Другие физические свойства веществ

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Кроме агрегатного состояния к важнейшим свойствам веществ относят:

• запах;
• цвет;
• вкус;
• твёрдость;
• температуру кипения и плавления;
• плотность;
• растворимость;
• ковкость;
• пластичность;
• способность проводить тепло и электричество.

Рассмотрим некоторые из них.

Запах

Есть вещества без запаха.

Например, кислород, вода, сахар, глицерин.

У некоторых веществ есть свой характерный запах.

Например, резкий удушливый запах имеют нашатырный спирт, озон, кристаллический иод.

Следует иметь в виду, что запах воспринимается людьми индивидуально. То есть то, что один человек будет воспринимать как нечто приятное, другому может показаться пахнущим отвратительно. Кроме того, некоторые люди в силу особенностей организма вообще не ощущают запахи.

Обрати внимание!

Нюхать вещества надо очень осторожно, не приближая лицо (нос) к горлышку сосуда, а направляя к себе ладонью газ или пары жидкости.

Цвет

Некоторые вещества являются бесцветными.

Например, такие как кислород, вода, глицерин, кварц.

Многие вещества имеют характерную окраску.

Например:

• белого цвета крахмал, мел, сахарная пудра;
• чёрного цвета сажа;
• красного цвета медь и гемоглобин (белок крови, отвечает за транспортировку кислорода в организме);
• зелёного цвета хлорофилл (пигмент, содержащийся в растительных клетках, участвующих в процессе фотосинтеза);
• жёлтого цвета сера и золото;
• большинство металлов имеет серебристо-белыйили серебристо-серый цвет.

Вкус

Вкуса не имеют: стекло (мы не чувствуем вкус стекла, когда пьём воду из стакана), азот, вода.

Некоторые вещества имеют характерный вкус.

Например:

• солёный вкус имеет поваренная соль;
• кислый вкус имеют кислоты (лимонная, молочная и другие);
• сладкий вкус у сахарозы (свекловичного и тростникового сахара), глюкозы, фруктозы;
• горький вкус имеет хинин.

Обрати внимание!

Восприятие цвета и вкуса зависит от физиологического состояния человека. При различных заболеваниях и с возрастом способность человека определять запах, цвет и вкус веществ может изменяться.

Твёрдость веществ

Под твёрдостью понимается способность вещества противостоять какому-либо механическому воздействию на него, обычно царапанью или вдавливанию.

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения). По шкале Мооса самым твёрдым веществом является алмаз, на втором месте — корунд, а замыкает шкалу тальк.

Шкала Мооса (минералогическая шкала твёрдости):

Температура плавления и кипения

Температура плавления и кристаллизации — температура, при которой твёрдое вещество переходит в жидкое агрегатное состояние и наоборот.

Например, температура плавления и кристаллизации воды — 0 °С.

Температуру, при которой жидкость переходит в газообразное агрегатное состояние, называют температурой кипения. При такой же температуре происходит обратный переход, то есть конденсация паров.

Например, вода кипит, а также водяной пар конденсируется при температуре +100 °С.

Плотность веществ

Плотность — физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Например, плотность воды (при температуре +4 °С) ρ =1000 кг/м³, плотность алюминия — 2700 кг/м³.

Ковкость и пластичность веществ

Ковкость — это способность металлов и сплавов подвергаться ковке (высокотемпературной обработке) и другим видам обработки давлением (прокатке, волочению, прессованию, штамповке).

Ковкость характеризуется двумя показателями — пластичностью, то есть способностью металла подвергаться деформации под давлением без разрушения, и сопротивлением деформации.

У ковких металлов (сталь, латунь, дюралюминий и некоторые другие медные, алюминиевые, магниевые, никелевые сплавы) относительно высокая пластичность сочетается с низким сопротивлением деформации.

К числу весьма пластичных материалов относятся медь, алюминий, латунь, золото.
Менее пластичными являются дюралюминий и бронза.

К числу слабо пластичных материалов относятся многие легированные стали.

Способность проводить тепло и электричество

Очень хорошо проводят тепло и электричество металлы (серебро, золото, медь, алюминий) и графит.

Плохо проводят тепло и практически не проводят электричество (являются изоляторами) другие вещества, например, воздух, стекло, пластмассы, резина.

Вода также практически не проводит электрический ток. Это примечание не относится к природной воде — она хороший проводник, поскольку содержит растворённые в ней соли.

Чистые вещества

В античные времена древнегреческими учёными было сформулировано предположение, которое позже полностью подтвердилось — о том, что вещества состоят из мельчайших невидимых глазу частиц.

Например, вода состоит из одинаковых частиц, называемых молекулами воды. Сахар состоит из одинаковых частиц, называемых молекулами сахара. Вода и сахар — это чистые вещества.

