Опишите физические свойства а меди б воды в соли: Опишите физические свойства: а)Меди;б)Воды;в)Соли

alexxlab | 01.11.1974 | 0 | Разное

Содержание

Опишите физические свойства:а)Меди;б)воды;в)соли. - Школьные Знания.com

МЕДЬ :
Температура плавления °C 1084
Температура кипения °C 2560
Плотность, γ при 20°C, кг/м³ 8890
Удельная теплоемкость при постоянном давлении, Ср при 20°C, кДж/(кг•Дж) 385
Температурный коэфициент линейного разширения, а•106 от 20 до 100°C, К-1 16,8
Удельное электрическое сопротивление, при 20°C 0,01724
Теплопроводность λ при 20°C, Вт/(м•К) 390
Удельная электрическая проводимость, ω при 20°C, МОм/м 58
Еще одним свойством воды является то, что она обладает высокой теплоемкостью (4,1868 кДж/кг) , это объясняет, почему в ночное время и при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или во время перехода от зимы к лету также медленно нагревается. Благодаря этому свойству вода является регулятором температуры на Земле.

Вода обладает большой удельной теплоемкостью и является хорошим теплоносителем.
Среди всех жидкостей вода имеет самое высокое поверхностное натяжение. вода способна стать хорошим проводником при условии растворения в ней даже малого количества ионных веществ.

По массе в состав воды входит 88,81% кислорода и 11,19% водорода, вода кипит при температуре +100°С, а замерзает при 0°С, она плохой проводник для электричества и теплоты, но хороший растворитель. (Для информации) .

Физические свойства Н2О
Температура кипения (°С) -100
Температура кристаллизации (°С) - 0
Плотность при 20°С (г/см3) -0,9982
Молекулярная масса -18

При переходе воды из твердого состояния в жидкое ее плотность не уменьшается, а возрастает, также плотность воды увеличивается при ее нагреве от 0 до +4°С, максимальную плотность вода имеет при +4°С, и только при последующем ее нагревании плотность уменьшается.

При +4°С градусах плотность воды превышает плотность льда, благодаря чему охлаждаясь сверху вода опускается на дно лишь до тех пор, пока ее температура не достигнет +4°С, вследствие чего лед остается на поверхности водоемов, что делает возможным жизнь под слоем льда водной флоры и фауны.

Данные свойства воды связаны с существующими в ней водородными связями, связывающими между собой молекулы, как в жидком, так и в твердом состоянии

Химические свойства солей — урок. Химия, 8–9 класс.

1. Соли являются электролитами.

 

В водных растворах соли диссоциируют на положительно заряженные ионы (катионы) металлов и отрицательно заряженные ионы (анионы) кислотных остатков.

Например, при растворении кристаллов хлорида натрия в воде положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора, из которых образована кристаллическая решётка этого вещества, переходят в раствор:

NaCl→Na++Cl−.

При электролитической диссоциации сульфата алюминия образуются положительно заряженные ионы алюминия и отрицательно заряженные сульфат-ионы:

Al2SO43→2Al3++3SO42−.

2. Соли могут взаимодействовать с металлами.

  

В ходе реакции замещения, протекающей в водном растворе, химически более активный металл вытесняет менее активный.

Например, если кусочек железа поместить в раствор сульфата меди, он покрывается красно-бурым осадком меди. Раствор постепенно меняет цвет с синего на бледно-зелёный, поскольку образуется соль железа(\(II\)):

Fe+CuSO4→FeSO4+Cu↓.


Видеофрагмент:

взаимодействие сульфата меди(\(II\)) с железом


При взаимодействии хлорида меди(\(II\)) с алюминием образуются хлорид алюминия и медь:
2Al+3CuCl2→2AlCl3+3Cu↓.

 

3. Соли могут взаимодействовать с кислотами.


Протекает реакция обмена, в ходе которой химически более активная кислота вытесняет менее активную.

Например, при взаимодействии раствора хлорида бария с серной кислотой образуется осадок сульфата бария, а в растворе остаётся соляная кислота:
BaCl2+h3SO4→BaSO4↓+2HCl.


При взаимодействии карбоната кальция с соляной кислотой образуются хлорид кальция и угольная кислота, которая тут же разлагается на углекислый газ и воду:

CaCO3+2HCl→CaCl2+h3O+CO2↑⏟h3CO3.

 

Видеофрагмент:

Взаимодействие кислот с солями

 

4. Растворимые в воде соли могут взаимодействовать со щелочами.

Реакция обмена возможна в том случае, если в результате хотя бы один из продуктов является практически нерастворимым (выпадает в осадок).

Например, при взаимодействии нитрата никеля(\(II\)) с гидроксидом натрия образуются нитрат натрия и практически нерастворимый гидроксид никеля(\(II\)):
NiNO32+2NaOH→NiOh3↓+2NaNO3.

Видеофрагмент:

Взаимодействие нитрата никеля(\(II\)) с гидроксидом натрия


При взаимодействии карбоната натрия (соды) с гидроксидом кальция (гашёной известью) образуются гидроксид натрия и практически нерастворимый карбонат кальция:
Na2CO3+CaOh3→2NaOH+CaCO3↓.

 

5. Растворимые в воде соли могут вступать в реакцию обмена с другими растворимыми в воде солями, если в результате образуется хотя бы одно практически нерастворимое вещество.


Например, при взаимодействии сульфида натрия с нитратом серебра образуются нитрат натрия и практически нерастворимый сульфид серебра:
Na2S+2AgNO3→2NaNO3+Ag2S↓.

 

Видеофрагмент:

Взаимодействие сульфида натрия с нитратом серебра


При взаимодействии нитрата бария с сульфатом калия образуются нитрат калия и практически нерастворимый сульфат бария:
BaNO32+K2SO4→2KNO3+BaSO4↓.


6. Некоторые соли при нагревании разлагаются.

 

Разложение солей может происходить:

  • без изменения степени окисления элементов;
  • с изменением степени окисления элементов (то есть, протекают окислительно-восстановительные реакции).

A. Реакции разложения солей, в которых степени окисления элементов не изменяются.

 

При сильном нагревании карбонат кальция (мел, известняк, мрамор) разлагается, образуя оксид кальция (жжёную известь) и углекислый газ:
CaCO3⇄t°CaO+CO2↑.

 

Видеофрагмент:

Разложение мела при нагревании

 

Гидрокарбонат натрия (пищевая сода) при небольшом нагревании разлагается на карбонат натрия (соду), воду и углекислый газ:

2NaHCO3⇄t°Na2CO3+h3O+CO2↑.

 

Видеофрагмент:

Разложение гидрокарбоната натрия


Кристаллогидраты солей при нагревании теряют воду. Например, пентагидрат сульфата меди(\(II\)) (медный купорос), постепенно теряя воду, превращается в безводный сульфат меди(\(II\)):
CuSO4⋅5h3O→t°CuSO4+5h3O.


При обычных условиях образовавшийся безводный сульфат меди можно превратить в кристаллогидрат:
CuSO4+5h3O→CuSO4⋅5h3O


Видеофрагмент:

Разрушение и образование медного купороса


Аналогичная химическая реакция протекает, когда к гемигидрату сульфата кальция (жжёному гипсу) при помешивании добавляют воду. Получившаяся кашица быстро застывает в результате образования дигидрата сульфата кальция (гипса):

CaSO4⋅0,5h3O+1,5h3O→CaSO4⋅2h3O


Видеофрагмент:

Застывание гипса                            


Б. Окислительно-восстановительные реакции разложения солей.

 

Окислительно-восстановительные процессы протекают при разложении нитратов.
Например, при термическом разложении нитрата калия образуются нитрит этого металла и кислород:
2KN+5O−23⟶t°2KN+3O2+O2↑0 


Видеофрагмент:

Разложение нитрата калия           


Разложение перманганата калия в лабораторных условиях можно использовать для получения кислорода. При разложении этой соли, кроме кислорода, образуются манганат калия и оксид марганца(\(IV\)):

2KMn+7O−24⟶t°K2Mn+6O4+Mn+4O2+O2↑0

  

Природные ресурсы мировой экономики

№2(29), 2014
Материалы из будущего учебника по мировой экономике и международным экономическим отношениям

В.Горбанев, д.геогр.н, профессор
И.Митрофанова, к.геогр.н., доцент

Природные ресурсы — это компоненты природной среды, используемые в процессе производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.[1]

Природные ресурсы по своей сути имеют физическое происхождение, однако в процессе их использования они становятся экономическим ресурсом.

Природные ресурсы делятся на неисчерпаемые (агроклиматические, геотермальные, гидроэнергетические) и исчерпаемые. В свою очередь, исчерпаемые ресурсы делятся на невозобновляемые (минеральные) и возобновляемые (земельные, водные, биологические, рекреационные). Базируясь на этой классификации и развивая ее, данный учебник выделяет следующие виды природных ресурсов: минеральные (полезные ископаемые), энергетические, водные, биологические, земельные, агроклиматические, рекреационные.

При рассмотрении природных ресурсов важно оценивать ресурсообеспеченность, т.е. соотношение между разведанными запасами ресурсов и объемами их использования. Ресурсообеспеченность исчерпаемых невозобновляемых ресурсов оценивается количеством лет, на которые хватит этих ресурсов при современном уровне добычи. Для возобновляемых ресурсов определяют величину этих ресурсов, приходящуюся на душу населения.

