Какие свойства относятся к физическим а какие к химическим
Разнообразие веществ
За последние 200 лет человечество изучило свойства веществ лучше, чем за всю историю развития химии. Естественно, количество веществ так же стремительно растет, это связано, прежде всего, с освоением различных методов получения веществ.
В повседневной жизни мы сталкиваемся с множеством веществ. Среди них – вода, железо, алюминий, пластмасса, сода, соль и множество других. Вещества, существующие в природе, например, кислород и азот, содержащиеся в воздухе, вещества, растворенные в воде, и имеющие природное происхождение, называются природными веществами. Алюминия, цинка, ацетона, извести, мыла, аспирина, полиэтилена и многих других веществ в природе не существует.
Их получают в лаборатории, и производит промышленность. Искусственные вещества не встречаются в природе, их создают из природных веществ. Некоторые вещества, существующие в природе, можно получить и в химической лаборатории.
Так, при нагревании марганцовки выделяется кислород, а при нагревании мела – углекислый газ. Ученые научились превращать графит в алмаз, выращивают кристаллы рубина, сапфира и малахита. Итак, наряду с веществами природного происхождения существует огромное множество и искусственно созданных веществ, не встречающихся в природе.
Вещества, не встречающиеся в природе, производятся на различных предприятиях: фабриках, заводах, комбинатах и т.п.
В условиях исчерпания природных ресурсов нашей планеты, сейчас перед химиками стоит важная задача: разработать и внедрить методы, при помощи которых можно искусственно, в условиях лаборатории, или промышленного производства, получать вещества, являющиеся аналогами природных веществ. Например, запасы топливных ископаемых в природе на исходе.
Может настать тот момент, когда нефть и природный газ закончатся. Уже сейчас ведутся разработки новых видов топлива, которые были бы такими же эффективными, но не загрязняли окружающую среду. На сегодняшний день человечество научилось искусственно получать различные драгоценные камни, например, алмазы, изумруды, бериллы.
Агрегатное состояние вещества
Вещества могут существовать в нескольких агрегатных состояниях, три из которых вам известны: твердое, жидкое, газообразное. Например, вода в природе существует во всех трех агрегатных состояниях: твердом (в виде льда и снега), жидком (жидкая вода) и газообразном (водяной пар). Известны вещества, которые не могут существовать в обычных условиях во всех трех агрегатных состояниях. Например, таким веществом является углекислый газ. При комнатной температуре это газ без запаха и цвета. При температуре –79°С данное вещество «замерзает» и переходит в твердое агрегатное состояние. Бытовое (тривиальное) название такого вещества «сухой лед». Такое название дано этому веществу из-за того, что «сухой лед» превращается в углекислый газ без плавления, то есть, без перехода в жидкое агрегатное состояние, которое присутствует, например, у воды.
Это интересно: Химические свойства кислорода
Таким образом, можно сделать важный вывод. Вещество при переходе из одного агрегатного состояния в другое не превращается в другие вещества. Сам процесс некоего изменения, превращения, называется явлением.
Физические явления. Физические свойства веществ.
Явления, при которых вещества изменяют агрегатное состояние, но при этом не превращаются в другие вещества, называют физическими. Каждое индивидуальное вещество обладает определенными свойствами. Свойства веществ могут быть различными или сходными друг с другом. Каждое вещество описывают при помощи набора физических и химических свойств. Рассмотрим в качестве примера воду. Вода замерзает и превращается в лед при температуре 0°С, а закипает и превращается в пар при температуре +100°С. Данные явления относятся к физическим, так как вода не превратилась в другие вещества, происходит только изменение агрегатного состояния. Данные температуры замерзания и кипения – это физические свойства, характерные именно для воды.
Свойства веществ, которые определяют измерениями или визуально при отсутствии превращения одних веществ в другие, называют физическими
Испарение спирта, как и испарение воды – физические явления, вещества при этом изменяют агрегатное состояние. После проведения опыта можно убедиться, что спирт испаряется быстрее, чем вода – это физические свойства этих веществ.
