Bizni oʻrab turgan har bir narsa oʻziga xos fizik va kimyoviy tabiatga ega. Modda nima deb ataladi va uning qanday turlari mavjud? Bu o'ziga xos kimyoviy tarkibga ega bo'lgan jismoniy moddadir. Lotin tilida "modda" so'zi "Substantia" atamasi bilan belgilanadi, bu ham olimlar tomonidan tez-tez qo'llaniladi. Bu nima?
Hozirgi kunda 20 milliondan ortiq turli moddalar ma'lum. Barcha turdagi gazlar havoda, okeanlarda, dengizlarda va daryolarda - minerallar va tuzlar bilan suvda mavjud. Sayyoramizning qattiq sirt qatlami ko'plab jinslardan iborat. Har qanday tirik organizmda juda ko'p turli xil moddalar mavjud.
Umumiy tushunchalar
Zamonaviy kimyoda ta'rifi moddaning bir turi sifatida tushuniladigan modda tinch massaga ega. U elementar zarrachalar yoki kvazizarralardan iborat. Har qanday moddaning ajralmas xususiyati uning massasidir. Qoida tariqasida, nisbatan past zichlik va haroratlarda uning tarkibida elektronlar, neytronlar va protonlar kabi elementar zarralar ko'pincha topiladi. Kimdanoxirgi ikkitasi atom yadrolaridir. Bu elementar zarralarning barchasi molekulalar va kristallar kabi moddalarni hosil qiladi. Asosan, ularning atom moddasi (atomlari) elektronlar, protonlar va neytronlardan iborat.
Biologiya nuqtai nazaridan "modda" har qanday organizm to'qimalarini tashkil etuvchi materiya tushunchasidir. U hujayralarda joylashgan organellalarning bir qismidir. Umumiy ma'noda "modda" barcha jismoniy jismlar hosil bo'ladigan materiya shaklidir.
Materaning xossalari
Moddaning xossalari individuallikni belgilovchi ob'ektiv belgilar yig'indisidir. Ular bir moddani boshqasidan ajratish imkonini beradi. Moddaning eng xarakterli fizik va kimyoviy xossalari:
• zichlik;
• Qaynash va erish nuqtalari;
• termodinamik xarakteristikalar;
• kimyoviy xossalari;
• kristall tuzilish qiymatlari.
Roʻyxatdagi barcha parametrlar doimiydir. Barcha moddalar bir-biridan farqli bo'lgani uchun ular ma'lum fizik xususiyatlarga ega. Ushbu kontseptsiya nimani anglatadi? Moddaning xossalari - boshqa moddaga aylantirmasdan o'lchash yoki kuzatish yo'li bilan aniqlanadigan xususiyatlari. Ulardan eng muhimlari:
• umumiy holat;
• rang va porlash;
• hid;
• ta'mi;
• suvda erimasligi yoki eruvchanligi;
• erish va qaynash nuqtalari;
• zichlik;
• elektr oʻtkazuvchanligi;
•issiqlik o'tkazuvchanligi;
• qattiqlik;
• mo'rtlik;
• plastiklik.
Kristal moddalar shakl kabi jismoniy xususiyat bilan ham ajralib turadi. Rang, ta'm, hid ko'rish va sezgilar yordamida aniqlanadi. Zichlik, erish va qaynash nuqtalari, elektr o'tkazuvchanlik kabi jismoniy parametrlar turli o'lchovlar yordamida hisoblanadi. Ko'pgina moddalarning fizik xususiyatlari haqidagi ma'lumotlar maxsus ma'lumotnomalarda keltirilgan. Ular moddaning agregat holatiga bog'liq. Demak, suv, muz va bug'ning zichligi butunlay boshqacha. Kislorod gazsimon holatda rangsiz, suyuq holatda ko'k rangga ega. Jismoniy xususiyatlarning farqi tufayli ko'plab moddalarni ajratish mumkin. Shunday qilib, mis qizil rangga ega bo'lgan yagona metalldir. Faqat tosh tuzi sho'r ta'mga ega. Aksariyat hollarda moddani aniqlash uchun uning bir qancha ma'lum xususiyatlarini hisobga olish kerak.
Tushunchalar munosabati
Ko'pchilik "kimyoviy element", "atom", "oddiy modda" tushunchalarini chalkashtirib yuborishadi. Aslida, ular bir-biridan farq qiladi. Shunday qilib, atom aniq tushunchadir, chunki u haqiqatan ham mavjud. Kimyoviy element - mavhum (jamoa) ta'rifi. Tabiatda u faqat bog'langan yoki erkin atomlar shaklida mavjud. Boshqacha qilib aytganda, bu oddiy yoki murakkab moddadir. Har bir kimyoviy element o'z belgisiga ega - belgi (belgi). Ayrim hollarda oddiy moddaning (B, C, Zn) tarkibini ham ifodalaydi. Ammo ko'pincha bu belgifaqat kimyoviy elementni bildiradi. Buni kislorod formulasi aniq ko'rsatadi. Demak, O shunchaki kimyoviy element va oddiy kislorod moddasi O2 formulasi bilan belgilanadi.
