Вещества и их свойства. физические и химические явления

Что такое химические свойства?

Химическое свойство по определению означает, что измерение свойства приводит к изменению фактической химической структуры вещества. Химические свойства становятся очевидными, когда вещество подвергается химическому изменению или реакции.

Химические свойства описывают способность вещества сочетаться с другими веществами или превращаться в другой продукт. Это способ описания того, что вещество может реагировать или в конечном итоге меняется. Когда происходит химическая реакция, вещество изменяется на совершенно другой тип вещества.

Например, натрий может реагировать с водяным паром в воздухе и сильно взрываться; железо и кислород объединяются, образуя ржавчину, так что железо обладает химической способностью образовывать ржавчину; бензин обладает способностью гореть (это легковоспламеняющийся).

Химическое свойство — любое качество, которое может быть установлено только тогда, когда происходит изменение химической идентификации вещества. Простое касание или наблюдение вещества не будет демонстрировать его химические свойства. Структура вещества или вещества должна быть изменена, чтобы увидеть химическое свойство.

Химические свойства полезны для понимания, поскольку это помогает в идентификации неизвестных веществ или при попытке разделить или очистить вещества и может позволить ученым классифицировать такие вещества, как соединения.

Зная эти свойства, ученые могут придумать приложения, в которых можно использовать различные вещества.

Ученые также могут предсказать, как образцы будут реагировать в химической реакции, если они заранее знают химические свойства веществ.

Некоторые примеры химических свойств включают следующее:

  • токсичность
  • Химическая стабильность (если соединение будет реагировать с водой или воздухом)
  • Теплота сгорания
  • Воспламеняемость (будь то соединение будет гореть при воздействии пламени)
  • Реакционная способность (способность реагировать с другими химическими веществами)
  • Энтальпия образования
  • Окислительные состояния (набирают кислород, теряют водород или теряют электроны и приводят к изменению количества окисляемого вещества. Примером этого может быть ржавчина).
  • Типы химических связей, которые будут образовываться (будь то ковалентные, нековалентные или водородные)
  • плавучесть
  • вязкость
  • сжимаемость
  • Радиоактивность (излучение атома)
  • Период полураспада

Растворимость веществ в воде

  • хорошо растворимые вещества — в 100 г воды растворяется более 1 г вещества при н.у.;
  • малорастворимые вещества — в 100 г воды растворяется 0,01-1 г вещества;
  • практически нерастворимые вещества — в 100 г водры растворяется менее 0,01 г вещества.

Совершенно нерастворимых веществ в природе не существует.

При растворении многих веществ в воде вокруг их молекул образуется оболочка из молекул воды — такой «слоеный пирог» называется гидратом. После кристаллизации в составе таких комплексов сохраняются некоторая часть молекул воды, образуя кристаллогидрат:

CuSO4+5H2O = CuSO4·5H2O

См. далее:

  • Жесткость воды
  • Пероксид водорода (H2O2)

Что такое живое вещество?

Живым называется вещество, из которого сложена вся биомасса нашей планеты. То есть те организмы, которые составляют жизнь на ней:

  • бактерии и вирусы;
  • простейшие;
  • растения;
  • животные;
  • грибы;
  • люди.

Так как основная часть соединений в составе живого существа — органические, то именно их и можно отнести к группе живого вещества. Однако не все. Только те, без которых невозможно существование представителей живой биосферы. Это белки, нуклеиновые кислоты, гормоны, витамины, жиры, углеводы, аминокислоты и прочие. Термин «живое вещество» был введен Вернадским, основателем учения о биосфере планеты.

Свойства живого вещества:

  • обладание энергией с возможностью ее преобразования;
  • саморегуляция;
  • произвольное движение;
  • чередование поколений;
  • чрезвычайное разнообразие.

Разнообразие веществ

За последние 200 лет человечество изучило свойства веществ лучше, чем за всю историю развития химии. Естественно, количество веществ так же стремительно растет, это связано, прежде всего, с освоением различных методов получения веществ.

В повседневной жизни мы сталкиваемся с множеством веществ. Среди них – вода, железо, алюминий, пластмасса, сода, соль и множество других. Вещества, существующие в природе, например, кислород и азот, содержащиеся в воздухе, вещества, растворенные в воде, и имеющие природное происхождение, называются природными веществами. Алюминия, цинка, ацетона, извести, мыла, аспирина, полиэтилена и многих других веществ в природе не существует.

