U današnjem članku ćemo raspravljati o tome šta je fizičko tijelo. Više puta ste se susreli sa ovim pojmom tokom godina školovanja. Prvi put se susrećemo sa pojmovima „fizičko telo“, „supstanca“, „fenomen“ u nastavi prirodne istorije. Predmet su proučavanja većine grana specijalnih nauka – fizike.
Prema “fizičkom tijelu” označava određeni materijalni objekt koji ima oblik i jasno definiranu vanjsku granicu koja ga odvaja od vanjskog okruženja i drugih tijela. Osim toga, fizičko tijelo ima karakteristike kao što su masa i zapremina. Ovi parametri su osnovni. Ali osim njih postoje i drugi. Govorimo o transparentnosti, gustoći, elastičnosti, tvrdoći itd.
Fizička tijela: primjeri
Pojednostavljeno rečeno, bilo koji od okolnih objekata možemo nazvati fizičkim tijelom. Najčešći primjeri su knjiga, sto, auto, lopta, šolja. Fizičari jednostavnim tijelom nazivaju nešto čiji je geometrijski oblik jednostavan. Kompozitna fizička tijela su ona koja postoje u obliku kombinacija jednostavnih tijela spojenih zajedno. Na primjer, vrlo konvencionalno se ljudska figura može predstaviti kao skup cilindara i kuglica.
Materijal od kojeg se sastoji bilo koje tijelo naziva se supstancija. Štaviše, mogu sadržavati jednu ili više supstanci. Navedimo primjere. Fizička tijela - pribor za jelo (viljuške, kašike). Najčešće se izrađuju od čelika. Nož može poslužiti kao primjer tijela koje se sastoji od dvije različite vrste tvari - čelične oštrice i drvene drške. A tako složen proizvod kao što je mobilni telefon napravljen je od mnogo većeg broja „sastojaka“.
Koje su supstance?
Mogu biti prirodne ili umjetno stvorene. U davna vremena ljudi su izrađivali sve potrebne predmete od prirodnih materijala (vrhove strelica - od odjeće - od životinjskih koža). Razvojem tehnološkog napretka pojavile su se tvari koje je stvorio čovjek. A trenutno su to većina. Klasičan primjer fizičkog tijela umjetnog porijekla je plastika. Svaki od njegovih tipova stvorio je čovjek kako bi osigurao potrebne kvalitete određenog predmeta. Na primjer, prozirna plastika je za leće naočala, netoksična plastika za hranu je za posuđe, a izdržljiva plastika je za branik automobila.
Bilo koji predmet (iz uređaja visoke tehnologije) ima niz određenih kvaliteta. Jedno od svojstava fizičkih tijela je njihova sposobnost da se privlače jedno drugom kao rezultat gravitacijske interakcije. Mjeri se pomoću fizičke veličine koja se zove masa. Prema fizičarima, masa tijela je mjera njihove gravitacije. Označava se simbolom m.
Mjerenje mase
Ova fizička veličina, kao i svaka druga, može se izmjeriti. Da biste saznali kolika je masa bilo kojeg objekta, morate ga uporediti sa standardom. Odnosno, sa tijelom čija se masa uzima kao jedinica. Međunarodni sistem jedinica (SI) je kilogram. Ova "idealna" jedinica mase postoji u obliku cilindra, koji je legura iridija i platine. Ovaj međunarodni uzorak pohranjen je u Francuskoj, a njegove kopije dostupne su u gotovo svakoj zemlji.
Osim kilograma, koristi se i koncept tona, gram ili miligram. Tjelesna težina se mjeri vaganjem. Ovo je klasična metoda za svakodnevne proračune. Ali u modernoj fizici postoje i druge koje su mnogo modernije i vrlo preciznije. Uz njihovu pomoć određuje se masa mikročestica, kao i divovskih objekata.
Ostala svojstva fizičkih tijela
Oblik, masa i volumen su najvažnije karakteristike. Ali postoje i druga svojstva fizičkih tijela, od kojih je svako važno u određenoj situaciji. Na primjer, predmeti jednake zapremine mogu se značajno razlikovati u svojoj masi, odnosno imati različite gustine. U mnogim situacijama važne su karakteristike kao što su krtost, tvrdoća, elastičnost ili magnetna svojstva. Ne treba zaboraviti ni toplinsku provodljivost, transparentnost, homogenost, električnu provodljivost i druga brojna fizička svojstva tijela i tvari.
U većini slučajeva sve takve karakteristike zavise od supstanci ili materijala od kojih su predmeti sastavljeni. Na primjer, gumene, staklene i čelične kuglice će imati potpuno različite skupove fizičkih svojstava. Ovo je važno u situacijama kada tijela međusobno djeluju, na primjer, proučavajući stepen njihove deformacije nakon sudara.
O prihvaćenim aproksimacijama
Određene grane fizike smatraju fizičko tijelo nekom vrstom apstrakcije sa idealnim karakteristikama. Na primjer, u mehanici su tijela predstavljena kao materijalne tačke koje nemaju masu i druga svojstva. Ovaj dio fizike bavi se kretanjem takvih uslovnih tačaka, a za rješavanje ovdje postavljenih problema takve veličine nisu od fundamentalnog značaja.
U naučnim proračunima često se koristi koncept apsolutno krutog tijela. Ovo se konvencionalno smatra tijelom koje nije podložno nikakvoj deformaciji, bez pomjeranja centra mase. Ovaj pojednostavljeni model omogućava da se teoretski reproducira niz specifičnih procesa.
Odjeljak termodinamike koristi koncept apsolutno crnog tijela za svoje svrhe. Šta je? Fizičko tijelo (neki apstraktni objekt) sposobno da apsorbira bilo koje zračenje koje padne na njegovu površinu. Istovremeno, ako zadatak to zahtijeva, mogu emitovati elektromagnetne valove. Ako, prema uslovima teorijskih proračuna, oblik fizičkih tela nije fundamentalan, podrazumevano se pretpostavlja da je sferičan.
Zašto su svojstva tijela toliko važna?
Sama fizika kao takva nastala je iz potrebe da se sagledaju zakoni po kojima se fizička tijela ponašaju, kao i mehanizmi postojanja različitih vanjskih pojava. Prirodni faktori uključuju sve promjene u našoj okolini koje nisu povezane s rezultatima ljudske djelatnosti. Mnogi od njih ljudi koriste u svoju korist, ali drugi mogu biti opasni, pa čak i katastrofalni.
Proučavanje ponašanja i raznih svojstava fizičkih tijela neophodno je ljudima kako bi se mogli predvidjeti nepovoljni faktori i spriječiti ili smanjiti šteta koju oni uzrokuju. Na primjer, izgradnjom lukobrana ljudi su navikli da se bore protiv negativnih manifestacija morskih elemenata. Čovječanstvo je naučilo odolijevati potresima razvijajući posebne građevine otporne na potrese. Nosivi dijelovi automobila izrađeni su u posebnom, pažljivo kalibriranom obliku kako bi se smanjila šteta u nezgodama.
O građi tijela
Prema drugoj definiciji, termin „fizičko tijelo” podrazumijeva sve ono što se može prepoznati kao stvarno postojeće. Bilo koja od njih nužno zauzima dio prostora, a tvari od kojih se sastoje su skup molekula određene strukture. Njegove druge, manje čestice su atomi, ali svaka od njih nije nešto nedjeljivo i potpuno jednostavno. Struktura atoma je prilično složena. U svom sastavu mogu se razlikovati pozitivno i negativno nabijene elementarne čestice - joni.
Struktura prema kojoj su takve čestice raspoređene u određeni sistem naziva se kristalna za čvrste materije. Svaki kristal ima određeni, strogo fiksiran oblik, koji ukazuje na uređeno kretanje i interakciju njegovih molekula i atoma. Kada se struktura kristala promijeni, fizička svojstva tijela su narušena. Njegovo agregatno stanje, koje može biti čvrsto, tečno ili gasovito, zavisi od stepena pokretljivosti njegovih elementarnih komponenti.