К основным физическим свойствам веществ можно отнести следующие: агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость в воде, плотность, температура кипения, температура плавления, теплопроводность, электропроводность. Такие физические свойства как цвет, запах, вкус, форма кристаллов, можно определить визуально, с помощью органов чувств, а плотность, электропроводность, температуру плавления и кипения определяют измерением. Сведения о физических свойствах многих веществ собраны в специальной литературе, например, в справочниках. Физические свойства вещества зависят от его агрегатного состояния. Например, плотность льда, воды и водяного пара различна.
Газообразный кислород бесцветный, а жидкий – голубой Знание физических свойств помогает «узнавать» немало веществ. Например, медь – единственный металл красного цвета. Соленый вкус имеет только поваренная соль. Иод – почти черное твердое вещество, которое при нагревании превращается в фиолетовый пар. В большинстве случаев для определения вещества нужно рассматривать несколько его свойств. В качестве примера охарактеризуем физические свойства воды:
- цвет – бесцветная (в небольшом объеме)
- запах – без запаха
- агрегатное состояние – при обычных условиях жидкость
- плотность – 1 г/мл,
- температура кипения – +100°С
- температура плавления – 0°С
- теплопроводность – низкая
- электропроводность – чистая вода электричество не проводит
Кристаллические и аморфные вещества
При описании физических свойств твердых веществ принято описывать структуру вещества. Если рассмотреть образец поваренной соли под увеличительным стеклом, можно заметить, что соль состоит из множества мельчайших кристаллов. В соляных месторождениях можно встретить и весьма крупные кристаллы. Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников Кристаллы могут иметь различную форму и размер. Кристаллы некоторых веществ, таких как поваренная соль – хрупкие, их легко разрушить. Существуют кристаллы довольно твердые. Например, одним из самых твердых минералов считается алмаз. Если рассматривать кристаллы поваренной соли под микроскопом, можно заметить, что все они имеют похожее строение. Если же рассмотреть, например, частицы стекла, то все они будут иметь различное строение – такие вещества называют аморфными. К аморфным веществам относят стекло, крахмал, янтарь, пчелиный воск. Аморфные вещества – вещества, не имеющие кристаллического строения
Химические явления. Химическая реакция.
Если при физических явлениях вещества, как правило, лишь изменяют агрегатное состояние, то при химических явлениях происходит превращение одних веществ в другие вещества. Приведем несколько простых примеров: горение спички сопровождается обугливанием древесины и выделением газообразных веществ, то есть, происходит необратимое превращение древесины в другие вещества. Другой пример: со временем бронзовые скульптуры покрываются налетом зеленого цвета. Дело в том, что в состав бронзы входит медь. Этот металл медленно взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, в результате на поверхности скульптуры образуются новые вещества зеленого цвета Химические явления – явления превращений одних веществ в другие Процесс взаимодействия веществ с образованием новых веществ называют химической реакцией. Химические реакции происходят повсеместно вокруг нас. Химические реакции происходят и в нас самих. В нашем организме непрерывно происходят превращения множества веществ, вещества реагируют друг с другом, образуя продукты реакции. Таким образом, в химической реакции всегда есть реагирующие вещества, и вещества, образовавшиеся в результате реакции.
- Химическая реакция – процесс взаимодействия веществ, в результате которого образуются новые вещества с новыми свойствами
- Реагенты – вещества, вступающие в химическую реакцию
- Продукты – вещества, образовавшиеся в результате химической реакции
Химическая реакция изображается в общем виде схемой реакции РЕАГЕНТЫ -> ПРОДУКТЫ
- реагенты – исходные вещества, взятые для проведения реакции;
- продукты – новые вещества, образовавшиеся в результате протекания реакции.
Любые химические явления (реакции) сопровождаются определенными признаками, при помощи которых химические явления можно отличить от физических. К таким признакам можно отнести изменение окраски веществ, выделение газа, образование осадка, выделение тепла, излучение света.
