Chemija · Pamoka

Medžiagos, mišiniai ir fizikiniai ar cheminiai pokyčiai

Remdamiesi vandens, druskos ir geležies paviršiaus pavyzdžiais, atskirkite du klausimus: kas sudaro mėginį ir ar vykstant pokyčiui susidaro kitos cheminės medžiagos.

Grįžti į chemijos planą

Baigę pamoką, galėsite

Atskirti elementus, junginius ir mišinius.
Atskirti cheminę sudėtį nuo fazės ir matomo vienalytiškumo.
Atskirti pokyčių rūšis pagal medžiagų tapatybę, o ne pagal grįžtamumą ar matomą požymį.

Mėginys ir jo sudėtis

Mėginys – tai nagrinėjama medžiagos dalis. Cheminė medžiaga pasižymi jai būdinga chemine prigimtimi ir sudėtimi. Konkretų mėginį gali sudaryti viena arba kelios medžiagos. Grynumas yra teiginys apie mėginį; jo negarantuoja nei tvarkinga etiketė, nei skaidrumas.

Mišinį sudaro daugiau nei viena medžiaga, o jų santykiniai kiekiai gali skirtis. Vanduo, kuriame ištirpinta nedaug druskos, ir vanduo, kuriame jos ištirpinta daugiau, yra mišiniai. Jų savybės nebūtinai vienodos. Net ir vienalytis atrodantis mėginys gali turėti kelias medžiagas.

Elementai ir junginiai

Elementą apibrėžia protonų skaičius jo atomuose; šis skaičius bus paaiškintas vėlesnėse pamokose apie atomus. Įprasti cheminiai pokyčiai nepaverčia vieno elemento kitu. Junginyje daugiau nei vieno elemento atomai yra susijungę į būdingą cheminę struktūrą. Vanduo yra junginys, kurio H₂O molekulėse yra vandenilio ir deguonies atomų.

Junginių savybės nėra paprasčiausiai juos sudarančių elementų savybės. Be to, ne visi junginiai sudaryti iš atskirų molekulių. Kietajame natrio chloride natrio ir chlorido jonai sudaro ištisinę kristalinę struktūrą. NaCl nurodo paprasčiausią jų santykį, o ne vaizduoja atskirą molekulę tame kristale. Formulės reikšmę siekite su medžiagos tipu.

Vienalytiškumas – atskiras klausimas

Vienalyčio mišinio sudėtis yra vienoda nagrinėjamu masteliu. Druskos tirpalas gali būti vienalytis, nors jame yra vandens ir ištirpusių jonų. Nevienalyčiame mišinyje yra skirtingos sudėties sričių, pavyzdžiui, smėlio ir vandens mėginyje, kuriame smėlis nusėdęs.

Vienalytis nereiškia grynas, o fizinė fazė nėra tas pats, kas cheminė medžiaga. Gryno vandens mėginyje gali būti ir ledo, ir skysčio. Fazės skiriasi, bet medžiaga išlieka vanduo. Ir atvirkščiai, vienoje skaidrioje skystojoje fazėje gali būti kelios ištirpusios medžiagos. Norėdami klasifikuoti mėginį, atsižvelkite ir į sudėtį, ir į fazę.

Sudėtis ir fazė atsako į skirtingus klausimus

Palyginkite sudėtį ir fazes

Mėginys	Esamos medžiagos	Fazė ar fazės	Sudėtis
Grynas skystas vanduo	Vanduo	Skystoji būsena	Viena medžiaga
Grynas ledas + grynas skystas vanduo	Vanduo	Kietoji ir skystoji būsenos	Viena medžiaga
Vienalytis druskos tirpalas	Vanduo ir ištirpusios druskos sudedamosios dalys	Skystoji būsena	Vienalytis mišinys
Nusėdęs smėlis ir vanduo	Sudėtinės dalys – vanduo ir smėlis	Kietosios ir skystosios fazės sritys	Nevienalytis mišinys

Lentelėje lyginami grynas skystas vanduo, grynas ledas kartu su skystu vandeniu, vienalytis druskos tirpalas ir smėlis vandenyje. Kelios fazės nebūtinai reiškia kelias medžiagas, o vienalytė fazė nebūtinai yra grynoji medžiaga.

Kas kinta: išsidėstymas ar cheminė prigimtis?

Fizinis pokytis pakeičia būseną arba fizinę formą, bet nepakeičia jame dalyvaujančių medžiagų cheminės prigimties. Pavyzdys – gryno ledo tirpimas. Vykstant cheminiam pokyčiui susidaro kitos cheminės medžiagos. Pavyzdys – rūdžių susidarymas ant geležies, kuriame dalyvauja geležis, deguonis ir vanduo; įprastos rūdys nėra vienas vienareikšmiškai apibrėžtas grynas junginys.

