Fyzikální a chemické vlastnosti
Předložená lekce slouží k uvedení základních definic týkajících se vlastností hmoty, nahlížených v jejich fyzikálních a chemických aspektech. Jejím předmětem jest vycvičení žáka v logických a vědeckých způsobech myšlení, jimiž bude schopen odlišiti jednu látku od druhé s náležitou přesností.
Fyzikální vlastnosti a změny hmoty
Ty atributy, jimiž lze jednu látku od druhé odlišiti, nazývají se vlastnostmi. Fyzikální vlastnost jest charakteristika hmoty, jež nezahrnuje žádnou změnu v její chemické konstituci. Obecné příklady takových kvalit zahrnují hustotu, barvu, tvrdost, teploty zkapalnění a varu a elektrickou vodivost.
Některé z těchto atributů, jako hustota a barva, lze pozorovati, zatímco látka setrvává v konstantním stavu. Jiné se však projevují pouze tehdy, když hmota podstupuje fyzikální změnu, jako jest tavení železa či tuhnutí vody. Fyzikální změna jest úprava stavu či vlastností hmoty bez jakékoli doprovodné změny v jejím chemickém složení či identitě jejích ustavujících látek.
Fyzikální změna jest pozorována, když vosk podstupuje zkapalnění, když cukr dochází rozpuštění v kávě nebo když se pára sráží v kapalnou vodu. Dalšími příklady takových změn jsou magnetizace a demagnetizace kovových těles a rozmělňování pevné hmoty na prach mletím — přičemž posledně jmenované může občas způsobiti patrnou změnu barvy. V každém takovém případě, ač dochází ke změně fyzikálního stavu, formy či vlastností látky, základní chemická konstituce zůstává nezměněna.
Proces tavení vosku.
Proces destilace vody
Přeměna jednoho druhu hmoty v jiný, či inherentní odpor k takové úpravě, ustavuje chemickou vlastnost. Mezi tyto vlastnosti náleží hořlavost, toxicita, kyselost, rozmanité formy reaktivity a spalné teplo.
Pro ilustraci, železo se v přítomnosti vlhkosti slučuje s kyslíkem za vzniku rzi, zatímco chrom žádnou takovou oxidaci nevykazuje. Dále, zatímco nitroglycerin jest považován za nadmíru nebezpečný z důvodu své výbušné nestability, neon představuje zanedbatelné riziko, byv povahy pozoruhodně nereaktivní a inertní.
Pro identifikaci chemické vlastnosti musí pozorovatel býti svědkem chemické změny. Taková úprava vede neměnně k produkci jednoho či více druhů hmoty, lišících se svou základní podstatou od látek přítomných před transformací.
Vznik rzi jest právem nazýván chemickou změnou, neboť rez sama jest zřetelnou formou hmoty, zcela nepodobnou železu, kyslíku a vodě, z nichž byla odvozena. Podobným způsobem představuje detonace nitroglycerinu chemickou změnu, jelikož vzniklé plyny jsou zcela jiného druhu než mateřská látka. Další případy chemické změny lze nalézti v laboratoři — jak jest viděti u prudkého působení kyseliny dusičné na měď — jakož i ve všech způsobech spalování a v rozličných procesech, jimiž se potrava vaří, tráví nebo ponechává účinkům hniloby.
Vlastnosti hmoty se nacházejí v jedné ze dvou zřetelných kategorií. Závisí-li vlastnost na množství přítomné hmoty, nazývá se vlastností extenzivní. Hmotnost a objem slouží jako hlavní příklady této třídy; například galon mléka vykazuje větší hmotnost a objem nežli jediný šálek. Hodnota takové extenzivní vlastnosti jest přímo úměrná množství uvažované hmoty.
Naopak, je-li vlastnost vzorku nezávislá na množství přítomné hmoty, označuje se jako vlastnost intenzivní. Teplota skýtá vhodnou ilustraci tohoto principu. Mají-li galon mléka a šálek mléka každý teplotu 20 °C, jejich spojení vyústí ve větší objem mléka, jenž nicméně zachovává teplotu 20 °C.
Uvažte dále příbuzné, leč odlišné kvality tepla a teploty. Pouhá kapka horkého oleje na vaření vystříknutá na paži způsobí jen krátké a mírné nepohodlí; avšak hrnec téhož oleje způsobí popáleniny nejvážnější povahy. Zatímco kapka i hrnec existují při téže teplotě — což jest intenzivní vlastnost — hrnec zjevně obsahuje mnohem větší množství tepla, jež jest vlastností extenzivní.
Ačkoliv se mnohé prvky dramaticky liší ve svých chemických a fyzikálních vlastnostech, některé z nich vykazují nápadně podobné chování. Můžeme tak identifikovati skupiny prvků, jež vykazují společné charakteristiky. Například mnohé prvky slouží jako vynikající vodiče tepla a elektřiny, zatímco jiné se projevují jako vodiče špatné. Takové vlastnosti umožňují klasifikaci prvků do tří zřetelných řádů: kovy, jež vedou dobře; nekovy, jež vedou špatně; a polokovy, jež mají atributy obou tříd.
Periodická tabulka prvků.