Многие химические реакции сопровождаются выделением энергии в виде тепла и света. Как правило, такими явлениями сопровождаются реакции горения. В реакциях горения на воздухе вещества реагируют с кислородом, содержащимся в воздухе. Так, например, металл магний вспыхивает и горит на воздухе ярким слепящим пламенем. Именно поэтому вспышку магния использовали при создании фотографий в первой половине ХХ века. В некоторых случаях возможно выделение энергии в виде света, но без выделения тепла. Один из видов тихоокеанского планктона способен испускать ярко-голубой свет, хорошо заметный в темноте. Выделение энергии в виде света – результат химической реакции, которая протекает в организмах данного вида планктона.
Итог статьи:
- Существуют две большие группы веществ: вещества природного и искусственного происхождения
- В обычных условиях вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях
- Свойства веществ, которые определяют измерениями или визуально при отсутствии превращения одних веществ в другие, называют физическими
- Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников
- Аморфные вещества – вещества, не имеющие кристаллического строение
- Химические явления – явления превращений одних веществ в другие
- Реагенты – вещества, вступающие в химическую реакцию
- Продукты – вещества, образующиеся в результате химической реакции
- Химические реакции могут сопровождаться выделением газа, осадка, тепла, света; изменением окраски веществ
- Горение – сложный физико-химический процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе химической реакции, сопровождающийся интенсивным выделением тепла и света (пламени)
Источник
Что такое физические свойства?
Физические свойства – это те, которые можно наблюдать и измерять без изменения фактического состава вещества. Химический и молекулярный состав остается неизменным независимо от используемого метода измерения.
Таким образом, любое свойство, которое может быть обнаружено и измерено без проведения химической реакции, является физическим свойством.
Могут произойти физические изменения, например. изменение состояний, но это только изменяет физическую форму, а не химическую структуру или молекулярный состав вещества. Например, когда вода замерзает, химическая природа воды не изменяется, поэтому точка замерзания является еще одним физическим свойством.
Состояния материи также являются физическим свойством, поскольку все вещества могут существовать в твердой, жидкой или газовой фазе в зависимости от потери энергии или усиления.
Тот же элемент присутствует после изменения и на протяжении всего процесса. Физические изменения связаны с физическими свойствами.
Физические свойства могут быть обширными или интенсивными:
- Обширные – зависят от количества измеряемого вещества, например, массы, объема и длины.
Обширные свойства являются внешними, т. Е. Вещество не может быть идентифицировано с использованием этих веществ и изменения значений в зависимости от количества присутствующего вещества. Например, вы можете измерить 10 г масла или 10 г воды, но это не позволяет идентифицировать вещество как масло или воду.
- Интенсивный – не зависит от количества измеряемого вещества, например: цвета, плотности, вязкости, плавучести, температуры плавления, температуры замерзания.
Интенсивные свойства всегда одинаковы и могут быть использованы для определения того, что такое вещество. Например. плотность жидкой воды составляет 1 г / мл, точка кипения – 100оC и точкой замерзания 0оC.
Использование нескольких интенсивных свойств позволяет идентифицировать вещество. Вещества также могут быть классифицированы и сгруппированы в зависимости от их физических свойств.
Примеры физических свойств включают:
- температура
- тягучесть
- Внешность
- Текстура
- цвет
- запах
- форма
- Растворимость
- Электрический заряд
- Молекулярный вес
- Точка кипения
- Температура плавления
- Точка замерзания
- объем
- масса
- длина
- плотность
- Растворимость
- полярность
- вязкость
- давление
- Электрический заряд
- твердость
Что такое химические свойства?
Химическое свойство по определению означает, что измерение свойства приводит к изменению фактической химической структуры вещества. Химические свойства становятся очевидными, когда вещество подвергается химическому изменению или реакции.
