Chemie

CÍLE UČENÍ

Na konci této části budete umět:

• Rozlišit vlastnosti a změny látek jako fyzikální nebo chemické
• Rozlišit vlastnosti látek jako extenzivní nebo intenzivní

Obrázek 1. (a) Při zahřívání pevného vosku dochází k fyzikální změně a vzniká tekutý vosk. (b) Fyzikální změnou je kondenzace páry uvnitř hrnce, kdy se vodní pára mění na kapalnou vodu. (credit a: modification of work by „95jb14″/Wikimedia Commons; credit b: modification of work by „mjneuby“/Flickr)

Obrázek 2. (a) Jednou z chemických vlastností železa je, že rezaví; (b) jednou z chemických vlastností chromu je, že nerezaví. (kredit a: úprava práce Tonyho Hisgetta; kredit b: úprava práce „Atoma“/Wikimedia Commons)

Obrázek 3. (A) Měď a kyselina dusičná podléhají chemické změně za vzniku dusičnanu měďnatého a hnědého plynného oxidu dusičitého. (b) Při hoření zápalky podléhá celulóza v zápalce a kyslík ze vzduchu chemické změně za vzniku oxidu uhličitého a vodní páry. (c) Při vaření červeného masa dochází k řadě chemických změn, včetně oxidace železa v myoglobinu, která má za následek známou změnu barvy z červené na hnědou. (d) Zhnědnutí banánu je chemická změna, při níž vznikají nové, tmavší (a méně chutné) látky. (kredit b: úprava práce Jeffa Turnera; kredit c: úprava práce Glorie Cabada-Leman; kredit d: úprava práce Roberta Verza)

Hazard Diamond

Možná jste viděli symbol uvedený na obrázku 4 na nádobách s chemikáliemi v laboratoři nebo na pracovišti. Tento diamant chemického nebezpečí, někdy nazývaný „ohnivý diamant“ nebo „diamant nebezpečí“, poskytuje cenné informace, které stručně shrnují různá nebezpečí, na která je třeba dávat pozor při práci s určitou látkou.

Obrázek 4. Diamant nebezpečí Národní agentury pro požární ochranu (NFPA) shrnuje hlavní nebezpečí chemické látky.

Systém identifikace nebezpečí Národní agentury pro požární ochranu (NFPA) 704 byl vyvinut organizací NFPA s cílem poskytnout bezpečnostní informace o určitých látkách. Systém podrobně popisuje hořlavost, reaktivitu, zdravotní a další nebezpečí. V rámci celkového kosočtvercového symbolu určuje horní (červený) kosočtverec stupeň požárního nebezpečí (teplotní rozsah pro bod vzplanutí). Modrý (levý) kosočtverec označuje úroveň nebezpečnosti pro zdraví. Žlutý (pravý) kosočtverec popisuje nebezpečí reaktivity, například jak snadno látka podléhá detonaci nebo prudké chemické změně. Bílý (spodní) kosočtverec upozorňuje na zvláštní nebezpečnost, například pokud se jedná o oxidant (což umožňuje, aby látka hořela bez přístupu vzduchu/kyslíku), podléhá neobvyklé nebo nebezpečné reakci s vodou, je žíravá, kyselá, zásaditá, představuje biologické nebezpečí, je radioaktivní atd. Každá nebezpečnost je hodnocena na stupnici od 0 do 4, přičemž 0 znamená žádné nebezpečí a 4 extrémní nebezpečí.

Obrázek 5: Kovy a nekovy. Periodická tabulka ukazuje, jak lze prvky seskupit podle určitých podobných vlastností. Všimněte si, že barva pozadí označuje, zda je prvek kov, metaloid nebo nekov, zatímco barva symbolu prvku udává, zda se jedná o pevnou látku, kapalinu nebo plyn.

Klíčové pojmy a shrnutí

Všechny látky mají odlišné fyzikální a chemické vlastnosti a mohou podléhat fyzikálním nebo chemickým změnám. Fyzikální vlastnosti, jako je tvrdost a bod varu, a fyzikální změny, jako je tání nebo mrznutí, nezahrnují změnu složení látky. Chemické vlastnosti, jako je hořlavost a kyselost, a chemické změny, jako je rezavění, zahrnují vznik hmoty, která se liší od hmoty přítomné předtím.

Měřitelné vlastnosti spadají do jedné ze dvou kategorií. Extenzivní vlastnosti závisí na množství přítomné hmoty, například na hmotnosti zlata. Intenzivní vlastnosti nezávisí na množství přítomné hmoty, například hustota zlata. Teplo je příkladem extenzivní vlastnosti a teplota je příkladem intenzivní vlastnosti.

Cvičení z chemie na závěr kapitoly

1. Zatřiďte šest podtržených vlastností v následujícím odstavci jako chemické nebo fyzikální: Fluor je světle žlutý plyn, který reaguje s většinou látek. Volný prvek taje při -220 °C a vaří při -188 °C. Jemně dělené kovy hoří ve fluoru jasným plamenem. Devatenáct gramů fluoru reaguje s 1,0 gramem vodíku.
2. Classify each of the following changes as physical or chemical:
   1. condensation of steam
   2. burning of gasoline
   3. souring of milk
   4. dissolving of sugar in water
   5. melting of gold
3. Classify each of the following changes as physical or chemical:
   1. coal burning
   2. ice melting
   3. mixing chocolate syrup with milk
   4. explosion of a firecracker
   5. magnetizing of a screwdriver
4. The volume of a sample of oxygen gas changed from 10 mL to 11 mL as the temperature changed. Is this a chemical or physical change?
5. A 2.0-liter volume of hydrogen gas combined with 1.0 liter of oxygen gas to produce 2.0 liters of water vapor. Does oxygen undergo a chemical or physical change?
6. Explain the difference between extensive properties and intensive properties.
7. Identify the following properties as either extensive or intensive.
   1. volume
   2. temperature
   3. humidity
   4. heat
   5. boiling point
8. The density (d) of a substance is an intensive property that is defined as the ratio of its mass (m) to its volume (V).

   \text{density}=\frac{\text{mass}}{\text{volume}}\phantom{\rule{2em}{0ex}}; \text{d}=\frac{\text{m}}{\text{V}}

   Considering that mass and volume are both extensive properties, explain why their ratio, density, is intensive.

Selected Answers

2. (a) physical; (b) chemical; (c) chemical; (d) physical; (e) physical

4. physical

6. The value of an extensive property depends upon the amount of matter being considered, whereas the value of an intensive property is the same regardless of the amount of matter being considered.

8. Being extensive properties, both mass and volume are directly proportional to the amount of substance under study. Vydělením jedné extenzivní vlastnosti druhou se tato závislost na množství v podstatě „zruší“ a získáme poměr, který je na množství nezávislý (intenzivní vlastnost).

Glossary

chemical change
change producing a different kind of matter from the original kind of matter

chemical property
behavior that is related to the change of one kind of matter into another kind of matter

extensive property
property of a substance that depends on the amount of the substance

intensive property
property of a substance that is independent of the amount of the substance

physical change
change in the state or properties of matter that does not involve a change in its chemical composition