Вещество, если так задуматься, то в его толковании содержится нечто магическое и превзойденное наш мир. Ведь трактовка его такова, "вещество" это форма материи, которая обладает массой покоя в нашем мире и не только. Все мы знаем что любая вещь состоит из частиц, среди которых наиболее распространенные электроны, нейтроны и протоны. Последние из которых могут образовать атомные ядра, а все три вместе взятых и сами атомы, уже из этого образуются молекулы и кристаллы. А если смотреть с точки биологии, то "вещество" это форма материи, которая образует ткани организмов и входит в состав клеток. Поэтому судя по всем данным "вещество" это что то загадочное и непредсказуемое в природе земли и человека.
У кого есть дети, те поймут, что фактически проходишь школу во второй раз. :) Вот и недавно мне пришлось разобраться в том, что такое вещества, помогая ребенку с домашним заданием. С удовольствием поделюсь пройденным материалом.
Главное о веществах
По сути, это все, что нас окружает, будь оно сделано человеком или создано природой. При этом из одного вещества можно сделать множество предметов, которые являются физическими телами. Например, из меди можно сделать не только провод, но и посуду, а раньше из нее делали монеты. Наука различает свыше 15 млн всевозможных веществ, а поскольку сложные тела состоят из ряда веществ, а из каждого можно создать несколько тел, то фактически невозможно определить точную цифру. Каждое вещество обладает некоторыми свойствами, например:
плотностью;
запахом;
цветом;
теплопроводностью и другими.
Однако в виду характера строения молекулярных связей, различают 3 агрегатных состояния веществ:
жидкое — в эту группу входят вещества, что способны менять физическую форму. Частицы их пребывают в относительно свободном движении;
газообразное — вещества этого типа состоят из частиц, что пребывают в хаотичном свободном движении. Межмолекулярные связи слабы, а значит, частицы заполняют большие пространства;
твердое — ключевая особенность этой группы — сильное взаимное притяжение частиц, что не позволяет им свободно двигаться, а лишь колебаться.
В зависимости от параметров внешней среды возможно изменение свойств вещества, например, состояние воды зависит от температуры:
ниже 0°C — это твердое тело;
от 0°C до 100°C — пребывает в жидком состоянии;
от 100°C — превращается в газообразное вещество.
Химические реакции
Это, пожалуй, самое интересное свойство, при котором, в зависимости от ряда определенных факторов, частицы веществ вступают во взаимодействие, образуя новое вещество с определенным набором свойств. Этот процесс получил название «химическая реакция» и сопровождается некоторыми физическими изменениями — выделением осадка либо запаха. Например, нагретая древесина вступает в реакцию с кислородом, что содержится в атмосфере, а результатом этого становится образование углекислого газа и воды.
У многих людей слово «вещество» связано со школьным курсом физики. Но я, как химик по образованию, хотела бы рассказать, что означает это понятие с точки зрения химии.
Понятие вещества
Химия — наука, которая непосредственно занимается изучением веществ, их строения и свойств. Вещество в химии — это совокупность частиц (атомов или молекул), находящаяся в одном из агрегатных состояний. Каждое вещество обладает своими уникальными свойствами. Свойства делятся на физические (цвет, запах, вкус и т.д.) и химические (способность вступать в реакции с другими веществами). Вещества могут взаимодействовать друг с другом, обмениваясь атомами, так образуются новые вещества. Это взаимодействие называется химической реакцией.
Деление веществ
Все вещества можно разделить на простые, которые состоят из одного вида атомов, и сложные — из разных видов атомов, связанных между собой. Простые вещества, которые мы все знаем, это кислород, азот, золото, железо, медь, алюминий и т.д., а сложные — сахар, сода, соль… На основании химических свойств простые вещества делятся на металлы, неметаллы и благородные газы, а сложные — на органические и неорганические.
Неорганические вещества в свою очередь можно разделить на:
Оксиды.
Кислоты.
Основания.
Соли.
