Автор Зайцева Ірина 
Речовини — це основні матеріали, з яких складається весь навколишній світ. Кожен предмет, який ми бачимо та використовуємо щодня, містить ту чи іншу речовину. Розуміння природи речовин допомагає нам пояснити фізичні явища та хімічні реакції, які відбуваються навколо нас. Вивчення їхніх властивостей та видів — це основа для розвитку науки та технології.
Визначення та основні характеристики речовин
Речовина — це вид матерії, яка має постійний склад та характерні фізичні і хімічні властивості. Молекули однієї речовини між собою однакові, що дозволяє визначити їхні специфічні ознаки. За законом збереження матерії речовини не можуть бути створені або знищені, а лише перетворені з однієї форми на іншу. Кожна речовина складається з найменших частиночок — атомів та молекул, які визначають її характеристики.
Основні характеристики речовин включають:
- Молекулярна маса — сума атомних мас усіх атомів у молекулі
- Щільність — маса речовини, розташована в одиниці об’єму
- Температура плавлення — температура переходу твердого тіла в рідину
- Температура кипіння — температура переходу рідини в газ
- Розчинність — здатність речовини розчинятися в іншій речовині
- Атомний склад — кількість та типи атомів у молекулі
- Агрегатний стан — твердий, рідкий або газоподібний стан
Види речовин за хімічним складом
Речовини поділяються на декілька основних категорій залежно від їхнього хімічного складу та структури. Класифікація речовин допомагає хімікам систематизувати знання та передбачити поведінку матеріалів у різних умовах. Розуміння видів речовин необхідне для практичного застосування їх у промисловості та повсякденному житті.
Прості речовини
Прості речовини складаються з атомів одного хімічного елемента. Вони можуть бути представлені у різних формах, що називаються алотропними видозмінами. Найчастіше прості речовини беруть участь у хімічних реакціях із складними речовинами.
Приклади простих речовин:
- Метали — залізо (Fe), мідь (Cu), алюміній (Al), золото (Au)
- Неметали — кисень (O₂), азот (N₂), сірка (S), фосфор (P)
- Галогени — хлор (Cl₂), бром (Br₂), йод (I₂)
- Інертні гази — гелій (He), неон (Ne), аргон (Ar)
- Алотропні видозміни — діамант та графіт (обидва складаються з вуглецю)
Складні речовини
Складні речовини складаються з атомів двох або більше хімічних елементів, пов’язаних між собою хімічними зв’язками. Кількісне співвідношення атомів у складних речовинах визначається їхною хімічною формулою. Складні речовини характеризуються більш складною структурою та різноманітнішими властивостями.
Основні типи складних речовин включають:
- Органічні сполуки — містять вуглець та водень (цукор, жири, білки)
- Неорганічні сполуки — солі, оксиди, кислоти, основи
- Кисломолочні сполуки — молочна кислота, йогурт
- Вуглеводи — глюкоза, сахароза, крохмаль
- Білки — альбумін, казеїн, колаген
Фізичні властивості речовин
Фізичні властивості речовин — це характеристики, які можна спостерігати або виміряти без зміни хімічного складу матеріалу. Ці властивості залежать від структури молекул та сил взаємодії між ними. Знання фізичних властивостей речовин необхідне для їх правильного використання в практичних цілях.
Основні фізичні властивості представлені в таблиці:
| Властивість | Опис | Приклад |
|---|---|---|
| Твердість | Опір матеріалу до подряпин та вдавлювання | Діамант (найтвердіша речовина) |
| Пластичність | Здатність деформуватися без розлому | Мідь, олово, золото |
| Крихкість | Здатність ламатися при ударі | Скло, порцеляна, бетон |
| Теплопровідність | Здатність передавати тепло | Мідь, алюміній, золото |
| Електропровідність | Здатність передавати електричний струм | Мідь, алюміній, вода з солями |
| Розтяжність | Здатність витягуватися без розлому | Мідь, сталь, нікель |
| Колір | Зовнішня ознака речовини | Золото — жовте, мідь — червона |
Хімічні властивості речовин
Хімічні властивості речовин визначають їхню здатність вступати в хімічні реакції та змінювати свій склад. На відміну від фізичних властивостей, хімічні властивості пов’язані з перетворенням однієї речовини на іншу. Вивчення хімічних властивостей допомагає передбачити поведінку речовин у різних умовах та розробити нові матеріали.
