kuna kõik keha rakulised protsessid toimuvad vesilahus. Vesi on molekulaarne aine. See on üks väheseid aineid, mis esineb looduslikult tahkes, vedelas ja gaasilises olekus, ja ainus aine, mille igal neist olekutest on oma nimi. |
| Raud- hõbevalge, läikiv, tempermalmist metall. See on mittemolekulaarne aine. Metallide hulgas on raud alumiiniumi järel teisel kohal looduses leiduva arvukuse poolest ja esikohal inimkonna jaoks tähtsuselt. Koos teise metalliga – nikliga – moodustab see meie planeedi tuuma. Puhtal raual pole laialdasi praktilisi rakendusi. Delhi naabruses asuv kuulus Qutubi sammas on umbes seitsme meetri kõrgune ja 6,5 tonni kaaluv, ligi 2800 aastat vana (püstitati 9. sajandil eKr) – üks väheseid näiteid puhta raua kasutamisest (99,72). %); võimalik, et selle konstruktsiooni vastupidavust ja korrosioonikindlust seletab just materjali puhtus. Malmi, terase ja muude sulamite kujul kasutatakse rauda sõna otseses mõttes kõigis tehnoloogiaharudes. Selle väärtuslikke magnetilisi omadusi kasutatakse elektrivoolugeneraatorites ja elektrimootorites. Raud on inimestele ja loomadele eluliselt tähtis element, kuna see on osa vere hemoglobiinist. Selle defitsiidi korral ei saa kudede rakud piisavalt hapnikku, mis põhjustab väga tõsiseid tagajärgi. |
ATOM (NUKLIIID), MOLEKULL, KEEMILISED SIDEMED, MOLEKULIDEVAHELISED SIDEMED, MOLEKULAARSED AINE, MITTEMOLEKULAARNE AINE, STRUKTUURI TÜÜP, AKGREGAADISE OLUKORD.
1.Millised sidemed on tugevamad: keemilised või molekulidevahelised?
2. Mis vahe on tahkel, vedelal ja gaasilisel olekul? Kuidas molekulid liiguvad gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes?
3.Kas olete kunagi jälginud mingite ainete (v.a jää) sulamisprotsesse? Aga keetmine (v.a vesi)?
4.Millised on nende protsesside omadused? Tooge näiteid teile teadaolevate tahkete ainete sublimatsioonist.
5. Tooge näiteid teile teadaolevatest ainetest, mida võib leida a) kõigis kolmes agregatsiooni olekus; b) ainult tahkes või vedelas olekus; c) ainult tahkes olekus.
1.3. Keemilised elemendid
Nagu te juba teate, võivad aatomid olla samad ja erinevad. Kuidas erinevad aatomid üksteisest struktuuri poolest erinevad, saate varsti teada, kuid praegu ütleme lihtsalt, et erinevad aatomid on erinevad keemiline käitumine st nende võimet omavahel ühendada, moodustades molekule (või mittemolekulaarseid aineid).
Teisisõnu, keemilised elemendid on sama tüüpi aatomid, mida mainiti eelmises lõigus.
Igal keemilisel elemendil on oma nimi, näiteks: vesinik, süsinik, raud jne. Lisaks on igale elemendile määratud ka oma sümbol. Neid sümboleid näete näiteks kooli keemiaklassis “Keemiliste elementide tabelis”.
Keemiline element on abstraktne agregaat. See on suvalise arvu antud tüüpi aatomite nimi ja need aatomid võivad asuda kõikjal, näiteks: üks Maal ja teine Veenusel. Keemilist elementi ei saa oma kätega näha ega puudutada. Keemilise elemendi moodustavad aatomid võivad olla üksteisega seotud, kuid ei pruugi olla. Järelikult ei ole keemiline element ei aine ega materiaalne süsteem.
KEEMILINE ELEMINE, ELEMENDI SYMBOL.
1. Defineerige mõiste "keemiline element", kasutades sõnu "aatomite tüüp".
2. Mitu tähendust on sõnal “raud” keemias? Mis on need tähendused?
1.4. Ainete klassifikatsioon
Enne objektide klassifitseerimise alustamist peate valima tunnuse, mille järgi seda klassifitseerimist teostate ( klassifikatsioonimärk). Näiteks pliiatsite hunnikut karpidesse paigutades saab juhinduda nende värvist, kujust, pikkusest, kõvadusest või millestki muust. Valitud omadus on klassifitseerimiskriteerium. Ained on palju keerukamad ja mitmekesisemad esemed kui pliiatsid, seetõttu on siin palju rohkem klassifitseerimistunnuseid.
Kõik ained (ja te juba teate, et aine on süsteem) koosnevad osakestest. Esimene klassifitseerimistunnus on aatomituumade olemasolu (või puudumine) nendes osakestes. Selle alusel jagunevad kõik ained keemilised ained Ja füüsikalised ained.
| Keemiline aine– aine, mis koosneb aatomituumi sisaldavatest osakestest. |
Sellised osakesed (ja neid nimetatakse keemilised osakesed) võivad olla aatomid (ühe tuumaga osakesed), molekulid (mitme tuumaga osakesed), mittemolekulaarsed kristallid (palju tuumaga osakesed) ja mõned teised. Iga keemiline osake sisaldab lisaks tuumadele või tuumadele ka elektrone.
Lisaks kemikaalidele on looduses ka teisi aineid. Näiteks: neutrontähtede aine, mis koosneb osakestest, mida nimetatakse neutroniteks; elektronide, neutronite ja muude osakeste vood. Selliseid aineid nimetatakse füüsikalisteks.
| Füüsiline aine– aine, mis koosneb osakestest, mis ei sisalda aatomituumi. |
Maal ei kohta te peaaegu kunagi füüsilisi aineid.
Keemiliste osakeste tüübi või struktuuri tüübi järgi jagunevad kõik keemilised ained järgmisteks osadeks molekulaarne Ja mittemolekulaarne, sa juba tead seda.
Aine võib koosneda koostiselt ja struktuurilt identsetest keemilistest osakestest – antud juhul nimetatakse seda puhas, või indiviid, substants. Kui osakesed on erinevad, siis - segu.
See kehtib nii molekulaarsete kui ka mittemolekulaarsete ainete kohta. Näiteks molekulaarne aine "vesi" koosneb veemolekulidest, mis on koostiselt ja struktuurilt identsed, ja mittemolekulaarne aine "lauasool" koosneb lauasoola kristallidest, mis on koostiselt ja struktuurilt identsed.
Enamik looduslikke aineid on segud. Näiteks õhk on segu molekulaarsetest ainetest "lämmastik" ja "hapnik" teiste gaaside lisanditega ning kivim "graniit" on segu mittemolekulaarsetest ainetest "kvarts", "päevakivi" ja "vilgukivi" samuti mitmesugused lisandid.
