A kémikusok számára az anyag legelemibb építőköve az atom. Bár természetesen igaz, hogy az atom még elemi építőelemekre osztható, az atom szintjén kezdenek megjelenni az első jellegzetes “kémiai” tulajdonságok. Az atomoknak sokféle típusa létezik, amint azt az elemek periódusos rendszerében láthatjuk, mindegyiknek megvannak a maga jellegzetes kémiai tulajdonságai. Ezekből az atomokból molekulák állíthatók össze. A molekulák atomok csoportjai, amelyeket kémiai kötésnek nevezett erők tartanak össze.

Az anyag állapotai

Az anyag három különböző állapotba sorolható:

  • SZILÁRD – meghatározott térfogattal, meghatározott alakkal rendelkezik, és merev.
  • Folyékony – meghatározott térfogattal rendelkezik, de nincs meghatározott alakja.
  • GÁZ – nincs határozott térfogata, nincs határozott alakja, és könnyen összenyomható, hogy kisebb térfogatot foglaljon el.
Demo:

  1. Cl2(g), Br2(l), I2(s)
  2. Folyékony nitrogénbe merítve Br2(l) Br2(s)

Keverékek

A csak egyféle atomot vagy egyféle molekulát tartalmazó anyag tiszta anyag. A körülöttünk lévő anyag nagy része azonban tiszta anyagok keverékeiből áll. A levegő, a fa, a kőzetek és a szennyeződések példák ilyen keverékekre. A keverékeket tovább osztályozhatjuk homogén és heterogén keverékekre.

Homogén keverékek

A homogén keverékek atomi vagy molekuláris szinten egyenletesen keverednek. Az ilyen típusú keverékeket oldatoknak is nevezik. Az alábbiakban néhány példát mutatunk be a homogén keverékekre.

A levegő N2, O2, H2O és CO2 gázok homogén keveréke (gáznemű oldata). Ezzel szemben az egyes gázok tartálya önmagában tiszta anyag lenne. Csak akkor homogén keverék (vagy gáznemű oldat), ha molekuláris szinten keverednek.

A réz homogén keveréke (szilárd oldata) a réznek és a cinknek. Ismét mindegyik fém önmagában tiszta anyag. Csak akkor homogén keverék (vagy szilárd oldat), ha atomi szinten keverednek.

A sör H2O, C2H5OH és néhány más anyag homogén keveréke (folyékony oldat). (Sörmolekula nem létezik. A molekula, amely a sör mámorító tulajdonságát adja, az etanol.)

Demo:

  1. Keverjük össze a vizet és az etanolt, hogy homogén oldatot kapjunk – mutassuk be a moláris térfogat fogalmát is.

Heterogén keverékek

A heterogén keverékek atomi vagy molekuláris szinten nem egyenletesen keverednek. Például,

A só és a bors, a csokis keksz vagy a Twix™ csoki, …

mind példa a heterogén keverékekre, ahol az anyagok nem keverednek molekuláris szinten.

Demó:

  1. Vasreszelék és kén szétválasztása mágnessel.
  2. Szőlőszóda szétválasztása narancssárga és kék oldatokra kromatográfiával.

Minden heterogén és homogén keveréket fizikai módszerekkel, például desztillációval vagy kromatográfiával tiszta anyagokra lehet szétválasztani.

    Tudományos számológép alkalmazás

    Fizikai változás

    Az anyag minden olyan változását, amely nem változtatja meg az anyagban lévő atomok és molekulák típusát, fizikai változásnak nevezzük. A víz forrása példa a fizikai változásra. Amikor a víz forr, folyékony állapotból gáz halmazállapotúvá változik. A kémikusok ezt a folyamatot a következőképpen ábrázolnák:

    H2O(l) → H2O(g)

    Itt az (l) a folyadékot, a (g) pedig a gázt jelenti. Mivel ez egy fizikai változás, a H2O molekula nem változik.

    Demo:

    1. CO2(s) → CO2(g)
    2. H2O2(l) → H2O2(g)

    Kémiai változás

    A molekulák viszont szétválhatnak vagy egyesülhetnek más típusú molekulákká. Azt a folyamatot, amikor egy molekula egy másik molekulává alakul át, kémiai változásnak nevezzük.

    Demo:

    1. C2H5OH + 2 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O2(g)

    A kémiai változás fogalmának megértéséhez vizsgáljuk meg, hogy miért olyanok az izzók, amilyenek. Az izzó úgy működik, hogy az izzó belsejében lévő volfrámhuzalon elektromos áramot vezetünk át. A volfrámhuzal egy üveghagyma belsejében van lezárva, mivel ha ezt levegőben tennénk, az izzó nagyon gyorsan kiégne. Ennek az az oka, hogy a volfrámhuzal kémiai reakcióba lép a levegőben lévő O2 gázzal, és volfrám-oxid keletkezik.

    2W+3O2→ 2WO3

    Azért, hogy ez a reakció ne következzen be, az izzó belsejébe zárt levegőből minden oxigént eltávolítanak.

    Kémiai változás

    Ha oxigén szivárog az izzóba, akkor a volfrámhuzal volfrámoxiddá reagál, és az oxidált huzal már nem engedi át könnyen az elektromos áramot. Ha megpróbál elektromos áramot vezetni az oxidált huzalon keresztül, az gyorsan felmelegszik és eltörik. Vagyis a villanykörte kiég.

    Demó:

    1. Villanykörte az izzóba fúrt lyukkal.

    Házi feladat a Kémia, A központi tudomány, 10. kiadásból.

    1.1, 1.2, 1.9, 1.19, 1.21