Химические свойства описывают способность вещества сочетаться с другими веществами или превращаться в другой продукт. Это способ описания того, что вещество может реагировать или в конечном итоге меняется. Когда происходит химическая реакция, вещество изменяется на совершенно другой тип вещества.
Например, натрий может реагировать с водяным паром в воздухе и сильно взрываться; железо и кислород объединяются, образуя ржавчину, так что железо обладает химической способностью образовывать ржавчину; бензин обладает способностью гореть (это легковоспламеняющийся).
Химическое свойство – любое качество, которое может быть установлено только тогда, когда происходит изменение химической идентификации вещества. Простое касание или наблюдение вещества не будет демонстрировать его химические свойства. Структура вещества или вещества должна быть изменена, чтобы увидеть химическое свойство.
Химические свойства полезны для понимания, поскольку это помогает в идентификации неизвестных веществ или при попытке разделить или очистить вещества и может позволить ученым классифицировать такие вещества, как соединения.
Зная эти свойства, ученые могут придумать приложения, в которых можно использовать различные вещества.
Ученые также могут предсказать, как образцы будут реагировать в химической реакции, если они заранее знают химические свойства веществ.
Некоторые примеры химических свойств включают следующее:
- токсичность
- Химическая стабильность (если соединение будет реагировать с водой или воздухом)
- Теплота сгорания
- Воспламеняемость (будь то соединение будет гореть при воздействии пламени)
- Реакционная способность (способность реагировать с другими химическими веществами)
- Энтальпия образования
- Окислительные состояния (набирают кислород, теряют водород или теряют электроны и приводят к изменению количества окисляемого вещества. Примером этого может быть ржавчина).
- Типы химических связей, которые будут образовываться (будь то ковалентные, нековалентные или водородные)
- плавучесть
- вязкость
- сжимаемость
- Радиоактивность (излучение атома)
- Период полураспада
В чем разница между физическими и химическими свойствами?
- Физические свойства – это те свойства, которые можно наблюдать или измерять без
вызывая или приводя к изменению вещества, тогда как химические свойства наблюдаются только после того, как произошло изменение вещества.
- Физические свойства могут изменять состояния без изменения молекулярной структуры, но это не относится к химическим свойствам.
- С химическими свойствами химическая идентичность вещества изменяется, это не относится к физическим свойствам.
- С химическими свойствами структура материала изменяется, а структура не изменяется в случае физических свойств.
- Химическая реакция возникает до того, как становится очевидным химическое свойство, в то время как для физического свойства не требуется никакой химической реакции.
- Химические свойства, в отличие от физических свойств, могут быть использованы для прогнозирования того, как вещества будут реагировать.
Таблица сравнения физических и химических свойств
| Физические свойства | Химическое имущество |
| Наблюдается без изменения | Наблюдается только после внесения изменений |
| Может изменять физическое состояние, но не молекулы | Всегда меняет молекулы |
| Химическая идентичность остается той же | Изменения химической идентичности |
| Структура материала не изменяется | Структура изменений материалов |
| Никакой химической реакции не требуется, чтобы показать свойство | Химическая реакция необходима, чтобы показать свойство |
| Нельзя использовать для прогнозирования того, как вещества будут реагировать | Может использоваться для прогнозирования того, как вещества будут реагировать |
Резюме:
- Физические свойства можно наблюдать без каких-либо изменений в веществе.
- Физические свойства могут варьироваться в зависимости от количества вещества, например, длины, объема и массы. Они известны как обширные физические свойства.
- Интенсивные физические свойства не зависят от количества вещества, например. текстура.
- Физические свойства могут изменять состояния, но сохраняют одну и ту же химическую структуру, например. замораживание воды или кипение.
- Химические свойства можно наблюдать только при изменении, таком как химическая реакция.
- Материя классифицируется как на основе их физических, так и химических свойств.
Источник
Каждый предмет, окружающий человека, изготовлен из определенного сырья. В его качестве выступают различные материалы. Для того чтобы эффективнее их использовать, прежде всего следует тщательно исследовать присущие им свойства и характеристики.