Üksikuid kemikaale nimetatakse sageli lihtsalt aineteks.
Keemilised ained võivad sisaldada ainult ühe keemilise elemendi aatomeid või erinevate elementide aatomeid. Selle kriteeriumi alusel jagatakse ained lihtne Ja keeruline.
Näiteks lihtaine "hapnik" koosneb kaheaatomilistest hapnikumolekulidest ja aine "hapnik" sisaldab ainult hapniku elemendi aatomeid. Teine näide: lihtaine "raud" koosneb rauakristallidest ja aine "raud" sisaldab ainult elemendi raud aatomeid. Ajalooliselt on lihtsal ainel tavaliselt sama nimi kui elemendil, mille aatomitest see aine koosneb.
Mõned elemendid ei moodusta aga ühte, vaid mitut lihtsat ainet. Näiteks element hapnik moodustab kaks lihtsat ainet: "hapnik", mis koosneb kaheaatomilistest molekulidest, ja "osoon", mis koosneb kolmeaatomilistest molekulidest. Element süsinik moodustab kaks tuntud mittemolekulaarset lihtainet: teemant ja grafiit. Seda nähtust nimetatakse allotroopia.
Neid lihtsaid aineid nimetatakse allotroopsed modifikatsioonid. Need on kvalitatiivse koostise poolest identsed, kuid erinevad üksteisest struktuuri poolest.
Seega koosneb kompleksaine “vesi” veemolekulidest, mis omakorda koosnevad vesiniku- ja hapnikuaatomitest. Seetõttu on vesiniku- ja hapnikuaatomid osa veest. Kompleksaine "kvarts" koosneb kvartskristallidest, kvartskristallid koosnevad räni aatomitest ja hapnikuaatomitest, see tähendab, et räni aatomid ja hapnikuaatomid on osa kvartsist. Muidugi võib keeruline aine sisaldada rohkem kui kahe elemendi aatomeid.
Keerulisi aineid nimetatakse ka ühendused.
Tabelis 1 on toodud lihtsate ja keerukate ainete näited, samuti nende struktuuri tüübid.
Tabel I. Liht- ja kompleksained molekulaarset (m) ja mittemolekulaarset (n/m) tüüpi struktuuri
Lihtsad ained |
Komplekssed ained |
||
Nimi |
Hoone tüüp |
Nimi |
Hoone tüüp |
| Hapnik | Vesi | ||
| Vesinik | soola | ||
| Teemant | sahharoos | ||
| Raud | Vasksulfaat | ||
| Väävel | butaan | ||
| Alumiiniumist | Fosforhappe | ||
| Valge fosfor | Sooda | ||
| Lämmastik | Söögisooda | ||
Joonisel fig. Joonisel 1.3 on kujutatud skeem ainete klassifitseerimiseks vastavalt meie poolt uuritud omadustele: tuumade olemasolu ainet moodustavates osakestes, ainete keemilise identiteedi, ühe või mitme elemendi aatomite sisalduse ja struktuuri tüübi järgi. . Skeemi täiendatakse segude jagamisega mehaanilised segud Ja lahendusi, siin on klassifitseerimistunnuseks struktuuritase, millel osakesed segunevad.
Nagu üksikud ained, võivad lahused olla tahked, vedelad (mida tavaliselt nimetatakse lihtsalt "lahusteks") või gaasilised (nn gaaside segud). Tahkete lahenduste näited: kulla ja hõbeda ehete sulam, rubiinist vääriskivi. Vedelate lahuste näited on teile hästi teada: näiteks lauasoola lahus vees, lauaäädikas (äädikhappe lahus vees). Gaasiliste lahuste näited: õhk, hapniku-heeliumi segud hingavate sukeldujate jaoks jne.
| Teemant- süsiniku allotroopne modifikatsioon. See on värvitu pärl, mida hinnatakse värvide mängu ja sära tõttu. Vana-India keelest tõlgitud sõna "teemant" tähendab "seda, mis ei purune". Kõigist mineraalidest on teemandil suurim kõvadus. Kuid vaatamata oma nimele on see üsna habras. Lõigatud teemante nimetatakse briljantideks. Lõike- ja abrasiivmaterjalina kasutatakse liiga väikeseid või ebakvaliteetseid looduslikke teemante, mida ehetes kasutada ei saa (abrasiivmaterjal on materjal lihvimiseks ja poleerimiseks). Oma keemiliste omaduste järgi on teemant madala aktiivsusega aine. |
| Grafiit– süsiniku teine allotroopne modifikatsioon. See on ka mittemolekulaarne aine. Erinevalt teemandist on see must-hall, katsudes rasvane ja üsna pehme, lisaks juhib päris hästi elektrit. Tänu oma omadustele kasutatakse grafiiti väga erinevates inimtegevuse valdkondades. Näiteks: te kõik kasutate "lihtsaid" pliiatseid, kuid kirjutusvarras - plii - on valmistatud samast grafiidist. Grafiit on väga kuumakindel, seetõttu kasutatakse seda tulekindlate tiiglite valmistamiseks, milles metallid sulatatakse. Lisaks on grafiidist valmistatud kuumakindel määrdeaine, samuti liigutatavad elektrikontaktid, eriti need, mis on paigaldatud trollibussi stangedele kohtades, kus need libisevad mööda elektrijuhtmeid. On ka teisi, sama olulisi kasutusvaldkondi. Võrreldes teemandiga on grafiit reaktiivsem. |
KEEMILINE AINE, ÜKSIK AINE, SEGU, LIHTNE AINE, KEERULINE AINE, ALLOTROOPIA, LAHUS.
1. Tooge vähemalt kolm näidet üksikutest ainetest ja sama palju näiteid segudest.
2.Milliste lihtsate ainetega sa elus pidevalt kokku puutud?
3. Millised teie näitena toodud üksikutest ainetest on lihtained ja millised kompleksained?
4. Millised järgmistest lausetest räägivad keemilisest elemendist ja millised lihtsast ainest?
a) Hapnikuaatom põrkub süsinikuaatomiga.
b) Vesi sisaldab vesinikku ja hapnikku.
c) Vesiniku ja hapniku segu on plahvatusohtlik.
d) Kõige tulekindlam metall on volfram.
e) Pann on valmistatud alumiiniumist.
f) Kvarts on räni ühend hapnikuga.
g) Hapniku molekul koosneb kahest hapnikuaatomist.
h) Vask, hõbe ja kuld on inimestele tuntud iidsetest aegadest.
5.Tooge viis näidet teile teadaolevatest lahendustest.
6.Milline on teie arvates väline erinevus mehaanilise segu ja lahuse vahel?
