oppimistulokset
- tunnista aineen ominaisuudet ja muutokset fysikaalisina tai kemiallisina
- tunnista aineen ominaisuudet laajaksi tai intensiiviseksi
ominaisuuksia, joiden avulla voidaan erottaa jokin aine toisesta, kutsutaan ominaisuuksiksi. Fysikaalinen ominaisuus on aineen ominaisuus, joka ei liity sen kemiallisen koostumuksen muutokseen. Tuttuja esimerkkejä fysikaalisista ominaisuuksista ovat tiheys, väri, kovuus, sulamis-ja kiehumispisteet sekä sähkönjohtavuus. Voimme tarkkailla joitakin fysikaalisia ominaisuuksia, kuten tiheyttä ja väriä, muuttamatta havaitun aineen fysikaalista tilaa. Muut fysikaaliset ominaisuudet, kuten raudan sulamislämpötila tai veden jäätymislämpötila, voidaan havaita vasta aineen kokiessa fysikaalisen muutoksen. Fysikaalinen muutos on aineen olomuodon tai ominaisuuksien muutos ilman, että aineen kemiallinen koostumus muuttuu (aineen sisältämien aineiden identiteetit). Havaitsemme fyysisen muutoksen, kun vaha sulaa, sokeri liukenee kahviin ja höyry tiivistyy nestemäiseksi vedeksi (Kuva 1). Muita esimerkkejä fysikaalisista muutoksista ovat metallien magnetointi ja demagnetointi (kuten tehdään yhteisillä antitheft-suojaustageilla) ja kiintoaineiden jauheiden jauhaminen (joka voi joskus tuottaa huomattavia värimuutoksia). Kussakin näistä esimerkeistä aineen fysikaalinen olomuoto, muoto tai ominaisuudet muuttuvat, mutta sen kemiallinen koostumus ei muutu.
kuva 1. a) vaha muuttuu fyysisesti, kun kiinteää vahaa kuumennetaan ja siitä muodostuu nestemäistä vahaa. B) höyryn tiivistyminen keittoastian sisällä on fyysinen muutos, kun vesihöyry muuttuu nestemäiseksi vedeksi. (credit a: modification of work by ”95jb14” / Wikimedia Commons; credit b: ”mjneuby”/Flickr)
yhden ainetyypin muutos toiseen tyyppiin (tai kyvyttömyys muuttua) on kemiallinen ominaisuus. Esimerkkejä kemiallisista ominaisuuksista ovat syttyvyys, myrkyllisyys, happamuus, reaktiivisuus (monet tyypit) ja palamislämpö. Esimerkiksi rauta yhdistyy hapen kanssa veden läsnä ollessa muodostaen ruostetta; Kromi ei hapetu (kuva 2). Nitroglyseriini on erittäin vaarallista, koska se räjähtää helposti; neon aiheuttaa lähes mitään vaaraa, koska se on hyvin unreactive.
kuva 2. A) yksi raudan kemiallisista ominaisuuksista on se, että se ruostuu; b) yksi kromin kemiallisista ominaisuuksista on se, että se ei ruostu. (luotto a: Tony Hisgettin työn modifikaatio; luotto b: ”Atoma”/Wikimedia Commons ’ n työn modifikaatio)
kemiallinen muutos tuottaa aina yhden tai useamman ainetyypin, jotka eroavat muutosta edeltäneestä aineesta. Ruosteen muodostuminen on kemiallinen muutos, koska ruoste on erilaista ainetta kuin ennen ruosteen muodostumista esiintyvä rauta, happi ja vesi. Nitroglyseriinin räjähdyksessä on kyse kemiallisesta muutoksesta, koska syntyneet kaasut ovat hyvin erilaista ainetta kuin alkuperäinen aine. Muita esimerkkejä kemiallisista muutoksista ovat reaktiot, jotka suoritetaan laboratoriossa (kuten kupari reagoi typpihapon kanssa), kaikki palamisen muodot (polttaminen) ja ruoan kypsentäminen, sulattaminen tai mätäneminen (kuva 3).