Неорганических веществ более семисот тысяч. Они образуют неживую природу (вода, минеральные соли, газы, горные породы). Органические вещества непременно содержат углерод, а также атомы водорода. Органических веществ несколько миллионов, содержатся они во всех живых организмах, в продуктах питания, лекарствах, топливе…
Вещества в нашей жизни
Чтобы понять, что такое вещества, нужно представить, какую роль они играют в нашей жизни. С веществами и их превращениями мы сталкиваемся постоянно. В быту: поджигая спички, используя мыло и другие моющие средства, готовя обед, делая ремонт.
В промышленности: перерабатывая нефть, получая сплавы. В медицине, когда лекарства вступают в реакцию с клетками организма. И, наконец, биологические процессы в нас (дыхание, усвоение пищи) — это тоже превращения веществ.
Благодаря своим родителям, прививавшим мне интерес к окружающему миру, я стал очень любознательным. И многие базовые вещи, которым обучают в школе, выучивал еще до того, как их начинали преподавать. Одной из них является тема веществ — того, на чем практически строится вся наша Вселенная.
Что такое химические вещества
Вещества в сущности — это вид материи, которая стоит из элементарных частиц: нейтронов, протонов и прочих. При этом сами по себе они не являются веществами. Ими, в свою очередь, могут считаться только совокупности частиц, такие как:
атомы — элементарная разновидность вещества;
молекулы — объединение нескольких атомов в одной устойчивой структуре;
кристаллы — совокупность молекул одного вида и т.д.
Главная особенность вещества состоит в том, что при определенных условиях его свойства могут меняться. Например, мы все привыкли видеть железо в твердом виде. Но если его разогреть до определенной температуры оно может стать пластичным, а если поддать жару, то и жидким. Другой пример — вода, которая способна быть твердой, жидкой или газообразной. Разные состояния веществ называются агрегатными.
Другая особенность веществ — возможность их смешивания. Благодаря этому свойству человечество смогло получить, например, сплавы металлов.
Таблица Менделеева (ПСХЭ)
Разобравшись с тем, что такое химические вещества, можно кратко рассмотреть тему их классификации. Один из самых популярных способов структурирования соответствующих записей — ПСХЭ или, как ее еще называют, таблица Менделеева.
В ней указываются сокращенные названия элементарных веществ на латинском языке, их атомная масса и порядковый номер. Последний, в свою очередь, зависит от второго. Поэтому первым в ПСХЭ идет водород, так как он является самым легким.
Всего на данный момент открыто 118 элементарных веществ. При этом в таблице присутствуют пропуски. Их место должно что-то занимать, что на сегодняшний день еще не встретилось ученым.
Тема веществ является достаточно простой. Куда более трудной для понимания и запоминания является тема, которая касается их взаимодействий.
Чтобы вспомнить, что такое вещества, мне придется вспомнить физику и химию, которую проходил еще в школе. Эти науки позволяют в полной мере рассказать, что это такое. Я вынес один важный урок из школы. Вещества — это все, что нас окружает и что внутри нас, из чего состоим мы и состоит все вокруг.
Какие вещества различают
Грубо говоря, вещества — это все элементы, которые входят в состав любого предмета или живого организма на планете. Если брать не только Землю, то все эти вещества встречаются и в космосе. Многие элементы, которые находятся в Солнце, содержатся и в человеческом организме. Не зря людей называют «детьми Солнца».
В природе встречаются вещества, которые имеют молекулярную и атомную составляющую. Для них свойственно разное состояние:
жидкое;
твердое;
газообразное.
Такие вещества также разделяют по типу взаимодействия:
для твердого состояния — сильное взаимодействие;
для газообразного состояния — практически отсутствие взаимодействия;
для жидкого состояния — значение взаимодействия находится посередине.
Я каждый день пользуюсь твердыми телами, например, телефоном или ключами. Такие тела состоят из молекул, которые имеют очень сильную взаимосвязь и расстояние между ними очень маленькое по молекулярным меркам. В жидком состоянии такое расстояние чуть больше, а в газообразном оно очень огромное.
Если взять химию, то вещества разделяют по индивидуальности и смесям. Если совокупность элементов можно разделить на более простые, то индивидуальные или чистые вещества являются неделимыми. Неделимые еще разделяют на простые и сложные. Тут все просто, сложные состоят из 2-х и более атомов.