Их получают в лаборатории, и производит промышленность. Искусственные вещества не встречаются в природе, их создают из природных веществ. Некоторые вещества, существующие в природе, можно получить и в химической лаборатории.

Так, при нагревании марганцовки выделяется кислород, а при нагревании мела – углекислый газ. Ученые научились превращать графит в алмаз, выращивают кристаллы рубина, сапфира и малахита. Итак, наряду с веществами природного происхождения существует огромное множество и искусственно созданных веществ, не встречающихся в природе.

Вещества, не встречающиеся в природе, производятся на различных предприятиях: фабриках, заводах, комбинатах и т.п.

В условиях исчерпания природных ресурсов нашей планеты, сейчас перед химиками стоит важная задача: разработать и внедрить методы, при помощи которых можно искусственно, в условиях лаборатории, или промышленного производства, получать вещества, являющиеся аналогами природных веществ. Например, запасы топливных ископаемых в природе на исходе.

Может настать тот момент, когда нефть и природный газ закончатся. Уже сейчас ведутся разработки новых видов топлива, которые были бы такими же эффективными, но не загрязняли окружающую среду. На сегодняшний день человечество научилось искусственно получать различные драгоценные камни, например, алмазы, изумруды, бериллы.

Классификация веществ

В основу деления соединений на группы может быть положено множество разных признаков. Например, агрегатное состояние. Все они могут быть по этому фактору четырех видов:

  • плазма;
  • газ;
  • жидкость;
  • кристаллическое вещество (твердое).

Если брать за основу более «глубокий» признак, то все вещества можно разделить на:

  • органические — в основе цепочки и циклы из атомов углерода и водорода;
  • неорганические — все остальные.

По элементному составу, который отражают формулы веществ, все они бывают:

  • простые — из одного вида химического атома;
  • сложные — два и больше разных типов элементов.

В свою очередь, простые делятся на металлы и неметаллы. Сложные имеют множество классов: соли, основания, кислоты, оксиды, сложные эфиры, углеводороды, спирты, нуклеиновые кислоты и так далее.

Аномальные свойства воды

Многие физические и химические свойства воды удивляют и выпадают из общих правил и закономерностей и являются аномальными, так например:

  • В соответствии с закономерностями, установленными по принципу подобия, в рамках таких наук как химия и физика, мы могли бы ожидать, что:
    • вода будет закипать при минус 70°С, а замерзать при минус 90°С;
    • вода будет не капать с кончика крана, а литься тонкой струйкой;
    • лед будет тонуть, а не плавать на поверхности;
    • в стакане вода не растворилось бы более нескольких крупинок сахара.
  • Поверхность воды обладает отрицательным электрическим потенциалом;
  • При нагревании от 0°C до 4°C (точнее 3,98°C) вода сжимается;
  • Вызывает удивление высокая теплоёмкость воды жидком состоянии;

Более подробно с аномальными свойствами Вы можете ознакомиться в нашей статье — АНОМАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ, ИЛИ УДИВИТЕЛЬНОЕ РЯДОМ ( читать →).

Вода имеет много и других аномалий, исследование которых вероятно принесет, в ближайшем будущем, новые неожиданные открытия.

Необходимо отметить, что вода в естественных природных условиях может существовать в трех агрегатных состояниях, более подробно, с которыми можно ознакомиться в нашей статье — АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВОДЫ В ПРИРОДЕ →  .

Как уже отмечалось выше, в данном материале мы перечислим основные физические и химические свойства воды и сделаем к некоторым из них краткие комментарии.

Химические явления. Химическая реакция.

