Conceptul de materie este studiat de mai multe științe simultan. Vom analiza întrebarea ce sunt substanțele din două puncte de vedere - din poziția științei chimice și din poziția fizicii.

Substanță în chimie și fizică

Chimiștii înțeleg materia ca o substanță fizică cu un anumit set de elemente chimice. În fizica modernă, materia este considerată un fel de materie care constă din fermioni sau un fel de materie care conține fermioni, bozoni și are o masă în repaus. Ca de obicei, materia ar trebui să fie compusă din particule, mai ales electroni, protoni și neutroni. Protonii și neutronii formează nuclee atomice, iar împreună aceste elemente formează atomi (materia atomică).

Proprietățile materiei

Aproape fiecare substanță are propriul său set unic de proprietăți. Proprietățile sunt înțelese ca caracteristici care indică individualitatea unei substanțe, care, la rândul său, demonstrează diferențele acesteia față de toate celelalte substanțe. Proprietățile fizice și chimice caracteristice sunt constante - densitatea, diferite tipuri de temperaturi, termodinamică, indicatori ai structurii cristaline.

Clasificarea chimică a substanțelor

În chimie, substanțele sunt împărțite în compuși și amestecurile acestora. În plus, ar trebui spuse substanțele organice.Un compus este un set de atomi care sunt legați între ei, ținând cont de anumite modele. Trebuie remarcat faptul că granița dintre un compus și un amestec de substanțe este destul de dificil de definit clar. Acest lucru se datorează faptului că știința cunoaște substanțe cu compoziție variabilă. Pentru ei, este imposibil să facă o formulă exactă. În plus, compusul este în mare măsură o abstractizare, deoarece în sens practic poate fi atinsă doar puritatea finală a substanței studiate. Orice probă care există în viața reală este un amestec de substanțe, dar cu predominanța unei substanțe din întregul grup. În plus, ar trebui spus ce sunt substanțele organice. Acest grup de substanțe complexe conține carbon (proteine, carbohidrați).

Substanțe simple și complexe

Substanțele simple (O2, O3, H2, Cl2) sunt acele substanțe care constau doar din atomi ai unui element chimic. Aceste substanțe sunt o formă a existenței elementelor într-o formă liberă. Cu alte cuvinte, aceste elemente chimice, care nu sunt asociate cu alte elemente, formează substanțe simple. Peste 400 de soiuri de astfel de substanțe sunt cunoscute științei. Substanțele simple sunt clasificate în funcție de tipul de legătură dintre atomi. Deci, substanțele simple sunt împărțite în metale (Na, Mg, Al, Bi etc.) și nemetale (H 2, N 2, Br 2, Si etc.).

Compușii sunt compuși chimici care sunt formați din două sau mai multe elemente legate între ele. Substanțele simple au și dreptul de a fi numite compuși chimici dacă moleculele lor vor consta din atomi legați printr-o legătură covalentă (azot, oxigen, brom, fluor,). Dar ar fi o greșeală să numim compuși chimici ai gazelor inerte (nobile) și a hidrogenului atomic.

Clasificarea fizică a substanțelor

Din punct de vedere al fizicii, substanțele există în mai multe stări de agregare - corp, lichid și gaz. Despre ce solide, de exemplu, pot fi văzute cu ochiul liber. Același lucru se poate spune despre cealaltă stare de agregare. Ce substanțe lichide sunt în natură, știm de la școală. Este de remarcat faptul că o astfel de substanță precum apa poate exista în trei stări simultan - cum ar fi gheața, apa lichidă și aburul. Trei stări agregate ale unei substanțe nu sunt considerate caracteristici individuale ale substanțelor, ci corespund unora diferite, în funcție de condițiile externe de existență a substanțelor. În trecerea de la stările de stare agregată la stările reale ale unei substanțe chimice, pot fi identificate o serie de tipuri intermediare, care în știință sunt numite stări amorfe sau sticloase, precum și stări de cristale lichide și stări polimerice. În acest sens, oamenii de știință folosesc adesea conceptul de „fază”.

Pe lângă altele, fizica ia în considerare și a patra stare de agregare a unei substanțe chimice. Aceasta este o plasmă, adică o stare care este ionizată complet sau parțial, iar densitatea sarcinilor pozitive și negative în această stare este aceeași, cu alte cuvinte, plasma este neutră din punct de vedere electric. În general, există multe substanțe în natură, dar acum știi ce substanțe sunt, iar acest lucru este mult mai important.