Чистыми веществами называются вещества, которые состоят из частиц одинакового вида.

Если же сахар смешать с водой, происходит диффузия — молекулы сахара проникают между молекулами воды. Образуется раствор, в состав которого входят как молекулы воды, так и молекулы сахара.

Раствор — это смесь веществ.

Смесями называют вещества, в состав которых входят частицы разного вида.

Все вещества являются либо чистыми, либо смесями.

Чистые вещества состоят из частиц одного вида, а смеси — из частиц разного вида.

Кроме веществ, состоящих из молекул, существуют вещества, имеющие немолекулярное строение.

Например, металлы и инертные газы состоят не из молекул, а из более мелких частиц — атомов.

Таким образом, медь состоит только из атомов меди, а цинк состоит только из атомов цинка. Медь и цинк — чистые вещества. Если к меди добавить цинк и сильно нагреть, получится сплав, который называют латунью.

Латунь — это смесь, в состав которой входят как атомы меди, так и атомы цинка.

Существуют вещества немолекулярного строения, состоящие из частиц другого вида, называемых ионами. В состав ионных соединений входят не электрически нейтральные атомы или молекулы, а частицы, несущие на себе положительный или отрицательный заряд.

Примером таких веществ может служить хлорид натрия, то есть обычная поваренная соль, кристаллы которой состоят из положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлора. Поваренная соль является чистым веществом. Если же её растворить в воде, образуется раствор, который является смесью двух веществ — воды и поваренной соли.

Сравнение чистых веществ и смесей

Обрати внимание!

Следует иметь в виду, что идеально чистых веществ не существует, поскольку ни одно из веществ невозможно полностью очистить от содержащихся в нём примесей.

Какое же вещество в таком случае на практике считается чистым?

Практически чистым (чистым) называют вещество, в котором содержание примесей столь ничтожно, что эти примеси существенным образом не влияют на его свойства.

Например, вода считается практически чистой, если образец жидкости не имеет цвета, вкуса и запаха, замерзает при температуре 0 °С, кипит при температуре +100 °С, при температуре +4 °С имеет плотность 1000 кг/м³ и практически не проводит электрический ток.

Чистые вещества: кислород, дистиллированная вода, рафинированный сахар

В некоторых отраслях науки и техники используют особо чистые вещества.

В банках золото хранится в слитках, массовая доля благородного металла в которых составляет 99,9 %; в технике для изготовления электронных приборов и микросхем используется кремний, чистота которого составляет 99,999 %.

В природе, в технике и в повседневной жизни большей частью приходится иметь дело со смесями. Так, смесью является воздух, природная вода, почва, биологические жидкости, пища и многое другое.

Смеси бывают двух видов: однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные).

Однородные смеси

Смеси могут отличаться между собой не только по составу, но и по внешнему виду. В соответствии с тем, как выглядит данная смесь и какими свойствами она обладает, её можно отнести либо к однородным (гомогенным), либо к неоднородным (гетерогенным) смесям.

Однородными (гомогенными) называют такие смеси, в которых даже при помощи микроскопа нельзя обнаружить частицы других веществ.

Состав и физические свойства во всех частях такой смеси одинаковы, поскольку между отдельными её составными частями отсутствуют поверхности раздела.

К однородным смесям относятся:

• смеси газов;
• растворы;
• сплавы.

Смеси газов

В качестве примера такой однородной смеси можно назвать воздух.

В состав чистого воздуха входят различные газообразные вещества:

• азот (его объёмная доля в чистом воздухе составляет 78 %);
• кислород (21 %);
• благородные газы — аргон и другие (0,96 %);
• углекислый газ (0,04 %).

Газообразной смесью являются природный газ и попутный нефтяной газ. Основными составными частями этих смесей являются газообразные углеводороды: метан, этан, пропан и бутан.

Также газообразной смесью является такой возобновляемый ресурс, как биогаз, образующийся при переработке бактериями органических остатков на свалках, в ёмкостях очистных сооружений и в специальных установках. Главная составная часть биогаза — метан, который содержит примесь углекислого газа, сероводорода и целого ряда других газообразных веществ.

Cмеси газов: воздух и биогаз. Воздух можно продавать любознательным туристам, а биогаз, получаемый из зелёной массы в специальных ёмкостях — использовать в качестве топлива

Растворы

Обычно так называют жидкие смеси веществ, хотя этот термин в науке имеет более широкое значение: раствором принято называть любую (в том числе газообразную и твёрдую) однородную смесь веществ. Итак, о жидких растворах.

Важным раствором, встречающимся в природе, является нефть. Жидкие продукты, получаемые при её переработке: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, смазочные масла — также представляют собой смесь различных углеводородов.

Обрати внимание!

Чтобы приготовить раствор, нужно газообразное, жидкое или твёрдое вещество смешать с растворителем (водой, спиртом, ацетоном и др.).