Ресурсы минерального сырья в мире

Минеральное сырье по своему геологическому происхождению и назначению можно разделить на топливное, рудное, химическое, строительное и техническое.

По степени изученности запасы минеральных ресурсов подразделяются на четыре категории — разведанные (промышленные) — А, В и С1 и предварительно оцененные С2.

К категории, А (достоверные запасы) относят детально разведанные и изученные запасы с точным определением границ тел полезных ископаемых, на запасах этой категории уже ведется промышленная разработка, а допустимая погрешность в оценке запасов составляет до 10% от их объема. К категории В относят запасы, которые разведаны и изучены с детальностью, обеспечивающей выяснение основных особенностей условий залегания, но без точного отражения пространственного положения каждого типа, и при этом запасы этой категории либо еще не разрабатываются, либо находятся в начальной стадии разработки, а допустимая погрешность в оценке не превышает 15%. Категория С1 включает в себя запасы, которые либо находятся в стадии разведки, либо по которым была осуществлена разведка и проведена их частичная оценка, а допустимая погрешность в оценке этих запасов не должна превышать 25%. Запасы категории С2 (потенциальные) относятся к предварительно оцененным, когда границы месторождений не определены, проведение разведочных работ только планируется, а погрешность в оценках объема запасов может достигать 50%.

Топливные минеральные ресурсы

Топливное минеральное сырье имеет осадочное происхождение, поэтому размещено неравномерно и приурочено к осадочным чехлам платформенных структур. К топливным ресурсам прежде всего относится «большая тройка» — нефть, природный газ и уголь, продуцирующие более 80% производимой в мире энергии (см. табл.11.5). Мировые геологические запасы минерального топлива оцениваются примерно в 13 трлн.т., т.е. обеспеченность человечества минеральным топливом составляет порядка 1000 лет. Причем на уголь приходится 60% запасов (по теплотворной способности), а на углеводородное топливо — 27%. В то же время структура мирового потребления первичных источников энергии складывается иная: в 2012 г. на уголь приходится около 30%, нефть — примерно 33%, газ — около 24%. Первое место в мире по разведанным запасам угля занимают США, по запасам нефти — Венесуэла и по запасам природного газа — Иран, который недавно несколько обошел Россию.


Таблица 1
Первые восемь стран по разведанным запасам топливных ресурсов в 2012 г.


Страна

Уголь
(млрд. т)

Страна

Нефть
(млрд. барр.)

Страна

Природный
газ
(трлн. м3)

США

237

Венесуэла

298

Иран

34

Россия

157

Саудовская Аравия

268

Россия

33

Китай

115

Канада

173

Катар

21

Австралия

76

Иран

155

Туркмения

17

Индия

61

Ирак

141

США

9

Германия

40

Кувейт

104

Саудовская Аравия

8

Украина

34

ОАЭ

98

Венесуэла

5

Казахстан

34

Россия

80

Нигерия

5

Источник: US Energy International Administration. International Energy Outlook, 2013.
Достоверные запасы угля сегодня оцениваются в 860 млрд.т, причем более половины из них приходится на каменный уголь и остальное — на менее калорийный бурый, а обеспеченность планеты углем составляет 400 лет. Наиболее богатыми углем оказываются США (на них приходится 28% достоверных мировых запасов), Австралия (9%), Германия (5%), а из менее развитых стран — Россия (более 18%), Китай (13%) и Индия (7%). Таким образом, на США, Россию, Китай и Австралию приходится около 70% мировых достоверных запасов угля. Если же оценивать запасы качественных коксующихся углей (они нужны для выплавки металлов), то на первые места выходят Австралия, Германия, Китай и США.

Сегодня уголь добывается примерно в 80 странах. Каменного угля добывается около 3,5 млрд. т, бурого — 1,2 млрд. т. Во многих развитых странах, начиная со второй половины ХХ века, угледобывающую промышленность поразил структурный кризис, вызванный с одной стороны острейшей конкуренцией со стороны нефтегазовой промышленности, а с другой — неблагоприятными физико-географическими и экологическими условиями добычи. В частности, сократилась добыча угля, отличающегося повышенной сернистостью. В результате многие развитые страны стали в большей степени ориентироваться на импортный уголь, к тому же еще и более дешевый. Так, практически прекратилась добыча угля во Франции и Бельгии, а старейшие каменноугольные районы — Рурский и Саарский в Германии, Аппалачский в США испытывают кризис. Несколько более стабильная ситуация сложилась с буроугольными и теми каменноугольными бассейнами, где добыча ведется более дешевым открытым способом.

Структурный кризис не коснулся менее развитых стран, где бурно развивается промышленность и энергетика и в то же время низка стоимость рабочей силы: здесь угольная промышленность, наоборот, испытывает бурный подъем. В настоящее время на 1-е место по добыче угля вышел Китай. Еще совсем недавно в стране добывали 1 млрд. т угля, а в 2012 г. уже было добыто 3,5 млрд.т. Крупнейшими разработчиками угля остаются также США (993 млн. т, хотя объемы добычи падают), Индия (590 млн. т.), Австралия, Индонезия, Россия (354 млн. т.), Германия, ЮАР, Колумбия. Особенно быстро растет добыча угля в Индонезии и Колумбии. Крупнейшими мировыми экспортерами угля в последние годы стали Австралия, Индонезия (2-е место в мире), Россия (экспортирует 19% добываемого угля.), США, Колумбия, ЮАР.

Таблица 2
Ведущие страны по производству, экспорту и потреблению топливных ресурсов
(в скобках указано место страны)


Нефть (млн. барр./день)

Газ (млрд. м3/год)

Уголь (млн. т/год)

Страна

Добыча,
2012 г.

Экспорт,
2012 г.

Потребление,
2013г.

Страна

Добы
ча,
2012 г.

Экспорт,
2010 г.

Потребление,
2012 г.

Страна

Добыча,
2012 г.

Экспорт,
2010 г.

Потребление,
2012 г.

Россия

10,6(2)

7,2 (2)

2,2 (8)

США

681 (1)

32,2 (8)

722 (1)

Китай

3520 (1)

22,2 (10)

4053 (1)

Саудовская Аравия

11,5(1)

8,9 (1)

2,6 (5)

Россия

592(2)

185,8 (1)

416 (2)

США

992,2 (2)

114,0 (4)

1003 (2)

США

8,9 (3)

1,5

19,0 (1)

Канада

156(5)

92,4 (4)

101 (7)

Индия

588,5 (3)

-

788 (3)

Иран

3.7 (6)

1,9 (7)

1,9

Катар

157 (4)

94,8 (3)

26

Австра- лия

415,5 (4)

328,1 (1)

-

Китай

4,1 (4)

0,5

9,5 (2)

Иран

160 (3)

7,9

156 (3)

Россия

353,5 (5)

122,1 (3)

262 (4)

Канада

3,7 (5)

1,6 (9)

2,2 (7)

Норвегия

115(6)

99,7 (2)

4

Индонезия

324,9 (6)

316,2 (2)

-

Ирак

3,1 (9)

2,2 (6)

0,7

Китай

107 (7)

3,8

144 (4)

ЮАР

255,1 (7)

76,7 (5)

210 (6)

ОАЭ

3,4 (7)

2,6(3)

0,5

Саудовская Аравия

103 (8)

-

103 (6)

Германия

188,6 (8)

-

256 (5)

Венесуэла

2,7

1,7(9)

0,7

Индонезия

71 (10)

42,3 (7)

37

Польша

139,2 (9)

18,1

162 (8)

Мексика

2,9 (10)

1,5

2,1 (10)

Нидерланды

64

57,7 (5)

36

Казах-стан

115,9 (10)

36,3 (8)

-

Кувейт

3,1(8)

2,4 (4)

0,3

Алжир

81(9)

55,3 (6)

31

Колумбия

85,8

76,4 (6)

-

Нигерия

2,4

2,2 (5)

0,3

Малайзия

65

30,8 (9)

33

Канада

68,2

36,9 (7)

-

Норвегия

1,9

1.7 (10)

0,3

Велик-я

41

15,6

78 (9)

Вьетнам

44,5

24,7 (9)

-

Индия

0,9

0,8

3,2 (4)

Австра-я

49

24,7 (10)

25

Япония

-

-

202 (7)

Германия

0,2

0,5

2,5 (6)

Германия

9

16,2

75 (10)

Япония

0,1

-

4,5 (3)

Италия

8

0,1

69

Республика Корея

0,05

1,1

2,2 (9)

Япония

3

-

117 (5)

Ангола

1,8

1,7(8)

0,1

Мексика

58

64

84 (8)

Источник: BP Statistical Review of World Energy, 2013

Достоверные запасы нефти в мире оцениваются в 236 млрд.т, а ресурсообеспеченность нефтью оценивается в 55 лет. При с начала 1990-х гг обеспеченность нефтью и газом возросла на 60–65%, а объем добычи возрос всего на 25%, что говорит об опережающем развитии геологоразведочных работ. Однако геологоразведка, как и добыча, все больше перемещаются в районы с тяжелыми природными условиями с их более высокими издержками добычи. Так, более 30% запасов нефти находится в шельфовых зонах морей и океанов, поэтому в ряде стран, например, Великобритании, Норвегии, Габоне добыча нефти идет исключительно со дна моря. По прогнозам, огромные запасы углеводородного сырья сосредоточены на шельфовых морях Арктики и Дальнего Востока.