1.5. Ainete omadused ja omadused. Segude eraldamine
Iga materiaalse süsteemi objekt (välja arvatud elementaarosakesed) on ise süsteem, see tähendab, et see koosneb teistest, omavahel seotud väiksematest objektidest. Seega on iga süsteem ise keeruline objekt ja peaaegu kõik objektid on süsteemid. Näiteks keemia jaoks oluline süsteem - molekul - koosneb aatomitest, mis on omavahel keemiliste sidemetega seotud (nende sidemete olemust saate teada 7. peatükki uurides). Teine näide: aatom. See on ka materiaalne süsteem, mis koosneb aatomituumast ja sellega seotud elektronidest (nende sidemete olemuse kohta saate teada 3. peatükist).
Iga objekti saab kirjeldada või iseloomustada rohkem või vähem üksikasjalikult ehk siis loetleda omadused.
Keemias on objektid peamiselt ained. Keemilised ained on väga erineval kujul: vedelad ja tahked, värvitud ja värvilised, kerged ja rasked, aktiivsed ja inertsed jne. Üks aine erineb teisest mitmel viisil, mida teatavasti nimetatakse omadusteks.
| Aine omadused- antud ainele omane tunnus. |
Ainetel on väga erinevaid omadusi: agregatsiooni olek, värvus, lõhn, tihedus, sulamisvõime, sulamistemperatuur, lagunemisvõime kuumutamisel, lagunemistemperatuur, hügroskoopsus (võime niiskust imada), viskoossus, võime suhelda muud ained ja paljud teised. Nendest omadustest on kõige olulisemad ühend Ja struktuur. Kõik muud selle omadused, sealhulgas omadused, sõltuvad aine koostisest ja struktuurist.
Eristama kvaliteetne koostis Ja kvantitatiivne koostis ained.
Aine kvalitatiivse koostise kirjeldamiseks loetlevad nad, milliste elementide aatomid sisalduvad selle aine koostises.
Molekulaarse aine kvantitatiivse koostise kirjeldamisel märgitakse, milliste elementide aatomid ja millises koguses moodustavad selle aine molekuli.
Mittemolekulaarse aine kvantitatiivse koostise kirjeldamisel märkige iga selle aine moodustava elemendi aatomite arvu suhe.
Aine struktuuri all mõistetakse a) seoste jada ainet moodustavate aatomite vahel; b) nendevaheliste ühenduste olemus ja c) aatomite suhteline paigutus ruumis.
Nüüd pöördume tagasi küsimuse juurde, millega lõime 1.2 lõpetasime: mis jääb molekulides muutumatuks, kui molekulaarne aine jääb iseendaks? Nüüd saame sellele küsimusele juba vastata: molekulide koostis ja struktuur jäävad muutumatuks. Ja kui nii, siis saame selgitada punktis 1.2 tehtud järeldust:
Aine jääb iseendaks ehk keemiliselt muutumatuks seni, kuni selle molekulide koostis ja struktuur jäävad muutumatuks (mittemolekulaarsete ainete puhul - seni, kuni säilib selle koostis ja aatomitevaheliste sidemete olemus ).
Muude süsteemide puhul eraldatakse ainete omaduste hulgas spetsiaalne rühm ainete omadused, see tähendab nende võimet muutuda vastastikmõju tulemusena teiste kehade või ainetega, samuti antud aine koostisosade koosmõju tulemusena.
Teine juhtum on üsna haruldane, seetõttu võib aine omadusi defineerida kui selle aine võimet mistahes välismõjul teatud viisil muutuda. Ja kuna välismõjud võivad olla väga mitmekesised (kuumutamine, kokkusurumine, vette kastmine, segamine mõne muu ainega jne), võivad need põhjustada ka erinevaid muutusi. Kuumutamisel võib tahke aine sulada või sulamata laguneda, muutudes muudeks aineteks. Kui aine sulab kuumutamisel, siis me ütleme, et sellel on sulamisvõime. See on antud aine omadus (see esineb näiteks hõbedas ja puudub tselluloosis). Samuti võib vedelik kuumutamisel keeda või mitte keeda, vaid ka laguneda. See on keemisvõime (see avaldub näiteks vees ja puudub sulas polüetüleenist). Vette sukeldatud aine võib selles lahustuda, aga ei pruugi see omadus vees lahustuda. Tulele toodud paber süttib õhus, kuid kuldtraat mitte, see tähendab, et paberil (õigemini tselluloosil) on õhus põlemisvõime, kuid kuldtraadil seda omadust pole. Ainetel on palju erinevaid omadusi.
Sulamisvõime, keemisvõime, deformeerumisvõime jms omadused viitavad füüsikalised omadused ained.
Nende hulka kuuluvad võime reageerida teiste ainetega, võime laguneda ja mõnikord ka lahustumisvõime keemilised omadused ained.
Teine ainete omaduste rühm on kvantitatiivne omadused. Lõigu alguses toodud omadustest on kvantitatiivsed tihedus, sulamistemperatuur, lagunemistemperatuur ja viskoossus. Nad kõik esindavad füüsikalised kogused. Füüsika kursusel tutvustati teile füüsikalisi suurusi seitsmendas klassis ja jätkate nende uurimist. Täpsemalt uurid sel aastal keemias kasutatavaid olulisimaid füüsikalisi suurusi.
Aine omaduste hulgas on selliseid, mis ei ole omadused ega kvantitatiivsed omadused, kuid on aine kirjeldamisel väga olulised. Nende hulka kuuluvad koostis, struktuur, agregatsiooni olek ja muud omadused.
Igal üksikul ainel on oma omaduste kogum ja sellise aine kvantitatiivsed omadused on konstantsed. Näiteks puhas vesi normaalrõhul keeb täpselt 100 o C juures, etüülalkohol samadel tingimustel 78 o C. Nii vesi kui etüülalkohol on üksikud ained. Ja näiteks bensiin, mis on mitme aine segu, ei oma kindlat keemistemperatuuri (keeb teatud temperatuurivahemikus).
Ainete füüsikaliste omaduste ja muude omaduste erinevused võimaldavad eraldada neist koosnevaid segusid.