Za karakterizaciju ovih složenih pojava koristi se koncept koeficijenata kompresije ili zapreminske elastičnosti, koji su međusobno inverzne veličine.
Molekularno kretanje
Stanje mirovanja nije svojstveno ni atomima ni molekulima čvrstih tvari. Oni su u stalnom kretanju, čija priroda zavisi od toplotnog stanja tela i uticaja kojima je ono trenutno izloženo. Neke elementarne čestice - negativno nabijeni ioni (zvani elektroni) kreću se većom brzinom od onih s pozitivnim nabojem.
Sa stanovišta agregatnog stanja, fizička tijela su čvrsti objekti, tekućine ili plinovi, što ovisi o prirodi molekularnog kretanja. Cijeli skup čvrstih tvari može se podijeliti na kristalne i amorfne. Kretanje čestica u kristalu se prepoznaje kao potpuno uređeno. U tečnostima se molekule kreću po potpuno drugačijem principu. Oni se kreću iz jedne grupe u drugu, što se figurativno može zamisliti kao komete koje lutaju iz jednog nebeskog sistema u drugi.
U bilo kojem plinovitom tijelu molekuli imaju mnogo slabiju vezu nego u tekućim ili čvrstim. Može se reći da se čestice međusobno odbijaju. Elastičnost fizičkih tijela određena je kombinacijom dvije glavne veličine - koeficijenta smicanja i koeficijenta volumetrijske elastičnosti.
Fluidnost tijela
Uprkos svim značajnim razlikama između čvrstih i tečnih fizičkih tela, njihova svojstva imaju mnogo zajedničkog. Neki od njih, nazvani meki, zauzimaju srednje stanje agregacije između prvog i drugog sa fizičkim svojstvima svojstvenim oba. Kvaliteta kao što je fluidnost može se naći u čvrstim materijalima (na primjer, led ili krema za cipele). Također je svojstven metalima, uključujući i prilično tvrde. Pod pritiskom, većina njih je sposobna da teče kao tečnost. Spajanjem i zagrevanjem dva čvrsta komada metala moguće ih je lemiti u jednu celinu. Štoviše, proces lemljenja odvija se na temperaturi mnogo nižoj od točke topljenja svakog od njih.
Ovaj proces je moguć pod uslovom da su oba dela u potpunom kontaktu. Tako se proizvode razne legure metala. Odgovarajuće svojstvo se naziva difuzija.
O tečnostima i gasovima
Na osnovu rezultata brojnih eksperimenata, naučnici su došli do sledećeg zaključka: čvrsta fizička tela nisu neka izolovana grupa. Razlika između njih i tečnih je samo u većem unutrašnjem trenju. Prijelaz tvari u različita stanja događa se u uvjetima određene temperature.
Gasovi se razlikuju od tekućina i čvrstih tijela po tome što se elastična sila ne povećava čak ni pri jakoj promjeni volumena. Razlika između tečnosti i čvrstih tela je pojava elastičnih sila u čvrstim materijama prilikom smicanja, odnosno promene oblika. Ova pojava se ne opaža u tečnostima, koje mogu imati bilo koji od oblika.
Kristalni i amorfni
Kao što je već pomenuto, dva moguća stanja čvrstih materija su amorfno i kristalno. Amorfna tijela uključuju tijela koja imaju ista fizička svojstva u svim smjerovima. Ova kvaliteta se zove izotropija. Primjeri uključuju stvrdnutu smolu, proizvode od ćilibara i staklo. Njihova izotropija je rezultat slučajnog rasporeda molekula i atoma u sastavu tvari.
U kristalnom stanju, elementarne čestice su raspoređene u strogom redu i postoje u obliku unutrašnje strukture koja se periodično ponavlja u različitim smjerovima. Fizička svojstva takvih tijela su različita, ali se u paralelnim smjerovima poklapaju. Ovo svojstvo svojstveno kristalima naziva se anizotropija. Njegov razlog je nejednaka snaga interakcije između molekula i atoma u različitim smjerovima.
Mono- i polikristali
Monokristali imaju homogenu unutrašnju strukturu i ponavljaju se kroz cijeli volumen. Polikristali izgledaju kao mnogi mali kristaliti koji su haotično spojeni jedan s drugim. Njihove sastavne čestice nalaze se na strogo određenoj udaljenosti jedna od druge i u traženom redoslijedu. Kristalna rešetka se podrazumijeva kao skup čvorova, odnosno tačaka koje služe kao centri molekula ili atoma. Metali sa kristalnom strukturom služe kao materijali za okvire mostova, zgrada i drugih trajnih konstrukcija. Zbog toga se svojstva kristalnih tijela pažljivo proučavaju u praktične svrhe.
Na karakteristike stvarne čvrstoće negativno utječu defekti kristalne rešetke, površinski i unutrašnji. Posebna grana fizike, nazvana mehanika čvrstih tijela, posvećena je sličnim svojstvima čvrstih tijela.
U životu smo okruženi raznim tijelima i predmetima. Na primjer, u zatvorenom prostoru ovo je prozor, vrata, stol, sijalica, šolja, na otvorenom - automobil, semafor, asfalt. Svako tijelo ili predmet sastoji se od materije. Ovaj članak će govoriti o tome što je supstanca.
Šta je hemija?
Voda je esencijalni rastvarač i stabilizator. Ima jak toplotni kapacitet i toplotnu provodljivost. Vodena sredina je povoljna za nastanak osnovnih hemijskih reakcija. Odlikuje se prozirnošću i praktično je otporan na kompresiju.
Koja je razlika između neorganskih i organskih tvari?
Ne postoje posebno jake vanjske razlike između ove dvije grupe supstanci. Glavna razlika leži u strukturi, gdje anorganske tvari imaju nemolekularnu strukturu, a organske tvari imaju molekularnu strukturu.
Neorganske tvari imaju nemolekularnu strukturu, pa se odlikuju visokim temperaturama topljenja i ključanja. Ne sadrže ugljenik. Tu spadaju plemeniti gasovi (neon, argon), metali (kalcijum, kalcijum, natrijum), amfoterne supstance (gvožđe, aluminijum) i nemetali (silicijum), hidroksidi, binarna jedinjenja, soli.
Organske tvari molekularne strukture. Imaju prilično niske tačke topljenja i brzo se raspadaju kada se zagreju. Uglavnom se sastoji od ugljenika. Izuzeci: karbidi, karbonati, ugljični oksidi i cijanidi. Ugljik omogućava stvaranje ogromnog broja složenih spojeva (više od 10 miliona njih je poznato u prirodi).
Većina njihovih klasa pripada biološkom porijeklu (ugljikohidrati, proteini, lipidi, nukleinske kiseline). Ova jedinjenja uključuju azot, vodonik, kiseonik, fosfor i sumpor.
Da bismo razumjeli šta je supstanca, potrebno je zamisliti kakvu ulogu igra u našim životima. U interakciji s drugim supstancama, stvara nove. Bez njih je život okolnog svijeta neodvojiv i nezamisliv. Svi predmeti se sastoje od određenih supstanci, pa igraju važnu ulogu u našim životima.
1.1. Tijela i okolina. Uvod u sisteme
Dok ste prošle godine studirali fiziku, naučili ste da je svijet u kojem živimo svijet fizička tijela I srijeda. Po čemu se fizičko tijelo razlikuje od okoline? Svako fizičko tijelo ima oblik i volumen.
Na primjer, fizička tijela su veliki broj objekata: aluminijska kašika, ekser, dijamant, čaša, plastična vrećica, santa leda, zrno kuhinjske soli, komad šećera, kap kiše. Šta je sa vazduhom? Stalno je oko nas, ali mi ne vidimo njen oblik. Za nas je vazduh medij. Drugi primjer: za osobu, more je, iako vrlo veliko, ali ipak fizičko tijelo - ima oblik i volumen. A za ribe koje u njemu plivaju, more je najvjerovatnije okruženje.
