Бизди курчап турган бардык нерсенин өзүнүн физикалык жана химиялык табияты бар. Зат эмне деп аталат жана анын кандай түрлөрү бар? Бул белгилүү бир химиялык курамы бар физикалык зат. Латын тилинде «зат» деген сөздү илимпоздор да көп колдонгон Substantia термини белгилейт. Бул эмне?
Бүгүнкү күндө 20 миллиондон ашык түрдүү заттар белгилүү. Газдардын бардык түрлөрү абада, океанда, деңиздерде жана дарыяларда – минералдар жана туздар менен сууда болот. Биздин планетанын катуу беттик катмары көптөгөн тоо тектерден турат. Ар кандай тирүү организмде көп сандагы түрдүү заттар бар.
Жалпы түшүнүктөр
Заманбап химияда аныктамасы заттын бир түрү деп түшүнүлгөн заттын тынч массасы бар. Ал элементардык бөлүкчөлөрдөн же квазибөлүкчөлөрдөн турат. Ар кандай заттын ажырагыс өзгөчөлүгү анын массасы. Эреже катары, салыштырмалуу төмөн тыгыздыкта жана температурада анын курамында электрондор, нейтрондор жана протондор сыяктуу элементардык бөлүкчөлөр көп кездешет. Fromакыркы экөө атомдук ядролор. Бул элементардык бөлүкчөлөрдүн баары молекулалар жана кристаллдар сыяктуу заттарды түзөт. Негизи, алардын атомдук заты (атомдору) электрондордон, протондордон жана нейтрондордон турат.
Биологиянын көз карашы боюнча «зат» – бул ар кандай организмдердин ткандарын түзүүчү зат түшүнүгү. Бул клеткаларда жайгашкан органеллдердин бир бөлүгү. Жалпы мааниде алганда, "зат" бардык физикалык денелерден пайда болгон материянын формасы.
Заттын касиеттери
Заттын касиеттери – индивидуалдуулукту аныктоочу объективдүү мүнөздөмөлөрдүн жыйындысы. Алар бир затты башкасынан айырмалоого мүмкүндүк берет. Заттын эң мүнөздүү физикалык жана химиялык касиеттери:
• тыгыздыгы;
• Кайноо жана эрүү чекиттери;
• термодинамикалык мүнөздөмөлөр;
• химиялык касиеттери;
• кристалл структурасынын маанилери.
Бардык көрсөтүлгөн параметрлер туруктуулар. Бардык заттар бири-биринен айырмалангандыктан, алар белгилүү физикалык касиеттерге ээ. Бул түшүнүк эмнени билдирет? Заттын касиеттери деп аны башка затка айландырбастан, өлчөө же байкоо жүргүзүү жолу менен аныкталуучу белгилерин айтабыз. Алардын эң негизгилери:
• жалпы абалы;
• түс жана жаркырап;
• жыт;
• даамы;
• сууда эрибестик же эригичтик;
• эрүү жана кайноо чекиттери;
• тыгыздыгы;
• электр өткөргүчтүк;
•жылуулук өткөрүмдүүлүк;
• катуулук;
• морттук;
• пластикалык.
Кристалл заттар форма сыяктуу физикалык касиеттери менен да мүнөздөлөт. Түсү, даамы, жыты визуалдык жана сезүү органдарынын жардамы менен аныкталат. Тыгыздык, эрүү жана кайноо чекиттери, электр өткөрүмдүүлүк сыяктуу физикалык параметрлер ар кандай өлчөөлөрдүн жардамы менен эсептелет. Көпчүлүк заттардын физикалык касиеттери жөнүндө маалымат атайын маалымдама китептеринде берилген. Алар заттын агрегаттык абалына көз каранды. Демек, суунун, муздун жана буунун тыгыздыгы такыр башкача. Кычкылтек газ абалында түссүз, ал эми суюк абалда көк. Физикалык касиеттериндеги айырмачылыктарга байланыштуу көптөгөн заттарды ажыратууга болот. Ошентип, жез кызгылт түскө ээ болгон жалгыз металл. Таш туз гана туздуу даамы бар. Көпчүлүк учурларда, затты аныктоо үчүн анын белгилүү бир нече касиеттерин эске алуу керек.
Түшүнүктөрдүн байланышы
Көп адамдар "химиялык элемент", "атом", "жөнөкөй зат" деген түшүнүктөрдү чаташтырышат. Чынында, алар бири-биринен айырмаланат. Ошентип, атом конкреттүү түшүнүк, анткени ал чындап бар. Химиялык элемент - абстракттуу (жамааттык) аныктама. Жаратылышта ал байланган же эркин атомдор түрүндө гана болот. Башкача айтканда, бул жөнөкөй же татаал зат. Ар бир химиялык элементтин өзүнүн символу – белгиси (символу) болот. Кээ бир учурларда жөнөкөй заттын (В, С, Zn) курамын да туюндурат. Бирок көп учурда бул белгихимиялык элементти гана билдирет. Бул кычкылтек формуласы менен апачык көрүнүп турат. Демек, О жөн гана химиялык элемент жана жөнөкөй кычкылтек O2 формуласы менен белгиленет.