Bu tushunchalar orasida boshqa farqlar ham mavjud. Zarrachalar yig'indisi bo'lgan oddiy moddalar bilan ma'lum turdagi atom bo'lgan kimyoviy elementning belgilarini (xususiyatlarini) farqlash kerak. Ismlarda ham ba'zi farqlar mavjud. Ko'pincha kimyoviy element va oddiy moddaning belgilanishi bir xil bo'ladi. Biroq, bu qoidadan istisnolar mavjud.
Moddalar tasnifi
Fan nuqtai nazaridan substansiya nima deyiladi? Turli moddalar soni juda katta. Ta'rifi tabiiy kelib chiqishi bilan bog'liq bo'lgan tabiiy modda organik yoki noorganik bo'lishi mumkin. Inson ko'plab birikmalarni sun'iy ravishda sintez qilishni o'rgandi. "Modda" ta'rifi oddiy (alohida) moddalar va aralashmalarga bo'linishni nazarda tutadi. Tasnifga bo'lgan munosabat ularning qanchasi unga kiritilganiga bog'liq.
Oddiy moddaning ta'rifi mavhum tushunchani tushunadi, bu ma'lum fizik va kimyoviy qonunlarga muvofiq o'zaro bog'langan atomlar to'plamini anglatadi. Shunga qaramay, u va aralashma o'rtasidagi chegara juda noaniq, chunki ba'zi moddalar o'zgaruvchan tarkibga ega. Ular uchun hatto aniq formula ham hali taklif qilinmagan. Oddiy modda uchun faqat oxirgi sofligiga erishish mumkinligi sababli, bu tushuncha mavhumlik bo'lib qoladi. Boshqacha qilib aytganda, ularning har qandayida kimyoviy elementlarning aralashmasi mavjudbiri ustunlik qiladi. Ko'pincha moddaning tozaligi uning xususiyatlariga bevosita ta'sir qiladi. Umumiy ma'noda oddiy modda bitta kimyoviy elementning atomlaridan qurilgan. Masalan, kislorod gazi molekulasi 2 ta bir xil atomdan iborat (O2).
Murakkab moddaga nima deyiladi? Bunday kimyoviy birikma molekulani tashkil etuvchi turli atomlarni o'z ichiga oladi. Ba'zan aralash kimyoviy modda deb ataladi. Murakkab moddalar - molekulalari ikki yoki undan ortiq elementlarning atomlaridan hosil bo'lgan aralashmalar. Masalan, suv molekulasida bitta kislorod atomi va 2 ta vodorod atomi mavjud (N2O). Murakkab modda tushunchasi turli xil kimyoviy elementlarni o'z ichiga olgan molekulaga mos keladi. Bunday moddalar oddiylarga qaraganda ko'proq. Ular tabiiy yoki sun'iy bo'lishi mumkin.
Tushunchasi birmuncha ixtiyoriy bo`lgan oddiy va murakkab moddalar o`z xossalari bilan farqlanadi. Masalan, titan kislorod atomlaridan foizning yuzdan bir qismigacha ozod qilingandagina kuchli bo'ladi. Kimyoviy ta'rifini tushunish biroz qiyin bo'lgan murakkab va oddiy modda ikki xil bo'lishi mumkin: noorganik va organik.
Noorganik moddalar
Noorganiklar tarkibida uglerod bo'lmagan barcha kimyoviy birikmalar. Ushbu guruhga, shuningdek, ushbu elementni o'z ichiga olgan ba'zi moddalar (siyanidlar, karbonatlar, karbidlar, uglerod oksidlari va boshqa bir qancha moddalar) kiradi. Ularda organik moddalarga xos skelet xususiyati yo'q. moddani nomlangMendeleev davriy tizimi va kimyo bo'yicha maktab kursi tufayli hamma formuladan foydalanishi mumkin. Ularning barchasi lotin harflari bilan ko'rsatilgan. Bu holda modda nima deyiladi? Barcha noorganik moddalar quyidagi guruhlarga bo'lingan:
• oddiy moddalar: metallar (Mg, Na, Ca); metall bo'lmaganlar (P, S); asil gazlar (He, Ar, Xe); amfoter moddalar (Al, Zn, Fe);
• kompleksi: tuzlar, oksidlar, kislotalar, gidroksidlar.