Segude lahutamiseks koostisosadeks kasutatakse mitmesuguseid füüsikalisi eraldamismeetodeid, näiteks: toetades Koos dekanteerimise teel(vedeliku setetest tühjendades), filtreerimine(pingutamine), aurustumine,magnetiline eraldamine(magneteraldus) ja paljud teised meetodid. Mõne neist meetoditest saate praktiliselt tuttavaks.
| Kuldne– üks väärismetalle, mis on inimestele teada iidsetest aegadest. Inimesed leidsid kulda kullatükkide või pannitud kuldliiva kujul. Keskajal pidasid alkeemikud Päikest kulla patrooniks. Kuld on mittemolekulaarne aine. See on üsna pehme, ilus kollane metall, tempermalmist, raske, kõrge sulamistemperatuuriga. Tänu nendele omadustele, samuti võimele aja jooksul mitte muutuda ja immuunsusele erinevatele mõjudele (madal reaktsioonivõime) on kuld juba iidsetest aegadest olnud väga kõrgelt hinnatud. Varem kasutati kulda peamiselt müntide vermimisel, ehete valmistamisel ja mõnel muul alal, näiteks hinnaliste lauanõude valmistamisel. Tänaseni kasutatakse osa kullast ehete valmistamisel. Puhas kuld on väga pehme metall, seega ei kasuta juveliirid mitte kulda ennast, vaid selle sulameid teiste metallidega – selliste sulamite mehaaniline tugevus on oluliselt suurem. Kuid nüüd kasutatakse enamikku kaevandatud kullast elektroonikaseadmetes. Kuld on aga endiselt valuutametall. |
| Hõbedane- ka üks väärismetallidest, mida inimene teab iidsetest aegadest. Looduslikku hõbedat esineb looduses, kuid palju harvemini kui kulda. Keskajal pidasid alkeemikud Kuud hõbeda kaitsepühakuks. Nagu kõik metallid, on ka hõbe mittemolekulaarne aine. Hõbe on üsna pehme, plastiline metall, kuid vähem plastiline kui kuld. Inimesed on juba ammu märganud hõbeda enda ja selle ühendite desinfitseerivaid ja antimikroobseid omadusi. Õigeusu kirikutes olid font ja kirikuriistad sageli hõbedast ning seetõttu püsis kirikust koju toodud vesi pikka aega selge ja puhas. Hõbe, mille osakeste suurus on umbes 0,001 mm, sisaldub ravimis "collargol" - silma- ja ninatilgad. On näidatud, et hõbedat koguvad valikuliselt erinevad taimed, näiteks kapsas ja kurk. Varem kasutati hõbedat müntide ja ehete valmistamisel. Hõbeehteid hinnatakse tänaseni, kuid sarnaselt kullale leiavad need üha enam tehnilist rakendust, eelkõige filmi- ja fotomaterjalide, elektroonikatoodete ja akude tootmisel. Lisaks on hõbe, nagu kuld, valuutametall. |
AINE OMADUSED, KVALITATIIVNE KOOSTIS, KVANTITATIIVNE KOOSTIS, AINE STRUKTUUR, AINE OMADUSED, FÜÜSIKALISED OMADUSED, KEEMILISED OMADUSED.
1. Kirjeldage, kuidas süsteem
a) mis tahes teile hästi tuntud objekt,
b) Päikesesüsteem. Märkige nende süsteemide komponendid ja komponentide vaheliste ühenduste olemus.
2. Tooge näiteid süsteemidest, mis koosnevad samadest komponentidest, kuid millel on erinev struktuur
3. Loetlege võimalikult palju mõne majapidamistarbe, näiteks pliiatsi omadusi (süsteemina!). Millised neist omadustest on omadused?
4.Mis on aine omadus? Too näiteid.
5.Mis on aine omadus? Too näiteid.
6.Järgmised on kolme aine omaduste komplektid. Kõik need ained on teile hästi teada. Tehke kindlaks, millistest ainetest me räägime
a) Värvitu tahke aine tihedusega 2,16 g/cm 3 moodustab läbipaistvad kuupkristallid, lõhnatud, vees lahustuvad, vesilahus on soolase maitsega, sulab kuumutamisel 801 o C ja keeb 1465 o C, mõõdukalt annused ei ole inimestele mürgised.
b) Oranžikaspunane tahke aine tihedusega 8,9 g/cm 3, kristallid on silmale eristamatud, pind läikiv, vees ei lahustu, juhib väga hästi elektrit, on plastiline (tõmbub kergesti juhtmesse) , sulab 1084 o C juures ja 2540 o C juures keeb, õhu käes kattub järk-järgult lahtise kahvatu sinakasrohelise kattega.
c) Läbipaistev värvitu terava lõhnaga vedelik, tihedus 1,05 g/cm 3, igati veega segunev, vesilahused on hapu maitsega, lahjendatud vesilahustes ei ole inimesele mürgine, kasutatakse toidu maitseainena, kui jahutatuna -17 o C-ni kivistub ning 118 o C-ni kuumutades keeb ja söövitab palju metalle. 7. Millised kolmes eelmises näites toodud omadustest esindavad a) füüsikalisi omadusi, b) keemilisi omadusi, c) füüsikaliste suuruste väärtusi.
8. Koostage oma nimekirjad veel kahe teile teadaoleva aine omadustest.
Ainete eraldamine filtreerimise teel.
1.6. Füüsikalised ja keemilised nähtused. Keemilised reaktsioonid
Kõik, mis toimub füüsiliste objektide osalusel, nimetatakse looduslik fenomen. Nende hulka kuuluvad ainete üleminekud ühest agregatsiooniseisundist teise ning ainete lagunemine kuumutamisel ja nende vastastikmõjud.
Sulamisel, keemisel, sublimatsioonil, vedeliku voolamisel, tahke keha paindumisel ja muudel sarnastel nähtustel ainete molekulid ei muutu.
Mis juhtub näiteks väävli põlemisel?
Väävli põlemisel muutuvad väävlimolekulid ja hapniku molekulid: muutuvad vääveldioksiidi molekulideks (vt joonis 1.4). Pange tähele, et nii aatomite koguarv kui ka iga elemendi aatomite arv jäävad muutumatuks.
Seetõttu on kahte tüüpi loodusnähtusi:
1) nähtused, milles ainete molekulid ei muutu – füüsikalised nähtused;
2) nähtused, milles ainete molekulid muutuvad – keemilised nähtused.
Mis juhtub ainetega nende nähtuste ajal?
Esimesel juhul põrkuvad molekulid kokku ja lendavad laiali muutumatul kujul; teises, kui molekulid põrkuvad, reageerivad nad üksteisega, samal ajal kui mõned molekulid (vanad) hävivad, samas kui teised (uued) tekivad.
Mis muutub molekulides keemiliste nähtuste käigus?
Molekulides on aatomid ühendatud tugevate keemiliste sidemetega üheks osakeseks (mittemolekulaarsetes ainetes - monokristalliks). Aatomite olemus keemilistes nähtustes ei muutu, see tähendab, et aatomid ei muundu üksteiseks. Samuti ei muutu iga elemendi aatomite arv (aatomid ei kao ega ilmu). Mis muutub? Sidemed aatomite vahel! Samamoodi muudavad mittemolekulaarsetes ainetes keemilised nähtused aatomite vahelisi sidemeid. Seoste muutmine taandub tavaliselt nende katkemisele ja sellele järgnevale uute ühenduste tekkele. Näiteks väävli põlemisel õhus katkevad sidemed väävlimolekulides väävli aatomite ja hapniku molekulides hapnikuaatomite vahel ning vääveldioksiidi molekulides tekivad väävli ja hapniku aatomite vahel sidemed.
