Materia

Materia jest substancją, która tworzy wszechświat. Dane, zarówno fizyków, jak i chemików, identyfikują ponad 100 odrębnych składników materii. Te różne formy materii zwane są pierwiastkami. Z około 100 pierwiastków 90 występuje w naturze, pozostałe są produkowane w laboratorium. Na poziomie najbardziej podstawowym wszystkie substancje, zarówno żyjące, jak i nieożywione złożone są z pierwiastków, w różnych proporcjach i kombinacjach.

Wg definicji pierwiastek jest substancją, która nie może być “rozłożona” w procesie chemicznym na substancje prostsze. Fundamentalną naturę pierwiastków przejrzyście obrazuje woda, złożona z dwóch pierwiastków: tlenu i wodoru. Poprzez różnorodne procesy chemiczne woda może być zredukowana do tych dwóch pierwiastków składowych, lecz żaden proces chemiczny nie może dalej zredukować tych elementów. Pierwiastki mogą być zmieniane bądź dekomponowane drogą rozszczepienia lub fuzji jądrowej, lecz wówczas nie zachowują właściwości pierwiastków. W rzeczywistości te procesy mogą tworzyć takie zasadnicze zmiany, że pierwiastek może stać się z materii energią, co jest zasadą energii atomowej. Tak więc pierwiastek jest najbardziej podstawową formą materii.

Pierwiastki zawierają atomy. Atom jest najmniejszą cząstką pierwiastka, wykazującą specyficzne cechy chemiczne tego pierwiastka. Słowo “atom” pochodzi z greckiego pojęcia “niepodzielności”. Atomy są tak małe, że aby osiągnąć grubość kartki papieru musielibyśmy posłużyć się ich kilkunastoma milionami.

Atomy z kolei zawierają jeszcze mniejsze komponenty, ładunki ujemne – elektrony, ładunki dodatnie- protony oraz cząstki nie posiadające ładunków elektrycznych zwane neutronami.

Przyciąganie ładunków dodatnich i ujemnych zapewnia spójność atomu. Dodatkowo, ponieważ całościowa liczba protonów i elektronów jest równa (w atomach niezjonizowanych – o tym więcej szczegółów dalej) atom jako całość ma charakter elektrycznie neutralny. Neutrony i protony są zlokalizowane w centrum atomu, do czego odnosimy określenie “jądro”. Protony zaopatrują jądro w ładunek dodatni, wokół którego krążą ujemnie naładowane elektrony, co nazywamy. “chmurą elektronową”.

Pod względem wielkości średnica chmury elektronów jest 100,000 razy większa niż samego jądra. Można to zilustrować na przykładzie atomu wodoru: jeśli samo jądro miałoby wielkość pomarańczy, to średnica atomu miałaby około 6 km. Jednakże, ponieważ protony i neutrony są około 2000 razy cięższe od elektronów, jądro stanowi 99,9% masy atomu.

Całkowitą liczbę cząstek w jądrze atomu wyraża masa atomowa. Inną wielkością jest liczba atomowa. Mówiąc ogólnie, jest to liczba protonów wewnątrz jądra, która rozróżnia poszczególne pierwiastki. Niektóre atomy tego samego pierwiastka mogą mieć różne liczby neutronów, choć zawierają ta samą liczbę protonów. Te wariacje tych samych pierwiastków nazywamy izotopami.

Pod wpływem wielu czynników atomy łączą się wzajemnie w molekułę. Molekuły składają się z różnorodnych elementów określanych jako związek chemiczny. Molekuła jest najmniejszą częścią umiejącą zachowywać własności tego związku. Ponadto atomy tego samego pierwiastka czasami łączą się, by formować molekuły. Przykładem tego jest azot (Nitrogen), który tworzy dwuatomową molekułę gazową azota. Taka molekuła jest nazywana molekułą dwuatomową N2. Często wykazują one własności całkiem odmienne od pierwiastków, które je tworzą. Przykładem tego jest woda. Oba pierwiastki tego związku chemicznego; zarówno wodór jak i tlen w ich naturalnej postaci są gazami. Woda natomiast jest cieczą, substancją radykalnie różną od swych części elementarnych – gazów. Podobnie, elementy molekularne (tj. gaz azotowy) mogą zachowywać się różnie od tych samych elementów w postaci oddzielnych atomów.

Jesteś tu: Ekologia

Strony: 1 2 3