Например, нашатырный спирт получают, растворяя вводе газ аммиак. В свою очередь, для приготовления тинктуры йода кристаллическиййод растворяют в этиловом спирте(этаноле).

Жидкие однородные смеси (растворы): нефть и нашатырный спирт

Сплавы

Сплав (твёрдый раствор) может быть получен на основе любого металла, и в его состав может входить множество различных веществ.

Самыми важными в настоящее время являются сплавы железа — чугуны и стали.

Чугунами называют сплавы железа, содержащие более 2 % углерода, а сталями — сплавы железа, содержание углерода в которых меньше.

То, что обычно называют «железом», на самом деле является сталью с низким содержанием углерода. Кроме углерода в состав сплавов железа могут входить кремний, фосфор, сера.

Для того чтобы придать сталям какие-то особые свойства, их легируют — вводят специальные добавки. Например, ударопрочная сталь отличается повышенным содержанием марганца, а при выплавке нержавеющей стали в её состав вводится хром.

В настоящее время широкое распространение получили сплавы алюминия. Они отличаются лёгкостью и высокой механической прочностью. В состав сплавов алюминия обычно входят магний, марганец, медь и кремний.

С давних времён человечество широко использует сплавы на основе меди.

Бронзой называют сплав меди с оловом, а латунью — сплав меди с цинком.

Хотя в настоящее время в состав этих сплавов меди могут входить и другие металлы (алюминий, никель, свинец и др.).

Изделия из чугуна и алюминиевой бронзы

Неоднородные смеси

Если в случае однородных смесей состав и физические свойства во всех частях такой смеси одинаковы, то в случае неоднородных смесей между отдельными составными частями имеются поверхности раздела, при переходе через которые свойства вещества существенным образом изменяются.

Неоднородными (гетерогенными) называют такие смеси, в которых невооружённым глазом или при помощи микроскопа можно заметить частицы других веществ.

К неоднородным смесям принадлежат:

• аэрозоли (дымы, туманы);
• суспензии;
• эмульсии;
• пены;
• и другие смеси, не имеющие собственных названий.

В случае образования неоднородной (гетерогенной) смеси частички (капельки, пузырьки) одного вещества оказываются распределены в среде другого вещества. Классифицируя (группируя) такие смеси, удобно принимать во внимание агрегатное состояние того вещества, в среде которого оказывается распределено другое вещество.

Неоднородные (гетерогенные) смеси, среда которых газообразная

Если в среде газообразного вещества распределены частички твёрдого вещества, такую смесь называют дымом.

Простейшим примером такой смеси является пыль, висящая в воздухе.

Если в среде газообразного вещества распределены мелкие капельки жидкости, такую смесь называют туманом.

Туманы и дымы имеют общее название — аэрозоли.

В качестве примера аэрозоля можно также назвать смог — чрезвычайно ядовитую смесь, которая образуется в воздухе при определённых погодных условиях и содержит вредные вещества, выделившиеся в результате работы предприятий, сжигания топлива на транспорте и в печах теплоэлектростанций, крупных лесных пожаров.

Неоднородные смеси: туман, дым и смог в Москве (2010 г.)

Неоднородные (гетерогенные) смеси, среда которых жидкая

Если в жидкости распределены частички твёрдого вещества, такую смесь называют суспензией.

Например, суспензию представляет собой взвесь песка или глины в воде.

Если в жидкости распределены мелкие капельки другой (не смешивающейся с первой) жидкости, такую смесь называют эмульсией.

Эмульсия образуется при энергичном смешивании растительного масла с водой. Эмульсию представляет собой майонез и многие другие продукты питания. Чтобы не происходило расслоение не смешивающихся между собой жидкостей, к таким смесям добавляют вещества, называемые эмульгаторами.

Если в среде жидкости распределены пузырьки газа, такую смесь называют пеной.

Пена образуется каждый раз при откупоривании бутылки с газированным напитком.

Неоднородные смеси: суспензия (глина в воде), эмульсия (капельки жира в молоке) и мыльная пена

Неоднородные (гетерогенные) смеси, среда которых твёрдая

Такие смеси не имеют специфических названий, поэтому ограничимся соответствующими примерами.

В среде твёрдого вещества могут находиться пузырьки газа. Примером такой смеси может служить пемза — пористое стекло вулканического происхождения. Такое же строение имеют пенопласт и обычный хлеб.

Встречаются смеси и такого вида, когда в среде твёрдого вещества распределены мельчайшие капельки жидкости. В качестве примера такой смеси можно назвать влажную почву.

В среде твёрдого вещества могут быть распределены частицы других твёрдых веществ. Примером такой смеси может служить гранит, в состав которого входят полевой шпат, кварц и слюда.

Неоднородные смеси: пемза, почва, гранит

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров