Omul a căutat întotdeauna să găsească materiale care să nu lase nicio șansă concurenților săi. Din cele mai vechi timpuri, oamenii de știință au căutat cele mai dure materiale din lume, cele mai ușoare și mai grele. Setea de descoperire a dus la descoperirea unui gaz ideal și a unui corp negru ideal. Vă prezentăm cele mai uimitoare substanțe din lume.

1. Cea mai neagră substanță

Cea mai neagră substanță din lume se numește Vantablack și constă dintr-o colecție de nanotuburi de carbon (vezi carbonul și modificările sale alotropice). Mai simplu spus, materialul constă din nenumărate „pări”, lovind pe care, lumina sări de la un tub la altul. În acest fel, aproximativ 99,965% din fluxul luminos este absorbit și doar o parte neglijabilă este reflectată înapoi în exterior.
Descoperirea lui Vantablack deschide perspective largi pentru utilizarea acestui material în astronomie, electronică și optică.

2. Cea mai combustibilă substanță

Trifluorura de clor este cea mai inflamabilă substanță cunoscută vreodată de omenire. Este cel mai puternic agent oxidant și reacționează cu aproape toate elementele chimice. Trifluorura de clor poate arde prin beton și aprinde ușor sticla! Utilizarea trifluorurii de clor este aproape imposibilă din cauza inflamabilității sale fenomenale și a incapacității de a asigura siguranța utilizării.

3. Cea mai otrăvitoare substanță

Cea mai puternică otravă este toxina botulină. Îl știm sub denumirea de Botox, așa se numește în cosmetologie, unde și-a găsit principala aplicație. Toxina botulinica este o substanta chimica produsa de bacteria Clostridium botulinum. Pe lângă faptul că toxina botulină este cea mai toxică substanță, are și cea mai mare greutate moleculară dintre proteine. Toxicitatea fenomenală a substanței este evidențiată de faptul că doar 0,00002 mg min/l de toxină botulină sunt suficiente pentru a face zona afectată mortală pentru oameni timp de o jumătate de zi.

4. Cea mai fierbinte substanță

Aceasta este așa-numita plasmă cuarc-gluon. Substanța a fost creată folosind ciocnirea atomilor de aur aproape cu viteza luminii. Plasma cuarc-gluon are o temperatură de 4 trilioane de grade Celsius. Pentru comparație, această cifră este de 250.000 de ori mai mare decât temperatura Soarelui! Din păcate, durata de viață a materiei este limitată la o trilionime dintr-o trilionime dintr-o secundă.

5. Cel mai corosiv acid

Fluorura de antimoniu H devine campion în această nominalizare.Florura de antimoniu este de 2×10 16 (două sute de chintilioane) de ori mai caustică decât acidul sulfuric. Aceasta este o substanță foarte activă care poate exploda atunci când se adaugă o cantitate mică de apă. Vaporii acestui acid sunt otrăvitori de moarte.

6. Cea mai explozivă substanță

Cea mai explozivă substanță este heptanitrocubanul. Este foarte scump și este folosit doar pentru cercetare științifică. Dar un HMX ceva mai puțin exploziv este folosit cu succes în afaceri militare și în geologie la forarea puțurilor.

7. Cea mai radioactivă substanță

Poloniul-210 este un izotop al poloniului care nu există în natură, dar este produs de om. Este folosit pentru a crea surse de energie miniaturale, dar in acelasi timp foarte puternice. Are un timp de înjumătățire foarte scurt și, prin urmare, este capabil să provoace boală severă de radiații.

8. Cea mai grea substanță

Este, desigur, fullerită. Duritatea sa este de aproape 2 ori mai mare decât cea a diamantelor naturale. Puteți citi mai multe despre fullerită în articolul nostru Cele mai dure materiale din lume.

9. Cel mai puternic magnet

Cel mai puternic magnet din lume este format din fier și azot. În prezent, detaliile despre această substanță nu sunt disponibile publicului larg, dar se știe deja că noul super-magnet este cu 18% mai puternic decât cei mai puternici magneți utilizați în prezent - neodim. Magneții de neodim sunt fabricați din neodim, fier și bor.

10. Cea mai fluidă substanță

Heliul II superfluid nu are aproape nicio vâscozitate la temperaturi apropiate de zero absolut. Această proprietate se datorează capacității sale unice de a se scurge și de a se revarsa dintr-un vas fabricat din orice material solid. Heliul II are potențialul de a fi folosit ca un conductor termic ideal în care căldura nu se disipează.

