Тема 1. Початкові хімічні поняття

§ 4. Фізичні тіла. Матеріали. Речовини та їх фізичні властивості

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

розрізняти поняття «фізичне тіло», «матеріал», «речовина»; «фізичні та хімічні властивості речовин»;
наводити приклади фізичних тіл, матеріалів, речовин;
описувати явища, які спостерігали, фізичні властивості речовин;
ознайомитися з методами дослідження хімії;
демонструвати здатність виявляти міжпредметні зв’язки за поняттями «фізичне тіло», «матеріал», «речовина» та взаємозв’язки між ними;
оцінювати важливість знань про речовини, тіла й матеріали.

Пригадайте з курсу природознавства, що вам відомо про речовини.

Речовини. Ви вже знаєте, що тіла, які оточують нас і яких існує дуже багато, мають спільну ознаку. Вони складаються з речовин. Проте не з усіх речовин можна виготовити ту чи іншу річ (предмет, тіло). Наприклад, з оцтової кислоти не виготовляють фізичних тіл. Тому поняття «речовина» з року в рік під час вивчення предмета буде конкретизуватися.

Речовина — це те, з чого складається фізичне тіло.

Фізичне тіло — це те, що має певну масу та об’єм.

Назвіть кілька речовин, які добре вам відомі. Для чого вони потрібні людині?

З речовин складаються фізичні тіла (речі). Одна й та сама речовина може утворювати декілька фізичних тіл, які відрізняються формою, розмірами, призначенням. Наприклад, з речовини алюмінію виготовляють дріт для ліній електропередач, ложки, виделки, миски тощо для побутового вжитку, сплави для літакобудування (рис. 27 а); з поліетилену (пластмаси) — пляшки для мінеральної води та інших рідин, ручки, лінійки, підставки, пакувальні пакети, мішки, коробки для розфасування продуктів тощо (рис. 27, б).

Рис. 27. Вироби з різних речовин: а — алюмінію; б — поліетилену

Речовини або їх суміші, що використовуються для виготовлення фізичних тіл, предметів ужиткового та виробничого характеру, називають матеріалами.

Між речовинами, фізичними тілами й матеріалами існують певні зв’язки. Без речовин не існує матеріалів, а матеріали, у свою чергу, є тим, із чого виготовляють фізичні тіла.

Наведіть приклади таких взаємозв’язків.

Алюміній, поліетилен — це чисті речовини. Вони складаються: перша — з атомів Алюмінію, друга — з молекул поліетилену. Кожна з цих речовин має сталі, характерні лише для неї властивості.

Пригадайте й назвіть кілька властивостей кухонної солі, цукру.

Властивості речовин. Під час відкриття тієї або іншої речовини, вивчення чи дослідження її властивостей можна з’ясувати, що кожна речовина виявляє якісь особливості. Вони надають речовинам індивідуальних ознак, завдяки чому їх можна відрізнити одну від одної. Ці особливості виявляються у фізичних і хімічних властивостях речовин.

Властивості речовин — це ознаки, що визначають відмінність однієї речовини від іншої або подібність між ними.

За якими ж ознаками можна охарактеризувати фізичні властивості речовин? Це колір, блиск, смак, запах, густина, температури кипіння та плавлення, тепло- й електропровідність, неелектропровідність, твердість, крихкість, пластичність. Так, кольором відрізняються розчини купрум(ІІ) сульфату й амоній біхромату (рис. 28 а, б); різними за густиною є олія та вода (рис. 28 в, г).

Рис. 28. Речовини з різними фізичними властивостями: а — купрум(ІІ) сульфат; б — амоній біхромат; в — олія; г — вода

Розглянемо як приклад фізичні властивості золота — дорогоцінного металу, з якого виробляють ювелірні прикраси, який використовують у техніці й медицині (рис. 29). Це тверда речовина яскраво-жовтого кольору, дуже пластична й ковка. Вона є добрим провідником електричного струму. Про температури плавлення й кипіння золота, його густину можна дізнатися з довідкових таблиць, що є в кабінеті хімії.

Під час виявлення речовинами фізичних властивостей зміни з їх структурними частинками не відбуваються. Наприклад, за нагрівання скляної трубки скло розм’якшується й форму трубки можна змінювати. Ця форма зберігається й після охолодження. Однак із частинками, які утворюють скло, жодних змін не відбувається.

Рис. 29. Вироби із золота

Відомо, що вода може перейти з рідкого стану в газоподібний за температури 100 °С, а у твердий — за температури 0 °С. Проте структурними частинками рідини, водяної пари й льоду є молекули води. Такі перетворення не вважають фізичними властивостями, тому що це стан, у якому перебуває речовина за певних умов. Отже, агрегатний стан речовини — не фізична властивість.

Хімічні властивості речовин — це зміни, що відбуваються зі структурними частинками речовин, спричиняючи їх перетворення.

Ці властивості виявляються в процесі перетворення одних речовин на інші. Хімічні властивості значною мірою залежать від складу речовини (які атоми і в якій кількості входять до складу речовини). Їх ви будете вивчати згодом, коли детальніше ознайомитеся з речовинами та методами їх дослідження.

Методи дослідження в хімії. Як і кожна природнича наука, хімія має й використовує свої методи дослідження. Науковими методами дослідження хімії є аналіз і синтез, науковий і навчальний експеримент.

Щоб вивчити склад (якісний і кількісний) речовин, дізнатися про їх будову, застосовують аналіз — розклад цих речовин до їх складових частинок. Наприклад, під дією електричного струму молекули води розкладаються на дві речовини — водень і кисень. Цим експериментом довели, що до складу молекули води входять атоми Гідрогену й Оксигену, і в такий спосіб виявили якісний склад молекули води. Кількісний склад установлено теж експериментально. Об’єми газів, що виділяються від розкладання води, відносяться відповідно як 2:1.

Щоб переконатися в достовірності добутих в експерименті даних аналізу, часто використовують метод синтезу. Наприклад, воду можна синтезувати в лабораторних умовах, використавши спеціальний прилад: через суміш водню й кисню, узятих в об’ємних співвідношеннях 2:1, пропускають електричну іскру. Суміш вибухає з утворенням нової речовини — води.

Отже, аналіз і синтез — два взаємопов’язані методи дослідження речовин.

Виняткову роль у хімії відіграє хімічний експеримент, який поділяють на два види: науковий і навчальний (шкільний). Під експериментом розуміють вивчення явища, хімічної реакції в спеціально створених умовах. У процесі експерименту вчаться порівнювати, зіставляти, аналізувати, робити висновки.

Особливе місце займає метод наукового пізнання — спостереження. Уміння, набуті шляхом спостереження й експериментальних досліджень (зокрема, уміння зіставляти спостережуване з теоретичним обґрунтуванням, класифікувати речовини та явища, узагальнювати й систематизувати матеріал), належать до загальнонаукових умінь дослідження природи.

Оволодіння цими методами допоможе вам самостійно робити міні-відкриття в науці, правильно здійснювати пошук інформації, виявляти в ній головне.

Зміст