Речовини і явища в навколишньому світі
Світ, який оточує людину, дуже різноманітний. Ви вивчили будову Сонячної системи і знаєте, що її становить Сонце, планети, їх супутники, астероїди, комети, метеорити. Всі вони називаються тілами. Вивчаючи будову Землі, ви теж знайомитеся з тілами - це шматки гірських порід, мінералів. Рослини, тварини, людина - теж тіла.
Все, що нас оточує, - тіла живої і неживої природи, вироби - складається з речовин. Залізо, скло, сіль, вода, поліетилен - це речовини. Їх дуже багато. В даний час відомо більше 7 млн різних речовин, і кожен рік люди синтезують нові, раніше невідомі. Вчені багатьох країн працюють над створенням екологічно чистого автомобільного палива, високоефективних мінеральних добрив, ліків від грипу, СНІДу та багатьох інших хвороб.
У природі речовини знаходяться в трьох станах: твердому, рідкому, газоподібному. Речовини можуть переходити з одного стану в інший.
У більшості випадків речовини зустрічаються у вигляді сумішей. Іноді це добре помітно навіть неозброєним оком. Наприклад, дивлячись на шматочок граніту, можна побачити, що він складається з суміші речовин: кварцу, слюди і польового шпату, а ось в однорідному на вигляд молоці тільки під мікроскопом можна розрізнити крапельки жиру і білки, плаваючі в рідині (воді).
Речовини без домішок називають чистими. У природі таких речовин не існує. Їх отримання - одна з важливих задач хімічної промисловості. Чисті речовини використовують в електроніці, атомній промисловості, при виробництві лікарських препаратів.
Домішки можуть різко змінювати властивості речовин. Невелика добавка солі або цукру змінить смак води, крапля чорнила - її колір. Цю особливість помітили ще дуже давно. Стародавні металурги отримували сплави (суміші металів) - бронзу, латунь і інші, що відрізняються від вихідного металу, міді, більшою міцністю, стійкістю до дії води і повітря.
При отриманні стали незначна добавка металу хрому робить її нержавіючої, а добавка вольфраму надає їй здатність витримувати дуже високі температури.
В суміші кожна речовина зберігає свої властивості. Знаючи ці властивості, суміші можна розділяти на складові частини.
Моделі молекул простих і складних речовин
Речовини бувають прості і складні. Для того щоб відповісти на питання, чим вони відрізняються, потрібно знати особливості будови речовини. Чи не одне століття вчені намагалися дізнатися, як же воно влаштовано.
В даний час відомо, що всі речовини складаються з найдрібніших частинок: молекул, атомів або іонів. Вони настільки малі, що побачити їх неозброєним оком неможливо. Молекули - це частинки, що складаються з атомів. Атоми одного виду називають елементами. В одній молекулі може бути два, три і навіть сотні і тисячі атомів. Іони - це видозмінені атоми. У майбутньому ви дізнаєтеся про будову цих частинок більш докладно.
Вивчаючи будову атомів, вчені встановили, що атоми відрізняються один від одного, т. Е. В природі існують різні види атомів: один вид - атоми кисню, інший - атоми вуглецю і т. Д. Сучасній науці відомо 110 видів атомів (елементів). З'єднуючись між собою в різних комбінаціях, вони утворюють ту різноманітність речовин, яке існує в природі.
Тепер ми зможемо відповісти на поставлене запитання. Якщо до складу речовин входять атоми одного виду, то такі речовини називають простими. Це добре відомі вам метали (залізо, мідь, золото, срібло) і неметали (сірка, фосфор, графіт і багато інших).
Речовини, що складаються з частинок, утворених атомами різних видів, називають складними. Наприклад, вода, вуглекислий газ.
Нагрівання суміші заліза і сірки. Отримання складного речовини сульфіду заліза. Залізо + сірка = сульфід заліза
В результаті реакції можна отримати нове складне речовина, наприклад сульфід заліза. У ньому немає простих речовин - сірки і заліза. Вони входять до його складу як атоми певних видів (атоми сірки і атоми заліза).
