Ero aineen ja kentän välillä

Kentälle, toisin kuin aineille, on ominaista jatkuvuus, tunnetaan sähkömagneettiset ja gravitaatiokentät, ydinvoimien kenttä, eri alkuainehiukkasten aaltokentät.

Nykyaikainen luonnontiede eliminoi aineen ja kentän välisen eron, kun otetaan huomioon, että sekä aineet että kentät koostuvat erilaisista hiukkasista, joilla on korpuskulaarinen aalto (kaksois-) luonne. Kentän ja aineen läheisen suhteen tunnistaminen johti käsitysten syventymiseen aineellisen maailman kaikkien muotojen ja rakenteen yhtenäisyydestä.

Homogeeniselle aineelle on ominaista tiheys - aineen massan suhde sen tilavuuteen:

missä ρ - aineen tiheys, m- aineen massa, V on aineen tilavuus.

Fysikaalisilla kentillä ei ole tällaista tiheyttä.

Aineen ominaisuudet

Jokaisella aineella on joukko erityisiä ominaisuuksia - objektiivisia ominaisuuksia, jotka määrittävät tietyn aineen yksilöllisyyden ja mahdollistavat siten sen erottamisen kaikista muista aineista. Tunnusomaisimpia fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia ovat vakiot - tiheys, sulamispiste, kiehumispiste, termodynaamiset ominaisuudet, kiderakenteen parametrit. Aineen tärkeimmät ominaisuudet ovat sen kemialliset ominaisuudet.

Erilaisia ​​aineita

Aineiden määrä on periaatteessa äärettömän suuri; Tiettyyn määrään aineita lisätään jatkuvasti uusia aineita, sekä luonnossa löydettyjä että keinotekoisesti syntetisoituja.

Yksittäiset aineet ja seokset

Aggregaattitilat

Kaikki aineet voivat periaatteessa esiintyä kolmessa aggregaatiotilassa - kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa. Joten jää, nestemäinen vesi ja vesihöyry ovat saman aineen - vesi H 2 O - kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia ​​tiloja. Kiinteät, nestemäiset ja kaasumaiset muodot eivät ole aineiden yksittäisiä ominaisuuksia, vaan vain vastaavat erilaisia ​​ulkoisista fysikaalisista ominaisuuksista riippuen. aineiden olemassaolon tiloja. Siksi on mahdotonta pitää vedestä vain merkki nesteestä, hapesta - merkki kaasusta ja natriumkloridista - merkki kiinteästä olomuodosta. Jokainen näistä (ja kaikista muista aineista) voi muuttuvissa olosuhteissa mennä mihin tahansa muuhun kolmesta aggregaatiotilasta.

Siirtymässä ihanteellisista kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten tilojen malleista todellisiin aineen tiloihin löytyy useita rajavälityyppejä, joista hyvin tunnetut ovat amorfinen (lasimainen) tila, nestekiteen tila ja erittäin elastinen (polymeerinen) tila. Tässä suhteessa käytetään usein laajempaa "vaiheen" käsitettä.

Fysiikassa tarkastellaan aineen neljättä aggregaattitilaa - plasmaa, osittain tai kokonaan ionisoitunutta tilaa, jossa positiivisten ja negatiivisten varausten tiheys on sama (plasma on sähköisesti neutraali).

kiteitä

Kiteet ovat kiinteitä aineita, joilla on luonnollinen ulkoinen muoto säännöllisiä symmetrisiä monitahoja perustuen niiden sisäiseen rakenteeseen eli johonkin useista tietyistä aineen muodostavien hiukkasten (atomit, molekyylit, ionit) säännöllisistä järjestelyistä. Kunkin aineen yksilöllinen kiderakenne viittaa fysikaalisiin ja kemiallisiin perusominaisuuksiin. Hiukkaset, jotka muodostavat tämän kiinteän aineen, muodostavat kidehilan. Jos kidehilat ovat stereometrisesti (spatiaalisesti) samoja tai samankaltaisia ​​(saman symmetria), niin niiden välinen geometrinen ero on erityisesti eri etäisyyksillä hilan solmupisteissä olevien hiukkasten välillä. Itse hiukkasten välisiä etäisyyksiä kutsutaan hilaparametreiksi. Hilaparametrit, samoin kuin geometristen polyhedrien kulmat, määritetään fysikaalisilla rakenneanalyysimenetelmillä, esimerkiksi röntgenrakenneanalyysin menetelmillä.

