Читать книгу Биология. Введение в биологию. 5 класс - Группа авторов - Страница 9

Вещества

Мир, который окружает человека, очень разнообразен. Вы изучили строение Солнечной системы и знаете, что её составляют Солнце, планеты, их спутники, астероиды, кометы, метеориты. Все они называются телами. Изучая строение Земли, вы тоже знакомитесь с телами – это куски горных пород, минералов. Растения, животные, человек – тоже тела.

Всё, что нас окружает, – тела живой и неживой природы, изделия – состоит из веществ. Железо, стекло, соль, вода, полиэтилен – это вещества. Их очень много. В настоящее время известно более 7 млн разных веществ, и каждый год люди синтезируют новые, ранее неизвестные. Учёные многих стран работают над созданием экологически чистого автомобильного топлива, высокоэффективных минеральных удобрений, лекарств от гриппа, СПИДа и многих других болезней.

В природе вещества находятся в трёх состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Вещества могут переходить из одного состояния в другое.

В большинстве случаев вещества встречаются в виде смесей. Иногда это хорошо заметно даже невооружённым глазом. Например, глядя на кусочек гранита, можно увидеть, что он состоит из смеси веществ: кварца, слюды и полевого шпата, а вот в однородном на вид молоке только под микроскопом можно различить капельки жира и белки, плавающие в жидкости (воде).

Составные части гранита

Вещества без примесей называют чистыми. В природе таких веществ не существует. Их получение – одна из важных задач химической промышленности. Чистые вещества используют в электронике, атомной промышленности, при производстве лекарственных препаратов.

Примеси могут резко менять свойства веществ. Небольшая добавка соли или сахара изменит вкус воды, капля чернил – её цвет. Эту особенность заметили ещё очень давно. Древние металлурги получали сплавы (смеси металлов) – бронзу, латунь и другие, отличающиеся от исходного металла, меди, большей прочностью, стойкостью к воздействию воды и воздуха. При получении стали незначительная добавка металла хрома делает её нержавеющей, а добавка вольфрама придаёт ей способность выдерживать очень высокие температуры.

В смеси каждое вещество сохраняет свои свойства. Зная эти свойства, смеси можно разделять на составные части.

Разделение смеси

Вещества бывают простые и сложные. Для того чтобы ответить на вопрос, чем они отличаются, нужно знать особенности строения вещества. Не один век учёные пытались узнать, как же оно устроено.

Модели молекул простых и сложных веществ

В настоящее время известно, что все вещества состоят из мельчайших частиц: молекул, атомов или ионов. Они так малы, что увидеть их невооружённым глазом невозможно. Молекулы – это частицы, состоящие из атомов. Атомы одного вида называют элементами. В одной молекуле может быть два, три и даже сотни и тысячи атомов. Ионы – это видоизменённые атомы. В будущем вы узнаете о строении этих частиц более подробно.

Изучая строение атомов, учёные установили, что атомы отличаются друг от друга, т. е. в природе существуют разные виды атомов: один вид – атомы кислорода, другой – атомы углерода и т. д. Современной науке известно 111 видов атомов (элементов). Соединяясь между собой в различных комбинациях, они образуют то многообразие веществ, которое существует в природе.

Теперь мы сможем ответить на поставленный вопрос. Если в состав веществ входят атомы одного вида, то такие вещества называют простыми. Это хорошо известные вам металлы (железо, медь, золото, серебро) и неметаллы (сера, фосфор, графит и многие другие).

Нагревание смеси железа и серы. Получение сложного вещества сульфида железа. Железо + сера = сульфид железа

Жидкая вода

Водяной пар

Вещества, состоящие из частиц, образованных атомами разных видов, называют сложными. Например, вода, углекислый газ.

В результате реакции можно получить новое сложное вещество, например сульфид железа. В нём нет простых веществ – серы и железа. Они входят в его состав как атомы определённых видов (атомы серы и атомы железа).

Многообразие явлений природы

Окружающий нас мир постоянно изменяется: испаряется вода, тает снег, разрушаются скалы, горит дерево, ржавеет железо, гремит гром, сверкает молния. Такие изменения называют явлениями. Что у них общего и чем они отличаются? Проведём небольшое исследование.

Вы видите, что при нагревании форма тела (кусочка льда) изменилась, однако состав вещества (воды) остался прежним.

При прокаливании медной пластинки образовалось новое вещество – оксид меди.

Проведённые опыты показывают, что в одних случаях происходит образование новых веществ, в других – нет. На основании этого признака различают физические и химические явления.

При нагревании воды новые вещества не образуются

При прокаливании медной пластинки атомы меди взаимодействуют с атомами кислорода, и образуется новое вещество

К физическим относят тепловые, механические, световые, звуковые, электрические и магнитные явления. С ними мы постоянно встречаемся в повседневной жизни.

Стыки железных рельсов

Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел, называют тепловыми.

При нагревании длина и объём тел увеличиваются, а при охлаждении – уменьшаются. Это явление необходимо учитывать в строительстве и промышленном производстве. При прокладке железнодорожных и трамвайных путей на стыках рельсов оставляют небольшие промежутки, поэтому при нагревании и удлинении рельса путь не разрушается. При строительстве мостов один конец моста обычно устанавливают на специальных катках. Благодаря этому при тепловом расширении или сжатии мост не разрушается.

Установка моста на специальных катках

Изменение состояния воды

При изменении температуры вещество может переходить из одного состояния в другое, что хорошо видно на примере изменения состояния воды.

Примером механических явлений может служить изменение формы тела, например сжатие и распрямление пружины.

Движение живых организмов, небесных тел, транспорта, скатывание камней и снега с гор, подъём и спуск груза, вращение колёс – все перемещения тел в пространстве – это тоже механические явления.

Световые явления связаны с особенностями светового луча. Например, прямолинейность его распространения объясняет образование теней.

Солнечное затмение

Способность света отражаться от тел, на которые он падает, даёт нам возможность видеть их.

Удивительно красивы световые явления в природе, например радуга. Она образуется в результате разложения света в каплях дождя.

Это только некоторые примеры физических явлений. Основной признак всех этих явлений – сохранение веществ.

Теперь рассмотрим химические явления. По-другому эти явления называют химическими превращениями или химическими реакциями. В результате таких реакций образуются новые вещества, которые отличаются от исходных по ряду признаков.

Человек использует химические реакции для получения минеральных удобрений, лекарств, красок, моющих средств. Учёные создают новые вещества, каких в природе не существует.