Uute ainete ilmumist tuvastatakse reageerivate ainete omaduste kadumise ja reaktsiooniproduktidele omaste uute omaduste ilmnemise järgi. Seega muutub väävli põlemisel kollane väävlipulber terava ebameeldiva lõhnaga gaasiks ja fosfori põlemisel tekivad valge suitsu pilved, mis koosnevad pisikestest fosforoksiidi osakestest.
Niisiis kaasneb keemiliste nähtustega keemiliste sidemete katkemine ja moodustumine, seetõttu uurib keemia teadusena loodusnähtusi, milles toimub keemiliste sidemete katkemine ja moodustumine (keemilised reaktsioonid), nendega kaasnevaid füüsikalisi nähtusi ja loomulikult ka keemilisi aineid. osaleda nendes reaktsioonides.
Keemiliste nähtuste (st keemia) uurimiseks tuleb esmalt uurida aatomitevahelisi seoseid (mis need on, millised need on, millised on nende omadused). Sidemed aga tekivad aatomite vahel. Seetõttu tuleb ennekõike uurida aatomeid endid ehk täpsemalt erinevate elementide aatomite ehitust.
Seega 8. ja 9. klassis õpid
1) aatomite ehitus;
2) ainete keemilised sidemed ja struktuur;
3) keemilised reaktsioonid ja nendega kaasnevad protsessid;
4) olulisemate lihtainete ja -ühendite omadused.
Lisaks õpid selle aja jooksul kurssi keemias kasutatavate olulisemate füüsikaliste suurustega ja nendevaheliste seostega ning õpid tegema elementaarseid keemilisi arvutusi.
| Hapnik. Ilma selle gaasilise aineta oleks meie elu võimatu. Lõppude lõpuks on see värvitu, maitsetu ja lõhnatu gaas hingamiseks vajalik. Umbes viiendik Maa atmosfäärist koosneb hapnikust. Hapnik on molekulaarne aine, iga molekuli moodustavad kaks aatomit. Vedelas olekus on see helesinine, tahkes olekus sinine. Hapnik on väga reaktiivne ja reageerib enamiku teiste kemikaalidega. Bensiini ja puidu põlemine, raua roostetamine, mädanemine ja hingamine on kõik hapnikuga seotud keemilised protsessid. Tööstuses saadakse enamik hapnikku atmosfääriõhust. Hapnikku kasutatakse raua ja terase tootmisel, tõstes ahjudes leekide temperatuuri ja kiirendades seeläbi sulatusprotsessi. Hapnikuga rikastatud õhku kasutatakse värvilises metallurgias, metallide keevitamiseks ja lõikamiseks. Seda kasutatakse ka meditsiinis patsientide hingamise hõlbustamiseks. Maa hapnikuvarusid täiendatakse pidevalt – rohelised taimed toodavad aastas umbes 300 miljardit tonni hapnikku. Keemiliste ainete komponendid, omamoodi "tellised", millest need on ehitatud, on keemilised osakesed ja need on peamiselt aatomid ja molekulid. Nende suurused jäävad vahemikku 10 -10 - 10 -6 meetrit (vt joonis 1.5).
Füüsika uurib väiksemaid osakesi ja nende vastastikmõjusid; mikrofüüsikalised osakesed. Protsesse, milles osalevad suured osakesed ja kehad, uurib jällegi füüsika. Füüsiline geograafia uurib loodusobjekte, mis moodustavad Maa pinna. Selliste objektide suurused ulatuvad mitmest meetrist (näiteks jõe laius) kuni 40 tuhande kilomeetrini (Maa ekvaatori pikkus). Planeete, tähti, galaktikaid ja nendega toimuvaid nähtusi uurivad astronoomia ja astrofüüsika. Geoloogia uurib Maa ehitust. Teine loodusteadus, bioloogia, uurib Maad asustavaid elusorganisme. Oma struktuuri keerukuse poolest (aga mitte vastastikmõjude olemuse mõistmise keerukuse poolest) on mikrofüüsikalised objektid kõige lihtsamad. Järgmiseks tulevad keemilised osakesed ja neist moodustunud ained. Bioloogilised objektid (rakud, nende "osad", elusorganismid ise) moodustuvad keemilistest ainetest ja seetõttu on nende struktuur veelgi keerulisem. Sama kehtib ka geoloogiliste objektide, näiteks mineraalidest (kemikaalidest) koosnevate kivimite kohta. Kõik loodusteadused toetuvad loodust uurides füüsikaseadustele. Füüsikalised seadused on kõige üldisemad loodusseadused, millele alluvad kõik materiaalsed objektid, sealhulgas keemilised osakesed. Järelikult peab keemia aatomeid, molekule, keemilisi aineid ja nende vastastikmõjusid uurides täielikult ära kasutama füüsikaseadusi. Bioloogia ja geoloogia on omakorda kohustatud "oma" objekte uurides kasutama mitte ainult füüsikaseadusi, vaid ka keemilisi seadusi. Nii saab selgeks, millise koha hõivab keemia seotud loodusteaduste seas. See asukoht on skemaatiliselt näidatud joonisel 1.6. Veel 18. sajandil märkas ja kasutas nende kahe loodusteaduse vahelist tihedat seost oma töös kuulus vene teadlane Mihhail Vassiljevitš Lomonosov (1711 – 1765), kes kirjutas: „Keemik ilma füüsikateadmisteta on nagu inimene, kes peab otsima kõike puudutusega ja need kaks teadust on nagu omavahel seotud, et üks ei saa ilma teiseta täiuslikult eksisteerida. Teeme nüüd selgeks, mida keemia meile kui tarbijatele annab? Teisest küljest sisaldab inimkeha tohutul hulgal erinevaid kemikaale. Keemiateadmised aitavad bioloogidel mõista nende koostoimeid ja mõista teatud bioloogiliste protsesside esinemise põhjuseid. Ja see omakorda võimaldab meditsiinil tõhusamalt hoida inimeste tervist, ravida haigusi ja lõpuks pikendada inimese eluiga. |
Tänases artiklis arutleme selle üle, mis on füüsiline keha. Olete oma kooliaastate jooksul seda terminit kohanud rohkem kui korra. Mõisteid “füüsiline keha”, “aine”, “nähtus” kohtame esmakordselt looduslootundides. Neid uuritakse enamikus eriteaduste – füüsika – harudes.
Füüsilise keha järgi tähendab see teatud materiaalset objekti, millel on kuju ja selgelt määratletud välispiir, mis eraldab selle väliskeskkonnast ja teistest kehadest. Lisaks on füüsilisel kehal sellised omadused nagu mass ja maht. Need parameetrid on põhilised. Kuid peale nende on ka teisi. Räägime läbipaistvusest, tihedusest, elastsusest, kõvadusest jne.
Füüsilised kehad: näited
Lihtsamalt öeldes võime nimetada kõiki ümbritsevaid objekte füüsiliseks kehaks. Levinumad näited on raamat, laud, auto, pall, tass. Füüsikud nimetavad lihtsaks kehaks midagi, mille geomeetriline kuju on lihtne. Liitkehad on need, mis eksisteerivad omavahel ühendatud lihtsate kehade kombinatsioonidena. Näiteks võib inimfiguuri väga konventsionaalselt kujutada silindrite ja kuulide kogumina.
Materjali, millest mis tahes keha koosneb, nimetatakse substantsiks. Lisaks võivad need sisaldada kas ühte või mitut ainet. Toome näiteid. Füüsilised kehad - söögiriistad (kahvlid, lusikad). Enamasti on need valmistatud terasest. Nuga võib olla näide kahest erinevat tüüpi ainest - terasest terast ja puidust käepidemest - koosnevast korpusest. Ja selline keeruline toode nagu mobiiltelefon on valmistatud palju suuremast hulgast "koostisosadest".
Mis on ained?
Need võivad olla looduslikud või kunstlikult loodud. Iidsetel aegadel valmistasid inimesed kõik vajalikud esemed looduslikest materjalidest (nooleotsad - riietest - loomanahkadest). Tehnoloogia arenguga ilmusid inimese loodud ained. Ja praegu on neid enamus. Klassikaline näide kunstliku päritoluga füüsilisest kehast on plastik. Iga selle tüübi on loonud inimene, et pakkuda konkreetsele esemele vajalikke omadusi. Näiteks läbipaistev plastik on prilliklaaside jaoks, mittetoksiline toiduplastik on nõude jaoks ja vastupidav plastik on auto kaitseraua jaoks.
Igal esemel (kõrgtehnoloogilisest seadmest) on mitmeid teatud omadusi. Üks füüsiliste kehade omadusi on nende võime gravitatsioonilise vastastikmõju tulemusena üksteise poole tõmmata. Seda mõõdetakse füüsikalise suuruse, mida nimetatakse massiks, abil. Füüsikute sõnul on kehade mass nende gravitatsiooni mõõt. Seda tähistatakse sümboliga m.
Massi mõõtmine
Seda füüsikalist suurust, nagu iga teist, saab mõõta. Et teada saada, milline on mis tahes objekti mass, peate seda võrdlema standardiga. See tähendab kehaga, mille massi võetakse ühtsusena. Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI) on kilogramm. See "ideaalne" massiühik eksisteerib silindri kujul, mis on iriidiumi ja plaatina sulam. Seda rahvusvahelist näidist hoitakse Prantsusmaal ja selle koopiad on saadaval peaaegu igas riigis.
Lisaks kilogrammile kasutatakse mõistet tonn, gramm või milligramm. Kehakaalu mõõdetakse kaalumise teel. See on klassikaline meetod igapäevaste arvutuste tegemiseks. Kuid kaasaegses füüsikas on teisi, mis on palju kaasaegsemad ja väga täpsed. Nende abiga määratakse mikroosakeste, aga ka hiiglaslike objektide mass.
Füüsiliste kehade muud omadused
Kuju, mass ja maht on kõige olulisemad omadused. Kuid füüsilistel kehadel on ka teisi omadusi, millest igaüks on teatud olukorras oluline. Näiteks võivad võrdse mahuga objektid oma massi poolest oluliselt erineda, see tähendab, et neil on erinev tihedus. Paljudes olukordades on olulised sellised omadused nagu rabedus, kõvadus, elastsus või magnetilised omadused. Me ei tohiks unustada kehade ja ainete soojusjuhtivust, läbipaistvust, homogeensust, elektrijuhtivust ja muid arvukaid füüsikalisi omadusi.
Enamasti sõltuvad kõik sellised omadused ainetest või materjalidest, millest esemed koosnevad. Näiteks on kummist, klaasist ja terasest kuulidel täiesti erinevad füüsikaliste omaduste komplektid. See on oluline olukordades, kus kehad suhtlevad üksteisega, näiteks uurides nende deformatsiooniastet kokkupõrkel.
Aktsepteeritud lähenduste kohta
Teatud füüsikaharud peavad füüsilist keha omamoodi ideaalsete omadustega abstraktsiooniks. Näiteks mehaanikas on kehad kujutatud materiaalsete punktidena, millel ei ole massi ega muid omadusi. See füüsika osa käsitleb selliste tingimuslike punktide liikumist ja siin püstitatud ülesannete lahendamiseks ei oma sellised suurused põhimõttelist tähtsust.
Teadusarvutustes kasutatakse sageli absoluutselt jäiga keha mõistet. Tavapäraselt peetakse seda kehaks, mis ei allu ühelegi deformatsioonile ja mille massikese ei nihku. See lihtsustatud mudel võimaldab teoreetiliselt reprodutseerida mitmeid spetsiifilisi protsesse.
Termodünaamika osa kasutab oma eesmärkidel absoluutselt musta keha mõistet. Mis see on? Füüsiline keha (mõni abstraktne objekt), mis on võimeline neelama mis tahes selle pinnale langevat kiirgust. Samal ajal, kui ülesanne seda nõuab, võivad nad kiirata elektromagnetlaineid. Kui füüsikaliste kehade kuju ei ole teoreetiliste arvutuste tingimuste kohaselt fundamentaalne, eeldatakse vaikimisi, et see on sfääriline.
Miks on keha omadused nii olulised?
Füüsika kui selline tekkis vajadusest mõista seadusi, mille järgi füüsilised kehad käituvad, aga ka erinevate välisnähtuste eksisteerimise mehhanisme. Looduslike tegurite hulka kuuluvad kõik muutused meie keskkonnas, mis ei ole seotud inimtegevuse tulemustega. Paljud neist kasutavad oma huvides ära, kuid teised võivad olla ohtlikud ja isegi hukatuslikud.
Füüsiliste kehade käitumise ja mitmesuguste omaduste uurimine on inimestele vajalik selleks, et ennustada ebasoodsaid tegureid ning ennetada või vähendada nende tekitatud kahju. Näiteks lainemurdjate ehitamisega on inimesed harjunud võitlema mereelementide negatiivsete ilmingutega. Inimkond on õppinud maavärinatele vastu seisma spetsiaalsete maavärinakindlate ehituskonstruktsioonide väljatöötamise kaudu. Auto kandvad osad on valmistatud spetsiaalse, hoolikalt kalibreeritud kujuga, et vähendada õnnetustes tekkivaid kahjustusi.
Kehade ehitusest
Teise määratluse kohaselt tähendab mõiste "füüsiline keha" kõike, mida saab tunnistada reaalselt eksisteerivaks. Igaüks neist võtab tingimata osa ruumist ja ained, millest need koosnevad, on teatud struktuuriga molekulide kogum. Selle teised, väiksemad osakesed on aatomid, kuid igaüks neist pole midagi jagamatut ja täiesti lihtne. Aatomi struktuur on üsna keeruline. Selle koostises saab eristada positiivselt ja negatiivselt laetud elementaarosakesi - ioone.