Подавляющая часть достоверных запасов нефти находится, а Азии, только в одном бассейне Персидского залива сосредоточено более 48% мировых запасов нефти. Долгое время лидером по запасам нефти была Саудовская Аравия (16% мировых запасов), но недавно ее обошла Венесуэла (18%). Далее идут Канада Иран и Ирак (по 9–10%), Кувейт, ОАЭ, Россия (5%). Канада раньше не отличалась большими запасами нефти, но после нахождения в провинции Альберта уникальных «нефтяных песков» Канада вышла в число ведущих стран по этому показателю (10%).

До начала 1970-х гг. мировая добыча нефти росла быстрыми темпами, однако после тогдашнего энергетического кризиса цена нефти резко поднялась, изменилась и география нефтедобычи — она стала перемещаться в труднодоступные места. Соответственно уровень мировой добычи нефти стал расти медленнее и сейчас составляет более 3,6 млрд. т в год. Однако если в странах ОЭСР происходит падение или очень медленный рост потребления нефти, то в остальных странах имеет место рост потребления нефти на 3,0–3,5%, что поддерживает рост ее добычи по миру в целом в районе 1%.

В 2012 г. Россия была на 2-м месте по добыче нефти (10.600 млн. барр. в день) после Саудовской Аравии (11.500 млн барр. в день). На 3-м месте стоят США (8.900 млн. барр. в день). В 2013 г., по российским данным, Россия добывала 10.800 млн барр. в сутки. Однако США (8, 4 млн. барр. в день) они имеют все шансы уже в обозримой перспективе стать мировым лидером в добыче нефти, оставив позади и Саудовскую Аравию и Россию: добыча нефти здесь растет максимальными за последние 150 лет темпами. Такое резкое увеличение объемов добычи в США становится возможным благодаря активной добыче сланцевой нефти в отдельных штатах. Крупнейшими разработчиками нефти являются также Норвегия, Иран, КНР, Канада, Ирак, ОАЭ, Мексика, Кувейт и ряд других стран. Особо следует отметить роль стран-членов ОПЕК, которые сосредотачивают 73% достоверных запасов нефти, хотя их доля в добыче в 2012 г. снизилась до 43%. Тем не менее они остаются основными мировыми экспортерами нефти и в первую очередь это Саудовская Аравия, Иран, ОАЭ.

Достоверные запасы природного газа в мире растут большими темпами и сегодня они оцениваются в 187 трлн. м3, причем все больше благодаря месторождениям на труднодоступных территориях. В результате добыча газа, также как и нефтедобыча, активно перемещается на шельфовые зоны морей и океанов, где сейчас добывается 28% всего газа. Ресурсообеспеченность газом оценивается в 70 лет.

В отличии от нефтедобычи динамика добычи газа в последние десятилетия отличается быстрым ростом и сейчас достигла 3,6 трлн. м3 в год, увеличиваясь в последние годы на 2–3%. Первое место в мире занимают США, которые в 2012 г. добыли 680 млрд. м3, все больше наращивая добычу сланцевого газа. Чуть меньше добывает газа Россия, которая в 2012 г. чуть снизила добычу до 653 млрд. м3 из-за медленного роста спроса на газ в ЕС. Далее с большим отрывом идут Канада, Катар, Иран Норвегия, Нидерланды, КНР и другие страны. Основными мировыми экспортерами природного газа являются Россия, Норвегия, Катар, Канада, Нидерланды, а в ближайшие годы — и США.

Рудные и другие минеральные ресурсы

Рудное минеральное сырье в отличие от осадочного топливного имеет за редким исключением магматическое или метаморфическое происхождение, поэтому приурочено к складчатым тектоническим структурам, к щитам, к разломам земной коры.

Урановые руды часто относят к топливным минеральным ресурсам, поскольку главное назначение урана — топливо для ядерных ректоров, устанавливаемых на АЭС. Оценки геологических запасов урановых руд сильно разнятся, хотя достоверные запасы, по данным МАГАТЭ, определены достаточно точно — 3,6 млн. т и сосредоточены в 44 государствах мира (2005 г.). Первое место безраздельно принадлежит Австралии — около 30% мировых запасов, далее идут Казахстан — 17%, Канада — около 12%, ЮАР — 10%, затем Намибия, Бразилия, Россия и др. Однако по новым российским данным Россия вышла на 2-е место в мире, обойдя Казахстан — 18% мировых запасов.

В то же время добыча руд и производство концентрата из него характеризуется несколько иной географией. Добыча урановых руд ведется в 25 странах мира: в Казахстане (33% мировой добычи), Канаде (18%), Австралии (11%), а также Намибии и Нигере (по 8%), России (7%), Узбекистане, США, ЮАР, Габоне. При этом объемы добычи урановой руды отличаются сильными колебаниями: максимальные объемы были достигнуты в конце 1970-х гг. во время энергетического кризиса, затем шло падение объемов производства, особенно после чернобыльской аварии, а с 2005 г. до 2009 г.г объемы добычи урана выросли более чем в 1,5 раза, прежде всего за счет Казахстана.

Железные руды имеют широкое распространение в земной коре и их разведанные запасы оцениваются в 160 млрд. т. Содержание железа в них колеблется в широких пределах — от 20% до 68%. По разведанным запасам железных руд господствует Украина (45% мировых запасов), далее идут Австралия (20%), Бразилия (17%), Россия (15%), Китай, Индия, США. Однако содержание железа в рудах не соответствует указанному ранжиру — самыми богатыми рудами обеспечены Либерия, Индия, Австралия, Бразилия, Венесуэла — руды в этих странах содержат более 60% полезного компонента.

Крупнейшими разработчиками железной руды в 2012 г. были Китай (43% мировой добычи), Австралия (20%), Бразилия (17%), Индия, Россия, Украина — всего железные руды добываются в 43 странах, в том числе на экспорт. Ряд стран, ранее ориентировавшихся на собственную железную руду, переходят на ее импорт и в первую очередь это относится к ЕС.

Самый распространенный в земной коре металл — это алюминий, причем концентрируется он в осадочных горных породах. Разведанные запасы бокситов в мире оцениваются в 30 млрд.т. Руды легких цветных металлов, в том числе бокситы, отличаются большим содержание полезного компонента — в бокситах его содержание составляет 30–60%. Наибольшими запасами бокситов обладают Гвинея (27% мировых разведанных запасов), Австралия (25%), Бразилия, Ямайка, КНР, Индия, Вьетнам, хотя последний, благодаря новым разведенным запасам, может занять первую строчку в рейтинге. Крупнейшими разработчиками бокситов являются Австралия (33% мировой добычи), КНР (19%), Бразилия (15%), Индия, Гвинея, Ямайка — всего порядка 30 стран. Некоторые развитые страны, такие как США, Франция, Греция, Венгрия или вообще прекратили добычу бокситов, или значительно ее сократили. Россия также ориентируется на импорт бокситов.

Руды тяжелых цветных металлов содержат значительно меньше полезного компонента. Так, содержание меди в рудах обычно составляет менее 5%. Крупнейшие страны-разработчики медных руд — это Чили (36% мировой добычи), США, Перу, КНР, Австралия, Россия, Индонезия (всего около 50 стран).

По запасам и добыче остальных минеральных ресурсов ведущие позиции занимает небольшой спектр стран. Так, более 70% мировой добычи марганца сосредоточено в Китае, ЮАР, Австралии, Габоне, Казахстане и Индии; хрома — в ЮАР, Казахстане, Индии, Зимбабве, Финляндии; свинца — в Австралии, Китае, США, Перу, Канаде; цинка — в КНР, Австралии, Перу, Канаде, США, Мексике; олова — в КНР, Перу, Индонезии, Бразилии, Боливии, Австралии, Малайзии, России; никеля — в России (25% мировой добычи), Канаде, Австралии, Индонезии, Франции (Новой Каледонии), Колумбии; кобальта — в ДРК (53% мировой добычи), Канаде, Китае, России, Замбии; вольфрама — в Китае (85% мировой добычи), России, Канаде, Австрии.

Среди нерудного сырья следует выделить химическое сырье: фосфориты, апатиты, соли, серу. Фосфориты добываются почти в 30 странах мира, среди которых лидируют США, Китай, Марокко, Тунис. По добыче натриевой соли выделяются США, Китай, Германия, Индия, Канада; калийной соли — Канада, Беларусь, Германия, Россия, Израиль.

12.2. Земельные, водные, лесные и рекреационные ресурсы мира
За период только после 1960 г. производство продовольствия в мире увеличилось в 2,5 раза, потребление воды — в 2 раза, вырубка лесов — в 3 раза. Все это обострило внимание к обеспеченности мира земельными, водными, лесными ресурсами.

Таблица 3
Обеспеченность ряда стран пахотными землями, лесными и водными ресурсами, в расчете на жителя


Страна

Пашня, га

Страна

Леса, га

Страна

Пресная вода,
тыс.м3

Австралия

2,4

Габон

36,0

Демократическая Республика Конго

230

Казахстан

1,9

Канада

15,8

Норвегия

80

Канада

1,5

Россия

5,5

Канада

87

Россия

0,9

Финляндия

5,0

Венесуэла

44

Аргентина

0,9

Бразилия

2,5

Бразилия

42

США

0,6

США

0,9

Россия

32

Индия

0,17

Китай

0,1

Австралия

83

Германия

0,1

Индия

0,08

Китай

2

Китай

0,07

Германия

0,06

Германия

2

Земельные ресурсы
Земельные ресурсы — это площадь суши. Часть ее не имеет почвенного покрова (на­пример, ледники) и поэтому не может быть базой для производства сельскохозяйственного сырья и продовольствия. Общий земельный фонд мира (площадь суши за вычетом ледников Арктики и Антарктики) равен 13,4 млрд. га., или более 26% всей площади нашей планеты.

