Всичко, което ни заобикаля, има своя собствена физическа и химическа природа. Какво се нарича вещество и какви видове има? Това е физическо вещество със специфичен химичен състав. На латински думата "вещество" се обозначава с термина Substantia, който също често се използва от учените. Какво е?
Днес са известни повече от 20 милиона различни вещества. Във въздуха, в океана, моретата и реките има всякакви газове – вода с минерали и соли. Твърдият повърхностен слой на нашата планета се състои от множество скали. Огромен брой различни вещества присъстват във всеки жив организъм.
Общи понятия
В съвременната химия вещество, чието определение се разбира като вид материя, има маса на покой. Състои се от елементарни частици или квазичастици. Неразделна характеристика на всяко вещество е неговата маса. Като правило при относително ниски плътности и температури в състава му най-често се срещат елементарни частици като електрони, неутрони и протони. Отпоследните две са атомни ядра. Всички тези елементарни частици образуват такива вещества като молекули и кристали. По същество тяхната атомна материя (атоми) се състои от електрони, протони и неутрони.
От гледна точка на биологията, "вещество" е концепцията за материята, която образува тъканите на всеки организъм. Той е част от органелите, които се намират в клетките. В общ смисъл "субстанцията" е форма на материя, от която са образувани всички физически тела.
Свойства на материята
Свойствата на веществото са набор от обективни характеристики, които определят индивидуалността. Те ви позволяват да различавате едно вещество от друго. Най-характерните физични и химични свойства на веществото:
• плътност;
• Точки на кипене и топене;
• термодинамични характеристики;
• химически свойства;
• стойности на кристалната структура.
Всички изброени параметри са константи. Тъй като всички вещества са различни едно от друго, те имат определени физични свойства. Какво се има предвид под това понятие? Свойствата на дадено вещество са неговите особености, определени чрез измерване или наблюдение, без да се трансформират в друго вещество. Най-важните от тях са:
• агрегатно състояние;
• цвят и блясък;
• миризма;
• вкус;
• неразтворимост или разтворимост във вода;
• точки на топене и кипене;
• плътност;
• електрическа проводимост;
•топлопроводимост;
• твърдост;
• крехкост;
• пластичност.
Кристалните вещества също се характеризират с такова физическо свойство като форма. Цвят, вкус, мирис се определят визуално и с помощта на сетивата. Физически параметри като плътност, точки на топене и кипене, електрическа проводимост се изчисляват чрез различни измервания. Информацията за физичните свойства на повечето вещества е представена в специални справочници. Те зависят от агрегатното състояние на веществото. И така, плътността на водата, леда и парата е напълно различна. Кислородът е безцветен в газообразно състояние, но син в течно състояние. Поради разликите във физичните свойства могат да се разграничат много вещества. Така че медта е единственият метал, който има червеникав оттенък. Само каменната сол има солен вкус. В повечето случаи, за да се идентифицира дадено вещество, е необходимо да се вземат предвид няколко от известните му свойства.
Връзка на понятия
Много хора бъркат понятията "химичен елемент", "атом", "просто вещество". Всъщност те се различават един от друг. Следователно атомът е конкретно понятие, тъй като наистина съществува. Химичен елемент - абстрактно (колективно) определение. В природата той съществува само под формата на свързани или свободни атоми. С други думи, това е просто или сложно вещество. Всеки химичен елемент има свой собствен символ - знак (символ). В някои случаи изразява и състава на просто вещество (B, C, Zn). Но често този символозначава само химичен елемент. Това ясно се демонстрира от формулата на кислорода. Значи O е просто химичен елемент, а простото вещество кислород се обозначава с формулата O2.
Има и други разлики между тези понятия. Необходимо е да се разграничат характеристиките (свойствата) на простите вещества, които са съвкупност от частици, и химичен елемент, който е атом от определен тип. Има и някои разлики в имената. Най-често обозначението на химичен елемент и просто вещество е едно и също. Има обаче изключения от това правило.
Класификация на веществата
Какво се нарича вещество от гледна точка на науката? Броят на различните вещества е много голям. Естествено вещество, чието определение е свързано с естествения му произход, може да бъде органично или неорганично. Човекът се е научил да синтезира много съединения изкуствено. Определението за "вещество" предполага разделянето на прости (индивидуални) вещества и смеси. Отношението към класификацията зависи от това колко от тях са включени в нея.
