Що називають речовиною? Прості і складні речовини: поняття

Все, що оточує нас, має свою фізичну і хімічну природу. Що називають речовиною і які види його існують? Воно являє собою фізичну субстанцію, що володіє специфічним хімічним складом. На латині слово «речовина» позначається терміном Substantia, яке також часто використовують вчені. Що ж воно собою являє?

На сьогоднішній день відомо більше 20 млн різних речовин. У повітрі присутні всілякі гази, в океані, морях і річках - вода з мінералами і солями. Твердий поверхневий шар нашої планети складається з численних гірських порід. Величезна кількість різних речовин присутня в будь-якому живому організмі.

Загальні поняття

У сучасній хімії речовина, визначення якого розуміють як вид матерії, володіє масою спокою. Воно складається з елементарних частинок або квазічастинок. Невід`ємною ознакою будь-якої речовини є його маса. Як правило, при порівняно низьких щільностях і температурах в його складі найчастіше зустрічаються такі елементарні частинки, як електрони, нейтрони і протони. З останніх двох складаються атомні ядра. Всі ці елементарні частинки утворюють такі субстанції, як молекули і кристали. По суті своїй, їх атомне речовина (атоми) складається з електронів, протонів і нейтронів.

З точки зору біології «речовина» - поняття матерії, яка утворює тканини будь-яких організмів. Воно входить до складу органел, які є в клітинах. У загальному значенні «речовина» - це форма матерії, з якої утворюються всі фізичні тіла.

Властивості речовини

Властивостями речовини називають набір об`єктивних характеристик, що визначають індивідуальність. Вони дозволяють розрізняти одну субстанцію від іншої. Найбільш характерні фізико-хімічні властивості речовини:

• щільність-

• температури кипіння і плавленія-

• термодинамічні характеристики-

• хімічні властивості-

• значення кристалічної структури.

Всі перераховані параметри являють собою неизменяющиеся константи. Оскільки всі речовини відрізняються один від одного, вони володіють певними фізичними властивостями. Що мають на увазі під цим поняттям? Властивостями речовини називають його особливості, обумовлені виміром або спостереженням, без трансформації його в іншу субстанцію. Найважливішими з них є:

• агрегатний стан-

• колір і блеск-

• наявність запаха-

• смак-

• нерозчинність або розчинність в воді-

• температура плавлення і кипіння-

• щільність-

• електропроводность-

• теплопроводность-

• твердость-

• хрупкость-

• пластичність.

Для кристалічних речовин характерно ще така фізична властивість, як форма. Колір, смак, запах визначають візуально і за допомогою органів чуття. Такі фізичні параметри, як щільність, температура плавлення і кипіння, електропровідність обчислюють за допомогою різних вимірів. Відомості про фізичні властивості більшості речовин представлені в спеціальних довідниках. Вони залежать від агрегатного стану субстанції. Так, щільність води, льоду і пари зовсім різна. Кисень в газоподібному стані безбарвний, а в рідкому - має блакитний відтінок. Завдяки відмінностям фізичних властивостей можна розрізнити безліч речовин. Так, мідь - єдиний метал, що має червонуватий відтінок. Тільки кам`яна сіль має солоний смак. У більшості випадків, щоб визначити речовину, необхідно враховувати кілька відомих його властивостей.

Ставлення понять

Багато людей змішують поняття «хімічний елемент», «атом», «проста речовина». Насправді вони різняться між собою. Так, атом - це конкретне поняття, оскільки він існує реально. Хімічний елемент - абстрактне (збірне) визначення. У природі він існує тільки у вигляді пов`язаних або вільних атомів. Іншими словами, він являє собою просте або складне речовина. У кожного хімічного елемента є своє умовне позначення - знак (символ). У деяких випадках він виражає і склад простого речовини (В, С, Zn). Але нерідко цей символ позначає тільки хімічний елемент. Це наочно демонструє формула кисню. Так О - це всього лише хімічний елемент, а проста речовина кисень позначається формулою Про₂.

Існують і інші відмінності між цими поняттями. Слід розрізняти характеристики (властивості) простих речовин, що представляють собою сукупність часток, і хімічного елемента, що є атомом певного виду. Є певні відмінності і в назвах. Найчастіше позначення хімічного елемента і простої речовини збігається. Однак є й винятки з цього правила.

Класифікація речовин

Що називають речовиною з точки зору науки? Кількість різних субстанцій дуже велике. Природна речовина, визначення якого пов`язане з його натуральним походженням, може бути органічним або неорганічним. Багато з`єднання людина навчилася синтезувати штучно. Визначення «речовина» передбачає поділ на прості (індивідуальні) субстанції і суміші. Ставлення до класифікації залежить від того, яка їх кількість до нього входить.