Основні хімічні властивості включають:
- Окислювальна здатність — здатність речовини отримувати електрони від інших речовин
- Відновлювальна здатність — здатність речовини віддавати електрони іншим речовинам
- Кислотність — здатність речовини виділяти водневі іони (H⁺)
- Лужність — здатність речовини виділяти гідроксильні іони (OH⁻)
- Реакційна здатність — легкість, з якою речовина вступає в хімічні реакції
- Стабільність — опір речовини до розпаду під впливом зовнішніх факторів
Речовини в повсякденному житті
Люди постійно контактують з різноманітними речовинами, часто не замислюючись над їхньою природою. З ранку ми використовуємо воду для умивання, одягаємо одяг з тканин, складених з органічних молекул, та їмо їжу, яка містить вуглеводи, білки та жири. Розуміння властивостей цих речовин допомагає нам робити свідомий вибір та безпечно використовувати матеріали.
Побутові речовини та їх характеристики
| Речовина | Склад | Основні властивості | Використання |
|---|---|---|---|
| Вода | H₂O | Прозора, без запаху, розчинник | Пиття, прання, готування їжі |
| Кухонна сіль | NaCl | Білий кристал, розчинна у воді | Приправа до їжі, консервування |
| Цукор | C₁₂H₂₂O₁₁ | Білий кристал, солодкий смак | Підсолоджування, випічка |
| Олія | Жирні кислоти | Рідка, жирна, прозора | Готування, салати |
| Оцет | CH₃COOH | Кислий запах, рідина | Консервування, прибирання |
| Хліб | Вуглеводи, білки | М’який, хлібний запах | Їжа, поживна цінність |
| Мил | Жирні кислоти натрію | Твердий або рідкий | Прання, гігієна |
Харчові речовини
Харчові речовини — це органічні та неорганічні сполуки, необхідні для нормального функціонування організму людини. Основні групи харчових речовин включають вуглеводи, білки, жири, вітаміни та мінеральні речовини. Кожна з цих груп виконує важливу роль у метаболізмі та забезпеченні енергії організму.
Приклади харчових речовин в їжі:
- Вуглеводи — хліб, макаронні вироби, крупи, фрукти, овочі
- Білки — м’ясо, риба, яйця, молочні продукти, бобові
- Жири — олія, масло, горіхи, авокадо, насіння
- Вітаміни — цитрусові фрукти, томати, морква, зелень
- Мінеральні речовини — молоко (кальцій), м’ясо (залізо), гречка (магній)
Побутова хімія
Побутова хімія складається з багатьох речовин, призначених для прибирання, санітарії та гігієни. Більшість побутових хімічних продуктів — це суміші кількох речовин, кожна з яких виконує певну функцію. Правильне розуміння складу та властивостей цих речовин забезпечує їхнє безпечне використання.
Типи побутової хімії:
- Миючі засоби — миїло, шампунь, гель для душу (аніонні поверхнево-активні речовини)
- Дезінфікуючі засоби — хлор, спирт, перекис водню (окислювачі)
- Засоби для видалення накипу — лимонна кислота, оцет (кислоти)
- Засоби для видалення плям — кисень, щавлева кислота (окислювачі, розчинники)
- Засоби для прибирання — амоніак, натрій гіпохлорит (лужні та окислювальні речовини)
Матеріали та конструкційні речовини
Матеріали, з яких виготовляються предмети навколо нас, мають специфічні фізичні та хімічні властивості. Вибір матеріалу залежить від потрібних характеристик та умов експлуатації. Розвиток матеріалознавства дозволяє створювати нові матеріали з кращими властивостями.