Структура земельного фонда с точки зрения развития сельского хозяйства выглядит не самым лучшим образом. Так, на обрабатываемые земли (пашня, сады, плантации) приходится 11%, на луга и пастбища — еще 26%, а остальное занимают леса и кустарники — 32%, земли под населенными пунктами, объектами промышленности и транспорта — 3%, малопродуктивные и непродуктивные земли (болота, пустыни и территории с экстремальными климатическими изотермами) — 28%.
Таким образом, сельскохозяйственные угодья (пашня, сады, плантации, луга и пастбища) составляют лишь 36% земельного фонда (4,8 млрд. га) и их увеличение в последние годы хоть и продолжаться, но медленно. По величине сельскохозяйственных угодий среди стран мира выделяются Китай, Австралия, США, Канада, Россия. В структуре сельскохозяйственных угодий площадь пашни составляет 28% (1,3 млрд. га), пастбищ — 70% (3,3 млрд. га), многолетних насаждений — 2%.

По мере роста населения обеспеченность сельскохозяйственными землями снижается: если в 1980 г. на душу населения мира приходилось 0,3 га пашни, то в 2011 г. — 0,24 га. В Северной Америке на душу населения приходится 0,65 га пахотной земли, Западной Европе — 0,28 га, Зарубежной Азии — 0,15 га, Южной Америке — 0,49 га, Африке — 0,30 га. Велики контрасты и между странами (см. табл. 12.3).

Уменьшение земельных ресурсов как общемировая тенденция происходит за счет отторжения продуктивных земель под предприятия, города и другие населенные пункты, развития транспортной сети. Огромные площади возделываемых земель утрачиваются в результате эрозии, засоления, заболачивания, опустынивания, физической и химической деградации. По данным ФАО общая площадь потенциально пригодных земель для земледелия в мире составляет около 3,2 млрд. га. Однако для включения в сельскохозяйственное производство этого резерва требуется колоссальное вложение труда и средств.

В развитых странах преобладает частное землевладение. Большая часть земельного фонда находится в руках крупных землевладельцев (фермеров и компаний) и сдается в аренду. Для развивающихся стран характерно разнообразие форм земельных отношений. Это и крупное помещичье землевладение, частное, иностранное, общинные земли, арендован­ные, имеются малоземельные и безземельные крестьянские хозяйства. В целом в мире доминирует частная форма землевладения, однако значительная доля крестьянских хозяйств (28%) не имеет собственной земли и вынуждена ее арендовать.

Водные ресурсы

Вода является необходимым условием существования всех живых организмов. С использованием водных ресурсов связана не только жизнь, но и хозяйственная деятельность человека.

Из общего количества воды на земле столь нужная для человечества пресная вода составляет 2,5% общего объема гидросферы (водной оболочки земли, представляющей собой совокупность морей, океанов, поверхностных вод суши, подземных вод, льдов, снегов Антарктиды и Арктики, атмосферных вод), или примерно 35 млн. м3, что превышает нынешние потребности человечества более чем в 10 тыс. раз, а остальные 97,5% объема гидросферы составляют воды мирового океана и соленые воды поверхностных и подземных озер.

Подавляющая часть пресных вод (70%) находится в полярных и горных льдах и вечной мерзлоте, которые практически не используются. Всего лишь 0,12% общего объема гидросферы составляют поверхностные воды рек, пресноводных озер, болот. Запасы пресных вод, пригодных для всех видов использования, называются водными ресурсами. Главным источником удовлетворения потребностей человечества в пресной воде являются речные воды. Их единовременный объем крайне мал — 1,3 тыс. км3, но поскольку этот объем возобновляется 23 раза в течение года, то фактический объем доступных пресных вод составляет 42 тыс. км3 (это, примерно, два Байкала). Это наш «водный паек», хотя реально можно использовать только половину этого количества.

Распределение пресной воды по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Многие страны находятся на грани кризиса по степени обеспеченности водными ресурсами — например, страны Персидского залива, малые островные государства. Одновременно выде­ляются страны с высокой степенью обеспеченности, в числе которых и Россия (см. табл. 12.3).

По ресурсам поверхностных вод ведущее место в мире занимает Россия. Средний суммарный сток рек составляет 4270 км3 в год в основном за счет таких рек, как Енисей, Ангара, Обь, Печора, Северная Двина и др. Эксплуатационные ресурсы подземных вод составляют 230 км3 в год. В целом в России на одного жителя приходится 31,9 тыс. м3 пресной воды в год. Тем не менее и в России ряд регионов испытывает нехватку пресной воды (Поволжье, Центрально-Черноземный район, Северный Кавказ, Уральский, Центральный районы), так как ее запасы сосредоточено на Европейском Севере, в Сибири и на Дальнем Востоке.

Объем мирового потребления воды составляет 25% водных ресурсов планеты и, по оценкам ООН, составляет 3973 м3. Можно констатировать, что человечеству в целом не угрожает недостаток чистой питьевой воды. Тем не менее если «водный паек» человечества остается неизменным, то мировое потребление воды с 1960 г. по 2000 г. возрастало на 20% каждые десять лет, хотя за прошедшее десятилетие — лишь на 10%. К тому же, по данным ООН на конец 2000-х гг., более 1,2 млрд. человек на Земле лишено качественной питьевой воды, так как они или проживают в странах с нехваткой пресной воды или около источников воды, загрязненных бытовыми и промышленными отходами.

Главным потребителем воды в мире остается сельское хозяйство (82%), затем промышленность (8%), в быту потребляется всего 10%. В России структура водопотребления иная. Расход воды на промышленные нужды составляет 40%, на сельское хозяйство — 24%, бытовые расходы — 17%. Подобная структура потребления сложилась вследствие высокой доли водоемных отраслей промышленности и расточительного потребления воды в быту. Слабая обеспеченность водными ресурсами южных районов России, являющимися главными сельскохозяйственными районами страны, увеличивает уровень использования воды в сельском хозяйстве. Тем не менее суммарный расход воды в России составляет всего лишь 3% среднемноголетнего стока рек страны.

Водные ресурсы играют важную роль в развитии мирового энергетического хозяй­ства. Мировой гидроэнергетический потенциал оценивается в 10 трлн. квт. ч. возможной выработки электроэнергии. Около ½ этого потенциала приходится на 6 стран мира: Рос­сию, Китай, США, ДРК, Канаду, Бразилию.

Лесные ресурсы

Одним из наиболее важных видов биологических ресурсов являются лесные. Как и все остальные биологические ресурсы, они относятся к исчерпаемым, но возобновимым природным ресурсам. Лесные ресурсы оцениваются по размерам лесной площади, запасам древесины на корню, лесистости.

Среднемировая обеспеченность лесными ресурсами составляет 0,6 га на душу населения, и эта цифра также постоянно сокращается, главным образом за счет антропогенного обезлесения. Самая высокая обеспеченность лесными ресурсами (как и водными) — в экваториальных странах и северных странах умеренного пояса: в Суринаме — 36 га на душу населения, в Венесуэле — 11 га, в Бразилии — 2,5 га, в Австралии — 7 га, в России — 5,5 га, в Финляндии — 5 га, в Канаде — 16 га на душу населения. И наоборот в тропических странах и южных странах умеренного пояса обеспеченность лесом намного ниже и составляет менее 0,1 га на человека (см. табл. 12.3).

Общая лесная площадь составляет в мире 4,1 млрд. га, т.е. около 30% земной суши. Однако только за последние 200 лет лесные площади уменьшились вдвое и продолжают сокращаться со скоростью 25 млн. га, или на 0,6% в год, причем наиболее интенсивно сокращаются тропические леса южного лесного пояса. Так, Латинская Америка и Азия уже потеряли 40% вечнозеленых тропических лесов, а Африка — 5%. Вместе с тем, несмотря на интенсивную эксплуатацию лесов северного пояса в США, Канаде, скандинавских странах благодаря работам по лесовосстановлению и лесоразведению общая площадь лесов в них за последние десятилетия не уменьшилась.

Запасы древесины на корню в мире составляют примерно 350 млрд. м3. Россия зани­мает первое место по запасам древесины в мире — 25% мировых, или 83 млрд. м3, в т. ч. она обладает почти половиной мировых запасов древесных хвойных пород. Ежегодный прирост древесины, определяющий эксплуатацию лесов без подрыва их воспроизводства, составляет, по оценке, 5,5 млрд. м3. В начале нашего десятилетия объем заготовок древесины составил 5,5 млрд.м3 в год (включая нелегальную вырубку), т.е. объем заготовок был равен годовому приросту древесины. В России естественным путем восстанавливается около трети ежегодно вырубаемых лесов, остальные требуют специальных мер по их возобновлению.

Показатель лесистости территории — это отношение площади лесов к общей террито­рии страны. Россия по этому показателю лишь занимает 21-е место в мире из-за большой площади тундры и степей.

Рекреационные ресурсы

Под рекреационными ресурсами понимают природные компоненты и антропогенные объекты, обладающие уникальностью, исторической, художественной и эстетической ценностью, целебно-оздоровительной значимостью, предназначенные для организации различных видов отдыха, туризма и лечения. Они подразделяются на природные и антропогенные рекреационные ресурсы. Среди природных рекреационных ресурсов выделяются геологические и геоморфологические, гидрологические, климатические, энергетические, биологические, ландшафтные ресурсы.

