Ce se numește substanță? Substanțe simple și complexe: concept

Tot ceea ce ne înconjoară are natura fizică și chimică. Ce se cheamă materia și ce fel de materie există? Este o substanță fizică cu o compoziție chimică specifică. În latină, cuvântul "substanță" este denotat de termenul Substantia, care este, de asemenea, adesea folosit de oamenii de știință. Ce reprezintă?

Până în prezent, sunt cunoscute mai mult de 20 de milioane de substanțe diferite. În aer există tot felul de gaze, în ocean, mări și râuri - apă cu minerale și săruri. Stratul solid de suprafață al planetei noastre constă din numeroase roci. Un număr mare de substanțe diferite sunt prezente în orice organism viu.

Concepte generale

În chimia modernă, o substanță a cărei definiție este înțeleasă ca un fel de materie are o masă de odihnă. Se compune din particule elementare sau cvasiparticule. O caracteristică integrală a oricărei substanțe este masa sa. De regulă, la densități și temperaturi relativ scăzute, particulele elementare, cum ar fi electronii, neutronii și protonii, se găsesc cel mai adesea în compoziția sa. Ultimele două constau în nuclee atomice. Toate aceste particule elementare formează substanțe ca moleculele și cristalele. În esență, substanța lor atomică (atomi) constă din electroni, protoni și neutroni.

Din punctul de vedere al biologiei, "materia" este un concept al materiei, care formează țesuturile oricărui organism. Acesta face parte din organele care se găsesc în celule. În general, "substanța" este o formă de materie din care se formează toate corpurile fizice.

Proprietățile substanței

Proprietățile materiei sunt numite un set de caracteristici obiective care determină individualitatea. Ele permit ca cineva să distingă o substanță de alta. Cele mai caracteristice proprietăți fizico-chimice ale substanței sunt:

• densitate;

• puncte de fierbere și topire;

• caracteristici termodinamice;

• proprietăți chimice;

• valorile structurii cristalului.

Toți parametrii de mai sus sunt constante neschimbate. Întrucât toate substanțele diferă una de alta, ele au anumite proprietățile fizice. Ce se înțelege prin acest concept? Proprietățile unei substanțe se numesc caracteristicile acesteia, determinate prin măsurare sau observare, fără a se transforma în altă substanță. Cele mai importante dintre acestea sunt:

• stare agregată;

• Culoare și strălucire;

• prezența mirosului;

• gust;

• Insolubilitate sau solubilitate în apă;

• temperatura de topire și de fierbere;

• densitate;

• conductivitate electrică;

• Conductivitate termică;

• duritate;

• fragilitate;

• plasticitate.

pentru substanțe cristaline este, de asemenea, caracteristică unei astfel de proprietăți fizice ca formă. Culoarea, gustul, mirosul sunt determinate vizual și cu ajutorul simțurilor. Astfel de parametri fizici cum ar fi densitatea, punctul de topire și punctul de fierbere, conductivitatea electrică sunt calculate prin intermediul unor măsurători diferite. Informațiile privind proprietățile fizice ale majorității substanțelor sunt prezentate în cărți de referință speciale. Ele depind de starea agregată a substanței. Deci, densitatea apei, a gheții și a aburilor este complet diferită. Oxigenul în stare gazoasă este incolor, iar în lichid are o nuanță albastră. Datorită diferențelor de proprietăți fizice, se pot distinge multe substanțe. Deci, cuprul este singurul metal care are o nuanță roșiatică. numai sare de roci are un gust sărat. În cele mai multe cazuri, pentru a determina substanța, este necesar să se ia în considerare mai multe proprietăți cunoscute.

Relația dintre concepte

Mulți oameni confundă conceptele de "element chimic", "atom", "substanță simplă". De fapt, ele diferă una de cealaltă. Deci, un atom este un concept concret, pentru că există realist. Elementul chimic este o definiție abstractă (colectivă). În natură, există numai sub formă de atomi legați sau liberi. Cu alte cuvinte, este o substanță simplă sau complexă. Fiecare element chimic are propriul său simbol - simbol (simbol). În unele cazuri, ea exprimă compoziția unei substanțe simple (B, C, Zn). Dar de multe ori acest simbol înseamnă doar un element chimic. Acest lucru este clar demonstrat formula de oxigen. Deci, O este doar un element chimic, iar un oxigen de materie simplă este notat cu formula O₂.

Există și alte diferențe între aceste concepte. Este necesar să se facă distincția între caracteristicile (proprietățile) substanțelor simple, care sunt o colecție de particule, și un element chimic care este un atom de un anumit tip. Există unele diferențe în nume. Cel mai adesea, desemnarea unui element chimic și a unei substanțe simple este aceeași. Cu toate acestea, există excepții de la această regulă.

Clasificarea substanțelor

Ce se numește materie din punctul de vedere al științei? Numărul de substanțe diferite este foarte mare. O substanță naturală, a cărei determinare este legată de originea sa naturală, poate fi organică sau anorganică. Mulți compuși au învățat să sintetizeze artificial. Definiția "substanță" implică separarea în substanțe și amestecuri simple (individuale). Atitudinea față de clasificare depinde de cât de mult este inclusă.

