Chemia

CEle kształcenia

Do końca tego rozdziału, będziesz w stanie:

• Identyfikować właściwości i zmiany w materii jako fizyczne lub chemiczne
• Identyfikować właściwości materii jako ekstensywne lub intensywne

Rysunek 1. (a) Wosk ulega przemianie fizycznej, gdy stały wosk jest podgrzewany i tworzy wosk ciekły. (b) Para wodna skraplająca się wewnątrz garnka do gotowania jest zmianą fizyczną, ponieważ para wodna zmienia się w wodę w stanie ciekłym. (credit a: modification of work by „95jb14″/Wikimedia Commons; credit b: modification of work by „mjneuby”/Flickr)

Rysunek 2. (a) jedną z właściwości chemicznych żelaza jest to, że rdzewieje; (b) jedną z właściwości chemicznych chromu jest to, że nie rdzewieje. (credit a: modyfikacja pracy Tony Hisgett; credit b: modyfikacja pracy „Atoma”/Wikimedia Commons)

Rysunek 3. (a) Miedź i kwas azotowy ulegają przemianie chemicznej, tworząc azotan miedzi i brunatny, gazowy dwutlenek azotu. (b) Podczas spalania zapałki celuloza zawarta w zapałce i tlen z powietrza ulegają przemianie chemicznej, tworząc dwutlenek węgla i parę wodną. (c) Gotowanie czerwonego mięsa powoduje szereg zmian chemicznych, w tym utlenianie żelaza w mioglobinie, co skutkuje znaną zmianą koloru z czerwonego na brązowy. (d) Brązowienie banana jest zmianą chemiczną, ponieważ powstają nowe, ciemniejsze (i mniej smaczne) substancje. (kredyt b: modyfikacja pracy Jeffa Turnera; kredyt c: modyfikacja pracy Glorii Cabada-Leman; kredyt d: modyfikacja pracy Roberto Verzo)

Niebezpieczny diament

Może widziałeś symbol pokazany na Rysunku 4 na pojemnikach z chemikaliami w laboratorium lub miejscu pracy. Czasami nazywany „diamentem ognia” lub „diamentem zagrożenia”, ten diament zagrożenia chemicznego dostarcza cennych informacji, które krótko podsumowują różne niebezpieczeństwa, których należy być świadomym podczas pracy z daną substancją.

Ryc. 4. Diament zagrożeń National Fire Protection Agency (NFPA) podsumowuje główne zagrożenia związane z substancją chemiczną.

System Identyfikacji Zagrożeń 704 National Fire Protection Agency (NFPA) został opracowany przez NFPA w celu zapewnienia informacji dotyczących bezpieczeństwa niektórych substancji. System ten wyszczególnia łatwopalność, reaktywność, zdrowie i inne zagrożenia. W ramach ogólnego symbolu rombu, górny (czerwony) romb określa poziom zagrożenia pożarowego (zakres temperatur dla punktu zapłonu). Niebieski (lewy) romb oznacza poziom zagrożenia dla zdrowia. Żółty (prawy) romb określa zagrożenia związane z reaktywnością, np. jak łatwo substancja może ulec detonacji lub gwałtownej zmianie chemicznej. Biały (dolny) romb wskazuje na szczególne zagrożenia, takie jak utleniacz (umożliwiający spalanie substancji przy braku powietrza/tlenu), nietypowa lub niebezpieczna reakcja z wodą, działanie żrące, kwaśne, zasadowe, biologiczne, radioaktywne itd. Każde zagrożenie jest oceniane w skali od 0 do 4, gdzie 0 oznacza brak zagrożenia, a 4 jest bardzo niebezpieczne.

Rysunek 5. Układ okresowy pokazuje, jak można pogrupować pierwiastki ze względu na pewne podobne właściwości. Zwróć uwagę na kolor tła oznaczający, czy dany pierwiastek jest metalem, metaloidem, czy niemetalem, podczas gdy kolor symbolu pierwiastka wskazuje, czy jest on ciałem stałym, cieczą, czy gazem.

Kluczowe pojęcia i podsumowanie

Wszystkie substancje mają odrębne właściwości fizyczne i chemiczne oraz mogą ulegać zmianom fizycznym lub chemicznym. Właściwości fizyczne, takie jak twardość i temperatura wrzenia oraz zmiany fizyczne, takie jak topnienie lub zamarzanie, nie pociągają za sobą zmian w składzie materii. Właściwości chemiczne, takie jak łatwopalność i kwasowość, oraz zmiany chemiczne, takie jak rdzewienie, obejmują produkcję materii, która różni się od tej obecnej wcześniej.

Właściwości mierzalne należą do jednej z dwóch kategorii. Ekstensywne właściwości zależą od ilości materii obecnej, na przykład, masa złota. Intensywne właściwości nie zależą od ilości obecnej materii, na przykład, gęstość złota. Ciepło jest przykładem właściwości ekstensywnej, a temperatura jest przykładem właściwości intensywnej.

Chemia Ćwiczenia na koniec rozdziału

1. Klasyfikuj sześć podkreślonych właściwości w poniższym akapicie jako chemiczne lub fizyczne: Fluor jest bladożółtym gazem, który reaguje z większością substancji. Wolny pierwiastek topi się w temperaturze -220 °C i wrze w temperaturze -188 °C. Drobno podzielone metale palą się we fluorze jasnym płomieniem. Dziewiętnaście gramów fluoru będzie reagować z 1,0 grama wodoru.
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. Dzieląc jedną własność ekstensywną przez drugą, w efekcie „anulujemy” tę zależność od ilości, uzyskując stosunek, który jest niezależny od ilości (własność intensywna).

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