Хемиски супстанции. Што е материјата во физиката? Што е супстанца во хемијата

Разлика помеѓу материјата и полето

Полето, за разлика од супстанциите, се карактеризира со континуитет на електромагнетни и гравитациони полиња, познато е полето на нуклеарните сили и брановите полиња на различни елементарни честички.

Современата природна наука ја елиминира разликата помеѓу материјата и полето, имајќи предвид дека и материјата и полињата се состојат од различни честички кои имаат честичка-бранова (двојна) природа. Идентификацијата на блиската врска помеѓу полето и материјата доведе до продлабочување на идеите за единството на сите форми и структура на материјалниот свет.

Хомогена супстанција се карактеризира со густина - односот на масата на супстанцијата до нејзиниот волумен:

Каде ρ - густина на супстанцијата, м- маса на супстанција, В- волумен на супстанцијата.

Физичките полиња немаат таква густина.

Својства на материјата

Секоја супстанција има збир на специфични својства - објективни карактеристики кои ја одредуваат индивидуалноста на одредена супстанција и со тоа овозможуваат да се разликува од сите други супстанции. Најкарактеристичните физички и хемиски својства вклучуваат константи - густина, точка на топење, точка на вриење, термодинамички карактеристики, параметри на кристалната структура. Главните карактеристики на супстанцијата ги вклучуваат нејзините хемиски својства.

Разновидност на супстанции

Бројот на супстанции во принцип е неограничен; На одреден број супстанции постојано се додаваат нови материи, откриени во природата и синтетизирани вештачки.

Поединечни супстанции и мешавини

Агрегирани состојби

Сите супстанции, во принцип, можат да постојат во три состојби на агрегација - цврста, течна и гасовита. Така, мразот, течната вода и водената пареа се цврсти, течни и гасовити состојби на иста супстанција - вода H 2 O. Цврстите, течните и гасовитите форми не се индивидуални карактеристики на супстанциите, туку одговараат само на различни, во зависност од надворешните физички услови состојби на постоење на супстанции. Затоа, невозможно е да се припише на водата само знак на течност, кислород - знак на гас и натриум хлорид - знак на цврста состојба. Секоја од овие (и сите други супстанции), кога условите се менуваат, може да се трансформираат во која било друга од трите состојби на агрегација.

При преминот од идеални модели на цврсти, течни и гасовити состојби во реални состојби на материјата, откриени се неколку гранични меѓу типови, од кои познати се аморфната (стаклена) состојба, течната кристална состојба и високоеластичната (полимер ) државата. Во овој поглед, често се користи поширокиот концепт на „фаза“.

Во физиката се смета за четврта збирна состојба на материјата - плазма, делумно или целосно јонизирана состојба во која густината на позитивните и негативните полнежи е иста (плазмата е електрично неутрална).

Кристали

Кристалите се цврсти материи кои имаат природен надворешен облик на правилни симетрични полиедри, врз основа на нивната внатрешна структура, односно на еден од неколкуте специфични правилни распореди на честичките што ја сочинуваат супстанцијата (атоми, молекули, јони). Кристалната структура, која е индивидуална за секоја супстанција, се однесува на основните физички и хемиски својства. Составните честички на ова цврсто тело формираат кристална решетка. Ако кристалните решетки се стереометриски (просторно) идентични или слични (имаат иста симетрија), тогаш геометриската разлика меѓу нив лежи, особено, на различни растојанија помеѓу честичките што зафаќаат решетки. Растојанието помеѓу самите честички се нарекуваат параметри на решетка. Параметрите на решетката, како и аглите на геометриските полиедри, се одредуваат со физички методи на структурна анализа, на пример, методи за структурна анализа на Х-зраци.

Често цврстите материи формираат (во зависност од условите) повеќе од една форма на кристална решетка; таквите форми се нарекуваат полиморфни модификации. На пример, меѓу едноставните супстанции, ромбичниот и моноклиничкиот сулфур, графитот и дијамантот, кои се хексагонални и кубни модификации на јаглеродот, се познати меѓу сложените супстанции, кварцот, тридимитот и кристобалитот се различни модификации на силициум диоксид.

