نگاه کلی
علم ، طبیعت را بر اساس
ماده و
انرژی تعریف می‌کند. ماده ، چیزی است که جهان از آن بوجود آمده است. دارای
جرم می‌باشد و فضا اشغال می‌کند. جرم یک جسم ، ذاتی و تغییرناپذیر است. اما وزن یک جسم یعنی نیروی جاذبه‌ای که از جانب زمین بر جسم وارد می‌شود، برحسب فاصله آن از مرکز زمین تغییر می‌کند. ماده به سه حالت
گاز ،
مایع و
جامد وجود دارد و می‌تواند در اثر تغییرات فیزیکی ، حالت خود را عوض کند، مانند ذوب شدن یک جامد و تبدیل آن به مایع.
یک ماده از روی خواص ذاتی خود یعنی صفاتی که آن را از دیگر مواد متمایز می‌کند، شناخته می‌شود. خواصی مانند
رنگ ،
چگالی ،
نقطه ذوب ،
رسانایی و …
خواص فیزیکی یک ماده هستند و خواصی که تغییرات شیمیایی یک ماده را بیان می‌کند،
خواص شیمیایی نامیده می‌شود.
انواع مواد
ماده همگن
بخش مشخصی از ماده که تمام آن ، از نظر ترکیب و خواص ذاتی ، یکسان و یکنواخت باشد
فاز نامیده می‌شود. اگر ماده‌ای دارای یک فاز باشد آن را
ماده همگن می‌گویند. آهن نمک و محلول نمک در آب ، موادی همگن هستند. مخلوطهای همگن را
محلول می‌نامند. در مخلوط همگن ، خواص ذاتی مخلوط به خواص ترکیب مخلوط وابسته است و با تغییر نسبتهای تشکیل دهنده مخلوط ، این خواص هم تغییر می‌کند.
ماده ناهمگن
ماده‌ای که بیش از یک فاز داشته باشد،
ماده ناهمگن نامیده می‌شود. فازهای یک ماده ناهمگن حدود مرزی مشخصی دارند و به آسانی قابل تشخیص‌اند، ترکیب ثابتی ندارند و مخلوط هستند و هر فاز ، خواص مخصوص به خود را داراست. مانند مخلوطی از یخ و آب که از دو فاز جامد و مایع تشکیل شده است.
مواد خالص
مواد خالص ، جزئی از ماده همگن می‌باشند که ترکیب ثابت و خواص ذاتی تغییرناپذیر دارند. ماده خالص به دو صورت یافت می‌شود.
عنصر
عنصرها مواد خالصی هستند که به مواد خالص ساده‌تر از خود
تجزیه نمی‌شوند و تاکنون هیچکس نتوانسته است عناصر را به دو ماده یا مواد بیشتر ، طوری تفکیک کند که خاصیت مواد بدست آمده متفاوت باشد. مانند
هیدروژن و
سدیم.
ماده مرکب یا ترکیبات
ماده مرکب ماده خالصی است که از دو یا چند عنصر به نسبتهای ثابت و معین ترکیب یافته است. روشهای زیادی برای تجزیه آن به عناصر سازنده‌اش وجود دارد. "
جوزف پرتیلر" شیمیدان انگلیسی با قرار دادن یک
عدسی قوی در مسیر نور شدید خورشید و تاباندن اشعه حاصل به
اکسید مرکوریک ، توانست آن را به عناصر تشکیل دهنده آن یعنی
اکسیژن و
جیوه تجزیه کند. "
سرهمفری دیوی" با عبور دادن جریان الکتریکی از درون آهک مذاب و جمع کردن اکسیژن و
کلسیم در الکترودها ، ثابت کرد که برخلاف تصور قدیمی ،
آهک عنصر نیست، بلکه یک ماده مرکب است.
عناصر به ندرت به صورت آزاد در طبیعت یافت می‌شوند، بلکه همه آنها به صورت ترکیبی از سایر عناصر هستند. مثلا
فلزات در طبیعت به صورت اکسید یا سولفات ، کربنات و … یافت می‌شود که با تجزیه کردن این ترکیبات به روشهای گوناگون ، فلز آزاد بدست می‌آید. همانگونه که یک ماده مرکب را می‌توان به عناصر سازنده‌اش تجزیه کرد، یک ماده مرکب را می‌توان از عناصر تشکیل دهنده‌اش سنتز کرد.
شناسایی مواد خالص (عناصر و ترکیبات)
عناصر و ترکیبات را می‌توان از روی خواص فیزیکی آنها شناسایی کرد. خواص فیزیکی را بدون تغییر خواص شیمیایی یک ماده می‌توان اندازه گیری کرد. با اندازه گیری خواص فیزیکی مثل نقطه ذوب ، نقطه جوش ، چگالی و … و مقایسه آن با جدولهای مربوط به خواص فیزیکی مواد در کتابهای مرجع ، می‌توان ماده را شناسایی کرد.
رفتار ماده خالص در حین ذوب و جوش
بررسی رفتار نقطه ذوب یک ماده در شناسایی و تخمین میزان خلوص آن مؤثر است. یک جامد خالص بلوری در اثر گرما در دمای معینی به سرعت ذوب می‌شود و دمای جسم تا ذوب کامل ثابت می‌ماند و بعد از ذوب کامل ،
دما بالا می‌رود. اما یک ماده ناخالص در دمایی پایینتر از دمای ذوب همان جسم در حالت خالص ، شروع به ذوب می‌کند و در طی عمل ذوب ، دما بطور یکنواختی بالا می‌رود. به همین ترتیب ، ثابت بودن دما در فرایند جوش معیار خلوص مایع است.
جداسازی مواد خالص
تعداد عناصر و ترکیبات خالص در طبیعت اندک است و غالبا به صورت مخلوط با مواد دیگرند. با استفاده از روشهای
تقطیر (جداسازی یک جامد از مایع) ،
تقطیر جزء به جزء (جداسازی دو مایع از هم ) ،
تبلور جزء به جزء (خالص کردن جامدات) و
کروماتوگرافی ،می‌توان مواد خالص را از مخلوط مواد دیگر به راحتی جدا کرد.
مباحث مرتبط با عنوان
