§ 1. Вещества

Определения и обозначения

Физическое тело — материальный объект, имеющий форму и размеры. Например, чашка, гвоздь и капля воды — тела, а не названия материалов. Это понятие помогает говорить об отдельном объекте и не путать его с веществом, из которого он сделан.

Вещество — то, из чего состоят физические тела. Стакан может быть сделан из стекла, а ложка — из металла; стекло и металл здесь вещества. Такое различение нужно, чтобы описывать отдельно предмет и его материал.

Чистое вещество — вещество с постоянным составом и характерными свойствами. Его частицы относятся к одному виду, поэтому свойства образца не меняются от того, из какой его части взята проба. Это понятие позволяет отличать отдельное вещество от сочетания нескольких веществ.

Смесь — сочетание нескольких веществ, каждое из которых сохраняет свои свойства. Например, воздух состоит из нескольких газов, а морская вода содержит воду и растворённые вещества. Состав смеси может меняться, поэтому образцы одной смеси не обязательно содержат одинаковые количества компонентов.

Как это устроено

Одно и то же вещество может входить в состав разных тел, потому что форма предмета зависит от его устройства, а не только от материала. Из железа делают гвозди, детали и проволоку, хотя вещество в них одно и то же. И наоборот, одно тело может состоять из нескольких веществ: например, карандаш включает древесину, графит и краску. Поэтому предмет и материал нужно называть раздельно.

Вещества различают по свойствам: они помогают понять, с чем мы имеем дело. Физические свойства можно наблюдать или измерять, не превращая вещество в другое: это, например, цвет, плотность, растворимость и температура кипения. Химическое свойство описывает способность вещества превращаться в другие вещества. Например, горение — химическое изменение, потому что при нём появляются новые вещества.

У чистого вещества состав постоянен, а у смеси он зависит от того, сколько каждого компонента взяли. Поэтому две порции чистой воды имеют одинаковый состав, если речь идёт о воде без примесей, а солёность морской воды может различаться. В смеси могут находиться разные вещества, но их простое соединение не означает, что они превратились в новое вещество. Постоянство состава — главный признак, который помогает различать эти случаи.

Компоненты смеси сохраняют присущие им свойства, потому что при смешивании обычно не образуются новые вещества. Этим объясняется возможность разделять смесь физическими способами. Например, фильтр задерживает нерастворимые частицы песка, а растворённая соль проходит вместе с водой. При выпаривании вода уходит в виде пара, а соль остаётся.

Способ разделения выбирают по тому, чем компоненты отличаются друг от друга. Если один компонент не растворяется в жидкости, подойдёт фильтрование; если отличается размер частиц, можно использовать просеивание. Растворённые вещества отделяют от жидкости выпариванием, а жидкости с разными температурами кипения можно разделять перегонкой. Выбор способа зависит от состава смеси: нужно использовать именно то различие свойств, которое есть у её компонентов.

Тела, вещества и их свойства

Сначала определите, описывает ли пример отдельный предмет, материал, чистое вещество или сочетание веществ. Затем проверьте состав и свойства: постоянен ли он и можно ли разделить компоненты физически. Таблица помогает не смешивать эти понятия и подобрать подходящий способ рассуждения.

Разбор задач

Задача 1. Назовите вещества, из которых могут быть сделаны ложка и оконное стекло, и объясните, чем ложка как тело отличается от металла как вещества.

1. Сначала определяем, что перед нами отдельные объекты: ложка и оконное стекло имеют форму и размеры, значит, это физические тела. Оконное стекло обычно изготовлено из стекла — это вещество. Ложка может быть изготовлена из металла, но возможны и другие материалы.
2. Теперь отделяем объект от материала: ложка — предмет, который можно держать в руке и использовать, а металл — то, из чего она сделана. Один металл может быть использован для разных предметов. Саму ложку нельзя считать веществом только потому, что она сделана из металла.

