Fizikinės ir cheminės savybės
Ši pamoka skirta pristatyti pagrindines sąvokas, susijusias su materijos savybėmis, žvelgiant iš fizikinės bei cheminės perspektyvos. Jos tikslas — ugdyti mokinio loginį bei mokslinį mąstymą, kad šis gebėtų su reikiamu tikslumu atskirti vieną medžiagą nuo kitos.
Fizikinės savybės ir materijos pokyčiai
Tie požymiai, pagal kuriuos viena medžiaga skiriama nuo kitos, vadinami savybėmis. Fizikinė savybė yra materijos charakteristika, kuri nesusijusi su jokiu jos cheminės sudėties pokyčiu. Dažni tokių savybių pavyzdžiai yra tankis, spalva, kietumas, skystėjimo bei virimo temperatūros ir elektrinis laidumas.
Kai kurie iš šių požymių, pavyzdžiui, tankis ir spalva, gali būti stebimi medžiagai esant pastovios būsenos. Kiti gi pasireiškia tik materijai patiriant fizikinį pokytį, pavyzdžiui, lydantis geležiai ar šąlant vandeniui. Fizikinis pokytis yra būsenos ar savybių pakitimas be jokio lydinčio cheminės sudėties ar ją sudarančių medžiagų tapatybės pasikeitimo.
Fizikinis pokytis stebimas vaškui skystėjant, cukrui ištirpstant kavoje arba garams kondensuojantis į skystą vandenį. Kiti tokių pokyčių pavyzdžiai yra metalinių kūnų įmagnetinimas ir išmagnetinimas bei kietosios materijos smulkinimas į miltelius — pastarasis procesas kartais gali sukelti pastebimą spalvos pakitimą. Kiekvienu tokiu atveju, nors pasikeičia fizikinė būsena, forma ar savybės, pamatinė cheminė sandara išlieka nepakitusi.
Vaško lydymosi procesas.
Vandens distiliavimo procesas
Vienos materijos rūšies virtimas kita arba būdingas pasipriešinimas tokiam pakitimui sudaro cheminę savybę. Prie šių savybių priskiriamas degumas, toksiškumas, rūgštingumas, įvairios reaktyvumo formos ir degimo šiluma.
Pavyzdžiui, geležis, esant drėgmei, jungiasi su deguonimi ir sudaro rūdis, tuo tarpu chromas tokios oksidacijos nerodo. Be to, nors nitroglicerinas laikomas itin pavojingu dėl savo sprogstamojo nestabilumo, neonas nekelia beveik jokio pavojaus, būdamas ypač nereaktyvus ir inertiškas.
Norėdamas nustatyti cheminę savybę, stebėtojas turi paliudyti cheminį pokytį. Toks pakitimas neišvengiamai lemia vienos ar kelių rūšių materijos atsiradimą, kurios savo pamatine esme skiriasi nuo medžiagų, buvusių prieš transformaciją.
Rūdžių susidarymas pagrįstai vadinamas cheminiu pokyčiu, nes pačios rūdys yra atskira materijos forma, visiškai nepanaši į geležį, deguonį ir vandenį, iš kurių jos atsirado. Panašiai ir nitroglicerino detonacija yra cheminis pokytis, nes susidariusios dujos yra visiškai kitokios rūšies nei pradinė medžiaga. Kitų cheminio pokyčio pavyzdžių galima rasti laboratorijoje — pavyzdžiui, audringa azoto rūgšties reakcija su variu — taip pat visų rūšių degimo procesuose bei įvairiais būdais gaminant, virškinant maistą arba paliekant jį pūti.
Nustatyta, kad materijos savybės priklauso vienai iš dviejų skirtingų kategorijų. Jei savybė priklauso nuo esamo materijos kiekio, ji vadinama ekstensyviąja savybe. Masė ir tūris yra pagrindiniai šios klasės pavyzdžiai; tarkime, galonas pieno turi didesnę masę ir tūrį nei vienas puodelis. Tokios ekstensyviosios savybės vertė yra tiesiogiai proporcinga svarstomos materijos kiekiui.
Ir priešingai, jei bandinio savybė nepriklauso nuo materijos kiekio, ji vadinama intensyviąja savybe. Temperatūra yra tinkama šio principo iliustracija. Jei galonas pieno ir puodelis pieno yra 20°C temperatūros, juos sumaišius gausime didesnį pieno kiekį, kuris vis tiek išlaikys tą pačią 20°C temperatūrą.
Be to, apsvarstykite giminingas, tačiau skirtingas šilumos ir temperatūros savybes. Tik vienas karšto aliejaus lašas, užtiškęs ant rankos, sukelia tik trumpą ir nedidelį nepatogumą; tačiau puodas to paties aliejaus sukeltų itin sunkius nudegimus. Nors tiek lašas, tiek puodas yra tos pačios temperatūros — tai intensyvioji savybė — puode akivaizdžiai yra kur kas didesnis šilumos kiekis, o tai jau ekstensyvioji savybė.
Nors daugelis elementų savo cheminėmis ir fizikinėmis savybėmis labai skiriasi, kai kurie iš jų pasižymi stebėtinai panašia elgsena. Taip galime išskirti elementų grupes, turinčias bendrų bruožų. Pavyzdžiui, daugelis elementų yra puikūs šilumos ir elektros laidininkai, o kiti pasirodo esą prasti laidininkai. Tokios savybės leidžia klasifikuoti elementus į tris skirtingas eiles: metalus, kurie praleidžia gerai; nemetalus, kurie praleidžia prastai; ir pusmetalius, turinčius abiejų klasių požymių.
Periodinė elementų lentelė.