Виды свойств
В настоящее время исследователи определили три основных вида свойств материалов:
- физические;
- химические;
- механические.
Каждое из них описывает определенные характеристики того или иного материала. В свою очередь они могут комбинироваться, например, физические и химические свойства материалов объединяются в физико-химические.
Физические свойства
Физические свойства материалов дают характеристику их строения, а также отношения к любого рода процессам (физического характера), которые исходят из внешней среды. Эти свойства могут быть:
- Удельными характеристиками строения и структурными характеристиками – истинная, средняя и насыпная плотности; закрытая, открытая или общая плотности.
- Гидрофизическими (ответная реакция на воздействие воды либо мороза) – водопоглощением, влагоотдачей, влажностью, морозостойкостью.
- Теплофизическими (свойства возникающие под воздействием тепла либо холода) – теплопроводностью, теплоемкостью, огнеупорностью, огнестойкостью и др.
Все они относятся к основным физическим свойствам материалов и веществ.
Удельные характеристики
Истинной плотностью называется физическое свойство материалов, которое выражается отношением массы вещества к его объему. При этом исследуемый объект должен пребывать в абсолютной плотности, то есть без пустот и пор. Средней плотностью называют физическую величину, которая определяется отношением массы вещества к объему, занимаемому им в пространстве. При расчете этого свойства объем объекта включает в себя все внутренние и внешние поры и пустоты.
Сыпучим веществам характерно такое физическое свойство материалов, как насыпная плотность. Объем такого объекта исследования включает в себя не только пористость материала, но и образовавшиеся между элементами вещества пустоты.
Пористость материала – это величина, которая выражает степень заполненности общего объема вещества порами.
Гидрофизические свойства
Последствия воздействия на материал воды или морозов во многом зависят от степени его плотности и пористости, которые влияют на уровень водопоглощения, водопроницаемости, морозостойкости, теплопроводности и др.
Водопоглощением называется способность вещества впитывать и удерживать в себе влагу. Высокий уровень пористости при этом играет важную роль.
Влагоотдача является свойством, противоположным водопоглощению, то есть характеризует материал со стороны отдачи влаги в окружающую его среду. Эта величина играет важную роль в обработке некоторых веществ, например, строительных, которые в процессе возведения имеют высокую влажность. Благодаря влагоотдаче они высыхают до тех пор, пока их влажность не сравняется с окружающей средой.
Гигроскопичность – это свойство предусматривающее поглощение объектом водяных паров извне. Например, древесина способна поглощать много влаги, в результате чего растет ее масса, снижается уровень прочности и меняется размер.
Усушка или усадка – это гидрофизическое свойство материалов, которое предусматривает уменьшение его объемов и размера в процессе высыхания.
Водостойкостью называется способность вещества сохранять свою прочность в результате увлажнения.
Морозостойкостью является способность материала, насыщенного водой, многократно выдерживать заморозку и оттаивание без снижения уровня прочности и разрушения.
Теплофизические свойства
Как упомянуто выше, такие свойства описывают последствия воздействий тепла или холода на вещества и материалы.
Теплопроводностью называется способность объекта передавать тепло от поверхности к поверхности через свою толщу.
Теплоемкость – свойство вещества, предусматривающее поглощение определенного количества тепла при нагревании и выделение того же количества тепла при охлаждении.
Огнестойкостью называется физическое свойство материала, которое описывает его способность противостоять действию высокой температуры и жидкости при пожаре. В соответствии с уровнем огнестойкости материалы и вещества могут быть несгораемыми, трудносгораемыми и сгораемыми.
Огнеупорность – это способность объекта выдерживать длительные воздействия высокими температурами без последующего расплавления и деформации. В зависимости от уровня огнеупорности вещества могут быть огнеупорными, тугоплавкими и легкоплавкими.
Паро- и газопроницаемостью называется физическое свойство материалов пропускать через себя под давлением воздушные газы либо водяной пар.
