Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.5: Класифікація матерії

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    20178

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Опишіть тверду, рідку і газову фази.
    • Поясніть різницю між чистою речовиною і сумішшю.
    • Поясніть різницю між елементом і сполукою.
    • Поясніть різницю між однорідною сумішшю і неоднорідною сумішшю.

    Стани матерії

    Матерія зазвичай існує в одному з трьох станів: твердому, рідкому або газовому. Держава, яке експонує дана речовина, також є фізичною властивістю. Деякі речовини існують у вигляді газів кімнатної температури (кисень і вуглекислий газ); інші, як вода і ртутний метал, існують у вигляді рідин. Більшість металів існують у вигляді твердих речовин при кімнатній температурі. Всі речовини можуть існувати в будь-якому з цих трьох станів.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Матерія зазвичай класифікується на одне з трьох станів, причому плазма іноді додається як четвертий стан. (Зверху вниз:) Кварц (твердий), вода (рідина), діоксид азоту (газ).
    Примітка

    Технічно кажучи, четвертий стан речовини, який називається плазмою, існує, але це природним чином не відбувається на землі, тому ми опустимо його з нашого дослідження тут.

    Тверді

    Тверді речовини визначаються наступними характеристиками:

    • Певна форма (жорстка).
    • Певний обсяг.
    • Частинки вібрують навколо нерухомих осей.

    Якби ми охолоджували рідку ртуть до температури її замерзання\(-39^\text{o} \text{C}\), ми б помітили, що всі частинки рідини переходять у твердий стан, при правильних умовах тиску. Ртуть може затвердіти, коли її температура доведена до температури замерзання. Однак при поверненні в кімнатні температурні режими ртуть довго не існує в твердому стані, а повертається назад в більш поширену рідку форму.

    Рідина

    Рідини мають такі характеристики:

    • Немає певної форми (приймає форму своєї ємності).
    • Має певний обсяг.
    • Частинки вільно переміщаються один над одним, але все одно притягуються один до одного.

    Меркурій

    Рідкий ртутний метал - аномалія. Це єдиний відомий метал, який є рідким при кімнатній температурі. Ртуть також має здатність прилипати до себе (поверхневий натяг) —властивість проявляти всі рідини. Ртуть має відносно високий поверхневий натяг, що робить її дуже унікальною. На відео нижче ви бачите ртуть в загальному рідкому вигляді.

    Відео\(\PageIndex{1}\): Ртуть кипить, щоб стати газом.

    Якщо нагріти рідку ртуть до температури кипіння\(357^\text{o} \text{C}\), при правильних умовах тиску всі частинки в рідкому стані перейдуть у газовий стан.

    Газ

    Гази мають такі характеристики:

    • Немає певної форми (приймає форму своєї ємності).
    • Немає певного обсягу.
    • Частинки рухаються у випадковому русі з невеликим або зовсім відсутнім потягом один до одного.
    • Високо стисливий.

    Характеристики трьох станів речовини наведені в таблиці,\(\PageIndex{1}\) а анімація руху і положення окремих частинок показана на малюнку\(\PageIndex{2}\)

    Таблиця\(\PageIndex{1}\) характеристик трьох станів речовини
    Характеристики Тверді речовини Рідини Гази
    форма певним невизначений невизначений
    обсяг певним певним невизначений
    відносна сила міжмолекулярної взаємодії сильна помірний слабкі
    відносні положення частинок в контакті і закріплені на місці в контакті, але не зафіксовано не в контакті, випадкові позиції
    \(\PageIndex{2}\)Табличні зображення станів речовини.
    Зображення
    газоподібний стан Рідкий стан Твердотільний
    рідкий стан Тверді ezgif-1-33b0ff480e.gif

    \(\PageIndex{2}\)Малюнок Мікроскопічна модель, що показує частинки (атоми або молекули) в газоподібному, рідкому та твердому станах.

    Приклад\(\PageIndex{1}\)

    Який стан (и) матерії описує кожне твердження?