Iz svog životnog iskustva znate da se sve što nas okružuje sastoji od nečega. Udžbenik koji leži pred vama sastoji se od tankih listova teksta i trajnije korice; budilnik koji vas budi ujutro sastavljen je od mnogo različitih delova. Odnosno, možemo tvrditi da udžbenik i budilnik predstavljaju sistem.
Veoma je važno da komponente sistema budu precizno povezane, jer u nedostatku veza između njih, svaki sistem bi se pretvorio u „gomilanje“.
Najvažnija karakteristika svakog sistema je njegova spoj I struktura. Sve ostale karakteristike sistema zavise od sastava i strukture.
Potrebna nam je ideja o sistemima da bismo razumjeli od čega se sastoje fizička tijela i okruženja, jer su svi sistemi. (Gasni mediji (gasovi) čine sistem samo zajedno sa onim što ih sprečava da se šire.)
TELO, OKRUŽINA, SISTEM, SASTAV SISTEMA, STRUKTURA SISTEMA.
1. Navedite nekoliko primjera fizičkih tijela koja nedostaju u udžbeniku (ne više od pet).
2. Koje fizičke sredine susreće žaba u svakodnevnom životu?
3. Po čemu se, po Vašem mišljenju, fizičko tijelo razlikuje od okoline?
1.2. Atomi, molekuli, supstance
Ako pogledate u posudu za šećer ili soljenku, vidjet ćete da se šećer i sol sastoje od prilično malih zrnaca. A ako pogledate ova zrna kroz lupu, možete vidjeti da je svako od njih poliedar sa ravnim rubovima (kristalini). Bez posebne opreme nećemo moći razaznati od čega su napravljeni ovi kristali, ali moderna nauka dobro poznaje metode koje to omogućavaju. Ove metode i instrumente koji ih koriste razvili su fizičari. Oni koriste vrlo složene fenomene koje ovdje nećemo razmatrati. Recimo samo da se ove metode mogu uporediti sa veoma moćnim mikroskopom. Ako kristal soli ili šećera ispitamo kroz takav “mikroskop” sa sve većim uvećanjem, onda ćemo na kraju otkriti da ovaj kristal sadrži vrlo male sferne čestice. Obično se zovu atomi(iako to nije sasvim tačno, njihov tačniji naziv je nuklidi). Atomi su dio svih tijela i okruženja oko nas.
Atomi su vrlo male čestice, njihova veličina se kreće od jednog do pet angstroma (označeno sa A o.). Jedan angstrom je 10-10 metara. Veličina kristala šećera je približno 1 mm, takav kristal je približno 10 miliona puta veći od bilo kojeg od njegovih sastavnih atoma. Da biste bolje razumjeli koliko su atomi male čestice, razmotrite ovaj primjer: ako se jabuka poveća na veličinu globusa, tada će atom uvećan za istu količinu postati veličina prosječne jabuke.
Uprkos tako malim veličinama, atomi su prilično složene čestice. Ove godine ćete se upoznati sa strukturom atoma, ali za sada recimo da se svaki atom sastoji od atomsko jezgro i povezane elektronska školjka, odnosno takođe predstavlja sistem.
Trenutno je poznato nešto više od stotinu vrsta atoma. Od toga je oko osamdeset stabilno. A od ovih osamdeset vrsta atoma izgrađeni su svi objekti oko nas u svoj svojoj beskonačnoj raznolikosti.
Jedna od najvažnijih karakteristika atoma je njihova sklonost međusobnom spajanju. Najčešće to rezultira formiranjem molekule.
Molekul može sadržavati od dvije do nekoliko stotina hiljada atoma. Štaviše, male molekule (dvoatomske, troatomne...) mogu se sastojati od identičnih atoma, dok se velike, po pravilu, sastoje od različitih atoma. Pošto se molekul sastoji od nekoliko atoma i ovi atomi su povezani, molekul je sistem U čvrstim materijama i tečnostima, molekuli su međusobno povezani, ali u gasovima nisu.
Veze između atoma se nazivaju hemijske veze, a veze između molekula su intermolekularne veze.
Molekuli povezani jedni s drugima se formiraju supstance.
Tvari sastavljene od molekula nazivaju se molekularne supstance. Dakle, voda se sastoji od molekula vode, šećera - od molekula saharoze, a polietilena - od molekula polietilena.
Osim toga, mnoge tvari se sastoje direktno od atoma ili drugih čestica i ne sadrže molekule. Na primjer, aluminijum, željezo, dijamant, staklo i kuhinjska sol ne sadrže molekule. Takve supstance se nazivaju nemolekularni.
U nemolekularnim supstancama, atomi i druge kemijske čestice, kao i u molekulama, međusobno su povezani kemijskim vezama. Podjela tvari na molekularne i nemolekularne je klasifikacija supstanci po vrsti strukture.
Pod pretpostavkom da međusobno povezani atomi zadrže sferni oblik, moguće je konstruirati trodimenzionalne modele molekula i nemolekularnih kristala. Primjeri takvih modela prikazani su na sl. 1.1.
Većina supstanci se obično nalazi u jednoj od tri agregatna stanja: čvrsta, tečna ili gasovita. Kada se zagriju ili ohlade, molekularne tvari mogu prijeći iz jednog agregacijskog stanja u drugo. Takvi prijelazi su šematski prikazani na Sl. 1.2.
Prijelaz nemolekularne tvari iz jednog agregacijskog stanja u drugo može biti praćen promjenom tipa strukture. Najčešće se ova pojava javlja prilikom isparavanja nemolekularnih supstanci.
At topljenje, ključanje, kondenzacija i sličnih pojava koje se dešavaju sa molekularnim supstancama, molekuli supstanci se ne uništavaju niti formiraju. Razbijaju se ili formiraju samo međumolekularne veze. Na primjer, led se pri topljenju pretvara u vodu, a voda se prilikom ključanja pretvara u vodenu paru. U ovom slučaju, molekuli vode se ne uništavaju, pa stoga, kao supstanca, voda ostaje nepromijenjena. Dakle, u sva tri agregatna stanja to je ista supstanca - voda.
Ali ne mogu sve molekularne supstance postojati u sva tri stanja agregacije. Mnogi od njih kada se zagreju razgraditi, odnosno transformišu se u druge supstance, dok se njihovi molekuli uništavaju. Na primjer, celuloza (glavna komponenta drveta i papira) se ne topi kada se zagrije, već se raspada. Njegovi molekuli su uništeni, a iz "fragmenata" nastaju potpuno drugačiji molekuli.
dakle, molekularna supstanca ostaje sama po sebi, odnosno hemijski nepromenjena, sve dok njeni molekuli ostaju nepromenjeni.
Ali znate da su molekuli u stalnom kretanju. A atomi koji čine molekule također se kreću (osciliraju). Kako temperatura raste, povećavaju se i vibracije atoma u molekulima. Možemo li reći da molekuli ostaju potpuno nepromijenjeni? Naravno da ne! Šta onda ostaje nepromijenjeno? Odgovor na ovo pitanje nalazi se u jednom od sljedećih paragrafa.