Valgomosios druskos tirpimas vandenyje paprastai pristatomas kaip fizinis pokytis: jos jonai atsiskiria ir juos apsupa vanduo, o pati druska nėra sunaikinama. Šis pavyzdys neįrodo, kad bet koks tirpimas yra fizinis pokytis. Kai kurios medžiagos tirpdamos reaguoja su skysčiu. Lemiamas klausimas – kokių cheminių medžiagų yra prieš pokytį ir po jo, įskaitant ir pokytyje dalyvaujantį tirpiklį.

Požymiai naudingi, bet jie nėra kriterijus

Spalvos pokytis, burbuliukai ar temperatūros pokytis gali rodyti, kad vyksta reakcija. Kiekvienas iš šių požymių gali turėti ir fizinę priežastį: spalvota medžiaga gali pasklisti skystyje, ištirpusios dujos gali išsiskirti, o šiluma gali būti perduodama tarp mėginio ir jo aplinkos. Reikia duomenų, tinkamų numanomoms naujoms medžiagoms nustatyti.

Grįžtamumas taip pat nėra patikimas būdas greitai atskirti pokyčius. Sudaužius stiklinę, pakinta jos fizinė forma, net jei jos negalite lengvai atkurti. Kai kurios cheminės reakcijos tinkamomis sąlygomis gali vykti abiem kryptimis. Skirkite pokyčius pagal tai, ar pasikeičia medžiagų cheminė prigimtis. Kai duomenų nepakanka, aprašykite tai, ką stebite, ir palikite klasifikaciją neapibrėžtą.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Du klausimai apie vieną pokytį

Grynas ledas tirpsta. Atskirai druska pasiskirsto vandenyje. Kaip klasifikuojate mėginius ir pokyčius?

Grynas ledas ir jam ištirpus susidaręs skystis yra ta pati medžiaga skirtingose fazėse.
Tirpstant ledui, vandens cheminė prigimtis išlieka: tai fizinis pokytis.
Druskos tirpale yra vandens ir ištirpusios druskos sudedamųjų dalių: tai mišinys.
Įvadiniame įprasto valgomosios druskos tirpimo aiškinime aprašomas fizinis pasiskirstymas ir jonų hidratacija, o ne materijos sunaikinimas.

Ištirpus grynam ledui gautas vanduo yra viena medžiaga; druskos tirpalas yra mišinys. Abu aprašyti procesai paprastai klasifikuojami kaip fiziniai, nors dalelių išsidėstymas keičiasi.

Pabandykite patys

Skystis yra skaidrus ir vienalytis. Ar jis būtinai yra gryna medžiaga?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Vienalytis mišinys gali atrodyti vientisas. Vien išvaizda neleidžia nustatyti sudėties.
Mėginyje yra tik gryno ledo ir gryno skysto vandens. Ar dėl to, kad yra dvi fazės, mėginys yra dviejų medžiagų mišinys?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne. Jame yra viena cheminė medžiaga, esanti dviejose fazėse.
Sudėtis ir fazė yra atskiri klasifikavimo kriterijai. Abi mėginio dalys sudarytos iš vandens.
Skystyje atsiranda burbuliukų. Ar tai įrodo, kad susidarė nauja cheminė medžiaga?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Reakcija yra vienas iš galimų paaiškinimų, tačiau dujos taip pat gali išsiskirti iš tirpalo arba susidaryti vykstant faziniam virsmui. Norint nustatyti, kas įvyko, reikia papildomų duomenų.
Stiklo gabalas sudaužomas. Ar dėl to, kad jį sunku vėl sujungti, pokytis yra cheminis?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Vien formos pokytis nesukuria kitų cheminių medžiagų. Pokytis apibrėžiamas ne pagal grįžtamumą.
Kodėl druskos kristalo dalelių modelyje nereikėtų jo vaizduoti kaip atskirų NaCl molekulių rinkinio?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Jo natrio ir chlorido jonai sudaro ištisinę kristalinę struktūrą.
Formulė išreiškia jų santykį kietojoje medžiagoje. Jos nereikėtų laikyti atskirų molekulių piešiniu.

Ką verta įsidėmėti

Sudėtis leidžia atpažinti medžiagas, o fazė apibūdina fizinę būseną.
Elementai, junginiai ir mišiniai yra skirtingos cheminės klasifikacijos kategorijos.
Vienalytis mėginys gali būti mišinys, o viena medžiaga gali sudaryti kelias fazes.
Vien matomas požymis ar sunkumas grąžinti pradinę būseną neleidžia nustatyti, kad įvyko cheminė reakcija.

Šaltiniai

Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.