Usein kiinteät aineet muodostavat (olosuhteista riippuen) useamman kuin yhden kidehilan muodon; tällaisia ​​muotoja kutsutaan polymorfisiksi modifikaatioiksi. Esimerkiksi yksinkertaisista aineista tunnetaan rombinen ja monokliininen rikki, grafiitti ja timantti, jotka ovat hiilen kuusikulmainen ja kuutioinen muunnelma, monimutkaisista aineista - kvartsi, tridymiitti ja kristobaliitti ovat erilaisia ​​​​piidioksidin muunnelmia.

eloperäinen aine

Kirjallisuus

• Kemia: Ref. toim. / W. Schroeter, K.-H. Lautenschleger, H. Bibrak ja muut: Per. hänen kanssaan. - M.: Kemia, 1989

Katso myös

Asia
Fysiikka
laatu ominaisuus	Aine hadroninen aine neutroni aine atomi aine

on merkitykseltään lähellä aineen käsitettä, mutta ei täysin vastaa sitä. Kun sana "aine" liittyy pääasiassa ideoihin karkeasta, inertistä, kuolleesta todellisuudesta, jossa yksinomaan mekaaniset lait hallitsevat, substanssi on "materiaali", joka muodon vastaanottamisen ansiosta herättää ajatuksia muodosta, elämästä. soveltuvuus, jalostus. Katso Gestaltin kudonta.

Suuri määritelmä

Epätäydellinen määritelmä ↓

Aine

aineen tyypin mukaan. Joukko erillisiä muodostelmia lepomassalla.

Kuvaus "näkemys" on morfologinen, oikea, mutta se ei voi tyydyttää meitä, koska tämä on puhtaasti luokitteleva jako, jota todellisuudessa ensimmäisessä likiarvossa mikään ei vastaa.

On olemassa hypoteesi, että aine "puhtaassa muodossaan" on tyhjiö (ensimmäinen esine). Sitten: substanssi on yksi aineellisen maailman objekteista (viides esine); seisovan aallon muodossa oleva aine muodostaa alkuainehiukkasen (elektroni, positroni, protoni, neutroni jne.) - neljännen esineen, liikkuvan aallon muodossa - fotonin (kolmas kohde) ja niiden yhdistelmäatomin - aine. Toinen kohde on kenttä (tyhjiöjännitys, samanlainen kuin jousen mekaaninen jännitys).

Täällä voit haaveilla: on tyhjiö (ensimmäinen esine) ja jotain muuta (nollaobjekti), esimerkiksi apeiron, universaali mieli, Jumala jne., eli jotain, joka on havainnoinnin rajojen ulkopuolella. Maailmamme ja jonka vuorovaikutus tyhjiön kanssa antaa kentän ja aineen, jonka jatkokehitys (liike ja muuntuminen) luo koko Maailman monimuotoisuuden, Elämä mukaan lukien. Tämä fantasia on jossain määrin ristiriidassa näkemysjärjestelmän kanssa Maailmasta, joka perustuu aineen käsitteeseen "havainnojemme ulottuvilla olevana" asiana.

Toinen vaihtoehto: aine, kenttä ja tyhjiö ovat aineen eri tiloja (samanlailla kuin vesi voi olla eri olomuodoissa: kaasu, neste, kiinteä).

Tyhjiö on häiriintymätön tila, kenttä on jännittynyt tila, aine on värähtelevä tila. Ideaa edelleen kehittämällä saadaan: liikkumaton aine - tyhjiö, siinä liikkuva jänniteaalto - kenttä, fotoni, liikkuva paketti seisovia aaltoja - aine.

Epätäydellinen määritelmä ↓

Kaikki kemikaalit voidaan jakaa kahteen tyyppiin: puhtaat aineet ja seokset (kuva 4.3).