Бул түшүнүктөрдүн ортосунда башка айырмачылыктар бар. Бөлүкчөлөрдүн жыйындысы болгон жөнөкөй заттар менен белгилүү бир типтеги атом болгон химиялык элементтин мүнөздөмөлөрүн (касиеттерин) айырмалоо зарыл. Аттарында да айрым айырмачылыктар бар. Көбүнчө, химиялык элементтин жана жөнөкөй заттын белгилөө бирдей. Бирок, бул эрежеден өзгөчөлүктөр бар.
Заттардын классификациясы
Илим жагынан субстанция эмне деп аталат? Ар кандай заттардын саны абдан көп. Табигый зат, анын аныктамасы анын табигый келип чыгышына байланыштуу, органикалык же органикалык эмес болушу мүмкүн. Адам көптөгөн кошулмаларды жасалма жол менен синтездегенди үйрөнгөн. «Заттын» аныктамасы жөнөкөй (жеке) заттарга жана аралашмаларга бөлүнүүнү билдирет. Классификацияга болгон мамиле алардын канчасы киргенине жараша болот.
Жөнөкөй заттын аныктамасы абстракттуу түшүнүктү түшүнөт, бул белгилүү физикалык жана химиялык мыйзамдарга ылайык өз ара байланышкан атомдордун жыйындысын билдирет. Буга карабастан, кээ бир заттар өзгөрүлмө курамга ээ болгондуктан, аны менен аралашма ортосундагы чек абдан бүдөмүк. Алар үчүн азырынча так формула сунуштала элек. Жөнөкөй субстанция үчүн анын акыркы тазалыгына гана жетүүгө мүмкүн болгондуктан, бул түшүнүк абстракция бойдон калууда. Башкача айтканда, алардын кайсы биринде химиялык элементтердин аралашмасы барбири басымдуулук кылат. Көп учурда заттын тазалыгы анын касиетине түздөн-түз таасир этет. Жалпысынан алганда, жөнөкөй зат бир химиялык элементтин атомдорунан курулган. Мисалы, кычкылтек газынын молекуласында 2 окшош атом бар (О2).
Татаал зат эмне деп аталат? Мындай химиялык кошулма молекуланы түзгөн ар кандай атомдорду камтыйт. Ал кээде аралаш химиялык зат деп аталат. Татаал заттар - молекулалары эки же андан көп элементтердин атомдорунан түзүлгөн аралашмалар. Ошентип, мисалы, суу молекуласында бир кычкылтек атому жана 2 суутек атому бар (Н2О). Татаал зат түшүнүгү ар кандай химиялык элементтерди камтыган молекулага туура келет. Мындай заттар жөнөкөй заттарга караганда көп. Алар табигый же жасалма болушу мүмкүн.
Түшүнүгү бир аз ыктыярдуу болгон жөнөкөй жана татаал заттар касиеттери боюнча айырмаланат. Демек, мисалы, титан кычкылтек атомдорунан пайыздын жүздөн бир бөлүгүнө чейин бошотулганда гана күчтүү болот. Татаал жана жөнөкөй зат, анын химиялык аныктамасын түшүнүү бир аз кыйын, эки түрдүү болушу мүмкүн: органикалык эмес жана органикалык.
Органикалык заттар
Органикалык эмес бардык химиялык кошулмалар, аларда көмүртек жок. Бул топко ошондой эле бул элементти камтыган кээ бир заттар (цианиддер, карбонаттар, карбиддер, көмүртек кычкылдары жана бир нече башка заттар) кирет. Аларда органикалык заттарга мүнөздүү скелет жок. затты атагылаМенделеевдин мезгилдик системасы жана химия боюнча мектеп курсунун аркасында ар бир адам формуланы колдоно алат. Алардын баары латын тамгалары менен көрсөтүлгөн. Бул учурда зат эмне деп аталат? Бардык органикалык эмес заттар төмөнкү топторго бөлүнөт:
• жөнөкөй заттар: металлдар (Mg, Na, Ca); металл эместер (P, S); асыл газдар (He, Ar, Xe); амфотердик заттар (Al, Zn, Fe);
• комплекси: туздар, оксиддер, кислоталар, гидроксиддер.