Приклади матеріалів у повсякденному житті:
| Матеріал | Основна речовина | Властивості | Застосування |
|---|---|---|---|
| Сталь | Залізо + вуглець | Міцна, теплопровідна | Будівництво, машини |
| Алюміній | Al | Легкий, теплопровідний | Посуд, упаковка |
| Скло | SiO₂ | Прозоре, хрупке | Вікна, посуд, оптика |
| Керамік | Глина + піщаник | Тверда, теплостійка | Посуд, плитка |
| Пластик | Органічні полімери | Легкий, гнучкий | Упаковка, іграшки |
| Деревина | Целюлоза, ліджин | Легка, теплоізоляційна | Меблі, будівництво |
Агрегатні стани речовин
Агрегатний стан речовини визначається характером руху та розташування молекул у просторі. Речовина може знаходитися у твердому, рідкому або газоподібному стані залежно від температури та тиску. Перехід з одного агрегатного стану в інший супроводжується змінами в енергії молекул.
Характеристики агрегатних станів:
-
Твердий стан
- Молекули розташовані впорядковано в кристалічній решітці
- Речовина має постійну форму та об’єм
- Приклади: лід, сіль, залізо, деревина
-
Рідкий стан
- Молекули розташовані близько одна до одної, але без впорядкованості
- Речовина приймає форму посудини, але зберігає об’єм
- Приклади: вода, олія, спирт, мед
- Газоподібний стан
- Молекули рухаються вільно з великими відстанями між ними
- Речовина не має постійної форми та об’єму
- Приклади: водяна пара, вуглекислий газ, кисень, водень
Фізичні та хімічні перетворення речовин
Перетворення речовин — це процеси, під час яких речовина змінює свої властивості або склад. Розрізняють фізичні перетворення, при яких речовина зберігає свій хімічний склад, та хімічні реакції, при яких утворюються нові речовини. Розуміння цих процесів важливо для прогнозування результатів взаємодії різних матеріалів.
Фізичні перетворення
Фізичні перетворення не змінюють хімічний склад речовини, а лише її агрегатний стан або форму. При фізичних перетвореннях не виникають нові речовини, тому такі процеси оборотні. Енергія, витрачена на фізичне перетворення, спрямована на подолання внутрішніх сил зв’язку молекул.
Приклади фізичних перетворень:
- Плавлення — перехід твердої речовини в рідку (льоду на воду)
- Кипіння — перехід рідини в газ (води на пар)
- Конденсація — перехід газу в рідину (пару на воду)
- Розчинення — змішування речовини з розчинником (цукру у воді)
- Деформація — зміна форми твердого тіла (гнуття металу)
Хімічні реакції
Хімічні реакції — це процеси, під час яких молекули вихідних речовин розщеплюються та перегрупуються, утворюючи нові сполуки. При хімічних реакціях змінюється хімічний склад речовин, тому утворюються якісно нові матеріали. Хімічні реакції супроводжуються поглинанням або виділенням енергії.
Приклади хімічних реакцій у повсякденному житті:
- Окислення — ржавлення заліза, підгоління бананів
- Гниття — розкладання органічних речовин бактеріями
- Горіння — спалювання палива, запалювання свічки
- Ферментація — брожіння цукру при виробництві хліба та пива
- Каталітичні реакції — синтез аміаку, переробка нафти
Чистота та сумішність речовин
Абсолютно чистої речовини не існує у природі — усі матеріали містять певну кількість домішок. Ступінь чистоти речовини впливає на її властивості та практичне застосування. Визначення складу та вмісту домішок — це важливий процес у хімічному аналізі та контролі якості.
Класифікація мішаних систем:
- Розчини — гомогенні суміші (сіль у воді, цукор у чаї)
- Суспензії — гетерогенні суміші з дисперсною фазою у вигляді частинок
- Емульсії — суміш двох рідин, які не змішуються (олія у воді)
- Колоїдні системи — суміші з частинками колоїдних розмірів (дим, туман)
- Сплави — суміші металів (бронза, сталь, латунь)
Приклади чистоти речовин у промисловості включають дистильовану воду (для акумуляторів), фармацевтичні препарати (99,99% чистоти), напівпровідники для електроніки (високий ступінь чистоти), та хімічні реагенти (аналітична чистота).
Бондар Анастасія