Puhtailla aineilla on vakiokoostumus ja hyvin määritellyt kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. Ne ovat aina homogeenisia (yhtenäisiä) koostumukseltaan (katso alla). Puhtaat aineet puolestaan ​​jaetaan yksinkertaisiin aineisiin (vapaisiin alkuaineisiin) ja yhdisteisiin.

Yksinkertainen aine (vapaa alkuaine) on puhdas aine, jota ei voida jakaa yksinkertaisempiin puhtaisiin aineisiin. Alkuaineet jaetaan yleensä metalleihin ja ei-metalleihin (katso luku 11).

Yhdiste on puhdas aine, joka koostuu kahdesta tai useammasta alkuaineesta, jotka liittyvät toisiinsa pysyvinä ja määrätyinä suhteina. Esimerkiksi hiilidioksidiyhdiste (CO2) koostuu kahdesta alkuaineesta, hiilestä ja hapesta. Hiilidioksidi sisältää jatkuvasti 27,37 % hiiltä ja 72,73 % happea massasta. Tämä väite koskee yhtä lailla pohjoisnavalta, etelänavalla, Saharan autiomaassa tai kuussa otettuja hiilidioksidinäytteitä. Siten hiilidioksidissa hiili ja happi ovat aina sitoutuneet vakiossa ja tiukasti määritellyssä suhteessa.

Riisi. 4.3. Kemikaalien luokitus

Seokset ovat aineita, jotka koostuvat kahdesta tai useammasta puhtaasta aineesta. Niillä on mielivaltainen koostumus. Joissakin tapauksissa seokset koostuvat yhdestä faasista ja niitä kutsutaan sitten homogeenisiksi (homogeenisiksi). Liuokset ovat esimerkki homogeenisesta seoksesta. Muissa tapauksissa seokset koostuvat kahdesta tai useammasta faasista. Sitten niitä kutsutaan heterogeenisiksi (heterogeenisiksi). Maaperä on esimerkki heterogeenisistä seoksista.

Hiukkasten tyypit. Kaikki kemikaalit - yksinkertaiset aineet (alkuaineet), yhdisteet tai seokset - koostuvat hiukkasista, jotka ovat yksi niistä kolmesta tyypistä, jotka olemme jo tavanneet aiemmissa luvuissa. Nämä hiukkaset ovat:

• atomit (atomi koostuu elektroneista, neutroneista ja protoneista, katso luku 1; kunkin alkuaineen atomille on ominaista tietty määrä protoneja sen ytimessä, ja tätä lukua kutsutaan vastaavan alkuaineen atominumeroksi);
• molekyylit (molekyyli koostuu kahdesta tai useammasta atomista, jotka on kytketty toisiinsa kokonaislukusuhteessa);
• ionit (ioni on sähköisesti varautunut atomi tai atomiryhmä; ionin varaus johtuu elektronien lisäyksestä tai katoamisesta).

Kemialliset alkuainehiukkaset. Kemiallinen alkuainehiukkanen on mikä tahansa kemiallisesti tai isotooppisesti yksittäinen atomi, molekyyli, ioni, radikaali, kompleksi jne., joka voidaan tunnistaa erilliseksi lajiyksiköksi. Joukko identtisiä kemiallisia alkuainehiukkasia muodostaa kemiallisen lajin. Kemialliset nimet, kaavat ja reaktioyhtälöt voivat viitata kontekstista riippuen joko alkuainehiukkasiin tai kemiallisiin lajeihin*. Edellä esitelty kemikaalin käsite viittaa kemialliseen lajiin, jota voidaan saada riittävästi, jotta sen kemialliset ominaisuudet voidaan havaita.

Pääkysymys, johon ihmisen on tiedettävä vastaus ymmärtääkseen maailmankuvan oikein, on, mikä on aine kemiassa. Tämä käsite muodostuu kouluiässä ja ohjaa lasta jatkokehitykseen. Kemiaa opiskelemaan lähdettäessä on tärkeää löytää yhteinen sävel sen kanssa arkipäivän tasolla, jolloin voit selittää selkeästi ja helposti tiettyjä prosesseja, määritelmiä, ominaisuuksia jne.

Valitettavasti koulutusjärjestelmän epätäydellisyyden vuoksi monet ihmiset kaipaavat joitain perusasioita. Käsite "aine kemiassa" on eräänlainen kulmakivi, tämän määritelmän oikea-aikainen omaksuminen antaa ihmiselle oikean alun luonnontieteen alan myöhempään kehitykseen.

Käsitteen muodostuminen

Ennen kuin siirrytään aineen käsitteeseen, on tarpeen määritellä, mikä kemian aihe on. Kemia suoraan tutkii aineita, niiden keskinäisiä muunnoksia, rakennetta ja ominaisuuksia. Yleisesti ottaen aine on sitä, mistä fyysiset kehot koostuvat.

Siis kemiassa? Muodostetaan määritelmä siirtymällä yleisestä käsitteestä puhtaasti kemialliseen. Aine on tietty asia, jolla on välttämättä massa, joka voidaan mitata. Tämä ominaisuus erottaa aineen toisesta ainetyypistä - kentästä, jolla ei ole massaa (sähkö-, magneetti-, biokenttä jne.). Materia puolestaan ​​on sitä, mistä me olemme tehty, ja kaikkea, mikä meitä ympäröi.

Hieman erilainen aineen ominaisuus, joka määrittää, mistä se tarkalleen koostuu, on jo kemian aihe. Aineet muodostuvat atomeista ja molekyyleistä (joistakin ioneista), mikä tarkoittaa, että mikä tahansa näistä kaavayksiköistä koostuva aine on aine.

Yksinkertaiset ja monimutkaiset aineet

Kun olet oppinut perusmääritelmän, voit siirtyä sen monimutkaisemiseen. Aineet ovat eri organisoitumistasoja, eli yksinkertaisia ​​ja monimutkaisia ​​(tai yhdisteitä) - tämä on ensimmäinen jako aineluokkiin, kemialla on monia myöhempiä jakoja, yksityiskohtaisia ​​ja monimutkaisempia. Tällä luokittelulla, toisin kuin monilla muilla, on tiukasti määritellyt rajat, jokainen yhteys voidaan selvästi liittää yhteen toisensa poissulkevista lajeista.

Yksinkertainen aine kemiassa on yhdiste, joka koostuu vain yhden Mendelejevin jaksollisen taulukon alkuaineen atomeista. Yleensä nämä ovat binäärisiä molekyylejä, eli ne koostuvat kahdesta hiukkasesta, jotka on yhdistetty kovalenttisella ei-polaarisella sidoksella - yhteisen yksinäisen elektroniparin muodostuminen. Joten saman kemiallisen alkuaineen atomeilla on identtinen elektronegatiivisuus, eli kyky pitää sisällään yhteinen elektronitiheys, joten se ei siirry mihinkään sidoksen osallistujaan. Esimerkkejä yksinkertaisista aineista (ei-metalleista) ovat vety ja happi, kloori, jodi, fluori, typpi, rikki jne. Otsonin kaltaisen aineen molekyyli koostuu kolmesta atomista, ja kaikki jalokaasut (argon, ksenon, helium jne.) koostuvat yhdestä. Metalleissa (magnesium, kalsium, kupari jne.) on oma sidostyyppinsä - metalli, joka tapahtuu metallin sisällä olevien vapaiden elektronien sosiaalistumisen vuoksi, eikä molekyylien muodostumista sellaisenaan havaita. Metalliainetta tallennettaessa ilmoitetaan yksinkertaisesti kemiallisen alkuaineen symboli ilman indeksejä.

Yksinkertainen kemian aine, josta esimerkkejä annettiin edellä, eroaa monimutkaisesta laadullisesta koostumuksestaan. Kemialliset yhdisteet muodostuvat eri alkuaineiden atomeista, kahdesta tai useammasta. Tällaisissa aineissa tapahtuu kovalenttista polaarista tai ionista sitoutumista. Koska eri atomeilla on erilainen elektronegatiivisuus, yhteisen elektroniparin muodostuessa se siirtyy kohti elektronegatiivisempaa elementtiä, mikä johtaa molekyylin yhteiseen polarisaatioon. Ionityyppi on polaarisen ääritapaus, kun elektroniparit siirtyvät kokonaan jollekin sitoutuneesta osanottajasta, jolloin atomit (tai niiden ryhmät) muuttuvat ioneiksi. Näiden tyyppien välillä ei ole selkeää rajaa, ionisidos voidaan tulkita kovalenttiseksi vahvasti polaariseksi. Esimerkkejä monimutkaisista aineista ovat vesi, hiekka, lasi, suolat, oksidit jne.

Aineen muutokset

Aineilla, joita kutsutaan yksinkertaisiksi, on itse asiassa ainutlaatuinen ominaisuus, joka ei kuulu monimutkaisiin aineisiin. Jotkut kemialliset alkuaineet voivat muodostaa yksinkertaisen aineen useita muotoja. Perusta on edelleen yksi elementti, mutta määrällinen koostumus, rakenne ja ominaisuudet erottavat radikaalisti tällaiset muodostelmat. Tätä ominaisuutta kutsutaan allotropiaksi.

Happella, rikillä, hiilellä ja muilla alkuaineilla on useita Happea varten - tämä on O 2 ja O 3, hiili antaa neljän tyyppisiä aineita - karbiinia, timanttia, grafiittia ja fullereeneja, rikkimolekyyli voi olla rombinen, monokliininen ja plastinen modifikaatio. Tällainen yksinkertainen kemian aine, jonka esimerkit eivät rajoitu yllä lueteltuihin, on erittäin tärkeä. Fullereenejä käytetään erityisesti puolijohteina tekniikassa, valovastuksina, lisäaineina timanttikalvojen kasvattamiseen ja muihin tarkoituksiin, ja lääketieteessä ne ovat tehokkaimpia antioksidantteja.

Mitä aineille tapahtuu?

Joka sekunti sisällä ja ympärillä tapahtuu aineiden muutosta. Kemia tarkastelee ja selittää niitä prosesseja, joihin liittyy laadullinen ja/tai määrällinen muutos reagoivien molekyylien koostumuksessa. Samanaikaisesti fysikaaliset muutokset tapahtuvat usein toisiinsa kytkeytyneesti, joille on ominaista vain aineiden muodon, värin tai aggregaatiotilan muutos ja jotkut muut ominaisuudet.

Kemialliset ilmiöt ovat erityyppisiä vuorovaikutusreaktioita, esimerkiksi yhdisteitä, substituutioita, vaihtoja, hajoamisia, palautuvia, eksotermisiä, redox-reaktioita jne. kiinnostuksen kohteena olevan parametrin muutoksesta riippuen. Näitä ovat: haihtuminen, kondensaatio, sublimaatio, liukeneminen, jäätyminen, sähkönjohtavuus jne. Usein ne seuraavat toisiaan, esimerkiksi salama ukkosmyrskyn aikana on fyysinen prosessi, ja otsonin vapautuminen sen vaikutuksesta on kemiallista.

Fyysiset ominaisuudet

Kemiassa aine on ainetta, jolla on tietyt fysikaaliset ominaisuudet. Niiden läsnäolon, puuttumisen, asteen ja intensiteetin perusteella voidaan ennustaa, kuinka aine käyttäytyy tietyissä olosuhteissa, sekä selittää joitain yhdisteiden kemiallisia ominaisuuksia. Joten esimerkiksi vetyä ja elektronegatiivisen heteroatomin (typpi, happi jne.) sisältävien orgaanisten yhdisteiden korkeat kiehumispisteet osoittavat, että aineessa ilmenee sellainen kemiallinen vuorovaikutus, kuten vetysidos. Tietämyksen ansiosta, millä aineilla on paras kyky johtaa sähkövirtaa, sähköjohtojen kaapelit ja johdot valmistetaan tietyistä metalleista.

Kemialliset ominaisuudet

Kemia harjoittaa ominaisuuksien kolikon toisen puolen perustamista, tutkimusta ja tutkimista. hänen näkökulmastaan ​​tämä on heidän reaktiivisuutensa vuorovaikutukseen. Jotkut aineet ovat tässä mielessä erittäin aktiivisia, esimerkiksi metallit tai mitkä tahansa hapettavat aineet, kun taas toiset, jalokaasut (inertit) eivät käytännössä pääse reaktioihin normaaleissa olosuhteissa. Kemialliset ominaisuudet voidaan aktivoida tai passivoida tarpeen mukaan, joskus ilman suuria vaikeuksia ja joissain tapauksissa ei helposti. Tiedemiehet viettävät useita tunteja laboratorioissa yrityksen ja erehdyksen avulla saavuttaakseen tavoitteensa, joskus he eivät saavuta niitä. Muuttamalla ympäristöparametreja (lämpötila, paine jne.) tai käyttämällä erityisiä yhdisteitä - katalyyttejä tai inhibiittoreita - voidaan vaikuttaa aineiden kemiallisiin ominaisuuksiin ja siten reaktion kulkuun.

Kemikaalien luokitus

Kaikki luokitukset perustuvat yhdisteiden jakoon orgaanisiin ja epäorgaanisiin. Orgaanisten aineiden pääelementti on hiili, joka liittyy toisiinsa ja vetyyn, hiiliatomit muodostavat hiilivetyrungon, joka sitten täyttyy muilla atomeilla (happi, typpi, fosfori, rikki, halogeenit, metallit ja muut), sulkeutuu sykleissä tai haaroissa , mikä oikeuttaa laajan valikoiman orgaanisia yhdisteitä. Tähän mennessä tieteen tiedossa on 20 miljoonaa tällaista ainetta. Vaikka mineraaliyhdisteitä on vain puoli miljoonaa.

Jokainen yhdiste on yksilöllinen, mutta sillä on myös monia samankaltaisia ​​piirteitä muiden kanssa ominaisuuksiltaan, rakenteeltaan ja koostumukseltaan, ja tämän perusteella on olemassa aineluokkiin ryhmittely. Kemialla on korkea systematisointi- ja organisointitaso, se on tarkka tiede.

epäorgaaniset aineet

1. Oksidit - binääriyhdisteet hapen kanssa:

a) happamat - vuorovaikutuksessa veden kanssa ne antavat happoa;

b) perus - kun ne ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, ne antavat perustan.

2. Hapot - aineet, jotka koostuvat yhdestä tai useammasta vetyprotonista ja happojäännöksestä.

3. Emäkset (emäkset) - koostuvat yhdestä tai useammasta hydroksyyliryhmästä ja metalliatomista:

a) amfoteeriset hydroksidit - niillä on sekä happojen että emästen ominaisuuksia.

4. Suolat - tulos hapon ja alkalin (liukoisen emäksen) välillä, koostuvat metalliatomista ja yhdestä tai useammasta happamasta jäännöksestä:

a) happosuolat - happotähteen anioni sisältää protonin, joka on seurausta hapon epätäydellisestä dissosiaatiosta;

b) emäksiset suolat - metalliin liittyy hydroksyyliryhmä, joka on seurausta emäksen epätäydellisestä dissosiaatiosta.

orgaaniset yhdisteet

Orgaanisessa aineessa on monia aineluokkia, on vaikea muistaa tällaista määrää tietoa kerralla. Tärkeintä on tietää perusjaot alifaattisiin ja syklisiin yhdisteisiin, karbosyklisiin ja heterosyklisiin, tyydyttyneisiin ja tyydyttymättömiin. Hiilivedyillä on myös monia johdannaisia, joissa vetyatomi on korvattu halogeeni-, happi-, typpi- ja muilla atomeilla sekä funktionaalisilla ryhmillä.

Aine kemiassa on olemassaolon perusta. Orgaanisen synteesin ansiosta ihmisellä on nykyään valtava määrä keinotekoisia aineita, jotka korvaavat luonnolliset, ja niillä ei myöskään ole analogeja luonnossa.