Органска материја

Литература

  • Хемија: Референца. ed./ W. Schröter, K.-H. Lautenschläger, H. Bibrak et al.: Транс. со него. - М.: Хемија, 1989 година

исто така види

Главното прашање на кое човек мора да го знае одговорот за правилно да ја разбере сликата на светот е што е супстанција во хемијата. Овој концепт се формира на училишна возраст и го води детето во понатамошниот развој. Кога започнувате да ја проучувате хемијата, важно е да најдете точки на допир со неа на секојдневно ниво, тоа ви овозможува јасно и јасно да објасните одредени процеси, дефиниции, својства итн.

За жал, поради несовршеноста на образовниот систем, многу луѓе пропуштаат некои основни основи. Концептот на „супстанција во хемијата“ е еден вид камен-темелник навременото совладување на оваа дефиниција му дава на човекот вистинскиот почеток во последователниот развој во областа на природните науки.

Формирање на концептот

Пред да се премине на концептот на супстанција, неопходно е да се дефинира што е предметот на хемијата. Супстанциите се она што директно го проучува хемијата, нивните меѓусебни трансформации, структура и својства. Во општо разбирање, материјата е од што се направени физичките тела.

Значи, во хемијата? Дозволете ни да формираме дефиниција со преминување од општ концепт кон чисто хемиски. Супстанција е нешто што нужно има маса што може да се измери. Оваа карактеристика ја разликува материјата од друг вид материја - поле кое нема маса (електрично, магнетно, биополе, итн.). Материјата, пак, е она од што сме создадени ние и се што не опкружува.

Малку поинаква карактеристика на материјата, која одредува од што точно се состои, веќе е предмет на хемијата. Супстанциите се формираат од атоми и молекули (некои од јони), што значи дека секоја супстанција што се состои од овие формула единици е супстанција.

Едноставни и сложени супстанции

Откако ќе ја совладате основната дефиниција, можете да продолжите да ја комплицирате. Супстанциите доаѓаат во различни нивоа на организација, односно едноставни и сложени (или соединенија) - ова е првата поделба во класи на супстанции, хемијата има многу последователни поделби, детални и посложени. Оваа класификација, за разлика од многу други, има строго дефинирани граници, секое соединение може јасно да се припише на еден од видовите, кои меѓусебно се исклучуваат.

Едноставна супстанција во хемијата е соединение кое се состои од атоми на само еден елемент од периодниот систем. Како по правило, ова се бинарни молекули, односно се состојат од две честички поврзани преку ковалентна неполарна врска - формирање на заеднички осамен пар електрони. Така, атомите на истиот хемиски елемент имаат идентична електронегативност, односно способност да држат заедничка електронска густина, па затоа не е пристрасен кон ниту еден од учесниците во врската. Примери за едноставни материи (неметали) се водород и кислород, хлор, јод, флуор, азот, сулфур итн. Молекулата на супстанцијата како што е озонот се состои од три атоми, а сите благородни гасови (аргон, ксенон, хелиум итн.) се направени од еден. Металите (магнезиум, калциум, бакар и сл.) имаат свој тип на врска - метална, која настанува поради социјализација на слободните електрони внатре во металот, а формирањето на молекули како такви не се забележува. Кога пишувате метална супстанција, едноставно означете го симболот на хемискиот елемент без никакви индекси.

Едноставна супстанција во хемијата, чии примери беа дадени погоре, се разликува од сложената супстанција во нејзиниот квалитативен состав. Хемиските соединенија се формираат од атоми на различни елементи, од два или повеќе. Во такви супстанции, се случува ковалентен поларен или јонски тип на врзување. Бидејќи различни атоми имаат различна електронегативност, кога се формира заеднички електронски пар, тој се префрла кон поелектронегативен елемент, што доведува до општа поларизација на молекулата. Јонскиот тип е екстремен случај на поларниот тип, кога пар електрони целосно се префрлаат на еден од учесниците во врската, тогаш атомите (или нивните групи) се претвораат во јони. Не постои јасна граница помеѓу овие типови, јонската врска може да се толкува како високополарна ковалентна врска. Примери за сложени материи се вода, песок, стакло, соли, оксиди итн.

Модификации на супстанции

Супстанциите наречени едноставни всушност имаат единствена карактеристика што не е својствена за сложените. Некои хемиски елементи можат да формираат неколку форми на едноставна супстанција. Основата е сè уште еден елемент, но квантитативниот состав, структурата и својствата радикално ги разликуваат таквите формации. Оваа карактеристика се нарекува алотропија.

Кислородот, сулфурот, јаглеродот и другите елементи имаат неколку. Таквата едноставна супстанција во хемијата, чии примери не се ограничени на оние наведени погоре, е од големо значење. Конкретно, фулерените се користат како полупроводници во технологијата, фотоотпорници, адитиви за растење на дијамантски филмови и за други цели, а во медицината тие се моќни антиоксиданти.

Што се случува со супстанциите?

Секоја секунда има трансформација на супстанции внатре и наоколу. Хемијата ги испитува и објаснува оние процеси кои вклучуваат квалитативна и/или квантитативна промена во составот на молекулите кои реагираат. Паралелно, често меѓусебно поврзани, се случуваат физички трансформации, кои се карактеризираат само со промена на обликот, бојата на супстанциите или состојбата на агрегација и некои други карактеристики.

Хемиски феномени се реакции на интеракција од различни видови, на пример, комбинација, замена, размена, распаѓање, реверзибилна, егзотермна, редокс итн., во зависност од промената на параметарот на интерес. Тие вклучуваат: испарување, кондензација, сублимација, растворање, замрзнување, електрична спроводливост итн. Тие често се придружуваат еден со друг, на пример, молњата за време на бура со грмотевици е физички процес, а ослободувањето на озонот под негово влијание е хемиски процес.

Физички својства

Во хемијата супстанца е материја која има одредени физички својства. Врз основа на нивното присуство, отсуство, степен и интензитет, може да се предвиди како супстанцијата ќе се однесува под одредени услови, како и да се објаснат некои од хемиските карактеристики на соединенијата. На пример, високите температури на вриење на органските соединенија кои содржат водород и електронегативен хетероатом (азот, кислород, итн.) укажуваат на тоа дека супстанцијата покажува хемиски тип на интеракција како што е водородна врска. Благодарение на знаењето за тоа кои супстанции имаат најдобра способност да спроведат електрична струја, каблите и електричните жици се направени од одредени метали.

Хемиски својства

Хемијата е вклучена во воспоставувањето, истражувањето и проучувањето на другата страна на паричката за својствата. од нејзина гледна точка, ова е нивната реактивност за интеракција. Некои супстанции се исклучително активни во оваа смисла, на пример, метали или какви било оксидирачки агенси, додека други, благородни (инертни) гасови, практично не реагираат во нормални услови. Хемиските својства може да се активираат или пасивираат по потреба, понекогаш без многу потешкотии, а во други случаи тоа не е лесно. Научниците поминуваат многу часови во лаборатории, користејќи обиди и грешки за да ги постигнат своите цели, а понекогаш и не успеваат да ги постигнат. Со менување на параметрите на животната средина (температура, притисок, итн.) или со користење на специјални соединенија - катализатори или инхибитори - можете да влијаете на хемиските својства на супстанциите, а со тоа и на текот на реакцијата.

Класификација на хемикалии

Сите класификации се засноваат на поделбата на соединенијата на органски и неоргански. Главниот елемент на органските материи е јаглеродот, комбинирајќи се едни со други и водород, јаглеродните атоми формираат јаглеводороден скелет, кој потоа се полни со други атоми (кислород, азот, фосфор, сулфур, халогени, метали и други), се затвора во циклуси или гранки , со што се оправдува широк спектар на органски соединенија. Денес, науката знае за 20 милиони такви супстанции. Додека има само половина милион минерални соединенија.