Вещества в природе
Если брать во внимание живую природу, то можно выделить органику и неорганику. Органические вещества являются частью живой природы и создаются при участии живого организма. У неорганических веществ все наоборот.
К неорганике можно отнести кислород, воздух, воду, минеральные соли и тому подобное. Органикой являются углероды, жиры, белки, пигменты. В живом организме есть оба таких вещества.
О том, что такое вещество, я в достаточном объеме узнал из школьных курсов химии и физики. Но, как известно, у всего в мире есть противоположность, и для вещества этим антиподом будет антивещество или антиматерия. Результатами своих скромных исследований на эту тему я и поделюсь.
Что такое вещество и антивещество
Веществом называют форму материи, состоящую из мельчайших частиц (электронов, протонов, нейтронов) и обладающую массой покоя (в отличие от электрического поля, например). Антивещество — это та же материя, только в ее составе имеются частицы с противоположным зарядом. Например, в атоме у положительно заряженных электронов есть позитроны, заряженные отрицательно. Таким образом, позитрон — античастица электрона. В повседневной жизни с антивеществом люди встречаются нечасто. Антивещество образуется:
при радиоактивном распаде;
при воздействии космического облучения на любой объект;
при работе ускорителей частиц большой мощности (электромагнитная пушка или адронный коллайдер).
При всех этих процессах антивещество быстро появляется и быстро исчезает, при этом происходит выброс световых частиц (квантов) в виде высокой энергии. Выделение световой энергии при взаимодействии с антивеществом, позволило предположить, что на данном принципе могут быть созданы двигатели, способные поддерживать околосветовые скорости.
Антивещество в повседневной жизни
Проще всего обнаружить применение антивещества в медицине. Самые развитые больницы мира могут позволить себе иметь аппарат позитронной томографии. Сканер ПЭТ (позитронно-эмиссионный томограф) делает снимки внутренних органов, используя процесс распада радиоактивных материалов, при этом позволяет выявить нездоровые функции в человеческом теле. Кроме того, поедая бананы, человек тоже взаимодействует с антивеществом.
В банане содержится калий, который сам по себе немного радиоактивен и поэтому, каждые 75 минут банан испускает позитрон, который сталкивается с каким-нибудь электроном и оба превращаются в два гамма-фотона. Вред этот процесс человеку совершенно не наносит.
В школе с химией у меня никак не ладилось. Постоянно менялись учителя, у которых был разный подход и метод обучения. Зачастую, уроки совершенно пропадали, и мало кто мог похвастаться знаниями по химии. Однако, моя профессия строителя заставила меня изучать все заново и напомнить, что же такое вещества.
Классификация веществ
В первую очередь я узнал, что следует различать индивидуальные вещества от смесей. Индивидуальное вещество называют еще чистым, так как оно состоит из одного вида частиц с постоянным составом. Вода, например, является таким веществом. Смесь же включает в себя несколько веществ, как молоко или сок. Смесь бывает жидкой и твердой. В первом случае ее называют еще раствором, а во втором — сплавом. Золотые украшения, которые так любят женщины, в составе своем неизбежно содержат примеси меди или железа, потому любое украшение — сплав.
Существует также механическая смесь, в составе которой два компонента, неспособные раствориться и вступить в реакцию. Такую смесь постоянно готовят хозяйки, добавляя сахар в муку.
Изменение веществ
Одной из особенностей веществ надо назвать динамику, ведь они постоянно трансформируются. Только представьте, что вокруг человека и внутри него происходят изменения, связанные с превращением веществ. Они изменяют форму, цвет, состояние и присущие им характеристики. В химии это такие явления, как:
обмен;
замещение;
разложение;
соединение.
В физике также происходят изменения веществ:
сублимация;
испарение;
конденсация;
замерзание;
растворение.
Вещества в науке
Читая о веществе, я заметил, что физика и химия по-разному понимают это понятие и пользуются им. В физике вещество — это такое тело, которое можно измерить, проверить его плотность и твердость. В химии же каждое вещество состоит из атомов, молекул, ионов и радикалов. Вещества взаимодействуют, создавая тем самым новые.
Я рад тому, что теперь разобрался в этой теме, ведь в быту, в промышленности, на улице, в живом организме происходят процессы, в которых участвуют вещества.