    1. Цей стан має певний обсяг, але ніякої певної форми.
    2. Цей стан не має певного обсягу.
    3. Цей стан дозволяє окремим частинкам рухатися, залишаючись в контакті.
    Рішення
    1. Це твердження описує рідкий стан.
    2. Це твердження описує стан газу.
    3. Це твердження описує рідкий стан.
    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    Який стан або стани матерії описує кожне твердження?

    1. Цей стан має окремі частинки в нерухомому положенні по відношенню один до одного.
    2. Цей стан має окремі частинки далеко один від одного в просторі.
    3. Цей стан має певну форму.
    Відповідь:
    твердий
    Відповідь б:
    газ
    Відповідь c:
    твердий

    Речовини і суміші

    Один корисний спосіб організації нашого розуміння матерії - думати про ієрархію, яка простягається від найзагальнішої та складної, до найпростішої та найфундаментальнішої (Рисунок\(\PageIndex{1}\)). Матерію можна класифікувати на дві великі категорії: чисті речовини і суміші. Чиста речовина - це форма матерії, яка має постійний склад (тобто він однаковий скрізь) та властивості, які є постійними у всьому зразку (тобто існує лише один набір властивостей, таких як температура плавлення, колір, температура кипіння тощо у всьому питанні). Матеріал, що складається з двох і більше речовин, являє собою суміш.

    Звичайну кухонну сіль називають хлоридом натрію. Вважається речовиною, оскільки має однорідний і певний склад. Всі зразки хлориду натрію хімічно ідентичні. Вода також є чистою речовиною. Сіль легко розчиняється у воді, але солону воду не можна класифікувати як речовину, оскільки її склад може змінюватися. Ви можете розчинити невелику або велику кількість солі в заданій кількості води. Суміш - це фізична суміш двох і більше компонентів, кожен з яких зберігає в суміші свою ідентичність і властивості. Тільки форма солі змінюється при її розчиненні у воді. Зберігає свій склад і властивості.

    Однорідна суміш являє собою суміш, в якій склад рівномірний по всій суміші. Описана вище солона вода однорідна, оскільки розчинена сіль рівномірно розподіляється по всій пробі солоної води. Часто легко сплутати однорідну суміш з чистою речовиною, адже вони обидва однорідні. Різниця полягає в тому, що склад речовини завжди однаковий. Кількість солі в солоній воді може варіюватися від одного зразка до іншого. Всі розчини будуть вважатися однорідними, оскільки розчинений матеріал присутній в однаковій кількості по всьому розчину.

    Гетерогенна суміш - це суміш, в якій склад неоднорідний по всій суміші. Овочевий суп являє собою неоднорідну суміш. Будь-яка дана ложка супу буде містити різну кількість різних овочів та інших компонентів супу.

    Елементи та сполуки

    Елементи та сполуки є прикладами чистих речовин. Речовина, яка не може бути розщеплена на хімічно простіші компоненти, є елементом. Алюміній, який використовується в содових банках, є елементом. Речовина, яка може бути розщеплена на хімічно більш прості компоненти (тому що в ньому є більше одного елемента), є сполукою. Наприклад, вода являє собою з'єднання, що складається з елементів водню і кисню. Сьогодні в відомій всесвіті налічується близько 118 елементів. Навпаки, вчені виявили десятки мільйонів різних сполук на сьогоднішній день.

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Співвідношення між видами речовини і методами, що використовуються для поділу сумішей.
    Атоми, елементи та сполуки

    Відео \(\PageIndex{2}\)Атоми, елементи та сполуки (перші п'ять хвилин відео)

    Фаза

    Фаза - це будь-яка частина зразка, яка має однорідний склад і властивості. За визначенням, чиста речовина або однорідна суміш складається з однієї фази. Гетерогенна суміш складається з двох і більше фаз. Коли масло і вода з'єднуються, вони не змішуються рівномірно, а замість цього утворюють два окремих шару. Кожен з шарів називається фазою.