Struktuuri, mille järgi sellised osakesed teatud süsteemis paiknevad, nimetatakse tahkete ainete puhul kristalseks. Igal kristallil on kindel, rangelt fikseeritud kuju, mis näitab selle molekulide ja aatomite korrapärast liikumist ja vastastikmõju. Kui kristallide struktuur muutub, on keha füüsikalised omadused häiritud. Selle agregatsiooni olek, mis võib olla tahke, vedel või gaasiline, sõltub selle elementaarkomponentide liikuvuse astmest.
Nende keeruliste nähtuste iseloomustamiseks kasutatakse kompressioonikoefitsientide ehk mahuelastsuse mõistet, mis on vastastikku pöördsuurused.
Molekulaarne liikumine
Puhkeseisund ei ole omane ei aatomitele ega tahkete ainete molekulidele. Nad on pidevas liikumises, mille olemus sõltub keha termilisest seisundist ja mõjudest, millega see hetkel kokku puutub. Mõned elementaarosakesed – negatiivselt laetud ioonid (nimetatakse elektronideks) liiguvad suurema kiirusega kui positiivse laenguga ioonid.
Agregatsiooniseisundi seisukohalt on füüsilised kehad tahked objektid, vedelikud või gaasid, mis sõltub molekulide liikumise iseloomust. Kogu tahkete ainete komplekti saab jagada kristalliliseks ja amorfseks. Osakeste liikumine kristallis loetakse täiesti korraldatuks. Vedelikes liiguvad molekulid täiesti erineva põhimõtte järgi. Nad liiguvad ühest rühmast teise, mida võib piltlikult ette kujutada kui komeete, mis rändavad ühest taevasüsteemist teise.
Igas gaasilises kehas on molekulidel palju nõrgem side kui vedelas või tahkes kehas. Võib öelda, et seal olevad osakesed tõrjuvad üksteist. Füüsikaliste kehade elastsus määratakse kahe põhisuuruse - nihketeguri ja mahuelastsuse koefitsiendi - kombinatsiooniga.
Kehade voolavus
Vaatamata kõigile olulistele erinevustele tahkete ja vedelate füüsiliste kehade vahel, on nende omadustel palju ühist. Mõned neist, mida nimetatakse pehmeteks, asuvad esimese ja teise vahelise agregatsiooni vahepealses olekus, millel on mõlemale omased füüsikalised omadused. Tahkest ainest (näiteks jää- või kingakreemist) võib leida sellist omadust nagu voolavus. See on omane ka metallidele, sealhulgas üsna kõvadele. Surve all on enamik neist võimelised voolama nagu vedelik. Kahe tahke metallitüki ühendamisel ja kuumutamisel on võimalik need ühtseks tervikuks jootma. Veelgi enam, jootmisprotsess toimub temperatuuril, mis on palju madalam kui igaühe sulamistemperatuur.
See protsess on võimalik tingimusel, et mõlemad osad on täielikult kontaktis. Nii toodetakse erinevaid metallisulameid. Vastavat omadust nimetatakse difusiooniks.
Vedelike ja gaaside kohta
Arvukate katsete tulemuste põhjal on teadlased jõudnud järgmisele järeldusele: tahked füüsilised kehad ei ole mingi isoleeritud rühm. Nende erinevus vedelatest on ainult suuremas sisemises hõõrdumises. Ainete üleminek erinevatesse olekutesse toimub teatud temperatuuri tingimustes.
Gaasid erinevad vedelikest ja tahketest ainetest selle poolest, et elastsusjõud ei suurene isegi tugeva mahumuutuse korral. Vedelike ja tahkete ainete erinevus seisneb elastsusjõudude esinemises tahketes ainetes nihke ajal, see tähendab kuju muutumisel. Seda nähtust ei täheldata vedelikes, mis võivad esineda mis tahes kujul.
Kristalliline ja amorfne
Nagu juba mainitud, on tahkete ainete kaks võimalikku olekut amorfsed ja kristalsed. Amorfsed kehad hõlmavad kehasid, millel on igas suunas samad füüsikalised omadused. Seda omadust nimetatakse isotroopiaks. Näited hõlmavad kõvastunud vaiku, merevaigust tooteid ja klaasi. Nende isotroopia tuleneb molekulide ja aatomite juhuslikust paigutusest aine koostises.
Kristallilises olekus on elementaarosakesed paigutatud rangesse järjekorda ja eksisteerivad sisestruktuuri kujul, mis perioodiliselt kordub erinevates suundades. Selliste kehade füüsikalised omadused on erinevad, kuid paralleelsetes suundades langevad kokku. Seda kristallidele omast omadust nimetatakse anisotroopiaks. Selle põhjuseks on molekulide ja aatomite vahelise vastasmõju ebavõrdne tugevus eri suundades.
Mono- ja polükristallid
Üksikkristallidel on homogeenne sisemine struktuur ja need korduvad kogu mahu ulatuses. Polükristallid näevad välja nagu paljud väikesed kristalliidid, mis on omavahel kaootiliselt kokku sulanud. Nende koostisosad asuvad üksteisest rangelt määratletud kaugusel ja vajalikus järjekorras. Kristallvõre all mõistetakse sõlmede kogumit, see tähendab punkte, mis toimivad molekulide või aatomite keskpunktidena. Kristallilise struktuuriga metallid on materjaliks sildade, hoonete ja muude vastupidavate konstruktsioonide karkassidel. Seetõttu uuritakse praktilistel eesmärkidel kristallkehade omadusi hoolikalt.
Tegelikke tugevusomadusi mõjutavad negatiivselt nii pindmised kui ka sisemised kristallvõre defektid. Tahkete ainete sarnastele omadustele on pühendatud eraldi füüsika haru, mida nimetatakse tahkete ainete mehaanikaks.
Ained ja kehad kuuluvad reaalsuse materiaalsesse komponenti. Mõlemal on oma märgid. Mõelgem, mille poolest erineb aine kehast.
Definitsioon
Aine kutsuge ainet, millel on mass (erinevalt näiteks elektromagnetväljast) ja mille struktuur on palju osakesi. On aineid, mis koosnevad iseseisvatest aatomitest, näiteks alumiinium. Sagedamini ühinevad aatomid enam-vähem keerukateks molekulideks. Selline molekulaarne aine on polüetüleen.
Keha- eraldiseisev materiaalne objekt oma piiridega, mis võtab enda alla osa ümbritsevast ruumist. Sellise objekti püsivateks omadusteks peetakse massi ja mahtu. Kehadel on ka kindlad suurused ja kujundid, millest moodustub teatud visuaalne pilt objektidest. Kehad võivad looduses juba eksisteerida või olla inimese loovuse tulemus. Kehade näited: raamat, õun, vaas.
