Учебник по Химии. 7 класс. Григорович - Новая программа

ТЕМА І. НАЧАЛЬНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

В этом разделе вы узнаете...

• в чем заключается отличие между телом и веществом;

• чем отличаются вещества от материалов;

• чем отличается железо от муки;

• можно ли отделить сахар от соли;

• из чего состоят вещества;

• чем отличаются атомы от молекул;

• откуда химики узнали названия элементов;

• какая лучшая шпаргалка на контрольных по химии;

• как можно общаться с химиком из племени тумба-юмба;

• как взвесить атом;

• почему массы атомов относительны;

• какую информацию дает химическая формула;

• чем кислород отличается от озона;

• как составляют формулы веществ;

• как записывают химические процессы;

• много ли металлов в природе.

§ 4. Вещества и их физические свойства

Вещество. Материал. Тело

Все окружающие нас предметы называются физическими телами или просто телами. Тела могут быть природными, например Солнце, камень, зерно, снежинка, или созданными человеком — книга, мяч, ваза, автомобиль. То, из чего состоит тело, называют веществом. Например, гвозди сделаны из железа, мяч — из резины, ваза — из стекла, свечи — из воска или парафина. Железо, резина, стекло, парафин — это вещества.

Иногда, говоря о том, из чего сделано тело, используют термин «материал». Материал — это вещество (или смесь веществ), которое используется человеком для изготовления предметов (рис. 30). Например, фундамент домов (тело) заливают бетоном (материал), а бетон изготовляют из цемента, песка и воды (веществ). Часто названия материалов и веществ совпадают. Например, для изготовления гвоздей используют железо. В таком случае «железо» обозначает и материал, и вещество.

Рис. 30. Тела изготавливают из материалов, а материалы — это индивидуальные вещества или их смеси

Каждое тело имеет определенные массу, объем, плотность и множество свойств (признаков), по которым оно отличается от других тел или сходно с ними. На рисунке 31 изображены тела, изготовленные из железа. Они отличаются формой и размерами, но имеют целый ряд одинаковых свойств, обусловленных тем, что все они изготовлены из одного и того же вещества. Таким образом, физические тела, образованные одним и тем же веществом, имеют подобные свойства.

Рис. 31. Тела, изготовленные из железа. Они отличаются по форме и назначению, но сходны по свойствам: твердые, не растворимые в воде, серого цвета, тугоплавкие, проводят электрический ток и имеют металлический блеск

Рис. 32. Тела одинакового размера и формы, но изготовленные из разных веществ. Их можно различить по внешнему виду и свойствам

Тела, изображенные на рисунке 32, имеют одинаковые форму и объем, но изготовлены из разных веществ. У них разный цвет, стеклянный шар прозрачный, а железный имеет металлический блеск и притягивается магнитом. Вещества, из которых изготовлены эти шары, имеют разную плотность, поэтому если их поместить в воду, то шар из дерева будет плавать на поверхности, а другие утонут. Резиновый и пластмассовый упругие, поэтому, если их бросить на пол, они подпрыгнут. А стеклянный шар при этом может разбиться. Таким образом, физические тела, образованные разными веществами, могут иметь одинаковую форму, но они обязательно отличаются по своим свойствам.

Физические свойства веществ

Свойства веществ — это признаки, по которым они отличаются друг от друга или сходны между собой. Выделяя главные признаки веществ, мы сможем их описывать, различать и правильно применять. Исследовать вещество — означает узнать о его свойствах. Различают физические и химические свойства. Физические свойства характеризуют явления (процессы), в которых не происходит превращения веществ из одного в другое.

К физическим свойствам веществ относят цвет, запах, вкус, способность изменять агрегатное состояние (она характеризуется температурой плавления и кипения), способность проводить электрический ток и теплоту, растворимость в воде, пластичность и др. Например, при обычных условиях вода — это бесцветная жидкость без вкуса и запаха, которая замерзает при 0 °С, кипит при 100 °С, плохо проводит электрический ток, ее плотность равна 1000 кг/м³.

Рис. 33. Иллюстрация физических свойств воды: а — замерзает при 0 °С; б — кипит при 100 °С, температуру замерзания и кипения можно определить термометром; в — вода имеет плотность 1000 кг/м³, ее можно измерить ареометром

Некоторые физические свойства, такие как плотность или температуру плавления, можно измерить (рис. 33). Соответствующие данные для некоторых веществ приведены в справочниках (см. Приложение 1). А такие свойства, как цвет, запах или вкус, определяются только непосредственным наблюдением, поэтому их сложно точно описать. Например, кому-то из нас море кажется синим, а кому-то — зеленым.

Интересно, что...

Нередко цвет вещества зависит от различных факторов. Так, вещества, кажущиеся бесцветными (например лед, стекло), в результате измельчения становятся белыми. Все видели медь — блестящий металл красноватого цвета, однако если его очень сильно измельчить, то по цвету он не будет отличаться от цвета почвы.

Таким образом, каждому веществу присущ определенный набор свойств. Конечно же, некоторые свойства у разных веществ могут быть сходными. Например, и сахар, и поваренная соль — вещества белого цвета, хорошо растворяются в воде. Однако сахар плавится при температуре 185 °С, а поваренная соль — при 800 °С, и кроме того, они отличаются по вкусу. Два разных вещества не могут быть похожи друг на друга по всем свойствам.

Почему же разные вещества имеют разные свойства? Дело в том, что вещества состоят из очень мелких частиц — атомов или молекул. Именно они определяют все свойства веществ. Каждое вещество имеет свой уникальный набор атомов или молекул. Молекулы разных веществ не подобны, часто они отличаются очень существенно, поэтому и образованные ими вещества отличаются по свойствам.

Агрегатные состояния веществ

Описывая физические свойства веществ, необходимо указывать их агрегатное состояние при обычных условиях: твердое, жидкое или газообразное. Агрегатное состояние не является в полной мере физическим свойством вещества — это только состояние вещества при определенных условиях. Каждое вещество может находиться в разных агрегатных состояниях. В твердом состоянии частички вещества плотно закреплены в определенных положениях, они не могут перемещаться относительно друг друга, а только колеблются вокруг определенного положения (рис. 34а). Поэтому твердые вещества почти не сжимаются, не могут течь и сохраняют форму. В жидком состоянии молекулы также расположены плотно, но они более свободны и могут перемещаться относительно друг друга. Благодаря этому жидкие вещества также почти не сжимаются, но могут течь и приобретать форму сосуда, в котором хранятся (рис. 34б). В газообразном состоянии молекулы вещества находятся на значительных расстояниях друг от друга и свободно двигаются. Благодаря этому газообразные вещества легко сжимаются и расширяются и занимают весь объем сосуда, в котором хранятся, приобретая его форму (рис. 34с).

При изменении температуры и давления вещество может менять свое агрегатное состояние. Например, когда на улице температура воздуха опускается ниже 0 °С, вода в лужах превращается в лед — замерзает, или, научным языком, кристаллизируется. При кипении вода из жидкого состояния переходит в газообразное. Этот процесс называется испарением. А когда водяной пар охлаждается на холодной крышке кастрюли, то происходит обратный процесс — переход из газообразного состояния в жидкое — конденсация (рис. 35).

Рис. 34. Строение веществ в разных агрегатных состояниях: а — твердое вещество; б — жидкость; в — газ

Рис. 35. Названия переходов между агрегатными состояниями веществ

Узнайте больше

Когда говорят о веществах в газообразном состоянии, иногда наряду с термином «газ» используют термин «пары». Парами называют газ, образовавшийся вследствие испарения твердого или жидкого вещества. Так, в воздухе всегда присутствует бесцветный и незаметный для глаз водяной пар. А пар, который выделяется из чайника при кипении, состоит не только из водяного пара, но и из мельчайших капель воды, образующихся в результате конденсации. Таким же образом образуются облака и туман. Большинство веществ в определенном диапазоне температуры и давления могут одновременно находиться во всех трех агрегатных состояниях. Например, вода в условиях нашей планеты одновременно находится в виде твердого вещества (льда), жидкого и газообразного (водяной пар в атмосфере).