§ 1. Вещества

Определения и обозначения

Вещество — то, из чего состоят физические тела. Например, медь — вещество, а медная проволока — тело из меди; это различие помогает не путать предмет с материалом, из которого он сделан. Вещество может входить в состав многих разных тел.

Физическое свойство вещества — признак, который можно наблюдать или измерить, не превращая вещество в другое. К таким свойствам относятся цвет, запах, плотность, температура плавления и растворимость. Они нужны, чтобы описывать вещества и сравнивать их, не изменяя их состав.

Чистое вещество — вещество с постоянным составом и характерными свойствами. Оно может состоять из частиц одного вида, поэтому его свойства не зависят от того, где и в каком количестве взят образец. Понятие чистого вещества позволяет отличать такой образец от сочетания нескольких веществ.

Смесь — сочетание нескольких веществ, которые сохраняют свои свойства. Например, в солёной воде присутствуют вода и соль, хотя их не видно по отдельности. Состав смеси может меняться: в одной порции воды растворится мало соли, в другой — больше.

Как это устроено

Один материал способен образовывать предметы разной формы и назначения: из стекла делают стаканы, окна и бутылки. И наоборот, один тип тела может быть изготовлен из разных материалов: стакан бывает стеклянным, металлическим или пластмассовым. Поэтому тело определяют как конкретный предмет, а вещество — как его материал или составную часть. Это различие помогает точно описывать образец: например, «медная проволока» называет и вещество, и тело.

Физические свойства помогают распознавать вещества, потому что у каждого вещества есть характерное сочетание признаков. Но один признак редко даёт надёжный ответ: прозрачными могут быть вода, спирт и некоторые растворы. Поэтому сравнивают несколько свойств, например цвет, плотность и растворимость. Эти признаки можно наблюдать или измерять без превращения исходного вещества в другое.

У чистого вещества состав постоянен, а смесь может содержать разные количества своих компонентов. Если увеличить долю соли в воде, изменится состав раствора, хотя вода и соль останутся теми же веществами. Свойства смеси зависят от того, какие вещества в неё входят и в каком соотношении. Поэтому одинакового внешнего вида недостаточно, чтобы заключить, что перед нами чистое вещество.

В однородной смеси компоненты распределены так равномерно, что глаз не различает отдельные части; примером служат воздух и вода с растворённой солью. Неоднородная смесь устроена иначе: в ней можно заметить части с разным составом, как в граните. Различие связано с тем, насколько равномерно компоненты перемешаны и можно ли увидеть их отдельные участки. При этом и однородная смесь всё равно состоит из нескольких веществ.

Компоненты смеси разделяют физическими способами, поскольку используют различия их свойств, а не превращают их в новые вещества. Для песка и соли, смешанных с водой, сначала подходит фильтрование: песок не растворяется и задерживается фильтром. Соль проходит вместе с водой, потому что она растворена. Затем воду выпаривают, и соль остаётся; порядок действий выбирают по свойствам компонентов.

Чистые вещества и смеси

Сначала определите, сколько веществ входит в образец: одно или несколько. Если веществ несколько, проверьте, можно ли увидеть отдельные части: так различают однородную и неоднородную смеси. Указанные свойства компонентов сохраняются в обоих типах смесей, хотя в однородной смеси их нельзя разглядеть отдельно.

Разбор задач

Тело или вещество

Условие. Определите, где названо тело, а где вещество: медная проволока, медь, стакан, стекло. Сначала найдём слова, называющие предметы, а затем — слова, обозначающие материалы. Это позволит распределить все четыре названия без опоры на их внешний вид.

1. Медная проволока — предмет определённой формы и назначения, значит, это тело.
2. Медь — материал, из которого сделана проволока, значит, это вещество.
3. Стакан — отдельный предмет, поэтому это тело.
4. Стекло — материал для изготовления стакана, поэтому это вещество.

Ответ: тела — медная проволока и стакан; вещества — медь и стекло. Проверка простая: можно спросить, называют ли слова отдельные предметы или материал. Один и тот же предмет может быть сделан из разных веществ.