Визначення простої речовини розуміє абстрактне поняття, яке означає набір атомів, з`єднаних між собою за певними фізико-хімічним законам. Незважаючи на це межа між ним і сумішшю дуже розпливчаста, оскільки деякі субстанції мають непостійний склад. Для них навіть ще не запропонована точна формула. В силу того, що для простого речовини досяжна тільки кінцева його чистота, це поняття залишається абстракцією. Іншими словами, в будь-якому з них є суміш хімічних елементів, в якій переважає одне. Найчастіше чистота субстанції безпосереднім чином впливає на її властивості. У загальному значенні проста речовина побудовано з атомів одного хімічного елемента. Наприклад, в молекулі газу кисню міститься по 2 однакових атома (О₂).

Що називають речовиною складним? Таке хімічна сполука включає в себе різні атоми, складові молекули. Іноді його називають змішаною хімічної субстанцією. Складними речовинами називають суміші, молекули яких утворюються з атомів двох і більше елементів. Так, наприклад, в молекулі води є один атом кисню і 2 водню (Н₂О). Поняттю складної речовини відповідає молекула, яка містить різні хімічні елементи. Таких субстанцій набагато більше, ніж простих. Вони можуть бути натуральними і штучними.

Прості і складні речовини, поняття яких в деякій мірі умовні, відрізняються своїми властивостями. Так, наприклад, титан стає міцним тільки тоді, коли він буде позбавлений від атомів кисню до менше сотої частки відсотка. Складне і проста речовина, хімічне визначення якого трохи складно для сприйняття, може бути двох видів: неорганічне і органічне.

Неорганічні речовини

До неорганічних відносяться всі хімічні сполуки, що не містять вуглецю. У цю групу входять і деякі речовини, в складі яких є цей елемент (ціаніди, карбонати, карбіди, оксиди вуглецю і кілька інших речовин). Вони не мають характерного для органічних субстанцій скелета. Назвати речовину за формулою може кожен завдяки періодичній системі Менделєєва і шкільному курсу хімії. Всі вони позначаються латинськими буквами. Що називають речовиною в цьому випадку? Всі неорганічні субстанції діляться на такі групи:

• прості речовини: метали (Mg, Na, Ca) - неметали (P, S) - благородні гази (He, Ar, Xe) - амфотерні речовини (Al, Zn, Fe) -

• складні: солі, оксиди, кислоти, гідроксиди.

Органічні речовини

Визначення органічних речовин досить просте. До цих субстанцій відносять хімічні сполуки, у складі яких є вуглець. Цей клас речовин є самим великим. Правда, в цьому правилі існують і винятки. Так, до органічним речовин не належать: оксиди вуглецю, карбіди, карбонати, вугільна кислота, ціаніди і тіоціанати.

Відповідь на питання "назвіть органічні речовини" включає цілий ряд складних з`єднань. До них відносяться: аміни, аміди, кетони, ангідриди, альдегіди, нітрили, карбонові кислоти, Сераорганіческіе сполуки, вуглеводні, спирти, прості і складні ефіри, амінокислоти.

До основних класах біологічних органічних речовин відносять ліпіди, білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи. Вони, крім вуглецю, мають у своєму складі водень, кисень, фосфор, сірку, азот. Які характерні риси у органічних речовин? Їх різноманіття і різноманітність будови пояснюється особливостями атомів вуглецю, які здатні утворювати міцні зв`язки при з`єднанні в ланцюжки. Завдяки цьому виходять дуже стійкі молекули. Атоми вуглецю утворюють зиґзаґоподібну ланцюг, яка є характерною особливістю органічних речовин. При цьому будова молекул прямо впливає на хімічні властивості. Вуглець в органічних речовинах може об`єднуватися у відкриті і циклічні (замкнуті) ланцюга.

Агрегатні стани

Визначення «речовина» в хімії не дає розгорнутого поняття про його агрегатних станах. Вони розрізняються тією роллю, яку відіграє в їхньому існуванні взаємодія молекул. Розрізняють 3 агрегатних стану речовини:

• Тверде, в якому молекули щільно з`єднані. Між ними встановлюється сильне тяжіння. У твердому стані молекули речовини не здатні рухатися вільно. Вони можуть здійснювати тільки коливальні рухи. Завдяки цьому тверді речовини прекрасно зберігають свою форму і об`єм.

• Рідке, при якому молекули більш вільні і можуть пересуватися з одного місця на інше. Завдяки таким властивостям будь-які рідини можуть приймати форму посудини і перетікати.

• Газоподібне, в якому елементарні частинки речовини рухаються вільно і хаотично. Молекулярні зв`язки в цьому стані настільки слабкі, що вони можуть далеко знаходитися один від одного. У газоподібному стані речовина здатна заповнювати собою великі обсяги.