Voda. Voda je najpoznatija i veoma rasprostranjena tvar na našoj planeti: površina Zemlje je 3/4 prekrivena vodom, čovjek je 65% vode, život je nemoguć bez vode, jer se svi ćelijski procesi u tijelu odvijaju u vodeni rastvor. Voda je molekularna supstanca. To je jedna od rijetkih supstanci koja se prirodno javlja u čvrstom, tekućem i plinovitom stanju i jedina supstanca za koju svako od ovih stanja ima svoje ime. |
| Iron- srebrno-bijeli, sjajni, savitljivi metal. Ovo je nemolekularna supstanca. Među metalima, gvožđe je na drugom mestu posle aluminijuma po zastupljenosti u prirodi i na prvom mestu po važnosti za čovečanstvo. Zajedno sa drugim metalom - niklom - čini jezgro naše planete. Čisto željezo nema široku praktičnu primjenu. Čuveni Qutub stub, koji se nalazi u blizini Delhija, visok je oko sedam metara i težak 6,5 tona, star skoro 2800 godina (podignut je u 9. veku pre nove ere) - jedan od retkih primera upotrebe čistog gvožđa (99,72 %); moguće je da je čistoća materijala ono što objašnjava trajnost i otpornost na koroziju ove konstrukcije. U obliku lijevanog željeza, čelika i drugih legura, željezo se koristi u doslovno svim granama tehnike. Njegova vrijedna magnetna svojstva koriste se u generatorima električne struje i elektromotorima. Gvožđe je vitalni element za ljude i životinje, jer je dio hemoglobina u krvi. Njegovim nedostatkom ćelije tkiva ne dobijaju dovoljno kiseonika, što dovodi do veoma ozbiljnih posledica. |
ATOM (NUKLID), MOLEKULA, HEMIJSKE VEZE, INTERMOLEKULARNE VEZE, MOLEKULARNE SUPSTANCE, NEMOLEKULARNE SUPSTANCE, VRSTA STRUKTURE, AGREGATNO STANJE.
1. Koje veze su jače: hemijske ili intermolekularne?
2. Koja je razlika između čvrstog, tečnog i gasovitog stanja? Kako se molekuli kreću u gasovima, tečnostima i čvrstim materijama?
3. Da li ste ikada posmatrali procese topljenja bilo koje supstance (osim leda)? Šta je sa ključanjem (osim vode)?
4. Koje su karakteristike ovih procesa? Navedite primjere sublimacije vama poznatih čvrstih tijela.
5. Navedite primjere vama poznatih supstanci koje se mogu naći a) u sva tri agregatna stanja; b) samo u čvrstom ili tečnom stanju; c) samo u čvrstom stanju.
1.3. Hemijski elementi
Kao što već znate, atomi mogu biti isti i različiti. Koliko se različiti atomi međusobno razlikuju po strukturi, uskoro ćete saznati, ali za sada recimo da su različiti atomi različiti hemijsko ponašanje, odnosno njihovu sposobnost da se međusobno povezuju, formirajući molekule (ili nemolekularne supstance).
Drugim riječima, hemijski elementi su iste vrste atoma koje su spomenute u prethodnom paragrafu.
Svaki hemijski element ima svoje ime, na primer: vodonik, ugljenik, gvožđe i tako dalje. Osim toga, svakom elementu je također dodijeljen svoj vlastiti simbol. Ove simbole vidite, na primjer, u „Tabelu hemijskih elemenata“ u školskoj učionici hemije.
Hemijski element je apstraktni agregat. Ovo je naziv za bilo koji broj atoma date vrste, a ti atomi se mogu nalaziti bilo gdje, na primjer: jedan na Zemlji, a drugi na Veneri. Hemijski element se ne može vidjeti niti dodirnuti rukama. Atomi koji čine hemijski element mogu, ali i ne moraju biti povezani jedni s drugima. Prema tome, hemijski element nije ni supstanca ni materijalni sistem.
HEMIJSKI ELEMENT, SIMBOL ELEMENTA.
1. Definirajte pojam „hemijskog elementa” koristeći riječi „tip atoma”.
2. Koliko značenja riječ „gvožđe“ ima u hemiji? Koja su ovo značenja?
1.4. Klasifikacija supstanci
Prije nego počnete klasificirati bilo koji objekt, morate odabrati karakteristiku po kojoj ćete izvršiti ovu klasifikaciju ( klasifikacijski znak). Na primjer, kada složite hrpu olovaka u kutije, možete se voditi njihovom bojom, oblikom, dužinom, tvrdoćom ili nečim drugim. Odabrana karakteristika će biti kriterij klasifikacije. Supstance su mnogo složeniji i raznovrsniji predmeti od olovaka, stoga ovdje postoji mnogo više klasifikacijskih karakteristika.
Sve supstance (a već znate da je materija sistem) sastoje se od čestica. Prva karakteristika klasifikacije je prisustvo (ili odsustvo) atomskih jezgara u ovim česticama. Na osnovu toga se sve supstance dijele na hemijske supstance I fizičke supstance.
| Hemijska supstanca– supstanca koja se sastoji od čestica koje sadrže atomska jezgra. |
Takve čestice (a one se zovu hemijske čestice) mogu biti atomi (čestice sa jednim jezgrom), molekule (čestice sa više jezgara), nemolekularni kristali (čestice sa više jezgara) i neki drugi. Svaka hemijska čestica, pored jezgara ili jezgara, sadrži i elektrone.
Osim hemikalija, u prirodi postoje i druge supstance. Na primjer: materija neutronskih zvijezda, koja se sastoji od čestica zvanih neutroni; tokovi elektrona, neutrona i drugih čestica. Takve supstance se nazivaju fizičkim.
| Fizička supstanca– supstanca koja se sastoji od čestica koje ne sadrže atomska jezgra. |
Na Zemlji gotovo nikada ne susrećete fizičke supstance.
Prema vrsti hemijskih čestica ili vrsti strukture, sve hemijske supstance se dele na molekularni I nemolekularni, to već znate.
Supstanca se može sastojati od hemijskih čestica identičnih po sastavu i strukturi - u ovom slučaju se zove čisto, ili pojedinac, supstancija. Ako su čestice različite, onda - mješavina.
Ovo se odnosi i na molekularne i na nemolekularne supstance. Na primjer, molekularna tvar "voda" sastoji se od molekula vode koji su identični po sastavu i strukturi, a nemolekularna tvar "kuhinjska sol" sastoji se od kristala kuhinjske soli koji su identični po sastavu i strukturi.
Većina prirodnih supstanci su mješavine. Na primer, vazduh je mešavina molekularnih supstanci „azota“ i „kiseonika“ sa primesama drugih gasova, a stena „granit“ je mešavina nemolekularnih supstanci „kvarc“, „feldspat“ i „liskun“ takođe sa razne nečistoće.
Pojedinačne hemikalije se često nazivaju jednostavno supstancama.
Hemijske tvari mogu sadržavati atome samo jednog kemijskog elementa ili atome različitih elemenata. Na osnovu ovog kriterija tvari se dijele na jednostavno I kompleks.
Na primjer, jednostavna tvar "kisik" sastoji se od dvoatomnih molekula kiseonika, a supstanca "kiseonik" sadrži samo atome elementa kiseonik. Drugi primjer: jednostavna supstanca „gvožđe“ sastoji se od kristala gvožđa, a supstanca „gvožđe“ sadrži samo atome elementa gvožđa. Istorijski gledano, jednostavna supstanca obično ima isto ime kao element čiji atomi čine tu supstancu.
Međutim, neki elementi ne čine jednu, već nekoliko jednostavnih supstanci. Na primjer, element kisik formira dvije jednostavne tvari: "kisik", koji se sastoji od dvoatomskih molekula, i "ozon", koji se sastoji od triatomskih molekula. Element ugljik formira dvije dobro poznate nemolekularne jednostavne supstance: dijamant i grafit. Ovaj fenomen se zove alotropija.
Ove jednostavne supstance se nazivaju alotropske modifikacije. Identični su po kvalitativnom sastavu, ali se međusobno razlikuju po strukturi.
Dakle, složena tvar "voda" sastoji se od molekula vode, koji se, pak, sastoje od atoma vodika i kisika. Stoga su atomi vodika i atomi kisika dio vode. Složena tvar "kvarc" sastoji se od kristala kvarca, kristali kvarca se sastoje od atoma silicija i atoma kisika, odnosno atomi silicija i atomi kisika su dio kvarca. Naravno, složena tvar može sadržavati atome više od dva elementa.
Složene supstance se takođe nazivaju veze.
Primeri jednostavnih i složenih supstanci, kao i njihov tip strukture, dati su u tabeli 1.