Органикалык зат
Органикалык заттардын аныктамасы абдан жөнөкөй. Бул заттар көмүртек камтыган химиялык кошулмалар кирет. Бул заттардын классы эң кеңири. Ырас, бул эрежеден өзгөчөлүктөр бар. Демек, органикалык заттарга: көмүртек кычкылы, карбиддер, карбонаттар, көмүр кычкылдары, цианиддер жана тиоцианаттар кирбейт.
"Органикалык заттарды ата" деген суроонун жообу бир катар комплекстүү кошулмаларды камтыйт. Аларга: аминдер, амиддер, кетондор, ангидриддер, альдегиддер, нитрилдер, карбон кислоталары, күкүрт органикалык бирикмелер, углеводороддор, спирттер, эфирлер жана эфирлер, аминокислоталар кирет.
Биологиялык органикалык заттардын негизги класстарына липиддер, белоктор, нуклеиндик кислоталар, углеводдор кирет. Алар, көмүртек тышкары, алардын курамында суутек, кычкылтек, фосфор, күкүрт, азот бар. Органикалык заттардын кандай өзгөчөлүктөрү бар? Алардын ар түрдүүлүгү жана түзүлүшүнүн көп түрдүүлүгү чынжырча менен байланышканда күчтүү байланыш түзүүгө жөндөмдүү көмүртек атомдорунун өзгөчөлүгү менен түшүндүрүлөт. Бул абдан туруктуу молекулаларды пайда кылат. Көмүртек атомдору зигзаг чынжырын түзөт,органикалык заттардын мүнөздүү белгиси болуп саналат. Бул учурда молекулалардын түзүлүшү химиялык касиеттерге түздөн-түз таасирин тийгизет. Органикалык заттардагы көмүртек ачык жана циклдик (жабык) чынжырларга бириктирилиши мүмкүн.
Агрегаттар
Химиядагы "заттын" аныктамасы анын агрегация абалы жөнүндө кеңири түшүнүк бербейт. Алар молекулалардын өз ара аракеттенүүсү, алардын бар болушунда ойногон ролу боюнча айырмаланат. Заттын 3 жалпы абалы бар:
• Молекулалар тыгыз байланышта болгон катуу. Алардын ортосунда күчтүү тартылуу бар. Катуу абалда заттын молекулалары эркин кыймылдай албайт. Алар термелүүчү кыймылдарды гана жасай алышат. Натыйжада катуу заттар формасын жана көлөмүн кемчиликсиз сактап калат.
• Суюктук, анда молекулалар эркин жана бир жерден экинчи жерге жыла алат. Бул касиеттери аркасында ар кандай суюктук идиш формасында болуп агып кетиши мүмкүн.
• Газ түрүндө, анда заттын элементардык бөлүкчөлөрү эркин жана туш келди кыймылдайт. Бул абалдагы молекулалык байланыштар ушунчалык алсыз болгондуктан, бири-биринен алыс болушу мүмкүн. Газ абалында зат чоң көлөмдү толтура алат.
Сууну мисал катары колдонуп, муз, суюктук жана буу ортосундагы айырманы түшүнүү абдан оңой. Агрегациянын бардык бул абалдары химиялык заттын жеке мүнөздөмөлөрүнө таандык эмес. Алар сырткы физикалык шарттарга көз каранды болгон заттын бар болуу абалына гана туура келет. Ошол үчүнсууга суюктуктун атрибуту сөзсүз түрдө берилбейт. Тышкы шарттар өзгөргөндө, көптөгөн химиялык заттар агрегациянын бир абалынан экинчи абалына өтөт. Бул процесстин жүрүшүндө аралык (чек ара) түрлөрү ачылат. Алардын эң белгилүүсү – аморфтук абал, аны айнек сымал деп аташат. Химиядагы "заттын" бул аныктамасы анын түзүлүшү менен байланыштуу (грек тилинен которгондо amorphos - формасыз).
Физикада агрегациянын дагы бир абалы каралат, ал плазма деп аталат. Ал толук же жарым-жартылай иондоштурулган жана терс жана оң заряддардын бирдей тыгыздыгы менен мүнөздөлөт. Башкача айтканда: плазма электрдик нейтралдуу. Заттын мындай абалы өтө жогорку температурада гана пайда болот. Кээде алар миңдеген келвинге жетет. Анын кээ бир касиеттери боюнча плазма газга карама-каршы келет. Акыркысы аз электр өткөрүмдүүлүккө ээ. Газ бири-бирине окшош бөлүкчөлөрдөн турат. Бирок алар сейрек кездешет. Плазма жогорку электр өткөрүмдүүлүккө ээ. Ал электр заряды боюнча айырмаланган элементардык бөлүкчөлөрдөн турат. Алар дайыма бири-бири менен иштешет.