Секое соединение е индивидуално, но има и многу сличности со другите во својствата, структурата и составот, тие се групирани во класи на супстанции; Хемијата има високо ниво на систематизација и организација, таа е егзактна наука.

Неоргански материи

1. Оксиди - бинарни соединенија со кислород:

а) кисела - при интеракција со вода даваат киселина;

б) основни - при интеракција со вода даваат основа.

2. Киселините се супстанции што се состојат од еден или повеќе водородни протони и киселински остаток.

3. Бази (алкали) - се состојат од една или повеќе хидроксилни групи и метален атом:

а) амфотерни хидроксиди - покажуваат својства и на киселини и на бази.

4. Соли - резултат помеѓу киселина и алкали (растворлива база), се состои од метален атом и еден или повеќе киселински остатоци:

а) киселински соли - анјонот на киселиот остаток содржи протон, резултат на нецелосна дисоцијација на киселината;

б) основни соли - хидроксилна група е поврзана со металот, резултат на нецелосна дисоцијација на основата.

Органски соединенија

Постојат многу класи на супстанции во органската материја. Главната работа е да се знаат основните поделби на алифатични и циклични соединенија, карбоциклични и хетероциклични, заситени и незаситени. Јаглеводородите имаат и многу деривати во кои атомот на водород се заменува со халоген, кислород, азот и други атоми, како и со функционални групи.

Во хемијата супстанцијата е основа на постоењето. Благодарение на органската синтеза, денес луѓето имаат огромна количина на вештачки супстанции кои ги заменуваат природните, а исто така немаат аналози во нивните карактеристики во природата.

по своето значење е близок до концептот на материјата, но не и целосно еквивалентен на него. Додека зборот „материја“ е претежно поврзан со идеи за груба, инертна, мртва реалност, во која доминираат исклучиво механичките закони, супстанцијата е „материјал“, кој, благодарение на примањето на формата, предизвикува мисли за дизајн, виталност и облагородување. . Видете Гешталт ткаење.

Одлична дефиниција

Нецелосна дефиниција ↓

Супстанција

според видот на материјата. Збир на дискретни формации кои имаат маса за одмор.

Описот „вид“ е морфолошки и правилен, но не може да нè задоволи, бидејќи ова е чисто класификациска поделба, на која реално, на прво приближување, ништо не одговара.

Постои хипотеза дека материјата во својата „чиста форма“ е вакуум (првиот објект). Тогаш: супстанцијата е еден од предметите (петти предмет) на материјалниот свет; материјата во форма на стоечки бран формира елементарна честичка (електрон, позитрон, протон, неутрон, итн.) - четвртиот објект, во форма на патувачки бран - фотон (трет објект), а нивната комбинација - атом - материја. Вториот објект е полето (вакуумска напнатост, слично на механичкото напнатост на пружината).

Овде можете да фантазирате: има вакуум (првиот објект) и нешто друго (нултиот предмет), на пример, апеирон, Универзалниот ум, Бог итн., односно нешто што е надвор од границите на перцепцијата од нашата Светот и чија интеракција со вакуумот дава поле и материја, чиј понатамошен развој (движење и трансформација) ја создава целата разновидност на Светот, вклучувајќи го и Животот. Оваа фантазија донекаде противречи на системот на гледишта за светот, кој се заснова на концептот на материјата како нешто „достапно за нашето набљудување“.

Друга опција: материјата, полето и вакуумот се различни состојби на материјата (слично како водата може да постои во различни состојби: гас, течност, цврста).

Вакуумот е непречена состојба, полето е нагласена состојба, материјата е осцилирачка состојба. Развивајќи ја понатамошната мисла, добиваме: неподвижна материја - вакуум, напонски бран што се движи во неа - поле, фотон, подвижен пакет од стоечки бранови - материја.