Tabela I. Jednostavne i složene supstance molekularni (m) i nemolekularni (n/m) tip strukture
Jednostavne supstance |
Kompleksne supstance |
||
Ime |
Tip zgrade |
Ime |
Tip zgrade |
| Kiseonik | Voda | ||
| Vodonik | Sol | ||
| dijamant | Saharoza | ||
| Iron | Bakar sulfat | ||
| Sumpor | Butan | ||
| Aluminijum | Fosforna kiselina | ||
| Bijeli fosfor | Soda | ||
| Nitrogen | Soda bikarbona | ||
Na sl. Slika 1.3 prikazuje šemu za klasifikaciju supstanci prema karakteristikama koje smo proučavali: po prisutnosti jezgara u česticama koje formiraju supstancu, prema hemijskom identitetu supstanci, prema sadržaju atoma jednog ili više elemenata i prema vrsti strukture . Šema je dopunjena podjelom smjesa na mehaničke smjese I rješenja, ovdje je karakteristika klasifikacije strukturni nivo na kojem se čestice miješaju.
Poput pojedinačnih supstanci, otopine mogu biti čvrste, tečne (obično se nazivaju jednostavno "otopine") ili plinovite (nazivaju se mješavine plinova). Primjeri čvrstih rješenja: legura zlata i srebra za nakit, dragi kamen rubin. Primjeri tekućih otopina su vam dobro poznati: na primjer, otopina kuhinjske soli u vodi, stolnog octa (rastvor octene kiseline u vodi). Primjeri plinovitih otopina: zrak, smjese kisika i helijuma za ronioce na dah, itd.
| dijamant– alotropska modifikacija ugljika. To je bezbojni dragulj cijenjen zbog igre boja i sjaja. Riječ "dijamant" u prijevodu sa drevnog indijskog jezika znači "onaj koji se ne lomi". Od svih minerala, dijamant ima najveću tvrdoću. Ali, uprkos svom imenu, prilično je krhka. Brušeni dijamanti se nazivaju briljanti. Kao rezni i abrazivni materijali koriste se prirodni dijamanti, premali ili lošeg kvaliteta, koji se ne mogu koristiti u nakitu (abrazivni materijal je materijal za brušenje i poliranje). Po svojim hemijskim svojstvima, dijamant je maloaktivna supstanca. |
| Grafit– druga alotropska modifikacija ugljika. Ovo je također nemolekularna supstanca. Za razliku od dijamanta, on je crno-siv, mastan na dodir i prilično mekan, osim toga, prilično dobro provodi struju. Zbog svojih svojstava, grafit se koristi u raznim oblastima ljudske aktivnosti. Na primjer: svi koristite "jednostavne" olovke, ali štap za pisanje - olovo - je napravljen od istog grafita. Grafit je vrlo otporan na toplinu, pa se koristi za izradu vatrostalnih lonaca u kojima se tope metali. Osim toga, od grafita se izrađuje mazivo otporno na toplinu, kao i pokretni električni kontakti, posebno oni ugrađeni na trolejbuske šipke na mjestima gdje klize duž električnih žica. Postoje i druga, jednako važna područja njegove upotrebe. U poređenju sa dijamantom, grafit je reaktivniji. |
HEMIJSKA SUPSTANCA, POJEDINAČNA SUPSTANCA, SMEŠA, JEDNOSTAVNA SUPSTANCA, SLOŽENA SUPSTANCA, ALOTROPIJA, RJEŠENJE.
1. Navedite najmanje tri primjera pojedinačnih supstanci i isto toliko primjera mješavina.
2.Koje jednostavne supstance se stalno susrećete u životu?
3. Koje od pojedinačnih supstanci koje ste naveli kao primjer su jednostavne, a koje složene?
4. Koje od sljedećih rečenica govore o hemijskom elementu, a koje o jednostavnoj tvari?
a) Atom kiseonika se sudara sa atomom ugljenika.
b) Voda sadrži vodonik i kiseonik.
c) Smjesa vodonika i kiseonika je eksplozivna.
d) Najvatrostalniji metal je volfram.
e) Tiganj je napravljen od aluminijuma.
f) Kvarc je spoj silicijuma sa kiseonikom.
g) Molekul kiseonika se sastoji od dva atoma kiseonika.
h) Bakar, srebro i zlato poznati su ljudima od davnina.
5. Navedite pet primjera rješenja koja su vam poznata.
6. Koja je, po Vašem mišljenju, vanjska razlika između mehaničke smjese i otopine?
1.5. Karakteristike i svojstva supstanci. Odvajanje smjesa
Svaki od objekata materijalnog sistema (osim elementarnih čestica) je sam po sebi sistem, odnosno sastoji se od drugih, manjih objekata međusobno povezanih. Dakle, svaki sistem je sam po sebi složen objekat, a skoro svi objekti su sistemi. Na primjer, sistem važan za hemiju - molekul - sastoji se od atoma povezanih jedni s drugima hemijskim vezama (o prirodi ovih veza ćete naučiti proučavajući Poglavlje 7). Drugi primjer: atom. To je također materijalni sistem koji se sastoji od atomskog jezgra i elektrona vezanih za njega (o prirodi ovih veza saznat ćete u 3. poglavlju).
Svaki objekat se može opisati ili okarakterisati manje ili više detalja, odnosno može se navesti karakteristike.
U hemiji su objekti prvenstveno supstance. Hemijske supstance dolaze u raznim oblicima: tečni i čvrsti, bezbojni i obojeni, laki i teški, aktivni i inertni itd. Jedna supstanca se razlikuje od druge na više načina, koji se, kao što znate, nazivaju karakteristike.
| Karakteristike supstance- osobina svojstvena datoj supstanci. |
Postoji širok spektar karakteristika supstanci: stanje agregacije, boja, miris, gustina, sposobnost topljenja, tačka topljenja, sposobnost razlaganja pri zagrevanju, temperatura raspadanja, higroskopnost (sposobnost apsorbovanja vlage), viskoznost, sposobnost interakcije sa druge supstance i mnoge druge. Najvažnije od ovih karakteristika su spoj I struktura. Sve ostale karakteristike, uključujući svojstva, ovise o sastavu i strukturi tvari.
Razlikovati visokokvalitetna kompozicija I kvantitativni sastav supstance.
Da bi opisali kvalitativni sastav tvari, navode atome čiji su elementi uključeni u sastav ove tvari.
Kada se opisuje kvantitativni sastav molekularne supstance, naznačeni su atomi kojih elemenata i u kojoj količini tvore molekul ove supstance.
Kada opisujete kvantitativni sastav nemolekularne tvari, navedite omjer broja atoma svakog od elemenata koji čine ovu tvar.
Pod strukturom tvari podrazumijeva se a) slijed veza između atoma koji čine supstancu; b) prirodu veza između njih i c) relativni raspored atoma u prostoru.
Vratimo se sada na pitanje kojim smo završili paragraf 1.2: šta ostaje nepromijenjeno u molekulima ako molekularna tvar ostane sama? Sada već možemo odgovoriti na ovo pitanje: sastav i struktura molekula ostaju nepromijenjeni. A ako je tako, onda možemo razjasniti zaključak koji smo napravili u paragrafu 1.2:
Supstanca ostaje sama po sebi, odnosno hemijski nepromenjena, sve dok sastav i struktura njenih molekula ostaju nepromenjeni (za nemolekularne supstance - sve dok su sačuvani njegov sastav i priroda veza između atoma ).
Što se tiče ostalih sistema, među karakteristikama supstanci izdvaja se posebna grupa svojstva supstanci, odnosno njihovu sposobnost da se mijenjaju kao rezultat interakcije s drugim tijelima ili supstancama, kao i kao rezultat interakcije sastavnih dijelova date supstance.
