Kaip kinta medžiagos

Penktoje klasėje susipažinote su medžiagomis, iš kurių sudaryti kūnai. Per visą žmonijos istoriją pagaminta ir ištirta daug medžiagų. Vienos jų išgaunamos iš uolienų, įvairių mineralų, kitos – perdirbant iškastines medžiagas. Pavyzdžiui, išdegus iš žemės iškastą kreidą, galima pasigaminti kalkių (2.1.1 pav.). Kalkės naudojamos tinkavimo ir mūrijimo skiediniams gaminti, sodai gauti, rūgštims neutralizuoti.

Išlydžius kalkes, kvarcinį smėlį ir sodą, gaunama kita svarbi medžiaga – stiklas. Stiklas lydosi esant aukštesnei nei 1 200 °C temperatūrai. Tada iš jo galima pūsti burbulus ir gaminti indus arba stiklo plokštes (2.1.2 pav.).

Iš žvyro, cemento ir vandens gaunama statybose naudojama medžiaga – betonas. Nors žmonija dar prieš kelis tūkstančius metų išmoko gaminti į cementą panašią statybinę medžiagą, tikrąjį cementą pradėta gaminti tik XIX a. viduryje. Nuo tada betonas tapo svarbiausia statybine medžiaga (2.1.3 pav.).

Visos išvardytos medžiagos – stiklas, kalkės, betonas – gaunamos iš iškastų mineralų. Tokios medžiagos vadinamos neorganinėmis medžiagomis.

Neorgãninėmis mẽdžiagomis vadinami junginiai, kurių sudėtyje yra įvairių cheminių elementų. Jos išgaunamos arba pagaminamos iš iškastų žemės mineralų.

Pasaulyje yra daug kitokių medžiagų. Kai kurias iš jų pagamina gyvoji gamta – jas išskiria augalai ir gyvūnai. Tokia yra skruzdžių rūgštis, kurią gamina skruzdėlės ir dilgėlės (2.1.4 pav.)

Dar XIX a. pradžioje buvo žinoma tik keli tūkstančiai gyvosios gamtos medžiagų. Vėliau jas išmokta gaminti laboratorijose. Paaiškėjo, kad iš gyvosios gamtos gaunamos medžiagos pasižymi bendra ypatybe – tai yra įvairūs anglies junginiai. Todėl jas pradėta vadinti organinėmis medžiagomis. Dabar jau žinoma, kad tokių medžiagų yra daugiau nei 220 milijonų. Kasmet mokslininkai pagamina arba atranda po kelis milijonus naujų medžiagų. Tačiau medžiagos, kurių sudedamoji dalis yra anglis, tradiciškai vadinamos organinėmis.

Orgãninėmis mẽdžiagomis vadinami junginiai, sudaryti iš anglies ir kitų elementų.

Iš žemės gelmių išgaunama nafta ir iš jos pagaminti produktai, pavyzdžiui, benzinas, žibalas, dyzelinas, parafinas, kurių sudėtyje daug anglies, vadinami organinėmis medžiagomis. Kreidos, sodos, anglies dioksido sudėtyje taip pat yra anglies, tačiau šios medžiagos paprastai priskiriamos prie neorganinių medžiagų. Taigi medžiagų skirstymas į organines ir neorganines yra gana sąlygiškas.

Yra trys agregatinės medžiagų būsenos: kietoji, skystoji ir dujinė. Keičiantis temperatūrai, gali keistis ir medžiagų būsena, pavyzdžiui, skystas vanduo gali sušalti į kietą ledą arba verdamas virsti dujomis – vandens garais. Tiesa, ledas gali garuoti, todėl net žiemą suledėję skalbiniai džiūsta. Toks virsmas iš kietosios būsenos į dujinę būdingas tik nedaugeliui medžiagų, tarkime, sausasis ledas virsta anglies dioksidu.

Medžiagų kietėjimo ir virimo temperatūra yra labai svarbi charakteristika. Pagal tai galima nustatyti, ar medžiaga yra gryna. Pavyzdžiui, vanduo sukietėja į ledą esant 0 °C temperatūrai, o užverda esant 100 °C temperatūrai. 2.1.5 paveiksle pavaizduota, kaip, priklausomai nuo temperatūros, ledas virsta skystu vandeniu, o skystas vanduo gali užvirti ir tapti vandens garais.

Vandenį sušaldžius į ledą arba pavertus jį garais, kinta tik vandens agregatinė būsena: kietoji, skystoji ar dujinė. Vandens sudėtis nekinta. Kaip žinote, vanduo sudarytas iš molekulių, o viena vandens molekulė sudaryta iš vieno deguonies ir dviejų vandenilio atomų (2.1.6 pav.).

Medžiagos kitimas, kai medžiagos sudėtis nekinta, o keičiasi tik jos agregatinė būsena, vadinamas fiziniu kitimù.

Kad medžiaga iš kietosios pasikeistų į skystąją, o iš jos – į dujinę, reikia papildomos energijos; jos gaunama medžiagą kaitinant. Jei medžiaga šaldoma, jos energija mažėja, medžiaga iš dujinės tampa skystąja, tada – kietąja (2.1.7 pav.). Taip yra todėl, kad veikiant šilumai kinta atstumas tarp medžiagų molekulių. Vienos molekulės su kitomis surištos silpnais ryšiais. Norint įveikti šiuos ryšius, reikia papildomos energijos.

Esant ypatingoms sąlygoms, vandenį galima paversti dujomis (2.1.8 pav.). Tokiam vandens suskaidymui, kai susidaro vandenilis ir deguonis, reikia labai daug papildomos energijos. Kintant susidariusios naujos medžiagos nebeturi vandeniui būdingų savybių, jų virimo ir lydymosi temperatūra taip pat kitokia nei vandens. Vandenilis yra degiosios dujos, o deguonis skatina degimą.

Chèminis kitimas (chèminė reãkcija) – tai medžiagos sudėties pasikeitimas ir naujų medžiagų susidarymas.

Cheminės reakcijos požymiai yra medžiagos spalvos pokytis, dujų išsiskyrimas, nuosėdų susidarymas ir (arba) šilumos išsiskyrimas.

Dabar atlikite eksperimentinį darbą ir pamatysite, kas atsitinka, kai kinta medžiagos sudėtis.