Чистые вещества и смеси

Условие. Распределите воду с растворённой солью, воздух, гранит и чистую медь на чистые вещества, однородные и неоднородные смеси. Для решения выясним, сколько веществ входит в каждый образец, а для смесей — видны ли отдельные компоненты. Прозрачность или равномерный вид сами по себе не доказывают чистоту.

1. В воде с растворённой солью два вещества; раствор выглядит равномерным, значит, это однородная смесь.
2. Воздух содержит несколько равномерно смешанных газов, поэтому это однородная смесь.
3. В граните различимы разные минеральные части, значит, это неоднородная смесь.
4. В условии названа чистая медь, то есть один вид вещества с постоянным составом.

Ответ: чистое вещество — медь; однородные смеси — солёная вода и воздух; неоднородная смесь — гранит. Ход рассуждения показывает, почему нельзя считать солёную воду чистым веществом только потому, что соль не видна. В ней есть несколько компонентов, распределённых равномерно.

Разделение песка, соли и воды

Условие. Предложите последовательность действий, чтобы разделить смесь песка, поваренной соли и воды. Нужно учесть, что песок в воде не растворяется, а соль растворяется. Поэтому сначала отделим нерастворимые частицы, а затем разделим оставшийся раствор.

1. Пропустим смесь через фильтр. Песок останется на фильтре, а вода с растворённой солью пройдёт сквозь него.
2. Соберём раствор и выпарим воду. Вода перейдёт в пар, а соль останется в ёмкости.
3. Проверим результат: песок отделён фильтрованием, соль выделена из раствора выпариванием.

Ответ: сначала фильтрование, затем выпаривание. Последовательность выбрана по различию свойств: песок нерастворим и задерживается фильтром, а соль растворяется и проходит вместе с водой. При этих физических способах разделения песок, соль и вода не превращаются в новые вещества.

Типичные ошибки

Ошибка — считать тело и вещество одним и тем же. Её допускают, потому что в обычной речи название материала и предмета часто связывают: говорят «медь» и имеют в виду медную вещь. Проверьте себя вопросом: можно ли назвать форму и назначение предмета; если да, это тело, а материал — вещество. Например, проволока — тело, медь — вещество.

Ошибка — называть любую прозрачную жидкость чистым веществом. Её допускают, потому что раствор соли или сахара внешне может быть похож на чистую воду. Проверить чистоту только взглядом нельзя: прозрачность говорит о внешнем виде, а не о числе веществ в составе. Спросите, известен ли состав образца и подтверждает ли его одно наблюдаемое свойство.

Ошибка — путать однородную смесь с чистым веществом. Компоненты такой смеси не видны, поэтому кажется, что образец состоит из одного вещества. Но невидимость частей не означает их отсутствия: в воздухе есть несколько газов. Проверьте себя по составу — если веществ несколько, перед вами смесь, даже когда она выглядит одинаково во всех частях.

Ошибка — полагать, что при разделении смеси компоненты превращаются в новые вещества. Такое представление возникает из-за заметного изменения образца: например, после выпаривания раствора появляется кристаллическая соль. Однако фильтрование и выпаривание меняют расположение или агрегатное состояние компонентов, а не их химическую природу. Проверьте, можно ли объяснить результат различием физических свойств без образования нового вещества.

Связь с другими темами

До изучения этой темы полезно уметь отличать физические тела от материалов и описывать наблюдаемые признаки предметов. Эти навыки нужны, чтобы правильно называть образцы и сравнивать их свойства. Понятия чистого вещества и смеси понадобятся при изучении растворов, химических реакций и способов разделения веществ. Они помогают понять, какие компоненты есть в образце и что происходит с ними при разных процессах.

Что запомнить

• Тело — предмет, а вещество — то, из чего оно состоит.
• Вещества характеризуют физическими свойствами.
• Чистое вещество имеет постоянный состав.
• Смесь содержит несколько веществ, а её состав может меняться.
• Смеси бывают однородными и неоднородными.
• Компоненты смеси разделяют физическими способами, используя различия их свойств.