Drugi slučaj je prilično rijedak, pa se svojstva tvari mogu definirati kao sposobnost ove tvari da se na određeni način mijenja pod bilo kojim vanjskim utjecajem. A kako vanjski utjecaji mogu biti vrlo raznoliki (zagrijavanje, kompresija, uranjanje u vodu, miješanje s drugom tvari, itd.), mogu uzrokovati i različite promjene. Kada se zagrije, čvrsta supstanca se može rastopiti, ili se može raspasti bez topljenja, pretvarajući se u druge tvari. Ako se tvar topi kada se zagrije, onda kažemo da ima sposobnost topljenja. Ovo je svojstvo date supstance (pojavljuje se, na primjer, u srebru, a nema ga u celulozi). Takođe, kada se zagreje, tečnost može da proključa, ili da ne proključa, ali i da se raspadne. To je sposobnost ključanja (manifestira se, na primjer, u vodi i nema u rastopljenom polietilenu). Supstanca uronjena u vodu može se u njoj rastvoriti, ali i ne mora; Papir doveden u vatru zapali se na zraku, ali zlatna žica ne, odnosno papir (tačnije, celuloza) pokazuje sposobnost da gori na zraku, ali zlatna žica nema to svojstvo. Supstance imaju mnogo različitih svojstava.
Odnosi se na sposobnost topljenja, sposobnost ključanja, sposobnost deformacije i slična svojstva fizička svojstva supstance.
Sposobnost reagovanja sa drugim supstancama, sposobnost razgradnje, a ponekad i sposobnost rastvaranja pripadaju hemijska svojstva supstance.
Druga grupa karakteristika supstanci je kvantitativno karakteristike. Od karakteristika navedenih na početku pasusa, kvantitativne su gustina, tačka topljenja, temperatura raspadanja i viskoznost. Svi oni predstavljaju fizičke veličine. Na kursu fizike ste se u sedmom razredu upoznali sa fizičkim veličinama i nastavite ih učiti. Ove godine ćete detaljno proučiti najvažnije fizičke veličine koje se koriste u hemiji.
Među karakteristikama neke supstance postoje one koje nisu ni svojstva ni kvantitativne karakteristike, ali su veoma važne u opisivanju supstance. To uključuje sastav, strukturu, stanje agregacije i druge karakteristike.
Svaka pojedinačna supstanca ima svoj skup karakteristika, a kvantitativne karakteristike takve supstance su konstantne. Na primer, čista voda pri normalnom pritisku ključa na tačno 100 o C, etil alkohol pod istim uslovima ključa na 78 o C. I voda i etil alkohol su pojedinačne supstance. A benzin, na primjer, kao mješavina nekoliko tvari, nema određenu tačku ključanja (ključa u određenom temperaturnom rasponu).
Razlike u fizičkim svojstvima i drugim karakteristikama tvari omogućavaju razdvajanje mješavina koje se sastoje od njih.
Da bi se smjese odvojile na sastavne tvari, koriste se različite metode fizičkog razdvajanja, na primjer: podržavanje With dekantiranjem(ispuštanjem tečnosti iz taloga), filtracija(naprezanje), isparavanje,magnetna separacija(magnetsko odvajanje) i mnoge druge metode. Praktično ćete se upoznati s nekim od ovih metoda.
| Zlato– jedan od plemenitih metala poznatih čovjeku od davnina. Ljudi su pronalazili zlato u obliku grumenova ili zlatnog pijeska. U srednjem vijeku, alhemičari su Sunce smatrali zaštitnikom zlata. Zlato je nemolekularna supstanca. Ovo je prilično mekan, lijep žuti metal, savitljiv, težak, s visokom tačkom topljenja. Zbog ovih svojstava, kao i sposobnosti da se ne menja tokom vremena i otpornosti na različite uticaje (niska reaktivnost), zlato je od davnina veoma cenjeno. Ranije se zlato koristilo uglavnom za kovanje novca, za izradu nakita i u nekim drugim oblastima, kao što je izrada dragocjenog posuđa. Do danas se dio zlata koristi za potrebe nakita. Čisto zlato je vrlo mekan metal, tako da zlatari ne koriste samo zlato, već njegove legure s drugim metalima - mehanička čvrstoća takvih legura je znatno veća. Međutim, sada se većina iskopanog zlata koristi u elektronskoj opremi. Međutim, zlato je i dalje valutni metal. |
| Srebro- takođe jedan od plemenitih metala poznatih čoveku od davnina. Samorodno srebro se javlja u prirodi, ali mnogo rjeđe od zlata. U srednjem vijeku, alhemičari su Mjesec smatrali zaštitnikom srebra. Kao i svi metali, srebro je nemolekularna supstanca. Srebro je prilično mekan, duktilan metal, ali manje duktilan od zlata. Ljudi su odavno primijetili dezinfekciona i antimikrobna svojstva samog srebra i njegovih spojeva. U pravoslavnim crkvama krstionica i crkveni pribor su često bili od srebra, pa je voda koja se donosi kući dugo ostala bistra i čista. Srebro s veličinom čestica od oko 0,001 mm uključeno je u lijek "collargol" - kapi za oči i nos. Pokazalo se da se srebro selektivno akumulira u raznim biljkama, kao što su kupus i krastavci. Ranije se srebro koristilo za izradu kovanica i nakita. Srebrni nakit je i danas cijenjen, ali, kao i zlato, sve više nalazi tehničku primjenu, posebno u proizvodnji filmskih i fotografskih materijala, elektronskih proizvoda i baterija. Osim toga, srebro je, kao i zlato, valutni metal. |
KARAKTERISTIKE SUPSTANCE, KVALITATIVNI SASTAV, KVANTITATIVNI SASTAV, STRUKTURA SUPSTANCE, SVOJSTVA SUPSTANCE, FIZIČKA SVOJSTVA, HEMIJSKA SVOJSTVA.
1.Opišite kako sistem
a) bilo koji predmet koji vam je dobro poznat,
b) Sunčev sistem. Navedite komponente ovih sistema i prirodu veza između komponenti.
2. Navedite primjere sistema koji se sastoje od istih komponenti, ali imaju različite strukture
3. Navedite što više karakteristika nekog kućnog predmeta, na primjer, olovke (kao sistem!). Koje od ovih karakteristika su svojstva?
4. Koja je karakteristika supstance? Navedite primjere.
5. Šta je svojstvo supstance? Navedite primjere.
6. Slijede skupovi karakteristika triju tvari. Sve ove supstance su vam dobro poznate. Odredite o kojim je supstancama riječ
a) Bezbojna čvrsta supstanca gustine 2,16 g/cm 3 formira prozirne kubične kristale, bez mirisa, rastvorljiva u vodi, vodeni rastvor je slanog ukusa, topi se pri zagrevanju na 801 o C, a ključa na 1465 o C, umereno doze nisu toksične za ljude.
b) Narandžasto-crvena čvrsta supstanca gustine 8,9 g/cm 3, kristali se ne razlikuju na oko, površina je sjajna, ne otapa se u vodi, vrlo dobro provodi struju, plastična je (lako se uvlači u žicu) , topi se na 1084 o C , a na 2540 o C ključa, na zraku se postepeno prekriva labavim blijedo plavo-zelenim premazom.
c) Providna bezbojna tečnost oštrog mirisa, gustine 1,05 g/cm 3, meša se sa vodom u svakom pogledu, vodeni rastvori su kiselog ukusa, u razblaženim vodenim rastvorima nije otrovna za ljude, koristi se kao začin za hranu, kada ohlađen na -17 o C stvrdnjava, a kada se zagrije na 118 o C proključa i korodira mnoge metale. 7. Koje od karakteristika datih u tri prethodna primjera predstavljaju a) fizička svojstva, b) hemijska svojstva, c) vrijednosti fizičkih veličina.
8. Napravite vlastite liste karakteristika još dvije poznate vam supstance.
Odvajanje supstanci filtracijom.
