Ύλη, καταστάσεις και ιδιότητες

Ύλη είναι ό,τι έχει μάζα και πιάνει χώρο

Το λάδι στο κάρτερ, ο αέρας στο λάστιχο, η λαμαρίνα, η βαφή μαλλιών, το αλάτι στην κουζίνα: όλα είναι ύλη. Έχουν μάζα (ζυγίζονται) και όγκο (πιάνουν χώρο). Ακόμα και ο αέρας — ένα φουσκωμένο λάστιχο αυτοκινήτου ζυγίζει λίγο περισσότερο από ένα ξεφούσκωτο.

Κάθε συγκεκριμένο είδος ύλης λέγεται ουσία: νερό, χαλκός, οξυγόνο, οινόπνευμα. Η χημεία ασχολείται με το τι κάνουν οι ουσίες και πώς γίνονται άλλες ουσίες.

Οι τρεις καταστάσεις

Η ίδια ουσία μπορεί να είναι στερεή, υγρή ή αέρια. Το νερό είναι πάγος στην κατάψυξη, νερό στη βρύση, ατμός στον λέβητα. Αυτό που αλλάζει είναι πόσο κοντά και πόσο δεμένα βρίσκονται τα σωματίδιά του.

Η τελευταία στήλη είναι αυτή που θα συναντήσεις στο συνεργείο. Το υγρό δεν συμπιέζεται, γι' αυτό τα υγρά μεταφέρουν δύναμη: το υγρό φρένων, το λάδι στον υδραυλικό ανυψωτήρα, το υδραυλικό του κλαρκ. Πατάς στη μία άκρη και η δύναμη φτάνει ακέραια στην άλλη. Το αέριο συμπιέζεται, γι' αυτό αποθηκεύεται: ο αεροσυμπιεστής χωράει πολλά λίτρα αέρα σε ένα μικρό δοχείο, και η φιάλη υγραερίου κρατάει πολύ αέριο σε λίγο χώρο.

Οι αλλαγές κατάστασης

Δύο πράγματα αξίζει να κρατήσεις:

• Για να λιώσει ή να εξατμιστεί κάτι, απορροφά θερμότητα. Όταν πήζει ή συμπυκνώνεται, αποδίδει θερμότητα. Πάνω σε αυτό δουλεύει κάθε ψυγείο και κλιματιστικό: το ψυκτικό υγρό εξατμίζεται στη μονάδα μέσα στο δωμάτιο και παίρνει θερμότητα από τον αέρα· μετά ο συμπιεστής το στέλνει στην εξωτερική μονάδα, όπου συμπυκνώνεται και τη διώχνει έξω.
• Το σημείο βρασμού εξαρτάται από την πίεση. Το νερό βράζει στους $100$ °C σε ανοιχτή κατσαρόλα, αλλά σε χύτρα ταχύτητας, με την πίεση ανεβασμένη, βράζει πάνω από τους $110$ °C — γι' αυτό μαγειρεύει γρηγορότερα. Το ίδιο κάνει η τάπα του ψυγείου στο αυτοκίνητο: κρατάει το κύκλωμα υπό πίεση, ώστε το ψυκτικό να μη βράζει στη θερμοκρασία λειτουργίας.

Φυσικές ιδιότητες

Φυσική ιδιότητα είναι ό,τι μετράς ή παρατηρείς χωρίς να αλλάξεις την ουσία: χρώμα, οσμή, σκληρότητα, σημείο τήξης, σημείο βρασμού, ηλεκτρική αγωγιμότητα, πυκνότητα. Ο χαλκός είναι κοκκινωπός, άγει άριστα το ρεύμα και λιώνει στους $1085$ °C — τίποτα από αυτά δεν τον κάνει κάτι άλλο από χαλκό.

Η πιο χρήσιμη στο εργαστήριο είναι η πυκνότητα: πόση μάζα χωράει σε κάθε μονάδα όγκου.

$$\rho = \frac{m}{V}$$

Το $\rho$ διαβάζεται «ρο». Για υγρά τη γράφουμε συνήθως σε kg/L, για στερεά σε g/cm³ — και οι δύο μονάδες δίνουν τον ίδιο αριθμό, αφού $1$ L ζυγίζει τόσα kg όσα g ζυγίζει $1$ cm³.

Ό,τι έχει μικρότερη πυκνότητα από το νερό επιπλέει πάνω του και δεν ανακατεύεται αν δεν διαλύεται. Γι' αυτό μια φωτιά από βενζίνη ή λάδι δεν σβήνει με νερό: το καύσιμο ανεβαίνει στην επιφάνεια και συνεχίζει να καίγεται, ενώ στο καυτό λάδι το νερό βράζει απότομα και το πετάει γύρω. Εκεί θέλει πυροσβεστήρα, ή στο τηγάνι ένα καπάκι.

Χημικές ιδιότητες

Χημική ιδιότητα είναι το τι γίνεται η ουσία όταν αντιδρά: αν καίγεται, αν σκουριάζει, αν διαβρώνεται από ένα οξύ, αν αντιδρά με το νερό. Για να τη δεις, πρέπει να αλλάξεις την ουσία. Ο σίδηρος σκουριάζει με υγρασία και οξυγόνο· το αλουμίνιο όχι, γιατί καλύπτεται από ένα λεπτό προστατευτικό στρώμα οξειδίου. Η βενζίνη είναι εύφλεκτη· το νερό όχι.

Οι χημικές ιδιότητες είναι αυτές που γράφονται στις ετικέτες ασφαλείας: «εύφλεκτο», «διαβρωτικό», «μην αναμιγνύετε με άλλα προϊόντα». Ένα καθαριστικό μόνο του μπορεί να είναι ακίνδυνο, και σε μείγμα με άλλο να παράγει κάτι επικίνδυνο — γιατί εκεί γίνεται χημική μεταβολή.

Φυσική ή χημική μεταβολή;

Όταν η ουσία αλλάζει μορφή, κατάσταση ή μέγεθος αλλά μένει η ίδια ουσία, η μεταβολή είναι φυσική. Όταν από την αρχική ουσία προκύπτει νέα ουσία, με άλλες ιδιότητες, η μεταβολή είναι χημική — αυτό λέγεται χημική αντίδραση.

Στο συνεργείο, στο κομμωτήριο, στην κουζίνα

Διάλεξε κάθε φαινόμενο και αποφάσισε. Μην κοιτάς πόσο εντυπωσιακό φαίνεται — ρώτα μόνο αν προέκυψε ουσία που δεν υπήρχε.

Διάλεξε φαινόμενο

Λιώνει η κόλληση στο κολλητήριΣκουριάζει η λαμαρίναΕξατμίζεται το ψυκτικό στο κλιματιστικόΚαίγεται το πετρέλαιο στον καυστήραΗ βαφή μαλλιών «βγάζει» χρώμα με το οξυζενέΔιαλύεται αλάτι στο νερό της κατσαρόλαςΠήζει το τσιμέντο στο καλούπιΚόβεται ένα σωλήνας χαλκού

ΦυσικήΧημική

Λυμένα παραδείγματα

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση