Füüsikalised ja keemilised omadused
Käesolev õppetund teenib eesmärki tutvustada põhilisi määratlusi aine omaduste kohta, vaadatuna nende füüsikalistes ja keemilistes aspektides. Selle sihiks on õpilase harimine loogilistes ja teaduslikes mõtteviisides, mille läbi ta peab olema suuteline eristama üht ainet teisest vajaliku täpsusega.
Füüsikalised omadused ja aine muudatused
Neid tunnuseid, mille abil üht ainet teisest eristatakse, nimetatakse omadusteks. Füüsikaline omadus on aine tunnusjoon, mis ei too endaga kaasa muutust selle keemilises koostises. Selliste omaduste tavapärasteks näideteks on tihedus, värvus, kõvadus, sulamis- ja keemistemperatuurid ning elektrijuhtivus.
Teatavaid neist tunnustest, nagu tihedus ja värvus, saab vaadelda ajal, mil aine püsib konstantses olekus. Teised aga avalduvad alles siis, kui aines leiab aset füüsikaline muudatus, nagu raua sulamine või vee külmumine. Füüsikaline muudatus on aine oleku või omaduste muutus ilma kaasneva muutuseta selle keemilises koostises või koostisosade olemuses.
Füüsikalist muudatust täheldatakse, kui vaha vedeldub, kui suhkur lahustub kohvis või kui aur kondenseerub vedelaks veeks. Veelgi näiteid sellistest muudatustest on metallkehade magnetiseerimine ja demagnetiseerimine ning tahke aine peenestamine pulbriks jahvatamise teel — viimane võib mõnikord põhjustada märgatavat värvuse muutust. Igal sellisel juhul, olgugi et toimub muutus füüsikalises olekus, vormis või omadustes, jääb põhiline keemiline koostis muutumatuks.
Vaha sulamisprotsess.
Vee destilleerimise protsess
Ühe aine liigi muundumine teiseks või sellele muundumisele omane vastupanu kujutab endast keemilist omadust. Nende omaduste hulka kuuluvad süttivus, mürgisus, happesus, mitmesugused reaktsioonivõime vormid ja põlemissoojus.
Selgituseks: raud ühineb niiskuse juuresolekul hapnikuga, moodustades rooste, samas kui kroomil sellist oksüdeerumist ei esine. Lisaks, kui nitroglütseriini peetakse selle plahvatusliku ebastabiilsuse tõttu äärmiselt ohtlikuks, siis neoon kujutab endast tühist ohtu, olles loomult märkimisväärselt inertne ja reaktsioonivõimetu.
Keemilise omaduse tuvastamiseks peab vaatleja olema tunnistajaks keemilisele muudatusele. Selline muudatus lõppeb alati ühe või mitme aine liigi tekkega, mis erinevad oma põhiolemuselt ainetest, mis olid olemas enne muundumist.
Rooste tekkimist nimetatakse õigustatult keemiliseks muudatuseks, sest rooste ise on eraldiseisev aine vorm, mis on hoopis teistsugune rauast, hapnikust ja veest, millest see pärines. Samal kombel on nitroglütseriini plahvatamine keemiline muudatus, kuna tekkivad gaasid on sootuks teist liiki kui algaine. Edasisi keemilise muudatuse näiteid võib leida laboratooriumist — nagu on näha lämmastikhappe ägedas toimes vaskpinnale — ning ka kõigist põlemisviisidest ja protsessidest, mille käigus toitu keedetakse, seeditakse või lastakse roiskuda.
On leitud, et aine omadused kuuluvad ühte kahest eraldiseisvast kategooriast. Kui omadus sõltub aine kogusest, nimetatakse seda ekstensiivseks omaduseks. Mass ja ruumala on selle klassi peamised näited; näiteks gallonil piimal on suurem mass ja ruumala kui ühel tassil. Sellise ekstensiivse omaduse väärtus on otseses proportsioonis vaadeldava aine kogusega.
Vastupidiselt, kui proovi omadus ei sõltu aine kogusest, tähistatakse seda kui intensiivset omadust. Temperatuur pakub sellele põhimõttele kohase selgituse. Kui gallonil piimal ja tassil piimal on mõlemal temperatuur 20 °C, annab nende ühendamine suurema koguse piima, mis sellegipoolest säilitab temperatuuri 20 °C.
Kaaluge lisaks soojuse ja temperatuuri seotud, kuid erinevaid omadusi. Pelk tilk kuuma toiduõli, mis pritsib käele, põhjustab vaid lühiajalist ja kerget ebamugavust; ometigi tekitab pott sama õli kõige rängemaid põletusi. Ehkki nii tilk kui pott on samal temperatuuril — mis on intensiivne omadus —, sisaldab pott ilmselgelt palju suuremat soojushulka, mis on ekstensiivne omadus.
Kuigi paljud elemendid erinevad oma keemiliste ja füüsikaliste omaduste poolest dramaatiliselt, ilmutavad teatavad neist silmatorkavalt sarnast käitumist. Seeläbi saame tuvastada elementide rühmi, millel on ühised omadused. Näiteks on paljud elemendid suurepärased soojus- ja elektrijuhid, samas kui teised osutuvad halbadeks juhtideks. Sellised omadused võimaldavad liigitada elemendid kolme eri rühma: metallid, mis juhivad hästi; mittemetallid, mis juhivad halvasti; ja poolmetallid, millel on mõlema klassi tunnused.
Elementide perioodilisustabel.