    Приклад\(\PageIndex{2}\)

    Визначте кожну речовину як з'єднання, елемент, неоднорідну суміш або однорідну суміш (розчин).

    1. фільтрований чай
    2. свіжовичавлений апельсиновий сік
    3. компакт-диск
    4. оксид алюмінію (білий порошок, який містить співвідношення 2:3 атомів алюмінію і кисню)
    5. селену

    Дано: хімічна речовина.

    Запитував: його класифікація.

    Стратегія:
    1. Вирішіть, чи є речовина хімічно чистим. Якщо вона чиста, то речовина є або елементом, або сполукою. Якщо речовина можна розділити на його елементи, це з'єднання.
    2. Якщо речовина не є хімічно чистим, це або неоднорідна суміш, або однорідна суміш. Якщо його склад рівномірний на всьому протязі, це однорідна суміш.
    Рішення:
    1. А) Чай - це розчин сполук у воді, тому він не є хімічно чистим. Зазвичай його відокремлюють від заварки шляхом фільтрації.
      Б) Оскільки склад розчину рівномірний на всьому протязі, це однорідна суміш.
    2. А) Апельсиновий сік містить частинки твердих речовин (м'якоть), а також рідини; він не є хімічно чистим.
      Б) Оскільки його склад неоднорідний у всьому, апельсиновий сік є неоднорідною сумішшю.
    3. А) Компакт-диск - це твердий матеріал, який містить більше одного елемента, з видимими по його краю областями різних складів. Значить, компакт-диск не є хімічно чистим.
      Б) Області різного складу вказують на те, що компакт-диск є неоднорідною сумішшю.
    4. А) Оксид алюмінію - це єдина хімічно чиста сполука.
    5. А) Селен - один з відомих елементів.
    Вправа\(\PageIndex{2}\)

    Визначте кожну речовину як з'єднання, елемент, неоднорідну суміш або однорідну суміш (розчин).

    1. біле вино
    2. ртуті
    3. салатна заправка в стилі ранчо
    4. столовий цукор (сахароза)
    Відповідь:
    однорідна суміш (розчин)
    Відповідь б:
    елемент
    Відповідь c:
    неоднорідна суміш
    Відповідь d:
    з'єднання
    Приклад\(\PageIndex{3}\)

    Як би хімік класифікував кожен приклад матерії?

    1. солона вода
    2. ґрунту
    3. вода
    4. кисень
    Рішення
    1. Солона вода діє так, ніби це одна речовина, хоча вона містить дві речовини - сіль і воду. Солона вода являє собою однорідну суміш, або розчин.
    2. Грунт складається з невеликих шматочків різноманітних матеріалів, тому являє собою неоднорідну суміш.
    3. Вода - це речовина; більш конкретно, оскільки вода складається з водню та кисню, це сполука.
    4. Кисень, речовина, є елементом.
    Вправа\(\PageIndex{3}\)

    Як би хімік класифікував кожен приклад матерії?

    1. фільтрована кава
    2. водню
    3. яйце
    Відповідь:
    однорідна суміш (розчин)
    Відповідь б:
    елемент
    Відповідь c:
    неоднорідна суміш.

    Резюме

    • Існують три стани речовини: тверде, рідке та газове.
    • Тверді речовини мають певну форму і обсяг.
    • Рідини мають певний обсяг, але приймають форму ємності.
    • Гази не мають певної форми або обсягу
    • Матерію можна класифікувати на дві великі категорії: чисті речовини і суміші.
    • Чиста речовина - це форма матерії, яка має постійний склад, і властивості, які є постійними у всьому зразку.
    • Суміші - це фізичні комбінації двох або більше елементів і/або сполук.
    • Суміші можна класифікувати як однорідні або гетерогенні.
    • Елементи та сполуки є прикладами чистих речовин. З'єднання - це речовини, які складаються з більш ніж одного типу атома. Елементи - найпростіші речовини, що складаються тільки з одного типу атома.