Хімія. Повторне видання. 7 клас. Попель

Розділ 2. Світ речовин

Пропонуємо вам поринути у світ речовин — надзвичайно цікавий і різноманітний. Ви навчитеся описувати і характеризувати речовини, досліджувати їх, очищувати від домішок, розширите свої знання про суміші речовин — природні та створені людиною. Експерименти з речовинами та сумішами, які ви будете виконувати на уроках і вдома, стануть вашими першими хімічними дослідженнями.

§ 6. Речовини. Властивості речовин

Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте

Як розрізнити речовину і фізичне тіло?
Як відрізнити матеріали від інших речовин?
Які властивості притаманні речовинам?

Речовини. У побуті ми стикаємося з багатьма речовинами. Серед них — вода, цукор, кухонна сіль, харчова сода, крохмаль, лимонна кислота, залізо. Оцет (водний розчин оцтової кислоти), зубна паста, бензин — це суміші речовин. Перелік речовин та їх сумішей можна значно розширити.

Багато речовин існує в природі. У повітрі є гази, серед яких переважають азот і кисень; у гідросфері — вода і розчинені в ній речовини; у земній корі — гірські породи, мінерали, руди (мал. 35). Велика кількість речовин міститься в рослинах, організмах тварин і людини.

Мал. 35. Гірські породи, які є в літосфері

З речовин складаються планети, їх супутники, комети, метеорити. В атмосферах Венери і Марсу переважає вуглекислий газ, а в атмосфері Юпітеру — водень. У ґрунті на Місяці виявлено мінерали, які трапляються й на Землі.

Алюмінію, цинку, вапна, багатьох інших речовин у природі немає, їх одержують на заводах (мал. 36), підприємствах харчової та фармацевтичної галузей промисловості, у наукових лабораторіях.

Мал. 36. Речовини, які виробляє промисловість

Деякі речовини, які є в природі, можна одержати з інших речовин. Наприклад, кисень отримують у лабораторії з перекису водню або нагріванням марганцівки, а вуглекислий газ і вода у вигляді пари утворюються під час нагрівання харчової соди.

• Наведіть приклад використання зазначеної властивості харчової соди в кулінарії.

Нині відомо понад 150 млн речовин.

Невід’ємною ознакою речовини є маса. Електричне і магнітне поля не мають маси, тому до речовин не належать.

З речовин складаються фізичні тіла. Фізичними тілами є, наприклад, крапля води, кристал мінералу, уламок скла, зернятко пшениці, яблуко, а також предмети, виготовлені людиною, — іграшка, книжка, намисто тощо.

• Назвіть речовини, з яких складаються такі фізичні тіла: крижина, цвях, олівець.

Для речовин або їх сумішей, які використовують у будівництві, для виготовлення різного обладнання, предметів побутового вжитку, художніх виробів, є загальна назва — матеріали (мал. 37).

Мал. 37. Будівельні матеріали

У давнину у вжитку були лише природні матеріали — деревина, камінь, глина. Згодом люди навчилися виплавляти з руд залізо, інші метали, виробляти скло, вапно, цемент. Нині замість традиційних матеріалів дедалі ширше використовують пластмаси.

1. З яких матеріалів можуть бути виготовлені ваза, тарілка, стілець?
2. Які предмети навколо вас у класі виготовлено лише зі штучних матеріалів?

Властивості речовин. У неосяжному світі речовин не існує навіть двох однакових. Кожна речовина має певні властивості.

Властивості — це ознаки, за якими речовина відрізняється від іншої або подібна до неї.

Залізо легко відрізнити від деревини за кольором, особливим блиском, а також на дотик: метал здається холоднішим, бо краще проводить теплоту. Залізо, на відміну від деревини, притягується до магніту, проводить електричний струм, тоне у воді.

Властивості речовини, які визначають спостереженням або вимірюваннями, називають фізичними.

Найважливішими фізичними властивостями речовини є:

агрегатний стан (за певних температури й тиску);
колір, блиск (або їх відсутність);
запах (або його відсутність);
розчинність (або нерозчинність) у воді;
температура плавлення;
температура кипіння;
густина (для кожного агрегатного стану);
теплопровідність;
електропровідність (або неелектропровідність).

До фізичних властивостей твердих речовин належать також твердість і пластичність (або крихкість). А описуючи рідку речовину, зазначають, якою вона є — рухливою чи оліїстою.

Колір і запах речовини визначають за допомогою органів чуття, а густину, електропровідність, температури плавлення і кипіння — вимірюваннями. Відомості про фізичні властивості речовин є в спеціальній літературі, зокрема в довідниках, а також на відповідних сайтах в інтернеті.

• Назвіть речовини або їх суміші, які мають характерний запах.

Розчинність (або нерозчинність) речовин у воді — властивість, яку беруть до уваги, здійснюючи наукові дослідження, технологічні процеси, застосовуючи речовини для практичних потреб.

• Назвіть кілька речовин, добре розчинних у воді й нерозчинних у ній.