kuva 3. a) kupari ja typpihappo muuttuvat kemiallisesti muodostaen kuparinitraattia ja ruskeaa, kaasumaista typpidioksidia. B) tulitikun palamisen aikana tulitikun selluloosa ja ilmasta tuleva happi muuttuvat kemiallisesti muodostaen hiilidioksidia ja vesihöyryä. C) punaisen lihan keittäminen aiheuttaa useita kemiallisia muutoksia, kuten raudan hapettumisen myoglobiinissa, joka johtaa tuttuun punaisesta ruskeaan värimuutokseen. d) banaanin muuttuminen ruskeaksi on kemiallinen muutos, kun uusia, tummempia (ja vähemmän maukkaita) aineita muodostuu. (credit b: modification of work by Jeff Turner; credit c: modification of work by Gloria Cabada-Leman; credit d: Roberto Verzon työn modifiointi)
aineen ominaisuudet kuuluvat yhteen kahdesta kategoriasta. Jos omaisuus riippuu läsnä olevan aineen määrästä, se on laaja omaisuus. Aineen massa ja tilavuus ovat esimerkkejä laajoista ominaisuuksista; esimerkiksi maitolitralla on suurempi massa ja tilavuus kuin kupillisella maitoa. Laajan kiinteistön arvo on suoraan verrannollinen kyseisen aineen määrään. Jos aineen näytteen ominaisuus ei riipu läsnä olevan aineen määrästä, se on intensiivinen ominaisuus. Lämpötila on esimerkki intensiivisestä ominaisuudesta. Jos gallona ja maitokuppi ovat kumpikin 20 °C: ssa (huoneenlämmössä), kun ne yhdistetään, lämpötila pysyy 20 °C: ssa.toisena esimerkkinä tarkastellaan lämmön ja lämpötilan erillisiä mutta toisiinsa liittyviä ominaisuuksia. Kädellesi roiskunut pisara kuumaa ruokaöljyä aiheuttaa lyhyen, vähäisen epämukavuuden, kun taas kattilallinen kuumaa öljyä aiheuttaa vakavia palovammoja. Sekä pisara että öljypannu ovat samassa lämpötilassa (intensiivinen ominaisuus), mutta ruukussa on selvästi enemmän lämpöä (laaja ominaisuus).
Hazard Diamond
olet saattanut nähdä kuvan 4 symbolin kemikaalisäiliöissä laboratoriossa tai työpaikalla. Tätä kemiallista vaaratimanttia kutsutaan joskus ”tulitimantiksi” tai ”vaaratimantiksi”, ja se tarjoaa arvokasta tietoa, jossa esitetään lyhyesti ne erilaiset vaarat, joista on hyvä olla tietoinen työskenneltäessä jonkin tietyn aineen kanssa.
kuva 4. National Fire Protection Agency (NFPA) hazard diamond tiivistää kemiallisen aineen suuronnettomuusvaarat.
NFPA kehitti National Fire Protection Agency (NFPA) 704 Hazard Identification System-järjestelmän, joka tarjoaa turvallisuustietoja tietyistä aineista. Järjestelmä kertoo yksityiskohtaisesti syttyvyydestä, reaktiivisuudesta, terveydestä ja muista vaaroista. Yleisessä timanttisymbolissa ylin (punainen) timantti määrittää palovaaran tason (leimahduspisteen lämpötila-alue). Sininen (vas.) timantti kertoo terveysriskin tason. Keltainen (oikealla) timantti kuvaa reaktiivisuuden vaaroja, kuten sitä, kuinka helposti aine räjähtää tai muuttuu voimakkaasti kemiallisesti. Valkoinen (pohja) timantti osoittaa erityisiä vaaroja, kuten jos se on hapetin (jonka avulla aine palaa ilman/hapen puuttuessa), käy läpi epätavallisen tai vaarallisen reaktion veden kanssa, on syövyttävä, hapan, emäksinen, biologinen vaara, radioaktiivinen ja niin edelleen. Jokainen vaara on mitoitettu asteikolla 0-4 siten, että 0 ei ole vaara ja 4 on erittäin vaarallinen.
vaikka monet alkuaineet eroavat dramaattisesti kemiallisilta ja fysikaalisilta ominaisuuksiltaan, joillakin alkuaineilla on samanlaisia ominaisuuksia. Voimme tunnistaa elementtejä, joilla on yhteisiä käyttäytymismalleja. Esimerkiksi monet elementit johtavat lämpöä ja sähköä hyvin, kun taas toiset ovat huonoja johtimia. Näitä ominaisuuksia voidaan käyttää lajitella elementit kolmeen luokkaan: metallit (elementit, jotka toimivat hyvin), nonmetals (elementit, jotka toimivat huonosti), ja metalloidit (elementit, joilla on ominaisuuksia sekä metallien ja nonmetals).