Если при физических явлениях вещества, как правило, лишь изменяют агрегатное состояние, то при химических явлениях происходит превращение одних веществ в другие вещества. Приведем несколько простых примеров: горение спички сопровождается обугливанием древесины и выделением газообразных веществ, то есть, происходит необратимое превращение древесины в другие вещества. Другой пример: со временем бронзовые скульптуры покрываются налетом зеленого цвета. Дело в том, что в состав бронзы входит медь. Этот металл медленно взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, в результате на поверхности скульптуры образуются новые вещества зеленого цвета Химические явления – явления превращений одних веществ в другие Процесс взаимодействия веществ с образованием новых веществ называют химической реакцией. Химические реакции происходят повсеместно вокруг нас. Химические реакции происходят и в нас самих. В нашем организме непрерывно происходят превращения множества веществ, вещества реагируют друг с другом, образуя продукты реакции. Таким образом, в химической реакции всегда есть реагирующие вещества, и вещества, образовавшиеся в результате реакции.

  • Химическая реакция – процесс взаимодействия веществ, в результате которого образуются новые вещества с новыми свойствами
  • Реагенты – вещества, вступающие в химическую реакцию
  • Продукты – вещества, образовавшиеся в результате химической реакции

Химическая реакция изображается в общем виде схемой реакции РЕАГЕНТЫ -> ПРОДУКТЫ

  • реагенты – исходные вещества, взятые для проведения реакции;
  • продукты – новые вещества, образовавшиеся в результате протекания реакции.

Любые химические явления (реакции) сопровождаются определенными признаками, при помощи которых химические явления можно отличить от физических. К таким признакам можно отнести изменение окраски веществ, выделение газа, образование осадка, выделение тепла, излучение света.

Многие химические реакции сопровождаются выделением энергии в виде тепла и света. Как правило, такими явлениями сопровождаются реакции горения. В реакциях горения на воздухе вещества реагируют с кислородом, содержащимся в воздухе. Так, например, металл магний вспыхивает и горит на воздухе ярким слепящим пламенем. Именно поэтому вспышку магния использовали при создании фотографий в первой половине ХХ века. В некоторых случаях возможно выделение энергии в виде света, но без выделения тепла. Один из видов тихоокеанского планктона способен испускать ярко-голубой свет, хорошо заметный в темноте. Выделение энергии в виде света – результат химической реакции, которая протекает в организмах данного вида планктона.

Итог статьи:

  • Существуют две большие группы веществ: вещества природного и искусственного происхождения
  • В обычных условиях вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях
  • Свойства веществ, которые определяют измерениями или визуально при отсутствии превращения одних веществ в другие, называют физическими
  • Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников
  • Аморфные вещества – вещества, не имеющие кристаллического строение
  • Химические явления – явления превращений одних веществ в другие
  • Реагенты – вещества, вступающие в химическую реакцию
  • Продукты – вещества, образующиеся в результате химической реакции
  • Химические реакции могут сопровождаться выделением газа, осадка, тепла, света; изменением окраски веществ
  • Горение – сложный физико-химический процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе химической реакции, сопровождающийся интенсивным выделением тепла и света (пламени)

Свойства органических веществ

Органика — это такой раздел химии, который занимается изучением соединений, отличных от неорганических, и их свойств. В основе их строения лежат атомы углерода, способные соединяться друг с другом в различные структуры:

  • линейные и разветвленные цепи;
  • циклы;
  • ароматические кольца;
  • гетероциклы.

Живые организмы состоят как раз из таких соединений, ведь основа жизни — это белки, жиры и углеводы. Все они — представители органических веществ. Поэтому и свойства их особенные. Однако в любом случае, независимо от того, о какой молекуле идет речь, все равно для нее будет характерен определенный набор физико-химических свойств, которые мы уже упоминали раньше.

Кристаллические и аморфные вещества

При описании физических свойств твердых веществ принято описывать структуру вещества. Если рассмотреть образец поваренной соли под увеличительным стеклом, можно заметить, что соль состоит из множества мельчайших кристаллов. В соляных месторождениях можно встретить и весьма крупные кристаллы. Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников Кристаллы могут иметь различную форму и размер. Кристаллы некоторых веществ, таких как поваренная соль – хрупкие, их легко разрушить. Существуют кристаллы довольно твердые. Например, одним из самых твердых минералов считается алмаз. Если рассматривать кристаллы поваренной соли под микроскопом, можно заметить, что все они имеют похожее строение. Если же рассмотреть, например, частицы стекла, то все они будут иметь различное строение – такие вещества называют аморфными. К аморфным веществам относят стекло, крахмал, янтарь, пчелиный воск. Аморфные вещества – вещества, не имеющие кристаллического строения

В чем разница между физическими и химическими свойствами?