1.6. Fizički i hemijski fenomeni. Hemijske reakcije
Sve što se dešava uz učešće fizičkih objekata naziva se prirodne pojave. To uključuje prelaze supstanci iz jednog agregatnog stanja u drugo, i razgradnju supstanci pri zagrevanju i njihove međusobne interakcije.
Prilikom topljenja, ključanja, sublimacije, strujanja tekućine, savijanja čvrstog tijela i drugih sličnih pojava, molekuli tvari se ne mijenjaju.
Šta se događa, na primjer, kada sumpor izgori?
Kada sumpor sagorijeva, molekule sumpora i molekule kisika se mijenjaju: pretvaraju se u molekule sumpor-dioksida (vidi sliku 1.4). Imajte na umu da i ukupan broj atoma i broj atoma svakog elementa ostaju nepromijenjeni.
Dakle, postoje dvije vrste prirodnih fenomena:
1) pojave u kojima se molekuli supstanci ne mijenjaju – fizičke pojave;
2) pojave u kojima se mijenjaju molekuli tvari – hemijske pojave.
Šta se dešava sa supstancama tokom ovih pojava?
U prvom slučaju, molekuli se sudaraju i razlijeću se nepromijenjeni; u drugom, kada se molekuli sudare, oni međusobno reagiraju, dok se neki molekuli (stari) uništavaju, dok drugi (novi) nastaju.
Koje se promene u molekulima tokom hemijskih pojava?
U molekulima su atomi povezani jakim kemijskim vezama u jednu česticu (u nemolekularnim tvarima - u jedan kristal). Priroda atoma u kemijskim pojavama se ne mijenja, odnosno atomi se ne pretvaraju jedni u druge. Broj atoma svakog elementa se također ne mijenja (atomi ne nestaju niti se pojavljuju). Šta se mijenja? Veze između atoma! Na isti način, u nemolekularnim supstancama, kemijske pojave mijenjaju veze između atoma. Promjena veza obično se svodi na njihov prekid i naknadno stvaranje novih veza. Na primjer, kada sumpor gori u zraku, veze između atoma sumpora u molekulama sumpora i između atoma kisika u molekulama kisika se prekidaju, a veze se formiraju između atoma sumpora i kisika u molekulima sumpor-dioksida.
Pojava novih supstanci otkriva se nestankom karakteristika reagujućih supstanci i pojavom novih karakteristika svojstvenih produktima reakcije. Tako, kada sumpor sagorijeva, žuti sumporni prah se pretvara u plin oštrog, neugodnog mirisa, a kada gori fosfor, nastaju oblaci bijelog dima koji se sastoje od sitnih čestica fosfornog oksida.
Dakle, hemijske pojave su praćene raskidanjem i stvaranjem hemijskih veza, pa hemija kao nauka proučava prirodne pojave u kojima dolazi do pucanja i stvaranja hemijskih veza (hemijske reakcije), prateće fizičke pojave i, naravno, hemijske supstance. uključeni u ove reakcije.
Da biste proučavali hemijske pojave (odnosno, hemiju), prvo morate proučiti veze između atoma (šta su, šta su, koje su njihove karakteristike). Ali veze se formiraju između atoma, stoga je potrebno prije svega proučiti same atome, tačnije, strukturu atoma različitih elemenata.
Dakle, u 8. i 9. razredu ćete učiti
1) struktura atoma;
2) hemijske veze i struktura supstanci;
3) hemijske reakcije i procesi koji ih prate;
4) svojstva najvažnijih jednostavnih supstanci i jedinjenja.
Osim toga, tokom ovog vremena upoznaćete se sa najvažnijim fizičkim veličinama koje se koriste u hemiji i odnosima između njih, kao i naučiti kako da izvršite osnovne hemijske proračune.
| Kiseonik. Bez ove gasovite supstance naš život bi bio nemoguć. Na kraju krajeva, ovaj bezbojni gas, bez ukusa i mirisa, neophodan je za disanje. Otprilike jedna petina Zemljine atmosfere sastoji se od kiseonika. Kiseonik je molekularna supstanca, svaki molekul je formiran od dva atoma. U tekućem stanju je svijetloplava, u čvrstom stanju je plava. Kiseonik je veoma reaktivan i reaguje sa većinom drugih hemikalija. Sagorevanje benzina i drveta, rđanje gvožđa, truljenje i disanje su hemijski procesi koji uključuju kiseonik. U industriji se većina kisika dobiva iz atmosferskog zraka. Kisik se koristi u proizvodnji željeza i čelika tako što podiže temperaturu plamena u pećima i na taj način ubrzava proces topljenja. Vazduh obogaćen kiseonikom koristi se u obojenoj metalurgiji, za zavarivanje i rezanje metala. Koristi se i u medicini za olakšanje disanja pacijenata. Rezerve kiseonika na Zemlji se kontinuirano obnavljaju - zelene biljke proizvode oko 300 milijardi tona kiseonika godišnje. Komponente hemijskih supstanci, svojevrsne „cigle“ od kojih se grade, su hemijske čestice, a to su pre svega atomi i molekuli. Njihove veličine leže u rasponu dužine od 10 -10 – 10 -6 metara (vidi sliku 1.5).
Fizika proučava manje čestice i njihove interakcije te se čestice nazivaju mikrofizičke čestice. Procesi u kojima učestvuju čestice i tijela velike veličine, ponovo proučavana od strane fizike. Fizička geografija proučava prirodne objekte koji čine površinu Zemlje. Veličine takvih objekata kreću se od nekoliko metara (na primjer, širina rijeke) do 40 tisuća kilometara (dužina Zemljinog ekvatora). Planete, zvijezde, galaksije i pojave koje se s njima dešavaju proučavaju astronomija i astrofizika. Geologija proučava strukturu Zemlje. Druga prirodna nauka, biologija, proučava žive organizme koji naseljavaju Zemlju. U smislu složenosti njihove strukture (ali ne i u smislu složenosti razumijevanja prirode interakcija), mikrofizički objekti su najjednostavniji. Slijede kemijske čestice i tvari nastale od njih. Biološki objekti (ćelije, njihovi „dijelovi“, sami živi organizmi) nastaju od kemijskih supstanci, pa je stoga njihova struktura još složenija. Isto se odnosi i na geološke objekte, na primjer, stijene koje se sastoje od minerala (hemikalija). Sve prirodne nauke, kada proučavaju prirodu, oslanjaju se na fizičke zakone. Fizički zakoni su najopštiji zakoni prirode kojima su podložni svi materijalni objekti, uključujući i hemijske čestice. Shodno tome, hemija, proučavajući atome, molekule, hemijske supstance i njihove interakcije, mora u potpunosti da koristi zakone fizike. Zauzvrat, biologija i geologija, kada proučavaju "svoje" objekte, moraju koristiti ne samo zakone fizike, već i kemijske zakone. Tako postaje jasno koje mjesto hemija zauzima među srodnim prirodnim naukama. Ova lokacija je shematski prikazana na slici 1.6. Još u 18. veku blisku vezu između ove dve prirodne nauke primetio je i u svom radu upotrebio čuveni ruski naučnik Mihail Vasiljevič Lomonosov (1711 – 1765) koji je napisao: „Hemičar bez znanja fizike je kao čovek koji mora sve tražiti dodirom, a ove dvije nauke su tako povezane jedna s drugom, da jedna ne može postojati savršeno bez druge.” Hajde sada da razjasnimo šta hemija daje nama kao potrošačima? S druge strane, ljudsko tijelo sadrži ogroman broj različitih hemikalija. Poznavanje hemije pomaže biolozima da shvate njihove interakcije i razumiju razloge za nastanak određenih bioloških procesa. A to, zauzvrat, omogućava medicini da efikasnije očuva zdravlje ljudi, liječi bolesti i, na kraju, produži ljudski život. |
Tijela su objekti koji nas okružuju.
Tijela se sastoje od supstanci.
Fizička tijela se razlikuju po obliku, veličini, masi i zapremini.
Supstanca je ono od čega je sačinjeno fizičko tijelo. Sastavni dio supstance je njena masa.