Võrdlus
Üldiselt on mateeria ja keha erinevus järgmine: mateeria on see, millest olemasolevad objektid koosnevad (aine sisemine aspekt) ja need objektid ise on kehad (aine väline aspekt). Niisiis, parafiin on aine ja sellest valmistatud küünal on keha. Peab ütlema, et keha ei ole ainus seisund, milles ained eksisteerida saavad.
Igal ainel on spetsiifiliste omaduste kogum, tänu millele saab seda paljudest teistest ainetest eristada. Selliste omaduste hulka kuuluvad näiteks kristallstruktuuri tunnused või sulamistemperatuuri kuumutamisaste.
Olemasolevaid komponente segades saate täiesti erinevaid aineid, millel on oma ainulaadsed omadused. Looduses leiduvate ainete põhjal on inimeste loodud palju aineid. Sellised tehistooted on näiteks nailon ja sooda. Ained, millest inimesed midagi valmistavad, nimetatakse materjalideks.
Mis vahe on ainel ja kehal? Aine on oma koostiselt alati homogeenne, see tähendab, et kõik selles sisalduvad molekulid või muud üksikud osakesed on ühesugused. Samal ajal ei ole kehale alati iseloomulik homogeensus. Näiteks klaasist purk on homogeenne korpus, aga kaevelabidas on heterogeenne korpus, kuna selle ülemine ja alumine osa on valmistatud erinevatest materjalidest.
Teatud ainetest saab valmistada palju erinevaid kehasid. Näiteks kasutatakse kummist kuule, autorehve ja vaipu. Samal ajal võivad sama funktsiooni täitvad kehad olla valmistatud erinevatest ainetest, nagu näiteks alumiiniumist ja puulusikast.
Elus oleme ümbritsetud erinevate kehade ja objektidega. Näiteks siseruumides on see aken, uks, laud, pirn, tass, õues - auto, valgusfoor, asfalt. Iga keha või objekt koosneb ainest. Selles artiklis käsitletakse, mis on aine.
Mis on keemia?
Vesi on oluline lahusti ja stabilisaator. Sellel on tugev soojusmahtuvus ja soojusjuhtivus. Vesikeskkond on soodne põhiliste keemiliste reaktsioonide toimumiseks. Seda iseloomustab läbipaistvus ja see on praktiliselt vastupidav kokkusurumisele.
Mis vahe on anorgaanilistel ja orgaanilistel ainetel?
Nende kahe ainerühma vahel ei ole eriti suuri väliseid erinevusi. Peamine erinevus seisneb struktuuris, kus anorgaanilistel ainetel on mittemolekulaarne struktuur ja orgaanilistel ainetel on molekulaarne struktuur.
Anorgaanilistel ainetel on mittemolekulaarne struktuur, mistõttu neid iseloomustab kõrge sulamis- ja keemistemperatuur. Need ei sisalda süsinikku. Nende hulka kuuluvad väärisgaasid (neoon, argoon), metallid (kaltsium, kaltsium, naatrium), amfoteersed ained (raud, alumiinium) ja mittemetallid (räni), hüdroksiidid, kahekomponentsed ühendid, soolad.
Molekulaarstruktuuriga orgaanilised ained. Neil on üsna madal sulamistemperatuur ja need lagunevad kuumutamisel kiiresti. Koosneb peamiselt süsinikust. Erandid: karbiidid, karbonaadid, süsinikoksiidid ja tsüaniidid. Süsinik võimaldab moodustada tohutul hulgal kompleksühendeid (neid on looduses teada üle 10 miljoni).
Enamik nende klassidest kuulub bioloogilise päritoluga (süsivesikud, valgud, lipiidid, nukleiinhapped). Nende ühendite hulka kuuluvad lämmastik, vesinik, hapnik, fosfor ja väävel.
Et mõista, mis aine on, on vaja ette kujutada, millist rolli see meie elus mängib. Teiste ainetega suheldes moodustab see uusi. Ilma nendeta on ümbritseva maailma elu lahutamatu ja mõeldamatu. Kõik esemed koosnevad teatud ainetest, seega mängivad nad meie elus olulist rolli.
“Kuidas maailm toimib” – elutu loodus VIHMASAVI PILVKULD. Kuidas maailm toimib. Mis on loodus? Taevas on helesinine. Kuldne päike paistab, tuul mängib lehtedega, taevas hõljub pilv. Elav loodus. Looduse tüübid. Elav ja elutu loodus on omavahel seotud. Bioloogiateadus uurib elusloodust. Kas inimene saab ilma looduseta hakkama?
"Mitmevärviline vikerkaar" - Päike paistab ja naerab, ja vihm sajab Maale. Algkooliõpetaja Kucherova töö I.V. Ja Seitsmevärviline kaar ilmub heinamaadele. Tea, Sits. Kus. Vikerkaare värvid. Faasan. Miks on vikerkaar mitmevärviline? Jahimees. Soovid. Päikesekiired, mis langevad taevas vihmapiiskadele, lagunevad mitmevärvilisteks kiirteks.
"Mulla elanikud" - Ja inimesed ütlesid: "Maa elamiseks!" Kingad ütlesid: "Maa, millel kõndida." Medvedka. Pinnas. Kärnkonn. Vihmauss. Kartuliämbrist imelises sahvris saab paarkümmend ämbrit. Pinnase elanikud. A. Teterin. Jahvatatud mardikas. Scolopendra. Labidas ütles: "Maa kaevamiseks." Puugid. Maimardika vastne.
“Looduse kaitse” - Me ise oleme osa loodusest ja kalakesed... Ma tahan, et mind siia veetaks... Me kõik elame samal planeedil. Ja meie rohelisse metsa. Ja inimene ilma looduseta?... SÄÄSTAME LOODUST Lõpetanud: Ilja Kotšetõgov, 5 “B”. Loodus saab eksisteerida ilma inimeseta, mees! Hoiame ja hoiame oma loodust! Kaitset vajavad ka putukad
"Mulla koostis" - sisu. Mullas on vett. Liiv settib põhja ja savi liiva peale. Pinnas. Vesi. Kogemus nr 2. Mullas on huumust. Kogemus nr 3. Muld sisaldab soolasid. Katse nr 1. Pinnases on õhku. Kogemus nr 5. Mulla koostis. Huumus. Viljakus on mulla peamine omadus. Kogemus nr 4. Liiv. Õhk.
"Mäng loodusest" - Mantlikandja. Härjakonn. Vaarikad. Millise kahepaikse häält on kuulda 2-3 km kaugusel? Kirss. Algkooli õpetaja, MAOU 24. keskkool Rodina Victoria Evgenievna. Kummel. Siil. Kilpkonn. Vereurmarohi. Porcupine. Mäng. Ravimtaimed. Ristik. Maikelluke. Cicada. Kuid olen Heart Remedyt austanud lapsepõlvest saati. Lehtjas meredraakon.
Teemas on kokku 36 ettekannet