Element chimic, substanță simplă și complexă, alotropie. Mase atomice si moleculare relative, mol, masa molara. Valenta, starea de oxidare, legatura chimica, formula structurala.

Atelier: Calcule prin formule chimice, ecuatii chimice Rezolvarea problemelor pentru gasirea formulei chimice a unei substante. Rezolvarea problemelor folosind conceptul de „masă molară”. Calcule prin ecuații chimice, dacă una dintre substanțe este luată în exces, dacă una dintre substanțe conține impurități. Rezolvarea problemelor pentru determinarea randamentului produsului de reacție.

Chimia este știința substanțelor, a proprietăților și transformărilor lor care apar ca urmare a reacțiilor chimice, precum și a legilor fundamentale cărora le respectă aceste transformări. Întrucât toate substanțele sunt compuse din atomi, care, datorită legăturilor chimice, sunt capabile să formeze molecule, chimia se preocupă în principal de studiul interacțiunilor dintre atomi și molecule rezultate din astfel de interacțiuni.

Element chimic - un anumit tip de atom care are un nume, un număr de serie și o poziție în tabelul periodic se numește element chimic. În prezent, sunt cunoscute 118 elemente chimice, care se termină cu Uuo (Ununoctium - Ununoctium). Fiecare element este etichetat cu un simbol care reprezintă una sau două litere din numele său latin (hidrogenul este notat cu litera H, prima literă a numelui său latin Hydrogenium).

Substanța este un tip de materie cu anumite proprietăți chimice și fizice. Un set de atomi, particule atomice sau molecule care se află într-o anumită stare de agregare. Corpurile fizice constau din substanțe (cuprul este o substanță, iar o monedă de cupru este un corp fizic).

O substanță simplă este o substanță formată din atomi ai unui element chimic: hidrogen, oxigen etc.

O substanță complexă este o substanță formată din atomi de diferite elemente chimice: acizi, apă etc.

Alotropia este capacitatea unor elemente chimice de a exista sub forma a două sau mai multe substanțe simple, diferite ca structură și proprietăți. De exemplu: diamantul și cărbunele sunt compuse din același element - carbon.

Masa atomică relativă. Masa atomică relativă a unui element este raportul dintre masa absolută a unui atom și 1/12 din masa absolută a unui atom al izotopului de carbon 12C. Masa atomică relativă a unui element este notă cu simbolul Ar, unde r este litera inițială a cuvântului englez relativ (relativ).

Greutatea moleculară relativă. Masa moleculară relativă Mr este raportul dintre masa absolută a unei molecule și 1/12 din masa unui atom al izotopului de carbon 12C.

Rețineți că masele relative sunt, prin definiție, mărimi adimensionale.

Astfel, 1/12 din masa unui atom al izotopului de carbon 12C, care se numește unitatea de masă atomică (a.m.u.), este aleasă ca măsură a maselor atomice și moleculare relative:

Molie. În chimie, o valoare specială este de o importanță extremă - cantitatea de substanță.

Cantitatea unei substanțe este determinată de numărul de unități structurale (atomi, molecule, ioni sau alte particule) ale acestei substanțe, se notează de obicei n și se exprimă în moli (mol).

Un mol este o unitate a cantității de substanță care conține tot atâtea unități structurale ale unei substanțe date câte atomi sunt în 12 g de carbon, constând numai din izotopul 12C.

numărul lui Avogadro. Definiția unei mol se bazează pe numărul de unități structurale conținute în 12 g de carbon. Se stabilește că această masă de carbon conține 6,02 × 1023 atomi de carbon. Prin urmare, orice substanță de 1 mol conține 6,02 × 1023 unități structurale (atomi, molecule, ioni).

Numărul de particule 6,02 × 1023 se numește numărul lui Avogadro sau constanta lui Avogadro și se notează NA:

N A \u003d 6,02 × 10 23 mol -1

Masă molară. Pentru comoditatea calculelor bazate pe reacții chimice și ținând cont de cantitățile de reactivi inițiali și de produși de interacțiune în moli, este introdus conceptul de masă molară a unei substanțe.