На прикладі води дуже просто зрозуміти різницю між льодом, рідиною і парою. Всі ці агрегатні стани не відносяться до індивідуальних характеристик хімічної речовини. Вони відповідають тільки станам існування субстанції, залежних від зовнішніх фізичних умов. Саме тому воді не можна однозначно приписати ознака рідини. При зміні зовнішніх умов багато хімічні речовини переходять з одного агрегатного стану в інший. У ході цього процесу виявляються проміжні (прикордонні) типи. Найвідомішим з них є аморфний стан, зване стеклообразном. Таке визначення «речовина» в хімії пов`язане з його будовою (в перекладі з грецької amorphos - безформний).

У фізиці розглядається ще одне агрегатний стан, зване плазмою. Воно повністю або частково ионизировано і характеризується однаковою щільністю негативних і позитивних зарядів. Іншими словами: плазма електронейтральна. Це стан речовини виникає тільки при гранично високих температурах. Іноді вони досягають тисячі кельвінів. За деякими своїми властивостями плазма є протилежністю газу. Останній має низьку електричну провідність. Газ складається з частинок, які подібні один одному. При цьому вони рідко стикаються. Плазма має високу електричну провідність. Вона складається з елементарних частинок, що розрізняються електричним зарядом. Вони постійно взаємодіють один з одним.

Існують також такі проміжні стану речовини, як рідкий кристал і полімер (високоеластичний). У зв`язку з наявністю цих перехідних форм фахівці часто використовують більш широко поняття «фаза». За певних умов, досить відрізняються від звичайних, деякі речовини переходять в особливі стану, наприклад, надпровідний і надтекучий.

Кристали

Кристали відносяться до твердих речовин, які мають природну форму правильних багатогранників. Вона заснована на їх внутрішній структурі і залежить від розташування складових його атомів, молекул та іонів. У хімії вона називається кристалічною решіткою. Така структура індивідуальна для кожної речовини, тому вона є одним з основних фізико-хімічних параметрів.

Відстані між частинками, складовими кристали, називають параметрами решітки. Вони визначаються за допомогою фізичних методів структурного аналізу. Нерідко тверді речовини мають більше однієї форми кристалічної решітки. Такі структури називаються поліморфними модифікаціями. Серед простих речовин поширені ромбическая і моноклінна форма. До таких речовин відносять графіт, алмаз, сірку, що представляють гексагональную і кубічну модифікації вуглецю. Дана форма відзначається і у складних речовин, таких як кварц, кристобаліт, тридимит, які являють собою модифікації діоксиду кремнію.

Речовина як форма матерії

Незважаючи на те що за своїм значенням поняття «речовина» і «матерія» дуже близькі, вони не є повністю рівнозначними. Це стверджують багато вчені. Так, при згадці терміну «матерія» найчастіше мають на увазі грубу, інертну і мертву дійсність, піддану пануванню механічних законів. Під визначенням «речовина» більше розуміють матеріал, який, завдяки своїй формі, викликає думка про життєву придатності та оформленості.

Сьогодні вчені вважають матерію об`єктивною реальністю, яка існує в просторі і змінюється в часі. Вона може бути представлена у двох формах:

• Перша володіє хвильової природою. До неї відносяться невагомість, проникність, безперервність. Вона може поширюватися зі швидкістю світла.

• Друга - корпускулярна, що володіє масою спокою. Вона складається з елементарних частинок, що відрізняються своєю локалізацією. Вона малопроніцаема або непроникна і не може поширюватися зі швидкістю світла.

Першу форму існування матерії називають полем, а другий - речовиною. У них багато спільного, адже навіть електрони мають властивості частинки і хвилі. Вони проявляються на рівні мікросвіту. Саме тому поділ на поле і речовина дуже зручно.

Єдність речовини і поля

Учення давно встановили, що чим масивніше і крупніше елементарна частинка речовини, тим різкіше виражається її індивідуальність і Відмежованістю. При цьому яскравіше видно протилежність між речовиною і полем, яке характеризується безперервністю. Чим менше елементарні частинки речовини, тим менше його маса. У цьому випадку протиставлення його з полем стає більш складним. У різних мікроволненіях воно взагалі втрачає сенс, оскільки різні елементарні частинки - це кванти, порушені станами різних полів (електромагнітного - фотони, ядерного - мезони).

Єдність речовини і поля і відсутність чіткої межі між ними виражається в тому, що в певних умовах частинки виникають за рахунок поля, а інших випадках - навпаки. Наочним прикладом тому може служити таке явище, як анігіляція (явище перетворення елементарних частинок). Будь-яке матеріальне тіло - це стійке ціле, можливе завдяки зв`язку його елементів через поля.