§ 2. Вещества и их свойства

Определения и обозначения

Вещество — форма материи, из которой состоят физические тела. Например, железо может быть материалом гвоздя, а вода — содержимым капли или сосуда. Это понятие помогает отличать сам материал от предмета, который из него сделали.

Физическое тело — отдельный предмет, имеющий форму и размеры. Вещество составляет материал этого предмета: у стеклянного стакана телом будет стакан, а веществом — стекло. Такое различение нужно, чтобы точно говорить о том, что именно мы наблюдаем: предмет или его материал.

Свойство вещества — его характеристика, которую можно наблюдать или измерить. К физическим свойствам относятся цвет, плотность, растворимость и температуры плавления и кипения. Они нужны для описания вещества и сравнения его с другими материалами.

Чистое вещество состоит из частиц одного вида, а смесь содержит несколько веществ. Дистиллированная вода — пример чистого вещества, а солёная вода — смеси воды и соли. Различие важно, потому что состав смеси может меняться и вместе с ним меняются её свойства.

Как это устроено

Одно вещество может образовывать тела разной формы, потому что форма зависит от устройства предмета, а не только от его материала. Из стекла делают стаканы, вазы и оконные стёкла. И наоборот, сходные по назначению тела могут состоять из разных веществ: стакан может быть стеклянным, металлическим или пластмассовым. Поэтому название предмета само по себе не сообщает, из чего он изготовлен.

Физические свойства помогают описывать вещества, потому что их можно определить наблюдением или измерением. Агрегатное состояние показывает, является ли образец твёрдым, жидким или газообразным при данных условиях; цвет виден при осмотре, а плотность находят по массе и объёму. Растворимость показывает, может ли вещество растворяться в выбранной жидкости. Температуры плавления и кипения указывают, при каких условиях вещество меняет агрегатное состояние, поэтому совокупность этих характеристик помогает отличать вещества.

Физические и химические свойства различаются тем, меняется ли состав вещества при их проявлении. Цвет или температура кипения характеризуют вещество без образования другого вещества — это физические свойства. Способность вещества разлагаться или вступать в реакцию относится к химическим свойствам, потому что при таком превращении появляются вещества с иным составом. Чтобы классифицировать признак, нужно спросить себя: возникает ли в процессе новое вещество?

Чистое вещество имеет характерные свойства, потому что его частицы относятся к одному виду и состав образца постоянен. В смеси рядом находятся частицы разных веществ, а их соотношение может изменяться. Поэтому свойства смеси зависят от состава: например, солёность воды определяется количеством растворённой соли. Даже ровный цвет и однородный вид образца не доказывают, что он чистый.

Вещества сравнивают по нескольким свойствам, поскольку один признак редко даёт надёжное распознавание. Сначала наблюдают образец, затем при необходимости проводят измерения — например, определяют плотность или температуру кипения. Результаты сопоставляют с известными характеристиками и учитывают условия опыта, включая температуру. Чем больше независимых признаков совпадает, тем обоснованнее вывод о веществе.

Вещества и их свойства

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, о чём говорится: о предмете, материале, свойстве или составе образца. Затем проверьте, требуется ли для проявления свойства химическое превращение. Примеры в последнем столбце подсказывают, как распознать понятие на практике.

Разбор задач

Стакан и ваза из стекла

Стеклянный стакан и стеклянная ваза изготовлены из одного материала. Нужно указать, где тело, а где вещество, не смешивая предмет с тем, из чего он сделан. В условии названы два предмета и общий материал.

1. Найдём конкретные предметы: стакан и вазу. Каждый из них имеет собственную форму и размеры, значит, это физические тела.

2. Определим общий материал предметов. Стекло не является отдельным стаканом или вазой, оно составляет вещество, из которого они изготовлены.

Ответ: стакан и ваза — физические тела, стекло — вещество. Разные тела могут быть сделаны из одного и того же вещества.

Свойства воды

Для воды указаны прозрачность, температура кипения и способность разлагаться при определённых условиях. Требуется разделить признаки на физические и химические. Проверим, образуются ли при проявлении каждого из них другие вещества.

1. Прозрачность можно наблюдать, не изменяя состав воды. Это физическое свойство.

2. Температуру кипения измеряют при переходе воды в пар; сама характеристика не требует химического превращения. Это тоже физическое свойство.

3. Разложение означает, что исходное вещество превращается в другие вещества. Способность разлагаться относится к химическим свойствам.

Ответ: прозрачность и температура кипения — физические свойства, способность разлагаться — химическое. Главный шаг — выяснить, появляются ли новые вещества.

Вода, солёная вода и железо

Даны три образца: дистиллированная вода, солёная вода и железо. Нужно определить, какие из них чистые вещества, а какой — смесь. Ориентируемся на состав, а не на то, насколько однородно выглядит образец.

1. Дистиллированная вода рассматривается как образец одного вещества — воды. Следовательно, это чистое вещество.

2. Железо состоит из частиц одного вида. В рамках задачи его также относят к чистым веществам.

3. В солёной воде присутствуют и вода, и растворённая соль. Значит, в ней несколько веществ, хотя соль может быть не видна.

Ответ: дистиллированная вода и железо — чистые вещества, солёная вода — смесь. Состав, а не внешний вид позволяет правильно классифицировать образец.

Типичные ошибки

Ошибка — называть тело и вещество одним и тем же. Так бывает, когда в повседневной речи говорят «стекло» и о материале, и о стеклянном предмете. Проверьте себя вопросом: есть ли у названного объекта форма и размеры; если да, это тело, а материал — вещество.

Цвет и агрегатное состояние иногда ошибочно считают химическими свойствами, потому что они заметно меняются. Однако их можно наблюдать без превращения вещества в другое, поэтому это физические характеристики. Для проверки спросите, появились ли новые вещества; если нет, свойство не химическое.

Однородный на вид образец принимают за чистое вещество, потому что его компоненты не всегда различимы глазом. Раствор соли, например, выглядит единообразно, хотя содержит воду и соль. Не делайте вывод только по внешнему виду: выясните, сколько веществ входит в состав образца.

Иногда полагают, что образцы одного вещества всегда выглядят одинаково. На наблюдаемые признаки влияют внешние условия: вода при разных температурах может быть жидкой или твёрдой. Сравнивая образцы, указывайте условия наблюдения и не путайте изменение состояния с появлением другого вещества.

Связь с другими темами

Чтобы понять тему, нужно помнить, что физические тела состоят из веществ, а вещества имеют частичное строение. Представление о частицах помогает объяснить, почему материал сохраняет свои свойства, хотя тело может иметь разную форму. Оно также служит основой для последующего изучения состава веществ.

Различение чистых веществ и смесей пригодится при изучении способов разделения смесей. Если образец содержит несколько веществ, можно подбирать способ, использующий различия в их свойствах. Поэтому состав смеси связывают с выбором подходящего способа разделения.

Физические и химические свойства понадобятся при изучении химических реакций и распознавания веществ. Физические признаки можно исследовать без изменения состава, а химические обнаруживают через превращения. Это различие помогает описывать, что именно произошло с веществом в опыте.

Что запомнить

• Вещество — материал, из которого состоят физические тела.
• Одно вещество может входить в состав разных тел.
• Физическое свойство можно наблюдать или измерять без превращения вещества в другое.
• Химические свойства проявляются при химических превращениях.
• Чистое вещество состоит из частиц одного вида.
• Смесь содержит несколько веществ, и её свойства зависят от состава.