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 dus 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 în principal 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. se cunosc un număr mare de 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; 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:

Studiind diverse domenii ale științei în cadrul unui curs școlar sau universitar, este ușor de observat că acestea operează foarte des cu conceptul de substanță.


Dar ce este o substanță în fizică și chimie, care este diferența dintre definițiile acestor două științe? Să încercăm să aruncăm o privire mai atentă.

Ce este materia în fizică?

Fizica clasică învață că, din care constă Universul, se află într-una dintre cele două stări de bază - sub formă de materie și sub formă de câmp. Substanța în fizică se numește materie, constând din particule elementare (în cea mai mare parte sunt neutroni, protoni și electroni), formând atomi și molecule care au o masă în repaus diferită de zero.

Substanța este reprezentată de diverse corpuri fizice care au o serie de parametri care pot fi măsurați în mod obiectiv. În orice moment, puteți măsura greutatea specifică și densitatea substanței studiate, elasticitatea și duritatea acesteia, conductivitatea electrică și proprietățile magnetice, transparența, capacitatea termică etc.

În funcție de tipul de substanță și de condițiile externe, acești parametri pot varia într-un interval destul de larg. În același timp, fiecare tip de substanță este caracterizat de un anumit set de caracteristici constante care reflectă indicatorii săi de calitate.

Stări agregate ale substanțelor

Toate substanțele existente în Univers pot fi într-una din stările de agregare:

- sub formă de gaz;

- sub formă de lichid;

- in stare solida;

sub formă de plasmă.

În același timp, multe substanțe sunt caracterizate prin stări de tranziție sau limită. Cele mai comune dintre ele sunt:

- amorf, sau sticlos;

- cristal lichid;

- foarte elastic.


În plus, unele substanțe în condiții externe speciale pot trece în starea de superfluiditate și supraconductivitate.

Ce este o substanță în chimie?

Știința chimică studiază substanțele formate din atomi, precum și legile prin care au loc transformări ale substanțelor, numite reacții chimice. Substanțele pot exista sub formă de atomi, molecule, ioni, radicali și amestecuri ale acestora.

Chimia împarte substanțele în unele simple, adică. cele care constau din atomi de același tip și complexe, formate din diferite tipuri de atomi. Substanțele simple se numesc elemente chimice: toate substanțele din lume constau din ele, precum cărămizile.

În timpul unei reacții chimice, substanțele interacționează între ele, schimbând atomi și grupuri atomice, rezultând formarea de noi substanțe. În același timp, chimia nu ia în considerare procesele în care apar modificări în structura atomică: numărul și tipurile de atomi implicați în reacție rămân întotdeauna neschimbate.

Toate substanțele simple sunt rezumate în așa-numitul tabel periodic al elementelor, care a fost creat de omul de știință rus D.I. Mendeleev. În acest tabel, substanțele simple sunt aranjate în ordinea crescătoare a maselor lor atomice și grupate în funcție de proprietățile lor, ceea ce simplifică foarte mult studiul lor ulterioară.

Substanțe organice și anorganice

În chimia modernă, se obișnuiește să se împartă toate substanțele în două grupe principale: anorganice și organice. Substanțele anorganice includ:

— oxizi- compuși ai elementelor chimice cu oxigenul;

— acizi- compuși formați din atomi de hidrogen și așa-numitul reziduu acid;

— sare- substante formate din atomi de metal si un reziduu acid;

— baze sau alcaline- compuși formați dintr-un metal și o grupare hidroxil sau mai multe grupări;

— hidroxizi amfoteri Substanțe care au proprietăți de baze și acizi.

Există, de asemenea, compuși mai complecși ai elementelor anorganice. În total, există până la jumătate de milion de soiuri de substanțe anorganice.


Substanțele organice sunt compuși ai carbonului cu hidrogen și alte elemente chimice. În cea mai mare parte, sunt molecule complexe formate dintr-un număr mare de atomi. Există multe varietăți de substanțe organice, în funcție de compoziția și structura moleculară a acestora. În total, în acest moment, peste 20 de milioane de soiuri de substanțe organice sunt cunoscute științei.

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).

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 distinge 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, fulgerul 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 cum se va comporta o substanță 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.