Masa molară M a unei substanțe este raportul dintre masa ei și cantitatea de substanță:
unde g este masa în grame, n este cantitatea de substanță în moli, M este masa molară în g / mol - o valoare constantă pentru fiecare substanță dată.
Valoarea masei molare coincide numeric cu masa moleculară relativă a unei substanțe sau cu masa atomică relativă a unui element.

Valenta - capacitatea atomilor elementelor chimice de a forma un anumit numar de legaturi chimice cu atomii altor elemente sau numarul de legaturi pe care le poate forma o substanta.

Starea de oxidare (numărul de oxidare, sarcină formală) este o valoare condiționată auxiliară pentru înregistrarea proceselor de oxidare, reducere și reacții redox, valoarea numerică a sarcinii electrice atribuită unui atom dintr-o moleculă în ipoteza că perechile de electroni care poartă conexiunea sunt complet deplasate către atomi mai electronegativi.
Ideile despre gradul de oxidare formează baza pentru clasificarea și nomenclatura compușilor anorganici.

Starea de oxidare corespunde sarcinii unui ion sau sarcinii formale a unui atom dintr-o moleculă sau dintr-o unitate de formulă, de exemplu:

Na + CI - , Mg 2+ CI 2 - , N -3 H3 - , C +2 O -2 , C +4 O 2 -2 , CI + F - , H + N +5 O -2 3 , C -4H4+, K+1Mn+70-24.

Starea de oxidare este indicată deasupra simbolului elementului. Spre deosebire de indicarea încărcăturii unui ion, atunci când se indică gradul de oxidare se pune mai întâi semnul, apoi valoarea numerică și nu invers.

H + N +3 O -2 2 - stare de oxidare, H + N 3+ O 2- 2 - sarcini.

Starea de oxidare a unui atom dintr-o substanță simplă este zero, de exemplu:

O 0 3 , Br 0 2 , C 0 .

Suma algebrică a stărilor de oxidare ale atomilor dintr-o moleculă este întotdeauna zero:

H + 2 S +6 O -2 4 , (+1 2) + (+6 1) + (-2 4) = +2 +6 -8 = 0

Legatura chimica, atractia reciproca a atomilor, care duce la formarea de molecule si cristale. Se obișnuiește să se spună că într-o moleculă sau într-un cristal există legături chimice între atomii vecini. O legătură chimică este determinată de interacțiunea dintre particulele încărcate (nuclee și electroni). Principalele caracteristici ale unei legături chimice sunt rezistența, lungimea, polaritatea.

Proprietăți - un set de caracteristici prin care unele substanțe diferă de altele, sunt chimice și fizice.

Proprietăți fizice - semne ale unei substanțe, în cursul căreia substanța nu își schimbă compoziția chimică (densitatea, starea de agregare, punctele de topire și de fierbere etc.)

Proprietăți chimice – capacitatea substanțelor de a interacționa cu alte substanțe sau de a se modifica sub influența anumitor condiții.Rezultatul este transformarea unei substanțe sau substanțe în alte substanțe.

Fenomene fizice - nu se formează materie nouă.
Fenomene chimice - se formează o nouă substanță.

SUBSTANŢĂ

SUBSTANŢĂ

fel de materie, care, spre deosebire de fizic. câmpuri, are o masă de repaus. În cele din urmă, unda este compusă din particule elementare al căror repaus nu este egal cu zero (mai ales din electroni, protoni, neutroni). În clasic V. fizica si fizica. câmpurile erau absolut opuse între ele ca două tipuri de materie, dintre care primul este discret, iar al doilea este continuu. Quantum, care a introdus ideea de duale. natura corpuscular-undă a oricărui micro-obiect, a condus la nivelarea acestei opoziții. Dezvăluirea strânsei interrelații dintre apă și câmp a condus la o adâncire a ideilor despre structura materiei. Pe această bază, V. și materia au fost strict delimitate, în întregime pl. secole, identificate atât cu filozofia cât și cu știința și filozofie semnificația a rămas la categoria materiei, iar V. a păstrat-o pe cea științifică la fizică și chimie. Vidul are loc în condiții terestre în patru stări: gaze, lichide, solide și plasmă. Se afirmă că V. poate exista și într-un mod special, supradens (de exemplu, în neutroni) condiție.

Vavilov S. I., Dezvoltarea ideii de materie, Sobr. op., t. 3, M., 1956, Cu.-41-62; Structura și formele materiei. [Sam. Art.], M., 1967.

I. S. Alekseev.

Dicționar enciclopedic filozofic. - M.: Enciclopedia Sovietică. Ch. editori: L. F. Ilyichev, P. N. Fedoseev, S. M. Kovalev, V. G. Panov. 1983 .

SUBSTANŢĂ

apropiată în sensul conceptului materie, dar nu complet echivalent. În timp ce cuvântul „” este asociat predominant cu idei despre o realitate brută, inertă, moartă, în care domină exclusiv legile mecanice, substanța este un „material”, care, datorită primirii unei forme, evocă formă, adecvare de viață, înnobilare. Cm. Gestalt țesut.

Dicţionar Enciclopedic Filosofic. 2010 .

SUBSTANŢĂ

una dintre formele de bază ale materiei. V. includ macroscopice. corpurile în toate stările de agregare (gaze, lichide, cristale etc.) și particulele care le formează și au masa proprie („masă de repaus”). În V. sunt cunoscute multe tipuri de particule: particule „elementare” (electroni, protoni, neutroni, mezoni, pozitroni etc.), nuclei atomici, atomi, molecule, ioni, radicali liberi, particule coloidale, macromolecule etc. (vezi Particule elementare de materie).

Lit.: Engels F., Dialectica naturii, Moscova, 1955; al său, Anti-Dühring, M., 1957; V. I. Lenin, Materialism și empiriocriticism, Soch., ed. a IV-a, vol. 14; Vavilov S. I., Dezvoltarea ideii de materie, Sobr. soch., vol. 3, M., 1956; al lui, Lenin și modern, ibid; ale lui, Lenin și problemele filozofice ale fizicii moderne, ibid.; Goldansky V., Leikin E., Transformations of atomic nuclei, M., 1958; Kondratyev VN, Structura și proprietățile chimice ale moleculelor, M., 1953; „Avansuri în științe fizice”, 1952, vol. 48, nr. 2 (dedicat problemei masei și energiei); Ovchinnikov N. F., Concepte de masă și energie ..., M., 1957; Kedrov B. M., Evoluția conceptului de element în chimie, M., 1956; Novozhilov Yu. V., Particule elementare, Moscova, 1959.

Enciclopedie filosofică. În 5 volume - M .: Enciclopedia sovietică. Editat de F. V. Konstantinov. 1960-1970 .

Sinonime:

Ce este o substanță - una dintre acele întrebări, la care răspunsul pare a fi clar, dar pe de altă parte - încearcă să răspunzi! La prima vedere, totul este simplu: substanța este din ce sunt făcute corpurile... cumva s-a dovedit la infinit. Să încercăm să ne dăm seama.

Pentru simplitate, să începem cu un concept și mai complex și mai abstract - materia. Astăzi se crede că materia este o realitate obiectivă care există în spațiu și se schimbă în timp.

Această realitate există sub două forme. Una dintre aceste forme are o natură ondulatorie: imponderabilitate, continuitate, permeabilitate, capacitatea de a se propaga cu viteza luminii. Natura unei alte forme este corpusculară: are o masă de repaus, constă din particule localizate (nuclee atomice și electroni), este slab permeabilă (și în unele cazuri impenetrabilă) și este departe de viteza luminii. Prima formă a existenței materiei se numește câmp, a doua substanță.

Aici este necesar să facem o rezervă: o împărțire atât de clară a fost realizată în secolul al XIX-lea, mai târziu - odată cu descoperirea dualismului unde corpusculare - a trebuit să fie pusă în discuție. S-a dovedit că câmpul și materia au mult mai multe în comun decât ne-am fi așteptat, deoarece chiar și un electron prezintă proprietățile atât ale particulelor, cât și ale undelor! Cu toate acestea, acest lucru se manifestă în microcosmos, la nivelul particulelor elementare, în macrocosmos - la nivelul corpurilor - acest lucru nu este evident, așa că împărțirea în materie și câmp este destul de potrivită.