К первым можно отнести Восточно-Африканский рифт, вулкан Везувий, горы Гималаи, плоскогорье Тибет, Большой барьерный риф у северо-восточного побережья Австралии, красные монолиты Улуру-Ката Тьюта в центре Австралии, фиорды Норвегии, Гранд-Каньон в США, заповедник «Столбы» в Красноярском крае.

К гидрологическим рекреационным ресурсам относят все типы поверхностных и подземных вод, обладающим рекреационными свойствами: озеро Байкал, водопады Анхель в Венесуэле, Игуасу в Аргентине и Бразилии, Ниагарский в США и Канаде, Мертвое море в Израиле и Иордании, каскад горячих горных озер Памук-Кале в Турции, ледник Федченко и Медвежий на Памире, долины гейзеров на Камчатке, в Чили, в Исландии, временно текущие реки на Памире.

К климатическим рекреационным ресурсам относят все курорты мира (приморские, горные, степные, лесные, пустынные, пещерные) и даже некоторые места с экстремальными свойствами климата и погоды (самое холодное место на Земле, самое ветреное, самое влажное, самое жаркое).

Биологические и ландшафтные рекреационные ресурсы объединяют элементы живой и неживой природы: почвенные, флористические и фаунистические ресурсы, представляющие научную, познавательную, медико-биологическую и эстетическую ценность. Среди уникальных биологических ресурсов и ландшафтов мира выделяются: остров Мадагаскар с его экосистемой, насчитывающей 10 тыс. видов эндемичных растений и животных, бассейн Амазонки, кальдера Нгоро-Нгоро и национальный парк Серенгети в Танзании, Горный Алтай, вулканы Камчатки, девственные леса Коми, черноземы и можжевеловые рощи Краснодарского края, кедровая и пихтовая тайга в России, регуры Деканского плоскогорья и старейший национальный парк Корбетт в Индии, Йосемитский и Йеллоустонский национальные парки в США, белые медведи Арктики и пингвины Антарктиды, кенгуру, коала, собака динго, австралийский дьявол в австралийских национальных парках «Голубые горы», «Какаду» и многих других, морские котики Командорских островов, Беловежская Пуща, Галапагосские острова (Эквадор), заповедники в Южной и Экваториальной Африке.

Рекреационные ресурсы антропогенного происхождения можно подразделить на материальные (воплощенные в памятниках архитектуры, музеях, дворцово-парковых ансамблях и т. д.) и духовные, нашедшие отражение в науке, образовании, литературе, народном быте и т. д. Это многочисленные музеи мирового значения, памятники истории и культуры России, европейских стран, Китая, Индии, Японии, Ирана, Мексики, Перу, Египта.

Особо следует отметить объекты всемирного наследия человечества. В 1972 г. ЮНЕСКО приняла Конвенцию о всемирном природном и культурном наследии и стала составлять список объектов Всемирного наследия. В настоящее время в составленном на ее основе списке 911 объектов наследия, в том числе 704 объекта культурного наследия, 180 — природного наследия и 27 — смешанного наследия.

Рекреационные ресурсы являются основой для туризма. В последние десятилетия в мире идет «туристический бум». По данным Всемирной туристской организации, в 2012 г. число только международных туристов в мире достигло 1 млрд. человек, а поступления от международного туризма превысили 1 трлн. долл. Лидерами мирового туризма в 2012 г. были Франция, США, Китай, а по доходам от туризма — США, Испания, Франция (см. табл.11.10).

Природные ресурсы России

Минеральные ресурсы нашей страны крайне разнообразны. На европейской территории и в Западной Сибири, покрытых мощным осадочным чехлом, имеются богатые месторождения осадочных, прежде всего топливных полезных ископаемых. 95% топливных ресурсов страны сосредоточены в её азиатской части. На щитах и в древних складчатых зонах, — в Кольско-Карельском районе, на Алтае и Урале, Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, где происходили многочисленные выходы магматических интрузий, имеются богатые залежи рудных полезных ископаемых, золота, алмазов, химического и строительного сырья.

В результате Россия занимает ведущее положение в мире по доказанным (разведанным) запасам многих полезных ископаемых. Так, на нее приходится 18% газовых ресурсов мира и более 5% мировых запасов нефти. Подавляющая часть запасов газа находится в Западно-Сибирском бассейне, а также в Баренцево-Печорском, Оренбургском, Астраханском, Северокавказском, Ленско-Вилюйском и Охотоморском бассейнах России. Большая часть нефтяных запасов также находится в Западно-Сибирском бассейне и, кроме того, запасы нефти имеются в Волжско-Уральском, в Баренцево-Печорском, Северокавказском, Прикаспийском и Охотоморском бассейнах. Велики потенциальные запасы углеводородов на шельфах арктических и тихоокеанских морей, однако добыча здесь пока минимальна.

Россия занимают ведущее место и по запасам угля (18% мировых достоверных запасов мира), где бесспорным лидером являются бессейны-гиганты — Тунгусский и Ленский, однако их разведанные запасы невелики, добыча здесь почти не ведется. Из разрабатываемых бассейнов следует выделить огромный Канско-Ачинский буроугольный бассейн, Кузнецкий каменноугольный и другие бассейны угля, расположенные на территории России — Печорский, Донецкий, Иркутский, Южно-Якутский, Приморский, Сахалинский, Подмосковный.

Россия располагает 18% мировых запасов урановых руд. Основные российские месторождения находятся в Восточной Сибири и Дальнем Востоке — Читинской области, Бурятии и в Республике Саха. Урановые руды России беднее зарубежных. В эксплуатируемых подземным способом российских месторождениях руды содержат всего 0,18% урана, в то время как на канадских подземных рудниках отрабатываются руды с содержанием урана до 1%. По добыче урановых руд Россия располагается на 6-м месте (6,6% мировой добычи).

Важнейшей составной частью минерально-сырьевой базы являются руды черных и цветных металлов. Крупные месторождения железных руд в России — это, прежде всего, Курская магнитная аномалия, а также уральские, кольско-карельские и приангарские месторождения. По достоверным запасам железной руды Россия является одним из мировых лидеров — 15% мировых запасов. А по добыче железной руды Россия стоит на 5-м месте — более 100 млн т. Однако обеспеченность России необходимыми для металлургии марганцевыми и хромовыми рудами невелика.

Алюминиевые руды имеются на Европейском Севере (в том числе крупнейшее месторождение нефелинов на Кольском полуострове), в Северо-Западном районе России, на Урале и в Сибири. Однако в целом запасы алюминиевых руд в России невелики.

Россия располагает большими запасами никелевых руд, которые часто добываются совместно с медными. По добыче никелевых руд Россия занимает ведущее место в мире — более 20% мировой добычи.

Медные, кобальтовые, никелевые, платиновые руды добываются в России в районе Норильска, а также на Урале, на Кольском полуострове. Руды часто носят комплексный характер и содержат одновременно медь, никель, кобальт и другие компоненты. Вольфрамо-молибденовые руды имеются на Северном Кавказе и в Забайкалье. Комплексные, главным образом, свинцово-цинковые полиметаллические месторождения встречаются в Забайкалье, в Приморье, Северном Кавказе, Алтайском регионе. Богатые месторождения оловянных руд имеются на Дальнем Востоке. Россыпные и коренные месторождения золота имеются на Дальнем Востоке, в Забайкалье, горном Алтае.
После распада СССР России приходится приступать к освоению месторождений марганца, титано-циркониевых, хромовых руд, концентраты которых ранее полностью завозились из союзных республик.

Из нерудных месторождений следует выделить месторождения солей. Россия имеет крупные месторождения солей на Урале, в нижнем Поволжье, на юге Западной и Восточной Сибири. Уникальные месторождения апатитов имеются в Хибинах на Кольском полуострове. Фосфориты добываются в Центральной России. Месторождения серы известны в Поволжье. Богатые месторождения алмазов имеются в Республике Саха, обнаружены месторождения и на Европейском Севере недалеко от Архангельска.

Вместе с тем большинство месторождений полезных ископаемых России низкого качества, содержание полезных компонентов в них на 35–50% ниже среднемировых, кроме того, в ряде случаев они труднодоступны, находятся в районах с экстремальными природными условиями. В результате, несмотря на наличие значительных разведанных запасов, степень их промышленного освоения достаточно низкая: для бокситов — 33%, нефелиновых руд — 55%, меди — 49%, цинка — 17%, олова — 42%, молибдена — 31%, свинца — 9%, титана — 1%.

Земельные ресурсы в России достаточно велики, однако сельскохозяйственный угодья, как и во всем мире, имеют тенденцию к сокращению. За последние четверть века их площадь сократилась примерно на 15%. Хотя в структуре земельного фонда России пашня составляет лишь 7% и к тому же ее площадь сокращается, обеспеченность пашней в России одна из самых высоких в мире — около 0,9га на человека, причем Россия обладают огромными запасами наиболее плодородных — черноземных почв.

