Фізичні та хімічні властивості
Цей урок слугує для ознайомлення з фундаментальними визначеннями щодо властивостей матерії, розглянутими в їхніх фізичних та хімічних аспектах. Його об'єктом є підготовка учня до логічних і наукових способів мислення, за допомогою яких він дістане змогу відрізняти одну речовину від іншої з належною точністю.
Фізичні властивості та зміни матерії
Ті атрибути, за якими одну речовину можна відрізнити від іншої, називаються властивостями. Фізична властивість — це характеристика матерії, яка не передбачає жодної зміни в її хімічній будові. Загальні приклади таких якостей включають густину, колір, твердість, температури зрідження та кипіння, а також електропровідність.
Певні з цих ознак, як-от густина та колір, можуть спостерігатися, поки речовина перебуває у незмінному стані. Інші, проте, виявляються лише тоді, коли матерія зазнає фізичної зміни, як-от плавлення заліза або замерзання води. Фізична зміна — це зміна стану або властивостей матерії без будь-якої супутньої зміни її хімічного складу або природи речовин, що її складають.
Фізична зміна спостерігається, коли віск піддається зрідженню, коли цукор розчиняється у каві або коли пара конденсується, утворюючи рідку воду. Подальші приклади таких змін включають намагнічування та розмагнічування металевих тіл, а також подрібнення твердої матерії в порошок шляхом розтирання — останнє іноді може спричинити помітну зміну кольору. У кожному такому випадку, хоча й відбувається зміна фізичного стану, форми чи властивостей речовини, фундаментальна хімічна будова залишається незмінною.
Процес плавлення воску.
Процес дистиляції води
Перетворення одного виду матерії на інший або властивий їй опір такій зміні становить хімічну властивість. До цих властивостей належать займистість, токсичність, кислотність, різноманітні форми реакційної здатності та теплота згоряння.
Для ілюстрації: залізо сполучається з киснем у присутності вологи, утворюючи іржу, тоді як хром не виявляє такого окиснення. Крім того, тоді як нітрогліцерин вважається надзвичайно небезпечним з огляду на його вибухову нестабільність, неон не становить майже жодної загрози, будучи за своєю природою надзвичайно інертним і нереактивним.
Для визначення хімічної властивості спостерігач повинен стати свідком хімічної зміни. Таке перетворення неминуче призводить до утворення одного або декількох видів матерії, що відрізняються своєю фундаментальною суттю від речовин, присутніх до трансформації.
Утворення іржі справедливо називають хімічною зміною, бо сама іржа є окремою формою матерії, зовсім не схожою на залізо, кисень і воду, з яких вона виникла. Подібним чином, детонація нітрогліцерину становить хімічну зміну, оскільки утворені гази є цілком відмінними за своїм родом від вихідної речовини. Подальші випадки хімічних змін можна знайти в лабораторії — як видно з бурхливої дії азотної кислоти на мідь — а також у всіх видах горіння та в різних процесах, під час яких їжа готується, засвоюється або піддається впливу гниття.
З'ясовано, що властивості матерії належать до однієї з двох окремих категорій. Якщо властивість залежить від кількості наявної матерії, вона називається екстенсивною властивістю. Маса і об'єм є основними прикладами цього класу; наприклад, галон молока має більшу масу та об'єм, ніж одна чашка. Значення такої екстенсивної властивості є прямо пропорційним кількості розглянутої матерії.
Навпаки, якщо властивість зразка не залежить від кількості наявної матерії, вона позначається як інтенсивна властивість. Температура є влучною ілюстрацією цього принципу. Якщо галон молока та чашка молока перебувають при температурі 20°C, їхнє об'єднання призведе до утворення більшого об'єму молока, який, проте, зберігатиме температуру 20°C.
Розгляньте, крім того, споріднені, але відмінні якості тепла та температури. Лише крапля гарячої олії, що потрапила на руку, викликає лише короткочасний і незначний дискомфорт; проте посудина з тією ж олією спричинить опіки найважчого ступеня. Хоча і крапля, і посудина мають однакову температуру — що є інтенсивною властивістю — посудина, очевидно, містить значно більшу кількість тепла, що є екстенсивною властивістю.
Хоча багато елементів кардинально відрізняються за своїми хімічними та фізичними властивостями, певні з них виявляють разюче подібну поведінку. Таким чином, ми можемо визначити групи елементів, що мають спільні характеристики. Наприклад, багато елементів є чудовими провідниками тепла та електрики, тоді як інші виявляються поганими провідниками. Такі властивості дозволяють класифікувати елементи на три окремі класи: метали, що добре проводять; неметали, що проводять погано; і металоїди, які мають ознаки обох класів.
Періодична система елементів.