Нецелосна дефиниција ↓

Човекот отсекогаш барал да најде материјали кои не оставаат никакви шанси за неговите конкуренти. Уште од античко време, научниците ги бараат најтешките материјали на светот, најлесните и најтешките. Жедта за откривање доведе до откривање на идеален гас и идеално црно тело. Ви ги претставуваме најневеројатните супстанции на светот.

1. Најцрната материја

Најцрната супстанција во светот се нарекува Vantablack и се состои од збирка јаглеродни наноцевки (види јаглерод и неговите алотропи). Едноставно кажано, материјалот се состои од безброј „влакна“, откако ќе се зафатат во нив, светлината отскокнува од една цевка во друга. На овој начин, околу 99,965% од светлосниот флукс се апсорбира и само мал дел се рефлектира назад.
Откривањето на Vantablack отвора широки изгледи за употреба на овој материјал во астрономијата, електрониката и оптиката.

2. Најзапалива материја

Хлорот трифлуорид е најзапалливата супстанција што некогаш му била позната на човештвото. Тој е силен оксидирачки агенс и реагира со речиси сите хемиски елементи. Хлорот трифлуорид може да изгори бетон и лесно да го запали стаклото! Употребата на хлор трифлуорид е практично невозможна поради неговата феноменална запаливост и неможноста да се обезбеди безбедна употреба.

3. Најотровната супстанција

Најмоќниот отров е ботулински токсин. Го знаеме под името ботокс, што го нарекуваат во козметологијата, каде што ја најде својата главна примена. Ботулински токсин е хемикалија произведена од бактеријата Clostridium botulinum. Покрај тоа што ботулинскиот токсин е најтоксичната супстанција, тој има и најголема молекуларна тежина меѓу протеините. За феноменалната токсичност на супстанцијата сведочи фактот дека само 0,00002 mg min/l ботулински токсин е доволно за да ја направи погодената област смртоносна за луѓето половина ден.

4. Најжешката супстанца

Ова е таканаречената кварк-глуонска плазма. Супстанцијата е создадена со судир на златни атоми со брзина речиси на светлината. Кварк-глуонската плазма има температура од 4 трилиони степени Целзиусови. За споредба, оваа бројка е 250.000 пати поголема од температурата на Сонцето! За жал, животниот век на материјата е ограничен на трилиони дел од еден трилионити дел од секундата.

5. Најкаустична киселина

Во оваа номинација, шампион е флуорид-антимон киселина H. Флуорид-антимон киселина е 2×10 16 (двесте квинтилиони) пати повеќе каустична од сулфурна киселина. Тоа е многу активна супстанција и може да експлодира ако се додаде мала количина на вода. Пареите на оваа киселина се смртоносни отровни.

6. Најексплозивна материја

Најексплозивна супстанција е хептанитрокубан. Тоа е многу скапо и се користи само за научни истражувања. Но, малку помалку експлозивниот октоген успешно се користи во воените работи и во геологијата при дупчење бунари.

7. Најрадиоактивна супстанција

Полониум-210 е изотоп на полониум кој не постои во природата, туку е произведен од луѓе. Се користи за создавање минијатурни, но во исто време, многу моќни извори на енергија. Има многу краток полуживот и затоа е способен да предизвика тешки зрачења.

8. Најтешката материја

Ова е, се разбира, фулерит. Неговата цврстина е речиси 2 пати поголема од онаа на природните дијаманти. Можете да прочитате повеќе за фулеритот во нашата статија Најтврдите материјали во светот.

9. Најсилниот магнет

Најсилниот магнет на светот е направен од железо и азот. Во моментов, деталите за оваа супстанца не се достапни за пошироката јавност, но веќе е познато дека новиот супер-магнет е за 18% помоќен од најсилните магнети кои моментално се користат - неодимиумот. Неодимиумските магнети се направени од неодимиум, железо и бор.

10. Најтечна супстанција

Суперфлуидниот хелиум II речиси и да нема вискозитет на температури блиску до апсолутна нула. Ова својство се должи на неговото уникатно својство на истекување и излевање од сад направен од кој било цврст материјал. Хелиум II има изгледи за употреба како идеален топлински спроводник во кој топлината не се распаѓа.