вызывая или приводя к изменению вещества, тогда как химические свойства наблюдаются только после того, как произошло изменение вещества.

  • Физические свойства могут изменять состояния без изменения молекулярной структуры, но это не относится к химическим свойствам.
  • С химическими свойствами химическая идентичность вещества изменяется, это не относится к физическим свойствам.
  • С химическими свойствами структура материала изменяется, а структура не изменяется в случае физических свойств.
  • Химическая реакция возникает до того, как становится очевидным химическое свойство, в то время как для физического свойства не требуется никакой химической реакции.
  • Химические свойства, в отличие от физических свойств, могут быть использованы для прогнозирования того, как вещества будут реагировать.

Химические свойства веществ

К данной группе относятся все возможные виды взаимодействий рассматриваемой молекулы с другими простыми и сложными веществами. То есть это непосредственно химические реакции. Для каждого вида соединения они строго специфичны. Однако выделяют общие групповые свойства для целого класса веществ.

Например, все кислоты способны реагировать с металлами согласно их положению в электрохимическом ряду напряжений металлов. Также для всех характерны реакции нейтрализации с щелочами, взаимодействие с нерастворимыми основаниями. Однако концентрированная серная и азотная кислоты особые, так как продукты их взаимодействия с металлами отличаются от полученных в результате реакций с другими представителями класса.

Химических свойств очень много у каждого вещества. Их количество определяется активностью соединения, то есть способностью реагировать с другими компонентами. Есть высокореакционноспособные, есть практически инертные. Это строго индивидуальный показатель.

Что такое вещество?

Если давать определение этому понятию, то нужно указать на его связь с физическими телами. Ведь веществом принято считать именно то, из чего состоят эти тела. Так, стекло, железо, сера, дерево — это вещества. Примеры можно приводить бесконечно. Проще понять следующее: рассматриваемым термином обозначают все существующее в мире многообразие различных сочетаний молекул, а также простых одноатомных частиц.

Таким образом, вода, спирт, кислоты, щелочи, белки, углеводы, соль, сахар, песок, глина, алмаз, газы и прочее — это все и есть вещества. Примеры позволяют более четко уловить суть этого понятия.

Физическое тело — это продукт, который создается природой или человеком на основе различных соединений. Например, стакан — это тело, которое состоит из стекла, а лист бумаги — это тело, которое представляет собой обработанную целлюлозу или древесину.

Конечно, все молекулы разные. То, что лежит в основе их отличия, называется их свойствами — физическими, органолептическими и химическими. Определяются они при помощи специальных методов, которые у каждой науки свои. Это могут быть и математические, аналитические, экспериментальные, инструментальные способы, и еще множество самых разнообразных. Например, наука химия использует для каждого вещества, вернее, для его идентификации, свой реагент. Он подбирается на основании особенностей строения молекулы и прогнозирования химических свойств. Затем проверяется экспериментально, утверждается и закрепляется в теоретической базе.

Разные виды формул соединений

Что является наглядным, то есть графическим, отображением соединений? Конечно, это формулы веществ. Они бывают разными. В зависимости от вида заключенная в них информация о молекуле тоже отличается. Так, существуют такие варианты:

  1. Эмпирическая, или молекулярная. Отражает количественный и качественный состав вещества. Она включает в себя символы входящих в состав элементов и индекс в нижнем левом углу у него, показывающий количество данного атома в составе молекулы. Например, Н2О, Na2SO4, AL2(SO4)3.
  2. Электронно-графическая. Такая формула показывает количество валентных электронов у каждого элемента, входящего в состав соединения. Поэтому по такому варианту уже можно предсказать некоторые химические и физические свойства веществ.
  3. В органической химии принято использовать полные и сокращенные структурные формулы. Они отражают порядок связи атомов в молекулах, кроме того, четко указывают на принадлежность вещества к тому или иному классу соединений. А это позволяет с точностью определить конкретный тип молекулы и спрогнозировать все характерные для нее взаимодействия.

Поэтому химическая символика и правильно составленные формулы соединений — важнейшая часть работы со всеми известными веществами. Это теоретические основы, которые должен знать каждый школьник, изучающий химию.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector