Diferența dintre materie și câmp

Câmpul, spre deosebire de substanțe, se caracterizează prin continuitate, se cunosc câmpurile electromagnetice și gravitaționale, câmpul de forțe nucleare, câmpurile de undă ale diferitelor particule elementare.

Știința naturală modernă elimină diferența dintre materie și câmp, având în vedere că atât substanțele, cât și câmpurile constau din diferite particule care au o natură corpuscular-undă (duală). Identificarea relației strânse dintre câmp și materie a condus la o adâncire a ideilor despre unitatea tuturor formelor și structurii lumii materiale.

O substanță omogenă se caracterizează prin densitate - raportul dintre masa unei substanțe și volumul acesteia:

Unde ρ - densitatea substanței, m- masa substanței, V este volumul substanței.

Câmpurile fizice nu au o asemenea densitate.

Proprietățile materiei

Fiecare substanță are un set de proprietăți specifice - caracteristici obiective care determină individualitatea unei anumite substanțe și fac astfel posibilă distingerea acesteia de toate celelalte substanțe. Cele mai caracteristice proprietăți fizico-chimice includ constante - densitatea, punctul de topire, punctul de fierbere, caracteristicile termodinamice, parametrii structurii cristaline. Principalele caracteristici ale unei substanțe sunt proprietățile sale chimice.

Varietate de substanțe

Numărul de substanțe este, în principiu, infinit de mare; unui număr cunoscut de substanțe se adaugă tot timpul substanțe noi, atât descoperite în natură, cât și sintetizate artificial.

Substanțe și amestecuri individuale

Stări agregate

Toate substanțele, în principiu, pot exista în trei stări de agregare - solidă, lichidă și gazoasă. Deci, gheața, apa lichidă și vaporii de apă sunt stări solide, lichide și gazoase ale aceleiași substanțe - apa H 2 O. Formele solide, lichide și gazoase nu sunt caracteristici individuale ale substanțelor, ci corespund doar unora diferite, în funcție de fizicul extern. condiţionează stările de existenţă ale substanţelor. Prin urmare, este imposibil să atribui apei doar un semn de lichid, oxigenului - semn de gaz și clorurii de sodiu - semn de stare solidă. Fiecare dintre acestea (și toate celelalte substanțe) în condiții schimbătoare poate intra în oricare dintre cele trei stări de agregare.

În trecerea de la modelele ideale de stări solide, lichide și gazoase la stările reale ale materiei, se găsesc mai multe tipuri intermediare de limită, dintre care binecunoscutele sunt starea amorfă (sticlă), starea unui cristal lichid și cea foarte mare. stare elastică (polimerică). În acest sens, conceptul mai larg de „fază” este adesea folosit.

În fizică, se consideră a patra stare agregată a materiei - plasma, o stare parțial sau complet ionizată în care densitatea sarcinilor pozitive și negative este aceeași (plasma este neutră din punct de vedere electric).

cristale

Cristalele sunt solide care au o formă exterioară naturală de poliedre simetrice regulate bazată pe structura lor internă, adică pe una dintre câteva anumite aranjamente regulate ale particulelor (atomi, molecule, ioni) care alcătuiesc substanța. Structura cristalină, fiind individuală pentru fiecare substanță, se referă la proprietățile fizice și chimice de bază. Particulele care alcătuiesc acest solid formează o rețea cristalină. Dacă rețelele cristaline sunt stereometric (spațial) la fel sau similare (au aceeași simetrie), atunci diferența geometrică dintre ele constă, în special, în distanțe diferite între particulele care ocupă nodurile rețelei. Distanțele dintre particule se numesc parametri rețelei. Parametrii rețelei, precum și unghiurile poliedrelor geometrice, sunt determinați prin metode fizice de analiză structurală, de exemplu, metode de analiză structurală cu raze X.

Adesea, solidele formează (în funcție de condiții) mai mult de o formă de rețea cristalină; astfel de forme se numesc modificări polimorfe. De exemplu, printre substanțele simple se cunosc sulful rombic și monoclinic, grafitul și diamantul, care sunt modificări hexagonale și cubice ale carbonului, printre substanțele complexe - cuarț, tridimit și cristobalit sunt diverse modificări ale dioxidului de siliciu.

materie organică

Literatură

• Chimie: Ref. ed. / W. Schroeter, K.-H. Lautenschleger, H. Bibrak și alții: Per. cu el. - M.: Chimie, 1989

Vezi si

materie
Fizică
calitate caracteristică	Substanţă materie hadronică substanță neutronică substanta atomica

în sensul său este apropiat de conceptul de materie, dar nu complet echivalent cu acesta. În timp ce cuvântul „materie” este asociat în principal cu idei despre realitatea brută, inertă, moartă, în care domină exclusiv legile mecanice, substanța este un „material”, care, datorită primirii unei forme, evocă gânduri despre formă, viață. adecvare, înnobilare. Vezi țesutul Gestalt.

Mare Definitie

Definiție incompletă ↓

Substanţă

după tipul de materie. Un set de formațiuni discrete cu o masă de repaus.

Descrierea „privire” este morfologică, corectă, dar nu ne poate satisface, întrucât aceasta este o diviziune pur clasificatorie, căreia, în realitate, în prima aproximare, nu îi corespunde nimic.

Există o ipoteză că materia în „forma sa pură” este vid (primul obiect). Atunci: substanța este unul dintre obiectele (al cincilea obiect) ale lumii materiale; materia sub formă de undă staționară formează o particulă elementară (electron, pozitron, proton, neutron etc.) - al patrulea obiect, sub forma unei undă călătoare - un foton (al treilea obiect) și atomul lor combinat - substanţă. Cel de-al doilea obiect este câmpul (stresul de vid, similar cu solicitarea mecanică a unui arc).

Aici poți visa: există un vid (primul obiect) și altceva (obiectul zero), de exemplu, apeiron, Mintea Universală, Dumnezeu etc., adică ceva care este dincolo de limitele percepției din Lumea noastră și a cărei interacțiune cu vidul dă câmp și materie, a căror dezvoltare ulterioară (mișcare și transformare) creează întreaga diversitate a Lumii, inclusiv Viața. Această fantezie contrazice oarecum sistemul de vederi asupra Lumii, care se bazează pe conceptul de materie, ca lucru „accesibil observației noastre”.

O altă opțiune: materia, câmpul și vidul sunt stări diferite ale materiei (asemănător cu modul în care apa poate fi în diferite stări: gazoasă, lichidă, solidă).

Vidul este o stare neperturbată, câmpul este o stare tensionată, materia este o stare oscilantă. Dezvoltând ideea în continuare, obținem: materie nemișcată - vid, o undă de tensiune care se mișcă în ea - un câmp, un foton, un pachet în mișcare de unde staționare - o substanță.

Definiție incompletă ↓

Toate substanțele chimice pot fi împărțite în două tipuri: substanțe pure și amestecuri (Fig. 4.3).

Substanțele pure au o compoziție constantă și proprietăți chimice și fizice bine definite. Ele sunt întotdeauna omogene (uniforme) ca compoziție (vezi mai jos). Substanțele pure, la rândul lor, sunt împărțite în substanțe simple (elemente libere) și compuși.

O substanță simplă (element liber) este o substanță pură care nu poate fi împărțită în substanțe pure mai simple. Elementele sunt de obicei subîmpărțite în metale și nemetale (vezi cap. 11).

Un compus este o substanță pură constând din două sau mai multe elemente legate între ele în relații permanente și definite. De exemplu, compusul dioxid de carbon (CO2) este format din două elemente, carbon și oxigen. Dioxidul de carbon conține în mod constant 27,37% carbon și 72,73% oxigen în masă. Această afirmație se aplică în mod egal probelor de dioxid de carbon prelevate la Polul Nord, Polul Sud, Deșertul Sahara sau Lună. Astfel, în dioxidul de carbon, carbonul și oxigenul sunt întotdeauna legați într-un raport constant și strict definit.

Orez. 4.3. Clasificarea substanțelor chimice

Amestecurile sunt substanțe compuse din două sau mai multe substanțe pure. Au o compoziție arbitrară. În unele cazuri, amestecurile constau dintr-o fază și apoi sunt numite omogene (omogene). Soluțiile sunt un exemplu de amestec omogen. În alte cazuri, amestecurile constau din două sau mai multe faze. Apoi se numesc eterogene (eterogene). Solul este un exemplu de amestecuri eterogene.

Tipuri de particule. Toate substanțele chimice - substanțe (elemente) simple, compuși sau amestecuri - sunt compuse din particule de unul dintre cele trei tipuri pe care le-am întâlnit deja în capitolele precedente. Aceste particule sunt:

• atomi (un atom este format din electroni, neutroni și protoni, vezi capitolul 1; un atom al fiecărui element este caracterizat de un anumit număr de protoni în nucleul său, iar acest număr se numește numărul atomic al elementului corespunzător);
• molecule (o moleculă este formată din doi sau mai mulți atomi interconectați într-un raport întreg);
• ioni (un ion este un atom sau un grup de atomi încărcat electric; sarcina unui ion se datorează adăugării sau pierderii de electroni).

Particule chimice elementare. O particulă chimică elementară este orice atom, moleculă, ion, radical, complex etc., individual din punct de vedere chimic sau izotopic, care poate fi identificat ca o unitate de specie separată. Un set de particule chimice elementare identice formează o specie chimică. Denumirile chimice, formulele și ecuațiile de reacție se pot referi, în funcție de context, fie la particule elementare, fie la specii chimice*. Conceptul de substanță chimică introdus mai sus se referă la o specie chimică care poate fi obținută în cantitate suficientă pentru a permite detectarea proprietăților sale chimice.

Principala întrebare la care o persoană trebuie să cunoască răspunsul pentru a înțelege corect imaginea lumii este ce este o substanță în chimie. Acest concept se formează la vârsta școlară și ghidează copilul în dezvoltarea ulterioară. Când începeți să studiați chimia, este important să găsiți un punct comun cu ea la nivel de zi cu zi, acest lucru vă permite să explicați clar și ușor anumite procese, definiții, proprietăți etc.

Din nefericire, din cauza imperfecțiunii sistemului de învățământ, mulți oameni le lipsesc unele elemente de bază fundamentale. Conceptul de „substanță în chimie” este un fel de piatră de temelie, asimilarea în timp util a acestei definiții oferă unei persoane începutul potrivit în dezvoltarea ulterioară în domeniul științelor naturale.

Formarea conceptului

Înainte de a trece la conceptul de materie, este necesar să definim care este subiectul chimiei. Substanțele sunt ceea ce chimia studiază în mod direct, transformările, structura și proprietățile lor reciproce. Într-un sens general, materia este din ce sunt făcute corpurile fizice.

Deci, în chimie? Să ne formăm o definiție trecând de la un concept general la unul pur chimic. O substanță este un anumit lucru care are în mod necesar o masă care poate fi măsurată. Această caracteristică deosebește materia de un alt tip de materie - un câmp care nu are masă (electric, magnetic, biocâmp etc.). Materia, la rândul ei, este din ce suntem făcuți și tot ceea ce ne înconjoară.

O caracteristică oarecum diferită a materiei, care determină în ce constă exact, este deja subiectul chimiei. Substanțele sunt formate din atomi și molecule (unii ioni), ceea ce înseamnă că orice substanță constând din aceste unități de formulă este o substanță.

Substanțe simple și complexe

După ce stăpânești definiția de bază, poți trece la complicarea ei. Substanțele vin în diferite niveluri de organizare, adică simple și complexe (sau compuși) - aceasta este prima diviziune în clase de substanțe, chimia are multe diviziuni ulterioare, detaliate și mai complexe. Această clasificare, spre deosebire de multe altele, are limite strict definite, fiecare conexiune poate fi atribuită în mod clar uneia dintre speciile care se exclud reciproc.

O substanță simplă în chimie este un compus format din atomi ai unui singur element din tabelul periodic al lui Mendeleev. De regulă, acestea sunt molecule binare, adică formate din două particule conectate printr-o legătură nepolară covalentă - formarea unei perechi de electroni singuratice comune. Deci, atomii aceluiași element chimic au electronegativitate identică, adică capacitatea de a păstra o densitate electronică comună, deci nu este mutată către niciunul dintre participanții la legături. Exemple de substanțe simple (nemetale) sunt hidrogenul și oxigenul, clorul, iodul, fluorul, azotul, sulful etc. O moleculă dintr-o astfel de substanță precum ozonul este formată din trei atomi, iar toate gazele nobile (argon, xenon, heliu etc.) constau dintr-unul. În metale (magneziu, calciu, cupru etc.) există propriul tip de legătură - metalică, care se realizează datorită socializării electronilor liberi în interiorul metalului, iar formarea moleculelor ca atare nu se observă. Când se înregistrează o substanță metalică, pur și simplu simbolul elementului chimic este indicat fără indici.

O substanță simplă în chimie, a cărei exemple au fost date mai sus, diferă de una complexă prin compoziția sa calitativă. Compușii chimici sunt formați din atomi de elemente diferite, din două sau mai multe. În astfel de substanțe are loc o legare de tip covalent polar sau ionic. Deoarece atomi diferiți au electronegativitate diferită, atunci când se formează o pereche de electroni comună, aceasta se deplasează către un element mai electronegativ, ceea ce duce la o polarizare comună a moleculei. Tipul ionic este un caz extrem al celui polar, când o pereche de electroni trece complet la unul dintre participanții de legare, atunci atomii (sau grupurile lor) se transformă în ioni. Nu există o graniță clară între aceste tipuri, legătura ionică poate fi interpretată ca o covalentă puternic polară. Exemple de substanțe complexe sunt apa, nisipul, sticla, sărurile, oxizii etc.

Modificări ale substanței

Substanțele care sunt numite simple au de fapt o caracteristică unică care nu este inerentă celor complexe. Unele elemente chimice pot forma mai multe forme ale unei substanțe simple. Baza este încă un element, dar compoziția cantitativă, structura și proprietățile disting radical astfel de formațiuni. Această caracteristică se numește alotropie.

Oxigenul, sulful, carbonul și alte elemente au mai multe Pentru oxigen - acesta este O 2 și O 3, carbonul dă patru tipuri de substanțe - carabină, diamant, grafit și fullerene, molecula de sulf poate fi rombică, monoclinic și modificare plastică. O astfel de substanță simplă în chimie, exemplele cărora nu se limitează la cele enumerate mai sus, este de mare importanță. În special, fulerenele sunt folosite ca semiconductori în inginerie, fotorezistoare, aditivi pentru creșterea filmelor de diamant și în alte scopuri, iar în medicină sunt cei mai puternici antioxidanți.

Ce se întâmplă cu substanțele?

În fiecare secundă are loc o transformare a substanțelor din interior și din jur. Chimia ia în considerare și explică acele procese care vin cu o modificare calitativă și/sau cantitativă a compoziției moleculelor care reacţionează. În paralel, adesea interconectate, au loc și transformări fizice, care se caracterizează doar printr-o modificare a formei, culorii substanțelor sau a stării de agregare și unele alte caracteristici.

Fenomenele chimice sunt reacții de interacțiune de diferite tipuri, de exemplu, compuși, substituții, schimburi, descompunere, reversibile, exoterme, redox etc., în funcție de modificarea parametrului de interes. Acestea includ: evaporarea, condensarea, sublimarea, dizolvarea, înghețarea, conductivitatea electrică etc. Adesea se însoțesc reciproc, de exemplu, fulgerele în timpul unei furtuni este un proces fizic, iar eliberarea de ozon sub acțiunea sa este una chimică.

Proprietăți fizice

În chimie, o substanță este materie care are anumite proprietăți fizice. Prin prezența, absența, gradul și intensitatea lor, se poate prezice modul în care o substanță se va comporta în anumite condiții, precum și explica unele caracteristici chimice ale compușilor. Deci, de exemplu, punctele de fierbere ridicate ale compușilor organici care conțin hidrogen și un heteroatom electronegativ (azot, oxigen etc.) indică faptul că un astfel de tip de interacțiune chimică precum o legătură de hidrogen se manifestă într-o substanță. Datorită cunoașterii substanțelor care au cea mai bună capacitate de a conduce curentul electric, cablurile și firele cablajelor electrice sunt fabricate din anumite metale.

Proprietăți chimice

Chimia este angajată în stabilirea, cercetarea și studiul celeilalte părți a monedei proprietăților. din punctul ei de vedere, aceasta este reactivitatea lor la interacțiune. Unele substanțe sunt extrem de active în acest sens, de exemplu, metalele sau orice agenți oxidanți, în timp ce altele, gazele nobile (inerte), practic nu intră în reacții în condiții normale. Proprietățile chimice pot fi activate sau pasivate după cum este necesar, uneori fără mare dificultate și, în unele cazuri, nu ușor. Oamenii de știință petrec multe ore în laboratoare, prin încercare și eroare, atingându-și obiectivele, uneori nu le ating. Prin modificarea parametrilor de mediu (temperatură, presiune etc.) sau folosind compuși speciali - catalizatori sau inhibitori - este posibilă influențarea proprietăților chimice ale substanțelor și, prin urmare, a cursului reacției.

Clasificarea substanțelor chimice

Toate clasificările se bazează pe împărțirea compușilor în organici și anorganici. Elementul principal al organicelor este carbonul, conectându-se între ei și hidrogenul, atomii de carbon formează un schelet de hidrocarburi, care este apoi umplut cu alți atomi (oxigen, azot, fosfor, sulf, halogeni, metale și altele), se închide în cicluri sau ramificații. , justificând astfel o mare varietate de compuși organici. Până în prezent, 20 de milioane de astfel de substanțe sunt cunoscute științei. În timp ce există doar o jumătate de milion de compuși minerali.

Fiecare compus este individual, dar are și multe caracteristici similare cu altele în proprietăți, structură și compoziție, pe această bază există o grupare în clase de substanțe. Chimia are un nivel ridicat de sistematizare și organizare; este o știință exactă.

substante anorganice

1. Oxizi - compuși binari cu oxigen:

a) acide - atunci când interacționează cu apa, dau acid;

b) de bază - atunci când interacționează cu apa, dau o bază.

2. Acizi - substanțe formate din unul sau mai mulți protoni de hidrogen și un reziduu acid.

3. Baze (alcali) - constau din una sau mai multe grupări hidroxil și un atom de metal:

a) hidroxizi amfoteri - prezintă proprietățile atât ale acizilor, cât și ale bazelor.

4. Săruri - rezultatul dintre un acid și un alcalin (bază solubilă), constă dintr-un atom de metal și unul sau mai multe reziduuri acide:

a) săruri acide - anionul reziduului acid conține un proton, rezultat al disocierii incomplete a acidului;

b) săruri bazice - cu metalul este asociată o grupare hidroxil, rezultat al disocierii incomplete a bazei.

compusi organici

Există o mulțime de clase de substanțe în materia organică, este dificil să ne amintim un astfel de volum de informații dintr-o dată. Principalul lucru este să cunoaștem diviziunile de bază în compuși alifatici și ciclici, carbociclici și heterociclici, saturați și nesaturați. De asemenea, hidrocarburile au mulți derivați în care atomul de hidrogen este înlocuit cu halogen, oxigen, azot și alți atomi, precum și cu grupări funcționale.

Substanța în chimie este baza existenței. Datorită sintezei organice, o persoană de astăzi are o cantitate imensă de substanțe artificiale care le înlocuiesc pe cele naturale și, de asemenea, nu au analogi în caracteristicile lor în natură.