Definiția unei substanțe simple este înțeleasă printr-un concept abstract, care înseamnă un set de atomi legați de anumite legi fizice și chimice. În ciuda acestui fapt, granița dintre acesta și amestec este foarte vagă, deoarece unele substanțe au o compoziție nepermanentă. Pentru ei o formulă exactă nu a fost încă propusă. Datorită faptului că, pentru o substanță simplă, numai puritatea sa finală este realizabilă, acest concept rămâne o abstractizare. Cu alte cuvinte, în oricare dintre ele există un amestec de elemente chimice, în care predomină. Adesea, puritatea unei substanțe afectează în mod direct proprietățile sale. În general, o substanță simplă este construită din atomii unui element chimic. De exemplu, într-o moleculă de gaz oxigen există 2 atomi identici (O₂).

Ce se numește o substanță complexă? Un astfel de compus chimic include diferiți atomi care alcătuiesc moleculele. Uneori se numește o substanță chimică mixtă. Substanțele complexe sunt amestecuri ale căror molecule sunt formate din atomi de două sau mai multe elemente. De exemplu, într-o moleculă de apă există un atom de oxigen și doi hidrogen (H₂O). Conceptul de substanță complexă corespunde unei molecule care conține diferite elemente chimice. Astfel de substanțe sunt mult mai mult decât substanțe simple. Ele pot fi naturale și artificiale.

Substanțele simple și complexe, ale căror concepte sunt într-o oarecare măsură condiționate, diferă în proprietățile lor. De exemplu, titanul devine stabil numai atunci când se elimină atomii de oxigen la mai puțin de o sută din procent. O substanță complexă și simplă, a cărei definiție chimică este puțin dificil de perceput, poate fi de două feluri: anorganică și organică.

Substanțe anorganice

Anorganice includ toți compușii chimici care nu conțin carbon. Acest grup include unele substanțe care conțin acest element (cianuri, carbonați, carburi, oxizi de carbon și alte câteva substanțe). Ei nu au un schelet caracteristic substanțelor organice. Toată lumea poate numi substanța prin formula, datorită sistemului periodic al lui Mendeleyev și cursului de chimie școlară. Toate sunt marcate cu litere latine. Ce se numește substanță în acest caz? Toate substanțele anorganice sunt împărțite în următoarele grupe:

• Substanțe simple: metale (Mg, Na, Ca) - nemetale (P, S) - gaze nobile (He, Ar, Xe) - amfotere (Al, Zn, Fe);

• complex: săruri, oxizi, acizi, hidroxizi.

Substanțe organice

Definiția substanțelor organice este destul de simplă. Aceste substanțe includ compuși chimici care conțin carbon. Această clasă de substanțe este cea mai extinsă. Este adevărat că există excepții de la această regulă. Deci, la substanțele organice nu se referă la: oxizi de carbon, carburi, carbonați, acid carbonic, cianuri și tiocianați.

Răspunsul la întrebarea "sunați substanțe organice " include un număr de compuși complexe. Acestea includ: amine, amide, cetone, anhidride, aldehide, nitrili, acizi carboxilici, compuși organosulfuri, hidrocarburi, alcooli, simple și esteri aminoacizi.

Principalele clase de substanțe organice biologice includ lipide, proteine, acizi nucleici, carbohidrați. Acestea, pe lângă carbon, au în compoziția lor hidrogen, oxigen, fosfor, sulf, azot. Care sunt caracteristicile substanțelor organice? Varietatea și diversitatea lor de structură se explică prin particularitățile atomilor de carbon, care pot forma legături puternice atunci când sunt combinate în lanțuri. Datorită acestui fapt, se obțin molecule foarte stabile. Atomii de carbon formează un lanț zigzag, care este o caracteristică caracteristică a substanțelor organice. În acest caz, structura moleculelor afectează în mod direct proprietățile chimice. Carbonul din substanțe organice poate fi combinat în lanțuri deschise și ciclice (închise).

Stări agregate

Definiția "materiei" în chimie nu oferă o noțiune detaliată a stărilor sale agregate. Ele diferă în rolul jucat de interacțiunea moleculelor în existența lor. Există trei stări agregate ale materiei:

• Solid, în care moleculele sunt strâns legate. Se creează o atracție puternică între ele. În stare solidă, moleculele de materie nu se pot mișca liber. Ele pot efectua numai mișcări oscilante. Datorită acestui fapt, solidele își păstrează perfect forma și volumul.

• Lichid, în care moleculele sunt mai libere și se pot deplasa de la un loc la altul. Datorită acestor proprietăți, orice lichid poate lua forma unui vas și curge.

• Gazos, în care particulele elementare ale materiei se mișcă liber și haotic. Legăturile moleculare în această stare sunt atât de slabe încât pot fi departe unul de celălalt. În stare gazoasă, substanța este capabilă să umple volume mari.