Определението на простото вещество разбира абстрактно понятие, което означава набор от атоми, свързани помежду си според определени физични и химични закони. Въпреки това границата между него и сместа е много неясна, тъй като някои вещества имат променлив състав. За тях дори точната формула все още не е предложена. Поради факта, че за една проста субстанция е постижима само нейната крайна чистота, тази концепция остава абстракция. С други думи, във всеки от тях има смес от химически елементи, в коитоедин надделява. Често чистотата на дадено вещество пряко влияе върху неговите свойства. В общ смисъл простото вещество е изградено от атомите на един химичен елемент. Например, една кислородна газова молекула съдържа 2 еднакви атома (О2).
Какво се нарича сложно вещество? Такова химично съединение включва различни атоми, които съставляват молекулата. Понякога се нарича смесено химическо вещество. Сложните вещества са смеси, чиито молекули са образувани от атоми на два или повече елемента. Така, например, в молекула на водата има един кислороден атом и 2 водородни атома (Н2О). Концепцията за сложно вещество съответства на молекула, съдържаща различни химични елементи. Има много повече такива вещества от простите. Те могат да бъдат естествени или изкуствени.
Простите и сложните вещества, чиято концепция е донякъде произволна, се различават по своите свойства. Така, например, титанът става силен само когато се освободи от кислородни атоми до по-малко от една стотна от процента. Сложно и просто вещество, чието химическо определение е малко трудно за разбиране, може да бъде от два вида: неорганично и органично.
Неорганични вещества
Неорганични са всички химически съединения, които не съдържат въглерод. Тази група включва и някои вещества, които съдържат този елемент (цианиди, карбонати, карбиди, въглеродни оксиди и няколко други вещества). Те нямат скелет, характерен за органичните вещества. назовете веществотовсеки може да използва формулата благодарение на периодичната система на Менделеев и училищния курс по химия. Всички те са обозначени с латински букви. Как се нарича веществото в този случай? Всички неорганични вещества са разделени на следните групи:
• прости вещества: метали (Mg, Na, Ca); неметали (P, S); благородни газове (He, Ar, Xe); амфотерни вещества (Al, Zn, Fe);
• комплекс: соли, оксиди, киселини, хидроксиди.
Органична материя
Дефиницията на органичната материя е доста проста. Тези вещества включват химични съединения, които съдържат въглерод. Този клас вещества е най-обширният. Вярно е, че има изключения от това правило. Така че органичните вещества не включват: въглеродни оксиди, карбиди, карбонати, въглеродна киселина, цианиди и тиоцианати.
Отговорът на въпроса "назовете органични вещества" включва редица комплексни съединения. Те включват: амини, амиди, кетони, анхидриди, алдехиди, нитрили, карбоксилни киселини, органосерни съединения, въглеводороди, алкохоли, етери и естери, аминокиселини.
Основните класове биологични органични вещества включват липиди, протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати. Те, освен въглерод, имат в състава си водород, кислород, фосфор, сяра, азот. Какви са характеристиките на органичната материя? Тяхното разнообразие и разнообразие на структура се обяснява с особеностите на въглеродните атоми, които са способни да образуват силни връзки, когато са свързани във вериги. Това води до много стабилни молекули. Въглеродните атоми образуват зигзагообразна верига,което е характерна особеност на органичните вещества. В този случай структурата на молекулите пряко влияе върху химичните свойства. Въглеродът в органичните вещества може да се комбинира в отворени и циклични (затворени) вериги.
Агрегирани състояния
Определението на "вещество" в химията не дава подробна концепция за неговото агрегатно състояние. Те се различават по ролята, която взаимодействието на молекулите играе в тяхното съществуване. Има 3 агрегатни състояния на материята:
• Твърдо вещество, в което молекулите са плътно свързани. Между тях има силно привличане. В твърдо състояние молекулите на веществото не могат да се движат свободно. Те могат да извършват само осцилаторни движения. В резултат на това твърдите тела запазват своята форма и обем перфектно.
• Течност, в която молекулите са по-свободни и могат да се движат от едно място на друго. Благодарение на тези свойства всяка течност може да приеме формата на съд и да тече.
• Газообразен, при който елементарните частици на материята се движат свободно и произволно. Молекулните връзки в това състояние са толкова слаби, че могат да бъдат далеч една от друга. В газообразно състояние веществото е в състояние да запълни големи обеми.