Химические свойства
Химическим называются свойства, которые описывают способность материалов реагировать на воздействия окружающей среды, ведущие к изменениям в их химической структуре. Кроме того, к таким свойствам относятся и характеризующие вещества со стороны их влияния на структуры других объектов. С точки зрения химических свойств материалы описываются уровнем растворимости, кислото- и щелочестойкостью, газоустойчивостью и антикоррозийностью.
Растворимостью обозначается способность вещества к растворению в воде, бензине, масле, скипидаре и других растворителях.
Кислотостойкость показывает уровень стойкости материала к воздействию минеральных и органических кислот.
Щелочестойкость учитывается при технологических обработках веществ, так как помогает распознать их природу.
Газостойкостью характеризуют способность объекта противостоять взаимодействию с газами, которые входят в состав атмосферы.
С помощью показателя антикоррозийности можно узнать, насколько вещество поддается разрушению коррозией, возникающей в результате воздействия на него внешней среды.
Механические свойства
Механическими свойствами называются реакции материалов на приложенные к ним механические нагрузки.
Физические и механические свойства материалов часто пересекаются, однако существует ряд исключительно механических показателей. Со стороны механики вещества характеризуются упругостью, прочностью, твердостью, пластичностью, усталостью, хрупкостью и др.
Упругостью является способность тел (твердых) к сопротивлению воздействиям, направленным на изменение их объема либо формы. Объект с высокой величиной упругости устойчив к механическим напряжениям и способен самостоятельно восстанавливаться, возвращаясь в исходное состояние после прекращения воздействия.
Прочность показывает, насколько материал устойчив к разрушению. Его максимальный показатель для определенного объекта называется пределом прочности. Пластичность также относится к прочностным показателям. Она является свойством (характерным для твердых тел) бесповоротно изменять свой внешний вид (деформироваться) под влиянием сил, исходящих извне.
Усталостью называется накопительные процесс, при котором в результате повторяющихся механических воздействий растет уровень внутреннего напряжения материала. Этот уровень будет увеличиваться до тех пор, пока не пересечет предел упругости, в результате чего материал начнет разрушаться.
Одним из самых распространенных свойств является твердость. Она представляет собой уровень сопротивления объекта вдавливанию.
Методика определения физических свойств
Для того чтобы узнать определенные физические свойства материала, используются различные способы, каждый из которых направлен на исследование какого-то определенного показателя.
Для того чтобы определить плотность образца материала, зачастую пользуются методом гидростатического взвешивания. Он предусматривает измерение объема вещества по массе вытесняемой им жидкости. Истинную плотность рассчитывают математическим путем, разделив массу объекта на его абсолютный объем.
Эксперимент по определению величины водопоглощения производится в несколько этапов. Прежде всего образец материала взвешивается, производится измерение его размеров и вычисляется объем. После этого он погружается в воду на 48 часов для насыщения жидкостью. Спустя 2 дня образец достают из воды и немедленно взвешивают, после чего математическим путем вычисляется водопоглощение материала.
Большинство методов определения физических свойств материалов на практике сводятся к использованию специальных формул.
Определение химических свойств
Все основные химические свойства веществ определяются путем создания условий для взаимодействия объекта исследования с различными реагентами. Для определения растворимости используется вода, масло, бензин и другие растворители. Уровень окисления и подверженности образованию коррозии определяется с помощью различных окислителей, которые способствуют общим, петтинговым и межкристаллитным реакциям.
Определение механических характеристик
Механические свойства веществ в значительной степени зависят от их структуры, сил, которые к ним прикладываются, температуры и внешнего давления. Практически все механические характеристики материалов устанавливаются в процессе лабораторных испытаний. Самыми простыми из них являются растяжение, сжатие, кручение, нагружение и изгиб. Так, например, предел прочности материала при изгибе и сжатии определяется при помощи гидравлического пресса.
Кроме того, при определении механических свойств также используют специальные формулы, которые зачастую основываются на массе объекта и его объеме.
Источник