Учебник для 5 класса

ПРИРОДОВЕДЕНИЕ

Вещества и явления в окружающем мире

Вещества

Мир, который окружает человека, очень разнообразен. Вы изучили строение Солнечной системы и знаете, что ее составляет Солнце, планеты, их спутники, астероиды, кометы, метеориты. Все они называются телами. Изучая строение Земли, вы тоже знакомитесь с телами — это куски горных пород, минералов. Растения, животные, человек — тоже тела.

Все, что нас окружает, — тела живой и неживой природы, изделия — состоит из веществ. Железо, стекло, соль, вода, полиэтилен — это вещества. Их очень много. В настоящее время известно более 7 млн разных веществ, и каждый год люди синтезируют новые, ранее неизвестные. Ученые многих стран работают над созданием экологически чистого автомобильного топлива, высокоэффективных минеральных удобрений, лекарств от гриппа, СПИДа и многих других болезней.

В природе вещества находятся в трех состояниях: твердом, жидком, газообразном. Вещества могут переходить из одного состояния в другое.

В большинстве случаев вещества встречаются в виде смесей. Иногда это хорошо заметно даже невооруженным глазом. Например, глядя на кусочек гранита, можно увидеть, что он состоит из смеси веществ: кварца, слюды и полевого шпата, а вот в однородном на вид молоке только под микроскопом можно различить капельки жира и белки, плавающие в жидкости (воде).

Разделение смеси

Вещества без примесей называют чистыми. В природе таких веществ не существует. Их получение — одна из важных задач химической промышленности. Чистые вещества используют в электронике, атомной промышленности, при производстве лекарственных препаратов.

Примеси могут резко менять свойства веществ. Небольшая добавка соли или сахара изменит вкус воды, капля чернил — ее цвет. Эту особенность заметили еще очень давно. Древние металлурги получали сплавы (смеси металлов) — бронзу, латунь и другие, отличающиеся от исходного металла, меди, большей прочностью, стойкостью к воздействию воды и воздуха.

При получении стали незначительная добавка металла хрома делает ее нержавеющей, а добавка вольфрама придает ей способность выдерживать очень высокие температуры.

В смеси каждое вещество сохраняет свои свойства. Зная эти свойства, смеси можно разделять на составные части.

Модели молекул простых и сложных веществ

Вещества бывают простые и сложные. Для того чтобы ответить на вопрос, чем они отличаются, нужно знать особенности строения вещества. Не один век ученые пытались узнать, как же оно устроено.

В настоящее время известно, что все вещества состоят из мельчайших частиц: молекул, атомов или ионов. Они так малы, что увидеть их невооруженным глазом невозможно. Молекулы — это частицы, состоящие из атомов. Атомы одного вида называют элементами. В одной молекуле может быть два, три и даже сотни и тысячи атомов. Ионы — это видоизмененные атомы. В будущем вы узнаете о строении этих частиц более подробно.

Изучая строение атомов, ученые установили, что атомы отличаются друг от друга, т. е. в природе существуют разные виды атомов: один вид — атомы кислорода, другой — атомы углерода и т. д. Современной науке известно 110 видов атомов (элементов). Соединяясь между собой в различных комбинациях, они образуют то многообразие веществ, которое существует в природе.

Теперь мы сможем ответить на поставленный вопрос. Если в состав веществ входят атомы одного вида, то такие вещества называют простыми. Это хорошо известные вам металлы (железо, медь, золото, серебро) и неметаллы (сера, фосфор, графит и многие другие).

Вещества, состоящие из частиц, образованных атомами разных видов, называют сложными. Например, вода, углекислый газ.

Нагревание смеси железа и серы. Получение сложного вещества сульфида железа. Железо + сера = сульфид железа

В результате реакции можно получить новое сложное вещество, например сульфид железа. В нем нет простых веществ — серы и железа. Они входят в его состав как атомы определенных видов (атомы серы и атомы железа).

Многообразие явлений природы

Окружающий нас мир постоянно изменяется: испаряется вода, тает снег, разрушаются скалы, горит дерево, ржавеет железо, гремит гром, сверкает молния. Такие изменения называют явлениями. Что у них общего и чем они отличаются? Проведем небольшое исследование.

Вы видите, что при нагревании форма тела (кусочка льда) изменилась, однако состав вещества (воды) остался прежним.

При прокаливании медной пластинки образовалось новое вещество — оксид меди.

Проведенные опыты показывают, что в одних случаях происходит образование новых веществ, в других нет. На основании этого признака различают физические и химические явления.

К физическим относят тепловые, механические, световые, звуковые, электрические и магнитные явления. С ними мы постоянно встречаемся в повседневной жизни.

Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел, называют тепловыми. При нагревании длина и объем тел увеличиваются, а при охлаждении — уменьшаются. Это явление необходимо учитывать в строительстве и промышленном производстве. При прокладке железнодорожных и трамвайных путей на стыках рельсов оставляют небольшие промежутки, поэтому при нагревании и удлинении рельса путь не разрушается. При строительстве мостов один конец моста обычно устанавливают на специальных катках. Благодаря этому при тепловом расширении или сжатии мост не разрушается.

Установка моста на специальных катках

При изменении температуры вещество может переходить из одного состояния в другое, что хорошо видно на примере изменения состояния воды.

Изменение состояния воды

Примером механических явлений может служить изменение формы тела, например сжатие и распрямление пружины.

Движение живых организмов, небесных тел, транспорта, скатывание камней и снега с гор, подъем и спуск груза, вращение колес — все перемещения тел в пространстве — это тоже механические явления.

Световые явления связаны с особенностями светового луча. Например, прямолинейность его распространения объясняет образование теней.

Солнечное затмение

Образование тени. Схема солнечного затмения

Способность света отражаться от тел, на которые он падает, дает нам возможность видеть их. Удивительно красивы световые явления в природе, например радуга. Она образуется в результате разложения света в каплях дождя.

Радуга

Это только некоторые примеры физических явлений. Основной признак всех этих явлений — сохранение веществ.

Разложение света через стеклянную призму и каплю воды

Теперь рассмотрим химические явления. Подругому эти явления называют химическими превращениями или химическими реакциями. В результате таких реакций образуются новые вещества, которые отличаются от исходных по ряду признаков.

Признаки химических реакций

Человек использует химические реакции для получения минеральных удобрений, лекарств, красок, моющих средств. Ученые создают новые вещества, каких в природе не существует.

Некоторые химические реакции протекают очень медленно, и мы их не замечаем, они длятся миллиарды лет. Например, твердый камень горных пород — известняк под действием воды и углекислого газа разрушается и превращается в другие вещества. Вода вымывает их — так в горах образуются пустоты, пещеры.

Другие реакции происходят очень быстро (горение, взрыв). Так сгорает топливо в двигателе автомобиля, газовой горелке. При горении выделяется много тепла, света.

Взрыв

При гниении отмерших частей растений тоже выделяется тепло, но оно рассеивается в окружающем пространстве. Это тепло мы обычно не замечаем, но учитывать его должны. Неправильно сложенный стог сена, нарушенные условия хранения соломы приводят к развитию процесса гниения. Это может вызвать даже самовозгорание материала.

Проверьте свои знания

1. В каких состояниях в природе могут находиться вещества?
2. Что такое смесь?
3. Какие вещества называют чистыми?
4. Чем сложные вещества отличаются от простых?
5. Что такое явления природы?
6. Чем физические явления отличаются от химических?

Подумайте!

Почему разных веществ в природе во много раз больше, чем видов атомов?

Все тела состоят из веществ. В природе вещества могут находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях. Различают смеси и чистые вещества, простые и сложные вещества.