Розчинність речовини кількісно характеризують її максимальною масою, яка розчиняється у воді масою 100 г за певної температури (а для газів — ще й за певного тиску).

Медичний спирт (етанол), гліцерин, оцтова кислота змішуються з будь-якою кількістю води з утворенням розчину. Розчинність цих речовин у воді необмежена.

З підвищенням температури розчинність більшості твердих речовин зростає (мал. 38), а всіх газів — зменшується. На цю властивість газів впливає і тиск: що він більший, то більша розчинність газу у воді.

Мал. 38. Залежність розчинності цукру у воді від температури

• Побудуйте графік залежності розчинності борної кислоти у воді від температури за такими даними:

Температура, °С	20	40	60	80	100
Максимальна маса кислоти (г), яка розчиняється у воді масою 100 г	4,9	8,9	14,9	23,5	38,0

За графіком визначте розчинність борної кислоти у воді за температури 50 °С.

Вам відомо, що речовини можуть існувати в трьох агрегатних станах — твердому, рідкому і газуватому. У природі воду можна побачити одночасно в трьох станах (мал. 39). Унаслідок нагрівання більшість твердих речовин плавиться, а рідкі речовини закипають, перетворюючись на гази. У разі зниження температури відбуваються зворотні перетворення. Гази зріджуються також унаслідок дії високого тиску. Під час усіх цих явищ атоми і молекули не руйнуються. Отже, речовина, змінюючи свій агрегатний стан, не перетворюється на іншу речовину.

Мал. 39. Кам’янецький водоспад. Карпати

Більшість фізичних властивостей речовини залежить від її агрегатного стану. Так, густини льоду, води і пари різні. Газуватий кисень безбарвний, а рідкий — блакитний. Температури кипіння речовин змінюються зі зміною тиску. Наприклад, у разі зниження тиску вода закипає за температури нижче 100 °С. Густина будь-якого газу залежить від тиску й температури.

• Які фізичні властивості льоду й води однакові?

Серед твердих речовин є кристалічні та аморфні (мал. 40). Більшість мінералів, метали, цукор, кухонна сіль складаються з кристалів¹. Кристалам кожної речовини властива певна форма, яка зумовлена упорядкованим розміщенням у них атомів, молекул. Крохмаль, бурштин, скло — аморфні² речовини. Атоми, молекули розміщені в них безладно; усі часточки такої речовини різняться своєю формою.

¹ Кристал — самоутворене фізичне тіло із пласкими гранями та прямими ребрами.

² Термін походить від грецьких префікса а- (означає заперечення) і слова morphe — форма.

Мал. 40. Кристалічна й аморфна речовини

Знання фізичних властивостей речовин допомагає їх «упізнавати». Наприклад, єдиний метал червоного кольору — мідь, а солоний смак серед усіх речовин, які є в нашому харчуванні, має лише кухонна сіль. Йод — майже чорна тверда речовина, яка внаслідок нагрівання перетворюється на темно-фіолетові випари (мал. 41). Це явище ви можете спостерігати за покликанням у QR-коді.

Мал. 41. Нагрівання йоду

academia-book.club/video/1_7kl2024.mp4

• Солодкими, крім цукру, є глюкоза, фруктоза, гліцерин, а синтетичний замінник цукру аспартам приблизно у 200 разів солодший за нього.

• У жодному разі не можна пробувати на смак речовини й суміші, які не є харчовими продуктами.

Крім фізичних властивостей, кожна речовина має хімічні властивості, які виявляються в її здатності до перетворень на інші речовини. Наприклад, молекули води за температури, значно вищої ніж 1000 °С, починають руйнуватися, й утворюються молекули газів водню і кисню.

Докладно про хімічні властивості речовин ітиметься в параграфі 20.

Для того щоб ідентифікувати речовину, зазвичай беруть до уваги сукупність її властивостей.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, сформулюйте в зошиті висновки про речовини та їхні властивості.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

Перевірте себе

35. Укажіть речовини, фізичні тіла та матеріали в такому переліку: гіпс, залізна рейка, крохмаль, кисень, парафінова свічка, харчова сода, пісок, кристалик цукру, пігулка вітаміну.

36. Чому поділ речовин на природні та штучні (одержані в лабораторіях, на заводах) не є точним чи однозначним?

37. Які властивості речовин називають фізичними? Які з них визначають візуально? Чим фізичні властивості речовини відрізняються від хімічних властивостей?

Поміркуйте

38. Укажіть антоніми до слів «кипіння», «плавлення».

39. Назвіть кілька твердих речовин, які можете легко відрізнити від інших.

У команді

40. Складіть перелік речовин (не більше десяти), поширених у літосфері.

41. У посудинах без етикеток містяться парфуми, олія, кухонна сіль, порошки заліза та цементу. Обговоріть, за якими фізичними властивостями можна визначити вміст кожної посудини.

Аналізуйте

42. Відшукайте в інтернеті відомості про фізичні властивості гексану (органічна речовина). Укажіть, де перебуває кожна рідина в пробірці, зображеній на малюнку 42. Чому рідини не змішуються?