Substancje i ich właściwości

Ciało fizyczne i substancja 

Czym jest ciało fizyczne?
Wyobraź sobie coś, co możesz dotknąć – to właśnie ciało fizyczne! Jest zbudowane z jakiejś substancji (albo kilku), ma masę i zajmuje miejsce w przestrzeni. Serio, to coś jak cukierek w kieszeni – jest, waży trochę i zajmuje miejsce (choćby w twojej głowie, bo o nim myślisz!).

A co to substancja?
Substancja to taki składnik, z którego robi się różne rzeczy. Ma swój stały, jednolity skład chemiczny – to znaczy, że zawsze jest „taka sama”. Np. cukier to cukier, woda to woda.

Ciało fizyczne to obiekt zbudowany z jednej lub więcej substancji, posiadający określoną masę i objętość. 
Substancja to materia o jednolitym składzie chemicznym, który można zidentyfikować na podstawie jego właściwości.

 

 Ciała fizyczne (materia)
Wszystko co nas otacza. Można dla nich podać dodatkowe cechy takie jak, kształt, wielkość, masa, wymiary..
Substancje
 Z nich wykonane są ciała fizyczne (przedmioty)
Przykłady ciał fizycznych: gwóżdż, blacha na dachu, cukierek, rama do roweru, woreczki foliowe, puszka aluminiowa. Przykłady substancji: żelazo, cynk, glin, polietylen, woda, cukier

Jak to działa razem?
Substancje zamieniają się w przedmioty! Czyli prosto mówiąc, substancje to składniki, a ciała fizyczne to gotowe rzeczy. 
Oto kilka przykładów:

substancja ciała fizyczne
węgiel wkład do ołówków, elektroda w bateriach, tabletka
żelazo szyny, gwoździe, stalowe części do maszyn
miedź przewody elektryczne, blacha na dach

Właściwości fizyczne i chemiczne - co i jak.

Każda substancja ma swoje  właściwości, dzięki którym można ją rozpoznać i odróżnić od innych. Mamy dwa główne typy: właściwości fizyczne i właściwości chemiczne.

Właściwości fizyczne

Właściwości fizyczne to takie cechy, które możemy zauważyć lub zmierzyć, nie zmieniając tego, czym dana substancja jest. Substancja pozostaje sobą, choćby zmieniła kształt, stan skupienia czy kolor. 
To cechy, które można zaobserwować bez zmiany substancji, to znaczy, że nie dochodzi do zmiany chemicznej substancji, a jedynie do jej zmiany stanu lub wyglądu. Takie właściwości łatwo zmieniają się w wyniku np. zmiany temperatury, ale nie prowadzą do powstania nowych substancji.

Przykłady właściwości fizycznych

  • Stan skupienia - Woda może być ciekła (szklanka wody), stała (lód) lub gazowa (para wodna). To tylko zmiana formy!
  • Gęstość - Metal tonie, drewno pływa – bo gęstość metalu jest większa niż wody.
  • Temperatura topnienia - Woda w postaci lodu topi się w 0°C – proste, prawda?
  • Temperatura wrzenia - Woda wrze, czyli zaczyna bulgotać i zamienia się w parę wodną w temperaturze 100°C (przy normalnym ciśnieniu).
  • Rozpuszczalność w wodzie - Cukier rozpuszcza się w wodzie, ale olej już nie. 
  • Barwa - Czerwone jabłko to jabłko, choćbyś je pomalował na zielono.
  • Przewodnictwo ciepła - Metalowa łyżka w herbacie parzy, plastikowa jest spoko.. To przykład, jak różne materiały przewodzą ciepło.
  • Przewodnictwo elektryczne – Druty miedziane przewodzą prąd, guma czy drewno nie.
  • Połysk: Diamenty błyszczą jak szalone, a guma – nie bardzo.
  • Twardość: Diamentem porysujesz wszystko, gumą – nic.

Te właściwości to jak metryczka dla każdej substancji – dzięki nim wiemy, z czym mamy do czynienia.

Właściwości fizyczne to cechy, które można zaobserwować bez zmiany substancji, to znaczy, że nie dochodzi do zmiany chemicznej substancji, a jedynie do jej zmiany stanu lub wyglądu. Takie właściwości łatwo zmieniają się w wyniku np. zmiany temperatury, ale nie prowadzą do powstania nowych substancji.