Jaksollinen järjestelmä on alkuaineiden taulukko, joka asettaa ominaisuuksiltaan samankaltaisia alkuaineita lähekkäin (kuva 5). Opit lisää jaksollisesta järjestelmästä, kun jatkat kemian tutkimista.
kuva 5. Jaksollinen järjestelmä näyttää, miten alkuaineet voidaan ryhmitellä tiettyjen samankaltaisten ominaisuuksien mukaan. Huomaa taustaväri ilmaisee, onko Elementti metalli, metalloidi tai Epämetalli, kun taas elementin symboli väri ilmaisee, onko se kiinteä, neste tai kaasu.
Video Review: Physical and Chemical Properties
voit katsoa kappaleen ”Physical Vs. Chemical Changes – Explained” transkription tästä (avautuu uuteen ikkunaan).
avainkäsitteet ja yhteenveto
kaikilla aineilla on erilliset Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, ja niissä voi tapahtua fysikaalisia tai kemiallisia muutoksia. Fysikaalisiin ominaisuuksiin, kuten kovuuteen ja kiehumispisteeseen, ja fysikaalisiin muutoksiin, kuten sulamiseen tai jäätymiseen, ei liity aineen koostumuksen muutosta. Kemiallisiin ominaisuuksiin, kuten syttyvyyteen ja happamuuteen, sekä kemiallisiin muutoksiin, kuten ruostumiseen, liittyy aineen tuotanto, joka poikkeaa siitä, mitä oli ennen.
mitattavat ominaisuudet jaetaan jompaankumpaan kahdesta kategoriasta. Laajat ominaisuudet riippuvat aineen määrästä, esimerkiksi kullan massasta. Intensiiviset ominaisuudet eivät riipu läsnä olevan aineen määrästä, esimerkiksi kullan tiheydestä. Lämpö on esimerkki laajasta kiinteistöstä ja lämpötila on esimerkki intensiivisestä kiinteistöstä.
kokeile
- Luokittele seuraavan kappaleen kuusi alleviivattua ominaisuutta kemiallisiksi tai fysikaalisiksi: fluori on vaaleankeltainen kaasu, joka reagoi useimpien aineiden kanssa. Vapaa alkuaine sulaa -220 °C: n lämpötilassa ja kiehuu -188 °C: n lämpötilassa. Hienoksi jakautuneet metallit palavat fluorissa kirkkaalla liekillä. Yhdeksäntoista grammaa fluoria reagoi 1,0 gramman vedyn kanssa.
- luokittelee jokaisen seuraavista muutoksista fysikaaliseksi tai kemialliseksi:
- höyryn tiivistyminen
- bensiinin polttaminen
- maidon hapetus
- sokerin liuottaminen veteen
- kullan sulaminen
- luokittelee jokaisen seuraavista muutoksista fysikaaliseksi tai kemialliseksi:
- hiilenpoltto
- jään sulaminen
- suklaasiirapin sekoittaminen maitoon
- sähikäisen räjähdys
- ruuvimeisselin magnetointi
- happikaasunäytteen tilavuus muuttui lämpötilan muuttuessa 10 mL: sta 11 mL: aan. Onko tämä kemiallinen vai fyysinen muutos?
- 2,0 litran vetykaasu yhdistettynä 1,0 litran happikaasuun tuottaa 2,0 litraa vesihöyryä. Käykö happi läpi kemiallisen tai fysikaalisen muutoksen?
- selitä ero laajojen ja intensiivisten ominaisuuksien välillä.
- Määrittele seuraavat ominaisuudet joko laajoiksi tai intensiivisiksi.
- tilavuus
- lämpötila
- lämpö
- kiehumispiste
- aineen tiheys (d) on intensiivinen ominaisuus, joka määritellään sen massan (m) ja tilavuuden (V) suhteena.\text{density}=\dfrac{\text{mass}}{\text{volume}}; \text{d} = \dfrac{\text{m}}{\text{v}}. Kun otetaan huomioon, että massa ja tilavuus ovat molemmat laajoja ominaisuuksia, selitä, miksi niiden suhde, tiheys, on intensiivinen.
Sanasto
kemiallinen muutos: muutos, joka tuottaa erilaisen aineen kuin alkuperäinen ainelaji
kemiallinen ominaisuus: käyttäytyminen, joka liittyy yhden ainelajin muuttumiseen toisenlaiseksi aineeksi
laaja ominaisuus: aineen ominaisuus, joka riippuu aineen määrästä
intensiivinen ominaisuus: aineen ominaisuus, joka on riippumaton aineen määrästä
fysikaalinen muutos: aineen olomuodon tai ominaisuuksien muutos, joka ei aiheuta muutosta aineen kemiallisessa koostumuksessa