Різноманіття явищ природи
Навколишній нас світ постійно змінюється: випаровується вода, тане сніг, руйнуються скелі, горить дерево, іржавіє залізо, гримить грім, блискавка. Такі зміни називають явищами. Що у них спільного і чим вони відрізняються? Проведемо невелике дослідження.
Ви бачите, що при нагріванні форма тіла (шматочки льоду) змінилася, однак склад речовини (води) залишився колишнім.
При прожаренні мідної пластинки утворилася нова речовина - оксид міді.
Проведені досліди показують, що в одних випадках відбувається утворення нових речовин, в інших немає. На підставі цієї ознаки розрізняють фізичні і хімічні явища.
До фізичних відносять теплові, механічні, світлові, звукові, електричні і магнітні явища. З ними ми постійно зустрічаємося в повсякденному житті.
Явища, пов'язані з нагріванням і охолодженням тіл, називають тепловими. При нагріванні довжина і об'єм тел збільшуються, а при охолодженні - зменшуються. Це явище необхідно враховувати в будівництві та промисловому виробництві. При прокладанні залізничних і трамвайних колій на стиках рейок залишають невеликі проміжки, тому при нагріванні і подовженні рейки шлях не руйнується. При будівництві мостів один кінець моста зазвичай встановлюють на спеціальних ковзанках. Завдяки цьому при тепловому розширенні або стисненні міст не руйнується.
Установка моста на спеціальних ковзанках
При зміні температури речовина може переходити з одного стану в інший, що добре видно на прикладі зміни стану води.
Зміна стану води
Прикладом механічних явищ може служити зміна форми тіла, наприклад стиск і розпрямлення пружини.
Рух живих організмів, небесних тіл, транспорту, скочування каменів і снігу з гір, підйом і спуск вантажу, обертання коліс - все переміщення тіл у просторі - це теж механічні явища.
Світлові явища пов'язані з особливостями світлового променя. Наприклад, прямолінійність його поширення пояснює утворення тіней.
Утворення тіні. Схема сонячного затемнення
Здатність світла відбиватися від тіл, на які він падає, дає нам можливість бачити їх. Дивно красиві світлові явища в природі, наприклад веселка. Вона утворюється в результаті розкладання світла в краплях дощу.
Це тільки деякі приклади фізичних явищ. Основна ознака всіх цих явищ - збереження речовин.
Розкладання світла через скляну призму і краплю води
Тепер розглянемо хімічні явища. Поіншому ці явища називають хімічними перетвореннями або хімічними реакціями. В результаті таких реакцій утворюються нові речовини, які відрізняються від вихідних по ряду ознак.
Ознаки хімічних реакцій
Людина використовує хімічні реакції для отримання мінеральних добрив, ліків, фарб, миючих засобів. Вчені створюють нові речовини, яких в природі не існує.
Деякі хімічні реакції протікають дуже повільно, і ми їх не помічаємо, вони тривають мільярди років. Наприклад, твердий камінь гірських порід - вапняк під дією води і вуглекислого газу руйнується і перетворюється в інші речовини. Вода вимиває їх - так в горах утворюються порожнечі, печери.
Інші реакції відбуваються дуже швидко (горіння, вибух). Так згорає паливо в двигуні автомобіля, газовому пальнику. При горінні виділяється багато тепла, світла.
При гнитті відмерлих частин рослин теж виділяється тепло, але воно розсіюється в навколишньому просторі. Це тепло ми зазвичай не помічаємо, але враховувати його повинні. Неправильно складений стіг сіна, порушені умови зберігання соломи призводять до розвитку процесу гниття. Це може викликати навіть самозаймання матеріалу.
Перевірте свої знання
- В яких станах в природі можуть перебувати речовини?
- Що таке суміш?
- Які речовини називають чистими?
- Чим складніші речовини відрізняються від простих?
- Що таке явища природи?
- Чим фізичні явища відрізняються від хімічних?
Чому різних речовин в природі у багато разів більше, ніж видів атомів?
Всі тіла складаються з речовин. У природі речовини можуть перебувати в твердому, рідкому і газоподібному станах. Розрізняють суміші і чисті речовини, прості і складні речовини.