Материянын суюк кристалл жана полимер (жогорку серпилгич) сыяктуу аралык абалдары да бар. Бул өткөөл формалардын болушуна байланыштуу адистер көбүнчө "фаза" түшүнүгүн кеңири колдонушат. Белгилүү шарттарда, адаттагыдан бир топ айырмаланып, кээ бир заттар өзгөчө абалга өтөт, мисалы, өтө өткөргүч жана ашыкча суюктук.
Кристаллдар
Кристаллдар кадимки көп жүздүү табигый формадагы катуу заттар. Ал алардын ички түзүлүшүнө негизделет жана аны түзүүчү атомдордун, молекулалардын жана иондордун жайгашуусуна көз каранды. Химияда ал кристалл тор деп аталат. Бул структура ар бир зат үчүн индивидуалдуу, ошондуктан ал негизги физикалык жана химиялык параметрлердин бири болуп саналат.
Кристаллдарды түзгөн бөлүкчөлөрдүн ортосундагы аралыктар торчо параметрлери деп аталат. Алар структуралык анализдин физикалык ыкмаларын колдонуу менен аныкталат. Катуу заттардын кристалл торунун бирден ашык формасы болушу сейрек эмес. Мындай структуралар полиморфтук модификациялар деп аталат. Жөнөкөй заттардын арасында ромбдук жана моноклиникалык формалар кеңири таралган. Мындай заттарга көмүртектин алты бурчтуу жана куб модификациясы болгон графит, алмаз, күкүрт кирет. Бул форма кремний диоксидинин модификациясы болгон кварц, кристобалит, тридимит сыяктуу татаал заттарда да байкалат.
Зат заттын формасы катары
«Зат» жана «зат» түшүнүктөрү мааниси жагынан абдан жакын болгонуна карабастан, алар толук эквиваленттүү эмес. Бул көптөгөн илимпоздор тарабынан ырасталат. Ошентип, «материя» терминин айтканда алар көбүнчө механикалык мыйзамдардын үстөмдүгүнө баш ийген орой, инерттүү жана өлүк реалдуулукту билдирет. "Заттын" аныктамасы өзүнүн формасынан улам жашоого ылайыктуулугу жана формасы идеясын туудурган материал катары көбүрөөк түшүнүлөт.
Бүгүнкү күндө илимпоздор затты ичинде бар объективдүү реалдуулук деп эсептешетмейкиндик жана убакыттын өзгөрүшү. Ал эки формада көрсөтүлүшү мүмкүн:
• Биринчиси толкундуу мүнөзгө ээ. Ага салмаксыздык, өткөрүмдүүлүк, үзгүлтүксүздүк кирет. Ал жарык ылдамдыгы менен жүрө алат.
• Экинчиси корпускулярдуу, эс алуу массасы бар. Ал локализациясы боюнча айырмаланган элементардык бөлүкчөлөрдөн турат. Ал аз же такыр кирбейт жана жарык ылдамдыгы менен жүрө албайт.
Заттын бар болушунун биринчи формасы талаа, экинчиси - субстанция деп аталат. Алардын жалпылыгы көп, анткени электрондор да бөлүкчө жана толкун касиеттерине ээ. Алар микрокосмостун деңгээлинде пайда болот. Ошондуктан талаага жана затка бөлүү абдан ыңгайлуу.
Материя менен талаанын биримдиги
Окумуштуулар заттын элементардык бөлүкчөлөрү канчалык массалуу жана чоң болсо, анын индивидуалдуулугу жана чек арасы ошончолук айкын болоорун эчак аныкташкан. Ошону менен бирге материя менен талаанын ортосундагы үзгүлтүксүздүк менен мүнөздөлгөн карама-каршылык дагы ачык байкалат. Заттын элементардык бөлүкчөлөрү канчалык кичине болсо, анын массасы ошончолук аз болот. Бул учурда аны талаага карама-каршы коюу кыйындайт. Ар кандай микротолкундарда ал жалпысынан маанисин жоготот, анткени ар кандай элементардык бөлүкчөлөр ар кандай талаалардын абалынан (электромагниттик - фотондор, ядролук - мезондор) кванттар дүүлүктүрүшөт.
Материя менен талаанын биримдиги жана алардын ортосунда так чектин жоктугу белгилүү бир шарттарда бөлүкчөлөрдүн талаанын эсебинен пайда болушу, ал эми башка учурларда тескерисинче пайда болушу менен туюнтулат. Буга жакшы мисал боло алатаннигиляция (элементардык бөлүкчөлөрдүн өзгөрүү кубулушу) сыяктуу кубулушка кызмат кылат. Кандай гана материалдык дене болбосун, анын элементтеринин талаалар аркылуу туташуусунун аркасында мүмкүн болгон туруктуу бүтүн.
