Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Fizikālās īpašības un matērijas pārmaiņas

Tie atribūti, pēc kuriem vienu vielu var atšķirt no otras, tiek saukti par īpašībām. Fizikālā īpašība ir matērijas raksturlielums, kas neietver nekādas izmaiņas tās ķīmiskajā uzbūvē. Pie izplatītiem šādu kvalitāšu piemēriem pieder blīvums, krāsa, cietība, sašķidrināšanās un vārīšanās temperatūras, kā arī elektrovadītspēja.

Dažus no šiem atribūtiem, piemēram, blīvumu un krāsu, var novērot, kamēr viela atrodas nemainīgā stāvoklī. Citi turpretim izpaužas tikai tad, kad matērija piedzīvo fizikālas pārmaiņas, piemēram, dzelzs kušanu vai ūdens sasalšanu. Fizikālās pārmaiņas ir stāvokļa vai īpašību maiņa bez jebkādām pavadošām izmaiņām vielas ķīmiskajā sastāvā vai tās sastāvdaļu identitātē.

Fizikālās pārmaiņas ir novērojamas, kad vasks kūst, kad cukurs izšķīst kafijā vai kad tvaiks kondensējas, veidojot šķidru ūdeni. Turpmāki šādu izmaiņu piemēri ir metāla ķermeņu magnetizācija un demagnetizācija, kā arī cietu vielu sasmalcināšana pulverī — pēdējais no minētajiem procesiem reizēm var izraisīt manāmas krāsas izmaiņas. Katrā šādā gadījumā, lai gan notiek fizikālā stāvokļa, formas vai īpašību maiņa, pamata ķīmiskā uzbūve paliek nemainīga.

Vaska kušanas process.

Ūdens destilācijas process

Vienas matērijas sugas pārvēršanās citā vai tai piemītošā pretestība šādām pārmaiņām veido ķīmisko īpašību. Pie šīm īpašībām pieder uzliesmojamība, toksicitāte, skābums, dažādas reaģētspējas formas un sadegšanas siltums.

Ilustrācijai — dzelzs mitruma klātbūtnē savienojas ar skābekli, veidojot rūsu, turpretī hroms neuzrāda šādu oksidēšanos. Turklāt, kamēr nitroglicerīns tiek uzskatīts par ārkārtīgi bīstamu tā sprādzienbīstamās nestabilitātes dēļ, neons rada niecīgu apdraudējumu, būdams ievērojami inerts un nereaģētspējīgs.

Lai noteiktu ķīmisko īpašību, novērotājam ir jābūt lieciniekam ķīmiskajām pārmaiņām. Šādas pārvērtības vienmēr rada vienu vai vairākas matērijas sugas, kas savā pamatbūtībā atšķiras no vielām, kas bija klātesošas pirms transformācijas.

Rūsas veidošanās tiek pamatoti dēvēta par ķīmiskām pārmaiņām, jo pati rūsa ir atsevišķa matērijas forma, kas nemaz nelīdzinās dzelzim, skābeklim un ūdenim, no kuriem tā radusies. Līdzīgā kārtā nitroglicerīna detonācija veido ķīmiskas pārmaiņas, jo radušās gāzes ir pilnīgi cita veida nekā sākotnējā viela. Citi ķīmisko pārmaiņu piemēri atrodami laboratorijā — kā redzams slāpekļskābes spēcīgajā iedarbībā uz varu —, kā arī visos sadegšanas veidos un procesos, kuros ēdiens tiek gatavots, sagremots vai atstāts pūšanas procesam.

Tiek konstatēts, ka matērijas īpašības iedalāmas vienā no divām atšķirīgām kategorijām. Ja īpašība ir atkarīga no klātesošā vielas daudzuma, to sauc par ekstensīvu īpašību. Masa un tilpums kalpo kā galvenie šīs klases piemēri; piemēram, vienam galonam piena ir lielāka masa un tilpums nekā vienai tasei. Šādas ekstensīvas īpašības vērtība ir tieši proporcionāla izskatāmās matērijas daudzumam.

Turpretī, ja parauga īpašība nav atkarīga no klātesošā vielas daudzuma, to dēvē par intensīvu īpašību. Temperatūra sniedz piemērotu šī principa ilustrāciju. Ja vienam galonam piena un vienai tasei piena temperatūra ir 20°C, to apvienošana radīs lielāku piena tilpumu, kas tomēr saglabās 20°C temperatūru.

Apsveriet arī saistītās, taču atšķirīgās siltuma un temperatūras kvalitātes. Nieka piliens karstas eļļas, kas uzšļakstās uz rokas, izraisa tikai īsu un nelielu diskomfortu; tomēr katls tās pašas eļļas radīs vissmagākos apdegumus. Lai gan gan piliens, gan katls atrodas tajā pašā temperatūrā — tā ir intensīva īpašība —, katls acīmredzami satur daudz lielāku siltuma daudzumu, kas ir ekstensīva īpašība.

Kaut arī daudzi elementi krasi atšķiras savās ķīmiskajās un fizikālajās īpašībās, daži no tiem izrāda pārsteidzoši līdzīgu uzvedību. Tādējādi mēs varam identificēt elementu grupas, kurām piemīt kopīgas īpašības. Piemēram, daudzi elementi kalpo kā izcili siltuma un elektrības vadītāji, turpretim citi izrādās slikti vadītāji. Šādas īpašības ļauj klasificēt elementus trīs atsevišķās kārtās: metāli, kas vada labi; nemetāli, kas vada slikti; un pusmetāli, kuriem piemīt abu klašu atribūti.

Elementu periodiskā tabula.