Organik moddalar
Organik moddalarning ta'rifi juda oddiy. Bu moddalar tarkibiga uglerodli kimyoviy birikmalar kiradi. Ushbu toifadagi moddalar eng keng tarqalgan. To'g'ri, bu qoidadan istisnolar mavjud. Shunday qilib, organik moddalarga quyidagilar kirmaydi: uglerod oksidi, karbidlar, karbonatlar, karbonat kislotasi, siyanidlar va tiosiyanatlar.
"Organik moddalarni nomlang" degan savolga javob bir qator murakkab birikmalarni o'z ichiga oladi. Bularga: aminlar, amidlar, ketonlar, angidridlar, aldegidlar, nitrillar, karboksilik kislotalar, oltingugurt organi birikmalari, uglevodorodlar, spirtlar, efirlar va efirlar, aminokislotalar.
Biologik organik moddalarning asosiy sinflariga lipidlar, oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar kiradi. Ular, ugleroddan tashqari, o'z tarkibida vodorod, kislorod, fosfor, oltingugurt, azotga ega. Organik moddalarning xususiyatlari qanday? Ularning xilma-xilligi va tuzilishining xilma-xilligi uglerod atomlarining o'ziga xos xususiyatlari bilan izohlanadi, ular zanjirlar bilan bog'langanda mustahkam bog'lanish hosil qiladi. Bu juda barqaror molekulalarga olib keladi. Uglerod atomlari zigzag zanjir hosil qiladi,organik moddalarga xos xususiyatdir. Bunda molekulalarning tuzilishi bevosita kimyoviy xossalarga ta'sir qiladi. Organik moddalardagi uglerod ochiq va siklik (yopiq) zanjirlarga birlashtirilishi mumkin.
Agregat holatlar
Kimyodagi "modda" ta'rifi uning yig'ilish holati haqida batafsil tushuncha bermaydi. Ular molekulalarning o'zaro ta'siri ularning mavjudligida qanday rol o'ynashi bilan farqlanadi. Moddaning 3 ta agregat holati mavjud:
• Molekulalar chambarchas bog'langan qattiq. Ularning o'rtasida kuchli tortishish mavjud. Qattiq holatda moddaning molekulalari erkin harakatlana olmaydi. Ular faqat tebranish harakatlarini amalga oshirishlari mumkin. Natijada qattiq jismlar shakli va hajmini mukammal darajada saqlaydi.
• Suyuqlik, unda molekulalar erkinroq va bir joydan ikkinchi joyga koʻchishi mumkin. Ushbu xususiyatlar tufayli har qanday suyuqlik idish shaklida bo'lishi va oqishi mumkin.
• Gazsimon, bunda moddaning elementar zarralari erkin va tasodifiy harakatlanadi. Bu holatda molekulyar bog'lanishlar shunchalik zaifki, ular bir-biridan uzoqda bo'lishi mumkin. Gaz holatida modda katta hajmlarni to'ldirishga qodir.
Muz, suyuqlik va bug' o'rtasidagi farqni suv misolida tushunish juda oson. Bu yig'ilish holatlarining barchasi kimyoviy moddaning individual xususiyatlariga tegishli emas. Ular faqat tashqi jismoniy sharoitga bog'liq bo'lgan moddaning mavjudlik holatlariga mos keladi. Shunung uchunsuvga suyuqlikning atributini aniq belgilash mumkin emas. Tashqi sharoitlar o'zgarganda, ko'plab kimyoviy moddalar bir agregatsiya holatidan ikkinchisiga o'tadi. Bu jarayonda oraliq (chegara) tiplar ochiladi. Ulardan eng mashhuri shishasimon holat deb ataladigan amorf holatdir. Kimyoda "modda"ning bunday ta'rifi uning tuzilishi bilan bog'liq (yunoncha amorfos - shaklsiz).
Fizikada agregatsiyaning yana bir holati plazma deb ataladi. U to'liq yoki qisman ionlangan va manfiy va musbat zaryadlarning bir xil zichligi bilan tavsiflanadi. Boshqacha qilib aytganda: plazma elektr jihatdan neytraldir. Moddaning bu holati faqat o'ta yuqori haroratlarda sodir bo'ladi. Ba'zan ular minglab kelvinlarga etadi. Ba'zi xususiyatlarida plazma gazga qarama-qarshidir. Ikkinchisi past elektr o'tkazuvchanligiga ega. Gaz bir-biriga o'xshash zarralardan iborat. Biroq, ular kamdan-kam uchraydilar. Plazma yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega. U elektr zaryadida farq qiluvchi elementar zarrachalardan iborat. Ular doimiy ravishda bir-birlari bilan muloqot qilishadi.