Folosind exemplul de apă, este foarte ușor să înțelegi diferența dintre gheață, lichid și abur. Toate aceste stări agregate nu se referă la caracteristicile individuale ale substanței chimice. Ele corespund numai stărilor existenței unei substanțe care depind de condițiile fizice exterioare. De aceea, apa nu poate fi atribuită fără echivoc unui semn de lichid. Când condițiile externe se schimbă, multe substanțe chimice trec de la o stare agregată la alta. În timpul acestui proces, sunt detectate tipuri intermediare (limită). Cea mai faimă dintre acestea este o stare amorfă numită stare de sticlă. Această definiție a "substanței" în chimie este asociată cu structura ei (în traducerea din amorful grecesc - fără formă).

În fizică, este considerată încă o stare agregată, numită plasmă. Este ionizat complet sau parțial și se caracterizează prin aceeași densitate de încărcări negative și pozitive. Cu alte cuvinte: plasma este neutră din punct de vedere electric. Această stare a materiei apare numai la temperaturi extrem de ridicate. Uneori ajung la o mie de Kelvin. Prin unele dintre proprietățile sale, plasma este opusul gazului. Acesta din urmă are o conductivitate electrică scăzută. Gazul constă din particule care sunt similare unul cu celălalt. Cu toate acestea, acestea rareori întâlni. Plasma are o conductivitate electrică ridicată. Se compune din particule elementare, care diferă în sarcina electrică. Ei interacționează în mod constant unul cu celălalt.

Există, de asemenea, stări intermediare de materie, cum ar fi cristal lichid și polimer (foarte elastic). În legătură cu disponibilitatea acestor forme de tranziție, specialiștii folosesc adesea conceptul de "fază" mai larg. În anumite condiții, destul de diferite de cele obișnuite, unele substanțe trec în stări speciale, de exemplu superconductoare și superfluide.

cristale

Cristalele se referă la substanțele solide care au forma naturală de polihedra obișnuită. Se bazează pe structura lor internă și depinde de localizarea atomilor, moleculelor și ionilor constituenți. În chimie, se numește o latură de cristal. O astfel de structură este individuală pentru fiecare substanță, prin urmare este unul dintre parametrii fizico-chimici de bază.

Distanțele dintre particulele care alcătuiesc cristalele sunt numite parametrii lattice. Ele sunt determinate folosind metode fizice de analiză structurală. Deseori, solidele au mai mult de o formă de zăbrele de cristal. Astfel de structuri se numesc modificări polimorfe. Dintre substanțele simple, o formă rombică și monoclinică este obișnuită. Astfel de substanțe includ grafit, diamant, sulf, reprezentând modificări hexagonale și cubice ale carbonului. Această formă este notată pentru substanțele complexe, cum ar fi cuarțul, cristobalitul, tridymitul, care sunt modificări ale dioxidului de siliciu.

Substanța ca formă de materie

În ciuda faptului că sensul conceptului de "materie" și "materie" este foarte apropiat, ele nu sunt complet echivalente. Acest lucru este susținut de mulți oameni de știință. Astfel, atunci când se face referire la termenul "materie", se înțelege cel mai adesea o realitate brutală, inertă și mortă, supusă dominării legilor mecanice. Sub definiția "substanță" se înțelege mai mult materialul, care, datorită formei sale, evocă ideea de adecvare și design de viață.

Astăzi, oamenii de știință consideră că materia este o realitate obiectivă care există în spațiu și schimbări în timp. Acesta poate fi prezentat în două forme:

• Primul are o natură de undă. Aceasta include greutatea, permeabilitatea, continuitatea. Se poate propaga la viteza luminii.

• Al doilea este corpuscular, având o masă de odihnă. Se compune din particule elementare, care diferă în localizarea lor. Este impermeabil sau impenetrabil și nu se poate răspândi la viteza luminii.

Prima formă de existență a materiei se numește câmp, iar a doua se numește materie. Ei au multe în comun, deoarece chiar și electronii au proprietățile particulelor și valurilor. Ele se manifestă la nivelul microcosmosului. De aceea divizarea în câmp și substanța este foarte convenabilă.

Unitatea materiei și a câmpului

Oamenii de știință au stabilit de mult că, cu cât este mai masiv și mai mare particula elementară a materiei, cu atât este mai pronunțată individualitatea și delimitarea ei. În acest caz, contrastul dintre substanță și câmp este mai vizibil, caracterizat prin continuitate. Particulele elementare mai mici ale unei substanțe, cu atât este mai mică masa. În acest caz, opoziția sa față de domeniu devine mai complicată. În diferite microvoltări, în general își pierde semnificația, deoarece particulele elementare diferite sunt cuantele, excitate de stări de diferite domenii (electromagnetice - fotoni, nucleoni - nuclei).

Unitatea materiei și câmpului și lipsa unei limite clare între ele se exprimă prin faptul că, în anumite condiții, particulele apar din cauza câmpului, iar în alte cazuri - dimpotrivă. Un exemplu clar al acestui fenomen este fenomenul de anihilare (fenomenul transformării particulelor elementare). Orice corp real este un întreg stabil, posibil datorită conectării elementelor sale prin câmpuri.