Materijal je supstanca od koje se prave tijela.
Definirajte “supstancu”, “materijal”, “tijelo”.
Koja je razlika između pojmova "supstanca" i "tijelo"? Navedite primjere. Zašto ima više tijela nego supstanci?
Brojke i činjenice
Od jedne tone starog papira može se proizvesti 750 kg papira ili 25.000 školskih sveska.
20 tona starog papira spasilo je hektar šume od krčenja šuma.
Za radoznale
U vazduhoplovnoj i svemirskoj industriji, u gasnim turbinama, u postrojenjima za hemijsku preradu uglja, gde su visoke temperature, koriste se kompozitni materijali. To su materijali koji se sastoje od plastične osnove (matrice) i punila. Kompoziti uključuju keramičko-metalne materijale (kermeti), norplaste (punjene organske polimere). Kao matrica koriste se metali i legure, polimeri i keramika. Kompoziti su mnogo jači od tradicionalnih materijala.
Kućni eksperiment
Papirna hromatografija
Pomiješajte kap plave i crvene tinte (možda mješavina mastila topljivih u vodi koje ne djeluju jedna na drugu). Uzmite komad filter papira, stavite malu kap smjese u sredinu papira, a zatim voda kapne u centar ove kapi. Na filter papiru će se početi formirati hromatogram u boji.
Upoznavanje sa laboratorijskim staklenim posuđem i hemijskom opremom
U procesu proučavanja hemije morate provesti mnogo eksperimenata, za koje koristite posebnu opremu i pribor.
U hemiji se koristi specijalno stakleno posuđe od tankog i debelog stakla. Proizvodi napravljeni od stakla sa tankim stijenkama otporni su na temperaturne promjene u kojima se provode kemijske operacije koje zahtijevaju zagrijavanje. Kemijske posude od debelog stakla ne mogu se zagrijati. Prema namjeni stakleni proizvodi mogu biti opće namjene, posebne namjene ili mjerni. Za obavljanje većine poslova koristi se pribor opće namjene.
Stakleno posuđe tankih stijenki za opće namjene
Epruvete se koriste kada se izvode eksperimenti s malim količinama otopina ili čvrstih tvari, za demonstracijske eksperimente. Koristimo posuđe za izvođenje eksperimenata.
Sipati 1-2 ml u dvije male epruvete. rastvor hlorovodonične kiseline. U jednu dodajte 1-2 kapi lakmusa, a u drugu - toliko metil narandže. Uočavamo promjenu boje indikatora. Lakmus postaje crven, a metilnarandžasta postaje ružičasta.
U tri male epruvete sipajte 1-2 ml rastvora natrijum hidroksida. U jednu dodajte 1-2 kapi lakmusa, boja postaje plava. Drugi put - ista količina metil narandže - boja postaje žuta. U trećem - fenolftaleinu, boja postaje grimizna. Dakle, pomoću indikatora možete odrediti okruženje rješenja.
Stavite malo sode natrijum hidrogenkarbonata u veliku epruvetu i dodajte 1-2 ml rastvora sirćetne kiseline. Odmah opažamo neku vrstu "ključanja" mješavine ovih supstanci. Ovaj utisak nastaje zbog brzog oslobađanja mjehurića ugljičnog dioksida. Ako se upaljena šibica ubaci u gornju česticu epruvete kada se gas ispusti, ona se gasi bez izgaranja.
Supstance se rastvore u tikvicama, a rastvori se titriraju filtracijom. Čaše se koriste za izvođenje reakcija taloženja, otapanje čvrstih tvari pri zagrijavanju. Grupa posebne namjene uključuje pribor koji se koristi za određenu namjenu. Eksperimenti koji ne zahtijevaju zagrijavanje izvode se u posudama debelih stijenki. Najčešće se u njemu pohranjuju reagensi. Od debelog stakla izrađuju se i kapaljke, lijevci, gasometri, Kipp aparati i staklene šipke.
Umočite jednu staklenu šipku u koncentrovanu hlorovodoničnu kiselinu, a drugu u koncentrovani amonijak. Približimo štapove jedan drugom i promatramo stvaranje "dima bez vatre".
Mjerno stakleno posuđe uključuje pipete, birete, tikvice, cilindre, čaše i čaše. Pomoću mjernih čaša precizno se određuje volumen tekućine i pripremaju otopine različitih koncentracija.
Osim staklenog posuđa, u laboratoriji se koristi i porculansko posuđe: čaše, lonci, malteri. Porculanske čaše se koriste za isparavanje otopina, a porculanski lončići se koriste za kalcinaciju tvari u muflnim pećima. Čvrste materije se melju u malterima.
Laboratorijska oprema
Za zagrijavanje tvari u kemijskim laboratorijama koriste se alkoholne lampe, električne peći sa zatvorenom spiralom, vodene kupke i, ako je plin dostupan, plinski gorionici. Možete koristiti i suvo gorivo, sagorevajući ga na posebnim štandovima.
Prilikom izvođenja kemijskih eksperimenata od velike je važnosti pomoćni pribor: metalni stalak, stalak za epruvete, klešta za lonce, azbestna mreža.
Vage se koriste za vaganje tvari.
“Kako svijet funkcionira” - Neživa priroda KIŠNI GLINA OBLAK ZLATO. Kako svijet funkcionira. Šta je priroda? Nebo je svijetloplavo. Zlatno sunce sija, vjetar se igra lišćem, oblak plovi nebom. Živa priroda. Vrste prirode. Živa i neživa priroda su međusobno povezane. Nauka biologija proučava živu prirodu. Može li čovjek bez prirode?
“Višebojna duga” - Sunce sija i smije se, A kiša lije na Zemlju. Rad učiteljice osnovne škole Kucherove I.V. I Sedmobojni luk izlazi na livade. Znaj, sjedi. Gdje. Boje duge. Fazan. Zašto je duga višebojna? Hunter. Wishes. Sunčeve zrake, koje padaju na kapi kiše na nebu, raspadaju se u raznobojne zrake.
"Stanovnici tla" - A ljudi su rekli: "Zemlja da živi!" Na cipelama je pisalo: "Zemlja za hodanje." Medvedka. Zemlja. Žaba. Glista. Kanta krompira u divnoj smočnici pretvara se u dvadeset kanti. Stanovnici tla. A. Teterin. Prizemna buba. Scolopendra. Lopata je rekla: "Zemlja za kopanje." Krpelji. Larva majske bube.
“Zaštita prirode” - I sami smo dio prirode, A ribice... Želim da me prevezu ovdje... Svi živimo na istoj planeti. I u našu zelenu šumu. A čovek bez prirode?... SPASIMO PRIRODU Završio: Ilja Kočetigov, 5 „B“. Priroda može postojati bez čoveka, Čoveče! Čuvajmo i čuvajmo našu prirodu! Insekti takođe trebaju zaštitu
“Sastav tla” - Sadržaj. U tlu ima vode. Pijesak se taloži na dno, a glina se taloži na vrhu pijeska. Zemlja. Voda. Iskustvo br. 2. U zemljištu ima humusa. Iskustvo br. 3. Zemljište sadrži soli. Eksperiment br. 1. U tlu ima vazduha. Iskustvo br. 5. Sastav tla. Humus. Plodnost je glavno svojstvo tla. Iskustvo br. 4. Pijesak. Zrak.
"Igra o prirodi" - Nosac plašta. Bullfrog. Maline. Zvuk kojeg vodozemca se može čuti na 2-3 km? Trešnja. Učiteljica osnovne škole, MAOU Srednja škola br. 24 Rodina Victoria Evgenievna. Kamilica. Jež. Kornjača. Celandin. Porcupine. Igra. Ljekovite biljke. Clover. Đurđevak. Cicada. Ali ja sam poštovao Heart Remedy od detinjstva. Lisnati morski zmaj.
U ovoj temi ima ukupno 36 prezentacija