Suyuq kristall va polimer (yuqori elastik) kabi moddalarning oraliq holatlari ham mavjud. Ushbu o'tish shakllarining mavjudligi bilan bog'liq holda, mutaxassislar ko'pincha "faza" tushunchasidan kengroq foydalanadilar. Ba'zi moddalar odatdagidan mutlaqo farq qiladigan muayyan sharoitlarda maxsus holatlarga o'tadi, masalan, o'ta o'tkazuvchanlik va o'ta suyuqlik.
Kristallar
Kristallar oddiy koʻp yuzli tabiiy shaklga ega boʻlgan qattiq jismlardir. U ularning ichki tuzilishiga asoslanadi va uni tashkil etuvchi atomlar, molekulalar va ionlarning joylashishiga bog'liq. Kimyoda u kristall panjara deb ataladi. Bu struktura har bir modda uchun individualdir, shuning uchun u asosiy fizik va kimyoviy parametrlardan biridir.
Kristallarni tashkil etuvchi zarrachalar orasidagi masofalar panjara parametrlari deyiladi. Ular strukturaviy tahlilning fizik usullari yordamida aniqlanadi. Qattiq jismlarda kristall panjaraning bir nechta shakli bo'lishi odatiy hol emas. Bunday tuzilmalar polimorf modifikatsiyalar deb ataladi. Oddiy moddalar orasida rombik va monoklinik shakllar keng tarqalgan. Bunday moddalarga uglerodning olti burchakli va kubik modifikatsiyalari bo'lgan grafit, olmos, oltingugurt kiradi. Bu shakl kremniy dioksidining modifikatsiyasi bo'lgan kvarts, kristobalit, tridimit kabi murakkab moddalarda ham kuzatiladi.
Modda materiya shakli sifatida
"Substantsiya" va "modda" tushunchalari o'z ma'nosiga ko'ra juda yaqin bo'lishiga qaramay, ular to'liq ekvivalent emas. Bu ko'plab olimlar tomonidan da'vo qilinadi. Shunday qilib, "materiya" atamasi ko'pincha mexanik qonunlar hukmronligi ostida qo'pol, harakatsiz va o'lik haqiqatni anglatadi. "Modda" ta'rifi ko'proq o'zining shakli tufayli hayotga yaroqlilik va shakl g'oyasini uyg'otadigan material sifatida tushuniladi.
Bugungi kunda olimlar materiyani mavjud bo'lgan ob'ektiv haqiqat deb hisoblashadimakon va vaqtning o'zgarishi. U ikki shaklda taqdim etilishi mumkin:
• Birinchisi toʻlqinli xususiyatga ega. U vaznsizlik, o'tkazuvchanlik, davomiylikni o'z ichiga oladi. U yorug'lik tezligida harakatlana oladi.
• Ikkinchisi korpuskulyar, dam olish massasiga ega. U lokalizatsiyasi bilan farq qiluvchi elementar zarrachalardan iborat. U juda oz yoki umuman kirmaydi va yorug'lik tezligida harakatlana olmaydi.
Materiya mavjudligining birinchi shakli maydon, ikkinchisi esa modda deb ataladi. Ularning umumiy jihatlari juda ko'p, chunki hatto elektronlar ham zarracha va to'lqin xususiyatlariga ega. Ular mikrokosmos darajasida paydo bo'ladi. Shuning uchun soha va moddaga bo'linish juda qulay.
Materiya va maydon birligi
Olimlar materiyaning elementar zarrasi qanchalik massiv va katta boʻlsa, uning individualligi va chegaralanishi shunchalik aniq boʻlishini uzoq vaqtdan beri aniqlagan. Shu bilan birga, materiya va maydon o'rtasidagi uzluksizligi bilan ajralib turadigan kontrast yanada aniqroq ko'rinadi. Moddaning elementar zarralari qanchalik kichik bo'lsa, uning massasi shunchalik kichik bo'ladi. Bunday holda, uni maydon bilan taqqoslash qiyinroq bo'ladi. Turli xil mikroto'lqinli pechlarda u odatda o'z ma'nosini yo'qotadi, chunki turli xil elementar zarralar turli maydonlarning holatlari (elektromagnit - fotonlar, yadro - mezonlar) tomonidan kvant qo'zg'atiladi.
Materiya va maydonning birligi va ular oʻrtasida aniq chegaraning yoʻqligi maʼlum sharoitlarda zarrachalar maydon tufayli, boshqa hollarda esa aksincha paydo boʻlishida ifodalanadi. Bunga yaxshi misol bo'lishi mumkinannigilyatsiya (elementar zarrachalarning aylanish hodisasi) kabi hodisaga xizmat qiladi. Har qanday moddiy jism barqaror bir butun boʻlib, uning elementlarining maydonlar orqali bogʻlanishi tufayli mumkin.