Dar să revenim la substanța noastră. După cum ne amintim cu toții de la școală, poate exista în trei stări. Una dintre ele este solidă: moleculele sunt practic imobile, puternic atrase unele de altele, astfel încât corpul își păstrează forma. Celălalt este lichid: moleculele se pot deplasa din loc în loc, corpul ia forma vasului în care se află, fără a avea formă proprie. Și în sfârșit - gazos: mișcarea haotică a moleculelor, o legătură slabă între ele, ca urmare - absența nu numai a unei forme, ci și a unui volum: gazul va umple recipientul de orice volum, fiind distribuit peste el. Orice substanță poate fi în astfel de stări, singura întrebare este ce condiții sunt necesare pentru aceasta - de exemplu, hidrogenul metalic, care este disponibil pe Jupiter, nu poate fi încă obținut pe Pământ nici măcar în laborator.

Dar există și o a patra stare a materiei - plasma. Acesta este un gaz ionizat - adică. un gaz în care, alături de atomii neutri, există particule încărcate pozitiv și negativ - ioni (atomi care au pierdut o parte din electroni) și electroni, în timp ce numărul de particule încărcate pozitiv și negativ se echilibrează reciproc - aceasta se numește cvasi- neutralitate. O astfel de stare a materiei este posibilă la o temperatură foarte ridicată - numărul merge la mii de kelvin. Aceasta ridică întrebarea: dacă plasma este un gaz ionizat, de ce ar trebui să fie considerată a patra stare a materiei, de ce nu poate fi considerată ca un fel de gaz?

Se dovedește că nu poți! În unele proprietăți, o plasmă este opusă unui gaz. Gazele au o conductivitate electrică extrem de scăzută, în timp ce plasmele au o conductivitate electrică ridicată. Gazele sunt formate din particule care sunt similare între ele, care se ciocnesc rar, iar plasmele sunt formate din particule care diferă în sarcină electrică, interacționând constant între ele.

Dacă îți este greu să-ți imaginezi ce este plasma, nu te supăra: o vezi în fiecare zi, iar dacă ai noroc, atunci în fiecare noapte, pentru că stelele, inclusiv Soarele nostru, sunt făcute din ea! O persoană a învățat și să-l folosească: este plasma de neon sau argon care „funcționează” în semnele luminoase!

Astfel, se poate vorbi cu încredere nu despre trei, ci despre patru stări ale materiei... nu asta au ghicit filozofii antichității când vorbeau despre cele patru elemente ale ființei: „pământ” (solid), „apă” ( lichid), „aer” (gazos), „foc” (plasmă)? Și noi, descendenți nerezonabili, încă căutăm un fel de misticism în asta!

Masa moleculara relativa - masa (amu) 6,02 × 10 23 de molecule ale unei substante complexe. Numeric egal cu masa molară, dar diferă ca dimensiune.

1. Atomii din molecule sunt legați între ei într-o anumită secvență. Schimbarea acestei secvențe duce la formarea unei noi substanțe cu proprietăți noi.
2. Legătura atomilor are loc în funcție de valența lor.
3. Proprietățile substanțelor depind nu numai de compoziția lor, ci și de „structura chimică”, adică de ordinea conexiunii atomilor din molecule și de natura influenței lor reciproce. Atomii care sunt legați direct unul de celălalt au cea mai puternică influență unul asupra celuilalt.

Efectul termic al reacției- este căldura care este eliberată sau absorbită de sistem în timpul unei reacții chimice în acesta. În funcție de faptul că reacția are loc cu degajare de căldură sau este însoțită de absorbția de căldură, se disting reacțiile exoterme și endoterme. Prima, de regulă, include toate reacțiile conexiunii, iar a doua - reacțiile de descompunere.

Viteza unei reacții chimice- modificarea cantităţii uneia dintre substanţele care reacţionează pe unitatea de timp într-o unitate de spaţiu de reacţie.

Energia internă a sistemului- energia totală a sistemului intern, inclusiv energia de interacțiune și mișcare a moleculelor, atomilor, nucleelor, electronilor din atomi, energiei intranucleare și alte tipuri de energie, cu excepția energiei cinetice și potențiale a sistemului în ansamblu.

Entalpia standard (căldura) de formare a unei substanțe complexe- efectul termic al reacției de formare a 1 mol din această substanță din substanțe simple care se află în stare stabilă de agregare în condiții standard (= 298 K și o presiune de 101 kPa).