Właściwości chemiczne - co i jak.

Właściwości chemiczne to cechy, które pokazują, jak dana substancja „zachowuje się” w kontakcie z innymi substancjami. Chodzi o to, jak reaguje, zmieniając się na poziomie chemicznym – tworząc coś zupełnie nowego. Tego nie da się cofnąć, więc to już konkretna zmiana!

Właściwości chemiczne to cechy, które określają, jak substancja reaguje z innymi substancjami, czyli jak może zmieniać się w wyniku reakcji chemicznych. Zmiana, która następuje przy tych właściwościach, jest trwała i często prowadzi do powstania nowych substancji.

Przykłady właściwości chemicznych

  • Palność - Drewno pali się, zostawiając popiół i dym – czyli już nie jest drewnem. Benzyna spalona w silniku zamienia się w dwutlenek węgla i wodę. Obie te zmiany to reakcje chemiczne, bo powstają nowe substancje.
  • Zdolność do utleniania – Żelazo rdzewieje, kiedy dostaje dawkę tlenu i wody. Rdza to zupełnie inna substancja niż czyste żelazo. Aluminium z kolei nie rdzewieje łatwo – tworzy na sobie ochronną warstwę tlenku, która broni je przed dalszymi zmianami.
  • Reaktywność z innymi substancjami:
    Niektóre substancje, jak sól czy kwasy, łatwo wchodzą w reakcje z innymi – to ich aktywność chemiczna.

Warunki normalne to warunki, w których przeprowadza się pomiary właściwości substancji. Obejmują one temperaturę 0°C (273 K) i ciśnienie 1013 hPa.
Przykłady własności fizycznych różnych substancji w warunkach normalnych

cukier ciało stałe, krystaliczny, bezbarwny (rozdrobniony jest  biały), dobrze rozpuszcza się w wodzie
sól kuchenna ciało stałe, bezbarwna (biała), dobrze rozpuszcza sie w wodzie
mąka ciało stałe, barwa biała, bez zapachu, w wodzie nie rozpuszcza się
woda ciecz, bezbarwna, bez smaku i zapachu, jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji
żelazo ciało stałe, barwa srebrzystoszara, nie rozpuszcza się w wodzie, przewodzi prąd elektryczny, ma własności magnetyczne
glin, cynk, ciało stałe, barwa srebrzystoszara, nie rozpuszcza się w wodzie, przewodzi prąd elektryczny, ma małą gęstość, przez co jest lekki
węgiel stan skupienia stały, barwa czarna, twardy, kruchy, bez zapachu, nie rozpuszcza się w wodzie.
miedź ciało stałe, barwa czerwonobrązaowa, dobrze przewodzi prąd elektryczny, nie rozpuszcza się w wodzie
siarka stan skupienia stały, barwa żółta, twarda, krucha, bez zapachu, nie rozpuszczalna w wodzie.
tlen gaz, bezbarwny, bezwonny, słabo rozpuszczalny w wodzie

Substancje chemiczne w domu - przykłady

Wiesz, że w Twoim domu jest pełno substancji chemicznych? Większość z nich pomaga w codziennych czynnościach, takich jak gotowanie, czyszczenie czy pielęgnacja. Oto kilka substancji, które znajdziesz na co dzień:

  • Soda oczyszczona (wodorowęglan sodu) – Świetna do czyszczenia, neutralizowania zapachów, a w pieczeniu pomaga ciastu rosnąć, bo wytwarza dwutlenek węgla.

  • Ocet (kwas octowy) – Używany w kuchni jako przyprawa, ale także świetny do czyszczenia, np. kamienia w czajniku. To kwas, który reaguje z innymi substancjami.

  • Płyn do mycia naczyń (detergenty) – Zawiera substancje, które rozpuszczają tłuszcz i brud na naczyniach. Dzięki surfaktantom, zmniejszają napięcie powierzchniowe wody.

  • Chlorek sodu (sól) – Używana do przyprawiania potraw i konserwacji żywności. Reaguje z wodą i innymi substancjami.

  • Woda utleniona (nadtlenek wodoru) – Znajdziesz ją w apteczce, używaną do dezynfekcji ran. Działa jako silny utleniacz, zabijając bakterie i wirusy.

  • Amoniak (woda amoniakalna) – Używany do czyszczenia powierzchni, szczególnie tłuszczu i zabrudzeń. Reaguje z kwasami, neutralizując je.

  • Kwasy cytrynowy (kwas cytrynowy) – Znajdziesz go w cytrynach! Używany w kuchni i czyszczeniu, np. do usuwania kamienia.

  • Błyskawiczne drożdże (drożdże) – Zawierają mikroorganizmy, które w procesie fermentacji wytwarzają alkohol i dwutlenek węgla, pomagając ciastu rosnąć.

  • Soda kaustyczna (wodorotlenek sodu) – Silna zasada, używana w niektórych środkach czyszczących i do produkcji mydła.

  • Perfumy i dezodoranty – Zawierają różne związki chemiczne, takie jak alkohole, aldehydy i estry, które odpowiadają za zapachy.

  • Pasta do zębów – Zawiera fluor, który zapobiega próchnicy, oraz substancje ścierające, które pomagają usuwać osady z zębów.

  • Środki czyszczące – Zawierają kwasy (np. do usuwania kamienia) lub zasady (np. amoniak do tłuszczu).

  • Kleje i farby – Zawierają różne chemikalia, które pozwalają na skuteczne klejenie lub malowanie powierzchni.

  • Pestycydy – Chemikalia, które chronią rośliny przed szkodnikami. Zawierają związki siarki, azotu lub fosforu.

 


Substancje o niebezpiecznych właściwościach

Substancje, które mają niebezpieczne właściwości są oznaczane graficznymi symbolami, czyli piktogramami chemicznymi. Używane są na etykietach substancji chemicznych, aby ostrzegać i informować o ich niebezpiecznych właściwościach. Piktogramy chemiczne są niezwykle ważne, ponieważ ułatwiają komunikację, czyli przekazują informacje w sposób zrozumiały dla wszystkich, niezależnie od języka.


piktogramy

A. Substancja wybuchowa Może wybuchać pod wpływem ciepła, uderzenia, tarcia.
B. Substancja łatwopalna Łatwo zapalają się w kontakcie z ogniem, ciepłem, iskrą
C. Substancja żrąca Może powodować poważne uszkodzenia skóry i oczu oraz korozję metali
D. Substancja toksyczna Może powodować szkody zdrowotne lub śmierć po wchłonięciu przez organizm.
E. Substancja niebezpieczna dla środowiska Może powodować długotrwałe szkody w środowisku naturalnym.
F. Substancja rakotwórcza Może powodować nowotwory, mutacje genetyczne, uszkodzenia narządów

Piktogramy chemiczne są kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa podczas pracy z niebezpiecznymi substancjami. Informują one o potencjalnych zagrożeniach i pomagają w podejmowaniu odpowiednich środków ostrożności. Dzięki nim pracownicy i inne osoby mogą szybko zidentyfikować rodzaj zagrożenia i odpowiednio zareagować.

Oznaczenia na cysternie przewożącej materiały niebezpieczne

Piktogramy informują, że w cysternie znajduje się substancja szkodliwa dla środowiska oraz łatwopalna.

Dodatkowo ta cysterna oznaczona jest pomarańczową tablicą ADR, na której znajdują się dwie liczby:
30 - oznacza, że przewozony materiał jest ciekły i łatwopalny
1863 - oznacza, że jest to paliwo lotnicze.

 

Antoine Lavoisier

Odkrywaj

Jednym z pierwszych naukowców, którzy systematycznie badali właściwości substancji, był Antoine Lavoisier. Żyjący w XVIII wieku francuski chemik jest często nazywany ojcem nowoczesnej chemii. Lavoisier przeprowadził wiele eksperymentów, które zrewolucjonizowały nasze rozumienie procesów chemicznych. Jego prace nad spalaniem, rolą tlenu oraz prawem zachowania masy były kluczowe dla rozwoju chemii jako nauki.

Innym ważnym badaczem był Paracelsus, żyjący w XVI wieku szwajcarski lekarz i przyrodnik. Paracelsus jest znany jako pionier jatrochemii, czyli chemii medycznej. Jego podejście do leczenia chorób za pomocą substancji chemicznych było rewolucyjne w tamtych czasach.

Obaj naukowcy przyczynili się do zrozumienia właściwości substancji i ich zastosowań, kładąc podwaliny pod nowoczesną chemię i medycynę.