Materia i jej rodzaje

Materia to wszystko, co nas otacza. Możemy ją podzielić na mieszaniny oraz substancje proste i złożone. Pierwiastki (substancje proste) składają się z jednego rodzaju atomów, na przykład żelazo czy siarka. Związki chemiczne (substancje złożone) to połączenie dwóch lub więcej pierwiastków, jak woda czy chlorek sodu.

Każda substancja ma charakterystyczne właściwości, które dzielimy na fizyczne i chemiczne. Do właściwości fizycznych zaliczamy: stan skupienia, barwę, zapach, smak, gęstość, twardość, kruchość, ciągliwość oraz temperaturę topnienia i wrzenia. Substancje mogą też przewodzić prąd i ciepło, rozpuszczać się w różnych płynach, a nawet oddziaływać z magnesem.

Ciekawostka: Wiesz, dlaczego magnez łączy się z węglem? Bo tworzą razem związek chemiczny! Podobnie dzieje się z wieloma pierwiastkami wokół nas, które nieustannie wchodzą ze sobą w reakcje.

Metale, niemetale i mieszaniny

Metale zwykle mają srebrzystoszary kolor (wyjątkiem są złoto i miedź), występują w stanie stałym (oprócz rtęci), mają metaliczny połysk, dobrze przewodzą prąd i ciepło oraz są plastyczne. Często łączymy je z innymi substancjami, tworząc stopy - jak brąz, stal czy mosiądz.

Niemetale są bardziej zróżnicowane - mają różne kolory, występują we wszystkich stanach skupienia (np. brom jest ciekły), nie mają połysku, słabo przewodzą prąd i ciepło oraz zazwyczaj są kruche (wyjątkiem jest grafit).

Mieszaniny to połączenia dwóch lub więcej substancji. Dzielimy je na jednorodne (składników nie da się rozróżnić gołym okiem) i niejednorodne (składniki można zobaczyć). Mieszaniny jednorodne możemy rozdzielić przez odparowanie, destylację lub krystalizację. Dla mieszanin niejednorodnych stosujemy przesiewanie, sączenie, sedymentację, dekantację lub użycie magnesu.

Wskazówka: Kiedy następnym razem będziesz pić herbatę z cukrem, pamiętaj - to mieszanina jednorodna! A herbata z plasterkiem cytryny? To już mieszanina niejednorodna!

Przemiany substancji

Substancje mogą ulegać różnym przemianom. Przemiany fizyczne to takie, w których nie powstają nowe substancje, zmienia się tylko stan skupienia lub forma. Przykłady to:

• Krzepnięcie - zamiana cieczy w ciało stałe (odwrotnością jest topnienie)
• Parowanie - zmiana stanu z ciekłego w gazowy (odwrotnością jest skraplanie)
• Resublimacja - zmiana stanu gazowego w stały (odwrotnością jest sublimacja)

Przemiany chemiczne to procesy, w których powstają nowe substancje o innych właściwościach niż substancje wyjściowe. Podczas tych przemian zachodzą reakcje chemiczne - wiązania między atomami są zrywane i tworzą się nowe.

Pamiętaj, że rozpoznanie rodzaju przemiany jest bardzo ważne w chemii. Kiedy lód topi się w szklance - to przemiana fizyczna. Ale kiedy spalasz papier - zachodzi przemiana chemiczna, bo powstają nowe substancje: popiół, dwutlenek węgla i para wodna!

Uwaga: Jeśli widzisz zmianę koloru, wydzielanie gazu lub osadu - prawdopodobnie obserwujesz przemianę chemiczną!

Gęstość substancji

Gęstość (d) to ważna wielkość fizyczna, która określa, jaka ilość masy (m) zawiera się w jednostce objętości (V). Obliczamy ją dzieląc masę przez objętość: d = m/V, a jednostką jest g/cm³.

Z tego wzoru możemy też wyliczyć:

• Masę: m = d·V (g)
• Objętość: V = m/d (cm³)

Spójrz na przykład: mamy substancję o gęstości 0,72 g/cm³ i objętości 1 dm³. Ile wynosi jej masa? Najpierw zamieniamy jednostki: 1 dm³ = 1000 cm³. Podstawiamy do wzoru: m = d·V = 0,72 g/cm³ · 1000 cm³ = 720 g.

Gęstość pomaga nam identyfikować substancje - każda czysta substancja ma charakterystyczną gęstość! To dlatego lód pływa na wodzie (jego gęstość jest mniejsza) i dlatego oliwa nie miesza się z wodą (ma mniejszą gęstość).

Podpowiedź: Jeśli masz problem z zapamiętaniem wzoru na gęstość, pomyśl logicznie: im więcej masy upchasz w danej objętości, tym większa gęstość!