Много е лесно да се разбере разликата между лед, течност и пара, като се използва вода като пример. Всички тези агрегатни състояния не принадлежат към индивидуалните характеристики на химичното вещество. Те съответстват само на състоянията на съществуване на вещество, които зависят от външните физически условия. Ето защона водата не може недвусмислено да се припише атрибутът на течност. Когато външните условия се променят, много химикали преминават от едно агрегатно състояние в друго. По време на този процес се откриват междинни (гранични) типове. Най-известният от тях е аморфното състояние, наречено стъклено. Тази дефиниция на "вещество" в химията се свързва с неговата структура (в превод от гръцки amorphos - безформен).
Във физиката се разглежда още едно агрегатно състояние, наречено плазма. Той е напълно или частично йонизиран и се характеризира с еднаква плътност на отрицателни и положителни заряди. С други думи: плазмата е електрически неутрална. Това състояние на материята възниква само при изключително високи температури. Понякога достигат хиляди келвини. По някои от свойствата си плазмата е противоположна на газа. Последният има ниска електрическа проводимост. Газът се състои от частици, които са подобни една на друга. Те обаче рядко се срещат. Плазмата има висока електрическа проводимост. Състои се от елементарни частици, които се различават по електрически заряд. Те постоянно взаимодействат помежду си.
Съществуват и такива междинни състояния на материята като течен кристал и полимер (високо еластичен). Във връзка с наличието на тези преходни форми специалистите често използват понятието "фаза" по-широко. При определени условия, доста различни от обичайните, някои вещества преминават в специални състояния, например свръхпроводящи и свръхтечни.
кристали
Кристалите са твърди тела, които имат естествената форма на правилни полиедри. Тя се основава на вътрешната им структура и зависи от подредбата на съставящите я атоми, молекули и йони. В химията се нарича кристална решетка. Тази структура е индивидуална за всяко вещество, така че е един от основните физични и химични параметри.
Разстоянията между частиците, които изграждат кристалите, се наричат параметри на решетката. Те се определят с помощта на физически методи на структурен анализ. Не е необичайно твърдите тела да имат повече от една форма на кристална решетка. Такива структури се наричат полиморфни модификации. Сред простите вещества често се срещат ромбични и моноклинни форми. Такива вещества включват графит, диамант, сяра, които са шестоъгълни и кубични модификации на въглерода. Тази форма се наблюдава и в сложни вещества, като кварц, кристобалит, тридимит, които са модификации на силициев диоксид.
Вещество като форма на материя
Въпреки факта, че понятията "вещество" и "материя" са много близки по значението си, те не са напълно еквивалентни. Това твърдят много учени. Така че, когато се споменава понятието "материя" най-често се има предвид груба, инертна и мъртва реалност, подчинена на господството на механичните закони. Определението за "вещество" се разбира повече като материал, който поради формата си предизвиква идеята за годност и форма за живот.
Днес учените смятат материята за обективна реалност, която съществувапространство и промени във времето. Тя може да бъде представена в две форми:
• Първият има вълнов характер. Включва безтегловност, пропускливост, непрекъснатост. Може да пътува със скоростта на светлината.
• Вторият е корпускулярен, с маса на покой. Състои се от елементарни частици, които се различават по своята локализация. Има малко или никакво проникване и не може да се движи със скоростта на светлината.
Първата форма на съществуване на материята се нарича поле, а втората - субстанция. Те имат много общо, защото дори електроните имат свойствата на частица и вълна. Те се появяват на нивото на микрокосмоса. Ето защо разделянето на поле и вещество е много удобно.
Единство на материята и полето
Учените отдавна са установили, че колкото по-масивна и по-голяма е елементарната частица материя, толкова по-изразена е нейната индивидуалност и разграничаване. В същото време контрастът между материята и полето, който се характеризира с приемственост, е по-ясно видим. Колкото по-малки са елементарните частици на дадено вещество, толкова по-малка е неговата маса. В този случай контрастирането му с полето става по-трудно. В различните микровълни той обикновено губи значението си, тъй като различни елементарни частици са кванти, възбудени от състоянията на различни полета (електромагнитни - фотони, ядрени - мезони).
Единството на материя и поле и липсата на ясна граница между тях се изразява във факта, че при определени условия поради полето възникват частици, а в други случаи - обратно. Добър пример за това може да бъдеслужат на такова явление като анихилация (феноменът на трансформация на елементарни частици). Всяко материално тяло е стабилно цяло, възможно благодарение на свързването на неговите елементи чрез полета.