Кога студирате различни области на науката како дел од училишен или универзитетски курс, лесно е да се забележи дека тие многу често работат со концептот на материјата.


Но, што е материјата во физиката и хемијата, која е разликата помеѓу дефинициите на овие две науки? Ајде да се обидеме да погледнеме подетално.

Што е материјата во физиката?

Класичната физика учи дека материјалот од кој се состои Универзумот е во една од двете основни состојби - во форма на материја и во форма на поле. Во физиката, материјата се нарекува материја која се состои од елементарни честички (најчесто неутрони, протони и електрони), кои формираат атоми и молекули кои имаат мирна маса различна од нула.

Материјата е претставена со различни физички тела кои имаат голем број параметри кои можат објективно да се измерат. Во секое време, можете да ја измерите специфичната тежина и густината на супстанцијата што се проучува, нејзината еластичност и цврстина, електричната спроводливост и магнетните својства, транспарентноста, топлинскиот капацитет итн.

Во зависност од видот на супстанцијата и надворешните услови, овие параметри може да се разликуваат во прилично широки граници. Во исто време, секој тип супстанција се карактеризира со одреден сет на постојани карактеристики кои ги одразуваат неговите показатели за квалитет.

Збирни состојби на супстанции

Сите супстанции што постојат во Универзумот можат да постојат во една од состојбите на агрегација:

- во форма на гас;

- во форма на течност;

- во цврста состојба;

- во форма на плазма.

Во исто време, многу супстанции се карактеризираат со преодни или гранични состојби. Најчести од нив се:

- аморфни, или стаклени;

- течен кристал;

- високо еластична.


Покрај тоа, некои супстанции под посебни надворешни услови може да се трансформираат во состојби на суперфлуидност и суперспроводливост.

Што е супстанција во хемијата?

Хемиската наука ги проучува супстанциите што се состојат од атоми, како и законите со кои се случуваат трансформации на супстанциите, наречени хемиски реакции. Супстанциите можат да бидат во форма на атоми, молекули, јони, радикали, како и нивни мешавини.

Хемијата ги дели супстанциите на едноставни, т.е. оние кои се состојат од атоми од еден тип, и сложените, кои се состојат од различни видови атоми. Едноставните супстанции се нарекуваат хемиски елементи: сите супстанции во светот се направени од нив, како тули.

За време на хемиската реакција, супстанциите комуницираат едни со други, разменуваат атоми и атомски групи, што резултира со формирање на нови супстанции. Во исто време, хемијата не ги разгледува процесите во кои се случуваат промени во атомската структура: бројот и видовите на атоми кои учествуваат во реакцијата секогаш остануваат непроменети.

Сите едноставни супстанции се сумирани во таканаречената периодична табела на елементи, која ја создал рускиот научник Д.И. Менделеев. Во оваа табела, едноставните супстанции се распоредени по зголемен редослед на нивните атомски маси и групирани по својства, што во голема мера го поедноставува нивното понатамошно проучување.

Органски и неоргански материи

Во современата хемија, вообичаено е да се поделат сите супстанции во две главни групи: неоргански и органски. Неорганските супстанции вклучуваат:

— оксиди– соединенија на хемиски елементи со кислород;

— киселини– соединенија составени од атоми на водород и таканаречен киселински остаток;

— сол– супстанции што се состојат од метални атоми и киселински остаток;

— бази или алкалии– соединенија составени од метал и хидроксилна група или неколку групи;

— амфотерни хидроксиди- супстанции кои имаат својства на бази и киселини.

Постојат и посложени соединенија на неоргански елементи. Севкупно, има до половина милион сорти на неоргански супстанции.


Органските материи се соединенија на јаглерод со водород и други хемиски елементи. Во најголем дел, тие се сложени молекули кои се состојат од голем број атоми. Постојат многу варијанти на органски материи, во зависност од нивниот состав и молекуларна структура. Севкупно, науката моментално знае повеќе од 20 милиони сорти на органски материи.