Ответ: оконное стекло делают из стекла, а ложку могут сделать, например, из металла. Ложка — физическое тело, металл — вещество.

Задача 2. Определите, что дано: чистое вещество или смесь — дистиллированная вода, воздух, поваренная соль, морская вода. Обоснуйте ответы.

1. Проверяем состав каждого образца: чистое вещество имеет постоянный состав, а смесь включает несколько веществ. Дистиллированная вода — вода, очищенная от примесей, поэтому в школьной задаче её относят к чистым веществам. Поваренную соль также рассматриваем как чистое вещество, если речь не идёт о примесях.
2. Затем ищем случаи, где соединено несколько компонентов. Воздух содержит несколько газов, а морская вода — воду и растворённые соли. Следовательно, их состав может различаться, и это смеси.

Ответ: дистиллированная вода и поваренная соль — чистые вещества; воздух и морская вода — смеси.

Задача 3. Предложите способ разделить смесь песка и поваренной соли и опишите последовательность действий.

1. Сначала используем различие растворимости: соль растворяется в воде, а песок — нет. Добавляем воду и перемешиваем, чтобы соль перешла в раствор. Песок остаётся твёрдым.
2. Затем пропускаем смесь через фильтр. Песок задерживается на фильтре, а раствор соли проходит сквозь него. Фильтрат — жидкость, прошедшая через фильтр, — содержит воду и растворённую соль.
3. Наконец, выпариваем воду из фильтрата. Вода уходит в виде пара, а соль остаётся в ёмкости. Так мы получаем оба компонента, используя их разные свойства.

Ответ: растворить соль в воде, отфильтровать песок, затем выпарить воду из раствора.

Типичные ошибки

Ошибка — называть тело и вещество одним и тем же. Так происходит, если внимание сосредоточено только на предмете и забывается материал, из которого он сделан. Проверьте себя вопросами: «Что это за объект?» и «Из чего он состоит?». Для ложки ответы будут разными: ложка и металл.

Прозрачную жидкость иногда считают чистым веществом только по внешнему виду. Но раствор соли тоже может быть прозрачным, хотя он состоит из нескольких веществ. Чтобы проверить вывод, выясните состав образца, а не только то, как он выглядит. Прозрачность сама по себе не доказывает чистоту.

Смесь можно ошибочно принять за химическое соединение. В смеси компоненты сохраняют свои свойства и обычно разделяются физическими способами, тогда как в химическом соединении вещества превращаются в новое вещество. Спросите себя, можно ли выделить компоненты без химической реакции. Если да, это признак смеси.

Растворение или фильтрование иногда называют химическим превращением. Ошибка возникает потому, что после действия смесь выглядит иначе, хотя новые вещества обычно не образуются. Проверьте, изменился ли состав вещества: при фильтровании песок отделяется, а при растворении соль остаётся солью. Изменение внешнего вида ещё не означает химическую реакцию.

Связь с другими темами

Для изучения веществ понадобятся навыки наблюдать за объектами и измерять их свойства. Наблюдение помогает заметить цвет или агрегатное состояние, а измерение — получить численные значения, например плотность или температуру. Эти умения позволяют сравнивать вещества по признакам, а не только по внешнему виду. Они также помогают обосновывать, почему выбран именно такой способ распознавания.

Различение чистых веществ и смесей понадобится при изучении химических реакций и растворов. Оно помогает понимать, когда вещества просто смешаны, а когда из них образовались новые вещества. Знание свойств компонентов также нужно для выбора способов разделения смесей. Например, растворимость и температура кипения подсказывают, какие действия будут эффективны.

Что запомнить

• Тела состоят из веществ.
• Одно вещество может образовывать разные тела.
• Чистое вещество имеет постоянный состав.
• Смесь состоит из нескольких веществ, а её состав может меняться.
• Компоненты смеси сохраняют свои свойства.
• Способ разделения смеси выбирают по различию свойств её компонентов.