Анализ данных государственного мониторинга земель за состоянием окружающей природной среды показывает, что состояние качества земель фактически во всех субъектах Российской Федерации интенсивно ухудшается. Почвенный покров, особенно пашни и других сельскохозяйственных угодий, продолжает подвергаться деградации, загрязнению, захламлению и уничтожению, катастрофически теряет устойчивость к разрушению, способность к восстановлению свойств, воспроизводству плодородия вследствие истощительного и потребительского использования земель. К тому же примерно половина (северная) территории России находится в условиях избыточного увлажнения, а южная часть европейской территории России и южная Сибирь находятся в зоне недостаточного увлажнения. Переувлажненные и заболоченные земли занимают 12%, а засоленные, солонцеватые земли и земли с солонцовыми комплексами занимают 20% площади сельскохозяйственных угодий страны.

Лесные ресурсы в России крайне богаты. Обеспеченность лесными ресурсами в России одна из самых высоких в мире — 5 га на человека, поэтому 26% мировых запасов древесины приходится на Россию. При этом Россия располагает более зрелыми и продуктивными лесами, чем другие страны, т.к. в ее лесах преобладают хвойные породы. Поэтому в нашей стране сосредоточена почти половина запасов древесных хвойных пород мира.

На протяжении последних 30 лет состояние лесов непрерывно ухудшалось. Вырубки превышают лесовосстановление. Естественным путем восстанавливается около трети ежегодно вырубаемых лесов, остальные требуют специальных мер по их возобновлению. Особенно быстро деградируют леса европейской территории. Огромный урон лесам наносят также пожары, промышленные выбросы и строительные работы. Запасы древесины за последние годы снизились на 1,2 млрд м3, что говорит о том, что леса России «молодеют», т.е. вырубаются наиболее ценные — спелые и продуктивные леса, а восстановление идет за счет малоценных мелколиственных молодняков.

Водные ресурсы весьма велики — Россия по объёму водных ресурсов занимает 2-е место в мире после Бразилии, на одного жителя приходится 32 тыс. м3 пресной воды в год. Однако распределены они очень неравномерно. Так, на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов приходится 80% стока. В результате ряд регионов испытывающих нехватку пресной воды (Поволжье, Центрально-Черноземный район, Северный Кавказ, Уральский, Центральный районы), так как ее запасы главным образом сосредоточены на Европейском Севере, в Сибири и на Дальнем Востоке.

Чрезвычайно быстрыми темпами растет забор пресной воды: если в 1950 г. он составлял 80 км3, то сейчас — 400 км3 в год. Это объясняется тем, что в России сложилась иная, чем в других странах структура водопотребления воды. Расход воды на промышленные нужды самый большой и составляет 57%, на сельское хозяйство идет 16% воды, на бытовые нужды — 23% и 4% водных ресурсов сосредоточено в водохранилищах. Подобная структура потребления (много промышленного и бытового потребления) сложилась вследствие высокой доли водоемких отраслей промышленности и расточительного потребления воды в коммунальном хозяйстве. Засушливость южных районов России, являющихся главными сельскохозяйственными районами страны, увеличивает уровень использования воды в сельском хозяйстве. Тем не менее суммарный расход воды в России составляет всего лишь 3% среднемноголетнего стока рек страны.

Серьезная проблема водных ресурсов — их загрязнение. Практически все крупные реки являются «загрязненными» или «сильно загрязненными». Около 57% водоемов, с которых производится забор питьевой воды, не соответствует санитарным стандартам по химическим и микробиологическим показателям. Примерно половина населения используют воду для питья, не соответствующую гигиеническим требованиям.

Гидроэнергетические ресурсы в России достаточно велики. Гидроэнергопотенциал России оценивается в 2,5 трлн. квт. ч. (12% мирового гидроэнергопотенциала), из них технически возможно использовать 1,7 трлн. квт. ч. электроэнергии. По обеспеченности гидроэнергоресурсами Россия занимает второе место в мире после Китая. Наиболее крупным суммарным гидропотенциалом обладают Дальний Восток и Восточная Сибирь.

Рекреационные ресурсыв России очень богаты, но, к сожалению, слабо и неэффективно используются. Средняя полоса России с мягким умеренным климатом, красивыми реками, возвышенностями и смешанными лесами весьма благоприятна для отдыха и лечения. Горные районы Кавказа, Урала, Алтая, Камчатки — прекрасные места для горного отдыха, туризма и горнолыжного спорта. Минеральные целебные источники на Кавказе, Алтае, Камчатке и других районах представляют большую ценность для лечения опорно-двигательного аппарата, желудочных и других заболеваний. Черноморское побережье по своей красоте превосходит морские побережья многих стран.
Россия богата также памятниками культуры. 24 ее объекта включены в Список всемирного наследия, в том числе Московский Кремль и Красная площадь; исторические центры Санкт-Петербурга и Новгорода; архитектурный ансамбль Троице-Сергиевой лавры; памятники Владимиро-Суздальской земли; историко-культурный комплекс Соловецких островов; погост Кижи.

[1] Максаковский В.П. Общая экономическая и социальная география. Курс лекций.М.: Инфра-М, 2010. С….

Физические свойства | Химия для неосновных

Цели обучения

  • Определите физическое свойство.
  • Перечислить и описать физические свойства материи.

Почему стандарты драг-каров постоянно повышаются?

Drag Racing - высококонкурентный (и дорогой) вид спорта. Существует множество классов транспортных средств, начиная от стандартных (в зависимости от веса автомобиля, объема двигателя и степени модификации двигателя) до класса Top Fuel с массой более двух тысяч фунтов и способной развивать максимальную скорость до более 300 миль в час в конце четверти мили.Стандарты для каждого класса четко определены, и часто проводятся проверки размеров и компонентов двигателя, чтобы гарантировать соблюдение правил.

Физическое свойство Свойство - это характеристика вещества, которую можно наблюдать или измерять без изменения идентичности вещества. Серебро - блестящий металл, который очень хорошо проводит электричество. Его можно формовать в тонкие листы - это свойство называется пластичностью. Соль тусклая и хрупкая, она проводит электричество, когда растворяется в воде, что довольно легко.Физические свойства вещества включают цвет, твердость, пластичность, растворимость, электропроводность, плотность, точек замерзания, точек плавления, и точек кипения.

Точка замерзания - это температура, при которой жидкость превращается в твердую. Точка плавления - это температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость. Таким образом, точки плавления и замерзания происходят при одной и той же температуре, потому что изменение состояния включает одни и те же два состояния (жидкость-твердое тело; твердое тело-жидкость).Это температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость или жидкость превращается в твердое вещество. Испарение происходит, когда из вещества теряется вода. Если влажная одежда висит на бельевой веревке в солнечный день и через несколько часов она высыхает, вода испаряется с поверхности одежды. Тепло отводится, когда более теплые молекулы воды покидают жидкость. Оставшаяся жидкая вода остывает по мере ухода тепла - явление, известное как охлаждение за счет испарения. По мере увеличения температуры воды молекулы получают энергию и движутся все быстрее и быстрее, пока у них не будет достаточно энергии, чтобы преодолеть силы притяжения между молекулами и превратиться в газ.Температура, при которой молекулы жидкости превращаются в газ, составляет точка кипения . Вы когда-нибудь закрывали прозрачную стеклянную кастрюлю крышкой кипящей воды и выключали ее? Сначала молекулы газа ударяются о крышку и либо падают обратно в кастрюлю, либо собираются на крышке кастрюли. Отойдите от кастрюли, и через некоторое время, когда вы вернетесь к ней, вы заметите, что на крышке кастрюли образовались капли воды. Когда температура воды упала, молекулы потеряли энергию, а некоторые, оставшиеся на крышке, превратились в жидкость.Капли воды образовались из-за конденсации . Конденсация происходит, когда водяной пар превращается обратно в жидкость.

Сублимация происходит, когда твердое вещество непосредственно превращается в газ. Пример сублимации - сухой лед. Он сублимируется при -78 o C и производит газ или пар. Осаждение происходит, когда газ превращается непосредственно в твердое тело. Пример отложения происходит, когда вы пропускаете замороженные продукты под холодную воду. Вода сразу замерзает на поверхности продуктов.

Рисунок 1. Карандаш.

Цвет элементов не сильно меняется от одного элемента к другому. Подавляющее большинство элементов бесцветные, серебристые или серые. Некоторые элементы действительно имеют различный цвет: сера и хлор желтого цвета, медь (конечно) медного цвета, а элементарный бром - красного цвета.

Плотность может быть очень полезным параметром для идентификации элемента. Из материалов, которые существуют в твердом виде при комнатной температуре, йод имеет очень низкую плотность по сравнению с цинком, хромом и оловом.Золото имеет очень высокую плотность, как и платина.

Рисунок 2. Кольцо с бриллиантом.

Твердость помогает определить, как можно использовать элемент (особенно металл). Многие элементы довольно мягкие (например, серебро и золото), в то время как другие (например, титан, вольфрам и хром) намного тверже. Углерод - интересный пример твердости. В графите («грифель» карандашей) углерод очень мягкий, в то время как углерод в алмазе примерно в семь раз тверже.

Точки плавления и кипения являются уникальными идентификаторами, особенно для соединений. Помимо представления об идентичности соединения, можно получить важную информацию о чистоте материала.

Сводка

  • Физическое свойство - это характеристика вещества, которую можно наблюдать или измерять без изменения идентичности вещества.
  • Физические свойства включают цвет, плотность, твердость, а также точки плавления и кипения.

Практика

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

  1. Что такое теплопроводность?
  2. Приведите пример пластичности.
  3. Определите пластичность.

Обзор

  1. Что такое физическая собственность?
  2. Какого цвета большинство металлов?
  3. Титан тверже или мягче золота?

Глоссарий

  • точка кипения: Температура, при которой жидкость закипает.
  • плотность: Концентрация вещества. Увеличивается при понижении температуры.
  • твердость: Помогает определить, как можно использовать элемент (особенно металл).
  • точка плавления: Температура, при которой твердые частицы плавятся. То же, что и точка замерзания.
  • точка замерзания: Температура, при которой жидкость становится твердой. То же, что и точка плавления.
  • испарение: Потеря воды из вещества.
  • конденсация: Преобразование водяного пара обратно в жидкость.
  • сублимация: Когда твердое вещество непосредственно превращается в газ.
  • осаждения: Когда газ превращается непосредственно в твердое тело.
  • физическое свойство: Характеристика вещества, которую можно наблюдать или измерять без изменения идентичности вещества.

Физические и химические свойства | Химия

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определять свойства и изменения вещества как физические или химические
  • Определять свойства материи как экстенсивные или интенсивные

Характеристики, позволяющие отличить одно вещество от другого, называются свойствами.Физическое свойство - это характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава. Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, точки плавления и кипения, а также электропроводность. Мы можем наблюдать некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, без изменения физического состояния наблюдаемой материи. Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения.Физическое изменение - это изменение состояния или свойств материи без какого-либо сопутствующего изменения ее химического состава (идентичности веществ, содержащихся в материи). Мы наблюдаем физические изменения, когда воск тает, когда сахар растворяется в кофе и когда пар конденсируется в жидкую воду (рис. 1). Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными бирками для защиты от кражи) и измельчение твердых частиц в порошки (которые иногда могут приводить к заметным изменениям цвета).В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменяется его химический состав.

Рис. 1. (a) Воск претерпевает физические изменения при нагревании твердого воска и образует жидкий воск. (б) Конденсация пара внутри кастрюли - это физическое изменение, поскольку водяной пар превращается в жидкую воду. (кредит а: модификация работы «95jb14» / Wikimedia Commons; кредит б: модификация работы «mjneuby» / Flickr)

Изменение одного типа вещества в другой (или невозможность изменения) - это химическое свойство .Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность, реакционную способность (многие типы) и теплоту сгорания. Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды с образованием ржавчины; хром не окисляется (рис. 2). Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень инертен.

Рис. 2. (a) Одно из химических свойств железа - ржавчина; (б) одно из химических свойств хрома состоит в том, что это не так.(кредит А: модификация работы Тони Хисгетта; кредит б: модификация работы «Атома» / Wikimedia Commons)

Чтобы определить химическое свойство, мы ищем химическое изменение. Химическое изменение всегда производит один или несколько типов вещества, которые отличаются от вещества, присутствовавшего до изменения. Образование ржавчины - это химическое изменение, потому что ржавчина - это другой тип вещества, чем железо, кислород и вода, присутствовавшие до образования ржавчины. Взрыв нитроглицерина - это химическое изменение, потому что образующиеся газы представляют собой вещества, очень отличающиеся от исходного вещества.Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, взаимодействие меди с азотной кислотой), все формы горения (горения) и приготовление, переваривание или гниение пищи (рис. 3).

Рис. 3. (a) Медь и азотная кислота претерпевают химические изменения с образованием нитрата меди и коричневого газообразного диоксида азота. (b) Во время горения спички целлюлоза в спичке и кислород воздуха подвергаются химическому изменению с образованием диоксида углерода и водяного пара.(c) Приготовление красного мяса вызывает ряд химических изменений, включая окисление железа в миоглобине, что приводит к знакомому изменению цвета с красного на коричневый. (г) Банан становится коричневым - это химическое изменение, связанное с образованием новых, более темных (и менее вкусных) веществ. (Фото b: модификация работы Джеффа Тернера; кредит c: модификация работы Глории Кабада-Леман; кредит d: модификация работы Роберто Верцо)

Свойства материи делятся на две категории. Если свойство зависит от количества присутствующего вещества, это обширное свойство .Масса и объем вещества являются примерами обширных свойств; например, галлон молока имеет большую массу и объем, чем чашка молока. Стоимость обширной собственности прямо пропорциональна количеству рассматриваемого вещества. Если свойство образца вещества не зависит от количества присутствующего вещества, это свойство интенсивного содержания . Температура - это пример интенсивного свойства. Если галлон и чашка молока имеют температуру 20 ° C (комнатная температура), при их объединении температура остается на уровне 20 ° C.В качестве другого примера рассмотрим различные, но взаимосвязанные свойства тепла и температуры. Брызги горячего кулинарного масла на руку вызывают кратковременный небольшой дискомфорт, тогда как горшок с горячим маслом вызывает серьезные ожоги. И капля, и горшок с маслом имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но горшок явно содержит гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Алмаз опасности

Вы могли видеть символ, показанный на Рисунке 4, на контейнерах с химикатами в лаборатории или на рабочем месте.Этот алмаз с химической опасностью, который иногда называют «огненным алмазом» или «опасным алмазом», дает ценную информацию, которая кратко описывает различные опасности, о которых следует помнить при работе с определенным веществом.

Рис. 4. Алмазный алмаз Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) суммирует основные опасности химического вещества.

Национальное агентство противопожарной защиты (NFPA) 704 Система идентификации опасностей была разработана NFPA для предоставления информации о безопасности определенных веществ.Система детализирует воспламеняемость, реактивность, здоровье и другие опасности. Верхний (красный) ромб внутри общего символа ромба указывает уровень пожарной опасности (диапазон температур для точки вспышки). Синий (левый) ромб указывает на степень опасности для здоровья. Желтый (правый) ромб указывает на опасность реакционной способности, например, насколько легко вещество подвергнется детонации или сильному химическому изменению. Белый (нижний) ромб указывает на особые опасности, например, если он является окислителем (который позволяет веществу гореть в отсутствие воздуха / кислорода), вступает в необычную или опасную реакцию с водой, является коррозионным, кислотным, щелочным, биологическая опасность, радиоактивность и т. д.Каждая опасность оценивается по шкале от 0 до 4, где 0 означает отсутствие опасности, а 4 - чрезвычайно опасную.

Хотя многие элементы сильно различаются по своим химическим и физическим свойствам, некоторые элементы обладают схожими свойствами. Мы можем идентифицировать наборы элементов, которые демонстрируют общее поведение. Например, многие элементы хорошо проводят тепло и электричество, а другие плохо проводят. Эти свойства можно использовать для сортировки элементов по трем классам: металлы (элементы с хорошей проводимостью), неметаллы (элементы с плохой проводимостью) и металлоиды (элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов).

Периодическая таблица - это таблица элементов, в которой элементы с похожими свойствами расположены близко друг к другу (рис. 5). Вы узнаете больше о таблице Менделеева, продолжая изучать химию.

Рис. 5. Периодическая таблица показывает, как элементы могут быть сгруппированы по определенным схожим свойствам. Обратите внимание, что цвет фона указывает, является ли элемент металлом, металлоидом или неметаллом, тогда как цвет символа элемента указывает, является ли элемент твердым, жидким или газообразным.

Ключевые концепции и резюме

Все вещества обладают определенными физическими и химическими свойствами и могут претерпевать физические или химические изменения. Физические свойства, такие как твердость и температура кипения, и физические изменения, такие как плавление или замерзание, не влекут за собой изменение состава вещества. Химические свойства, такие как воспламеняемость и кислотность, а также химические изменения, такие как ржавление, приводят к образованию вещества, которое отличается от того, что было раньше.

Измеримые свойства делятся на две категории.Обширные свойства зависят от количества присутствующего вещества, например, от массы золота. Интенсивные свойства не зависят от количества присутствующего вещества, например, плотности золота. Тепло - это пример экстенсивного свойства, а температура - пример интенсивного свойства.

Химия: упражнения в конце главы

  1. Классифицируйте шесть подчеркнутых свойств в следующем абзаце как химические или физические: Фтор - это бледно-желтый газ, который вступает в реакцию с большинством веществ.Свободный элемент плавится при −220 ° C и кипит при −188 ° C. Мелкодисперсные металлы горят во фторе ярким пламенем. Девятнадцать граммов фтора вступят в реакцию с 1,0 граммами водорода.
  2. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:
    1. конденсация пара
    2. сжигание бензина
    3. сквашивание молока
    4. растворение сахара в воде
    5. плавка золота
  3. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:
    1. уголь сжигание
    2. таяние льда
    3. смешивание шоколадного сиропа с молоком
    4. взрыв петарды
    5. намагничивание отвертки
  4. Объем пробы газообразного кислорода изменился с 10 мл до 11 мл при изменении температуры.Это химическое или физическое изменение?
  5. 2,0-литровый объем газообразного водорода в сочетании с 1,0 литром газообразного кислорода для получения 2,0 литров водяного пара. Кислород претерпевает химические или физические изменения?
  6. Объясните разницу между экстенсивными и интенсивными свойствами.
  7. Укажите следующие свойства: экстенсивные или интенсивные.
    1. объем
    2. температура
    3. влажность
    4. тепло
    5. точка кипения
  8. Плотность (d) вещества - это интенсивное свойство, которое определяется как отношение его массы (m) к его объему (V).

    [латекс] \ text {density} = \ frac {\ text {mass}} {\ text {volume}} \ phantom {\ rule {2em} {0ex}} [/ latex]; [латекс] \ text {d} = \ frac {\ text {m}} {\ text {V}} [/ latex]

    Учитывая, что масса и объем являются экстенсивными свойствами, объясните, почему их соотношение, плотность, является интенсивным.

Избранные ответы

2. (а) физический; (б) химический; (c) химическая; (г) физический; (д) физический

4. физический

6. Стоимость экстенсивного свойства зависит от количества рассматриваемой материи, тогда как ценность интенсивной собственности одинакова независимо от количества рассматриваемой материи.

8. Обладая экстенсивными свойствами, масса и объем прямо пропорциональны количеству исследуемого вещества. Разделение одного экстенсивного свойства на другое фактически «отменит» эту зависимость от количества, давая соотношение, которое не зависит от количества (интенсивное свойство).

Глоссарий

химическое изменение
изменение, производящее другой вид материи по сравнению с исходной материей

химическое свойство
Поведение, связанное с превращением одного вида материи в материю другого типа

обширное свойство
свойство вещества, зависящее от количества вещества

интенсивное свойство
свойство вещества, не зависящее от количества вещества

физическое изменение
изменение состояния или свойств вещества, не связанное с изменением его химического состава

1.3 Физические и химические свойства - Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определять свойства и изменения вещества как физические или химические
  • Определять свойства материи как экстенсивные или интенсивные

Характеристики, позволяющие отличить одно вещество от другого, называются свойствами. Физическое свойство - это характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава.Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, точки плавления и кипения, а также электропроводность. Мы можем наблюдать некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, без изменения физического состояния наблюдаемой материи. Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения. Физическое изменение - это изменение состояния или свойств материи без какого-либо сопутствующего изменения ее химического состава (идентичности веществ, содержащихся в материи).Мы наблюдаем физические изменения, когда воск тает, когда сахар растворяется в кофе и когда пар конденсируется в жидкую воду (рис. 1). Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными бирками для защиты от кражи) и измельчение твердых частиц в порошки (которые иногда могут приводить к заметным изменениям цвета). В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменяется его химический состав.

Рисунок 1. (a) Воск претерпевает физические изменения при нагревании твердого воска и образует жидкий воск. (б) Конденсация пара внутри кастрюли - это физическое изменение, поскольку водяной пар превращается в жидкую воду. (кредит a: модификация работы «95jb14» / Wikimedia Commons; кредит b: модификация работы «mjneuby» / Flickr)

Изменение одного типа вещества в другой тип (или невозможность изменения) - это химическое вещество недвижимость . Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность, реакционную способность (многие типы) и теплоту сгорания.Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды с образованием ржавчины; хром не окисляется (рис. 2). Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень инертен.

Рис. 2. (a) Одно из химических свойств железа - ржавчина; (б) одно из химических свойств хрома состоит в том, что это не так. (кредит а: модификация работы Тони Хисгетта; кредит б: модификация работы «Атома» / Wikimedia Commons)

Чтобы определить химическое свойство, мы ищем химическое изменение.Химическое изменение всегда производит один или несколько типов материи, которые отличаются от материи, существовавшей до изменения. Образование ржавчины - это химическое изменение, потому что ржавчина - это другой тип вещества, чем железо, кислород и вода, присутствовавшие до образования ржавчины. Взрыв нитроглицерина - это химическое изменение, потому что образующиеся газы представляют собой вещества, очень отличающиеся от исходного вещества. Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, взаимодействие меди с азотной кислотой), все формы горения (горения) и приготовление, переваривание или гниение пищи (рис. 3).

Рис. 3. (a) Медь и азотная кислота претерпевают химические изменения с образованием нитрата меди и коричневого газообразного диоксида азота. (b) Во время горения спички целлюлоза в спичке и кислород воздуха подвергаются химическому изменению с образованием диоксида углерода и водяного пара. (c) Приготовление красного мяса вызывает ряд химических изменений, включая окисление железа в миоглобине, что приводит к знакомому изменению цвета с красного на коричневый. (г) Банан становится коричневым - это химическое изменение, связанное с образованием новых, более темных (и менее вкусных) веществ.(Фото b: модификация работы Джеффа Тернера; кредит c: модификация работы Глории Кабада-Леман; кредит d: модификация работы Роберто Верцо)

Свойства материи можно разделить на две категории. Если свойство зависит от количества присутствующего вещества, это обширное свойство . Масса и объем вещества являются примерами обширных свойств; например, галлон молока имеет большую массу и объем, чем чашка молока. Стоимость обширной собственности прямо пропорциональна количеству рассматриваемого вещества.Если свойство образца вещества не зависит от количества присутствующего вещества, это свойство интенсивного содержания . Температура - это пример интенсивного свойства. Если галлон и чашка молока имеют температуру 20 ° C (комнатная температура), при их объединении температура остается на уровне 20 ° C. В качестве другого примера рассмотрим различные, но взаимосвязанные свойства тепла и температуры. Брызги горячего кулинарного масла на руку вызывают кратковременный небольшой дискомфорт, тогда как горшок с горячим маслом вызывает серьезные ожоги.И капля, и горшок с маслом имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но горшок явно содержит гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Алмаз опасности

Вы могли видеть символ, показанный на Рисунке 4, на контейнерах с химикатами в лаборатории или на рабочем месте. Этот алмаз с химической опасностью, который иногда называют «огненным алмазом» или «опасным алмазом», дает ценную информацию, которая кратко описывает различные опасности, о которых следует помнить при работе с определенным веществом.

Рис. 4. Алмазный алмаз Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) обобщает основные опасности химического вещества.

Национальное агентство противопожарной защиты (NFPA) 704 Система идентификации опасностей была разработана NFPA для предоставления информации о безопасности определенных веществ. Система детализирует воспламеняемость, реактивность, здоровье и другие опасности. Верхний (красный) ромб внутри общего символа ромба указывает уровень пожарной опасности (диапазон температур для точки вспышки).Синий (левый) ромб указывает на степень опасности для здоровья. Желтый (правый) ромб указывает на опасность реакционной способности, например, насколько легко вещество подвергнется детонации или сильному химическому изменению. Белый (нижний) ромб указывает на особые опасности, например, если он является окислителем (который позволяет веществу гореть в отсутствие воздуха / кислорода), вступает в необычную или опасную реакцию с водой, является коррозионным, кислотным, щелочным, биологическая опасность, радиоактивность и т. д. Каждая опасность оценивается по шкале от 0 до 4, где 0 означает отсутствие опасности, а 4 - чрезвычайно опасную.

Хотя многие элементы сильно различаются по своим химическим и физическим свойствам, некоторые элементы обладают схожими свойствами. Мы можем идентифицировать наборы элементов, которые демонстрируют общее поведение. Например, многие элементы хорошо проводят тепло и электричество, а другие плохо проводят. Эти свойства можно использовать для сортировки элементов по трем классам: металлы (элементы с хорошей проводимостью), неметаллы (элементы с плохой проводимостью) и металлоиды (элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов).

Периодическая таблица - это таблица элементов, в которой элементы с похожими свойствами расположены близко друг к другу (рис. 4). Вы узнаете больше о таблице Менделеева, продолжая изучать химию.

Рис. 4. Периодическая таблица показывает, как элементы могут быть сгруппированы по определенным схожим свойствам. Обратите внимание, что цвет фона указывает, является ли элемент металлом, металлоидом или неметаллом, тогда как цвет символа элемента указывает, является ли элемент твердым, жидким или газообразным.

Все вещества обладают определенными физическими и химическими свойствами и могут претерпевать физические или химические изменения. Физические свойства, такие как твердость и температура кипения, и физические изменения, такие как плавление или замерзание, не влекут за собой изменение состава вещества. Химические свойства, такие как воспламеняемость и кислотность, а также химические изменения, такие как ржавление, приводят к образованию вещества, которое отличается от того, что было раньше.

Измеримые свойства делятся на две категории.Обширные свойства зависят от количества присутствующего вещества, например, от массы золота. Интенсивные свойства не зависят от количества присутствующего вещества, например, плотности золота. Тепло - это пример экстенсивного свойства, а температура - пример интенсивного свойства.

Упражнения по химии в конце главы

  1. Классифицируйте шесть подчеркнутых свойств в следующем абзаце как химические или физические:

    Фтор - это бледно-желтый газ , который вступает в реакцию с большинством веществ .Свободный элемент плавится при −220 ° C и кипит при −188 ° C . Мелкодисперсные металлы горят во фторе ярким пламенем. Девятнадцать граммов фтора вступят в реакцию с 1,0 граммами водорода .

  2. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:

    (а) конденсация пара

    (б) сжигание бензина

    (в) сквашивание молока

    (г) растворение сахара в воде

    (д) плавка золота

  3. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:

    (а) сжигание угля

    (б) таяние льда

    (c) смешивание шоколадного сиропа с молоком

    (г) взрыв петарды

    (д) намагничивание отвертки

  4. Объем пробы газообразного кислорода изменился с 10 мл до 11 мл при изменении температуры.Это химическое или физическое изменение?
  5. 2,0-литровый объем газообразного водорода в сочетании с 1,0 литром газообразного кислорода для получения 2,0 литров водяного пара. Кислород претерпевает химические или физические изменения?
  6. Объясните разницу между экстенсивными и интенсивными свойствами.
  7. Укажите следующие свойства: экстенсивные или интенсивные.

    (а) объем

    (б) температура

    (в) влажность

    (г) тепло

    (e) точка кипения

  8. Плотность (d) вещества - это интенсивное свойство, которое определяется как отношение его массы (m) к его объему (V).

    [латекс] \ text {density} = \ frac {\ text {mass}} {\ text {volume}} [/ latex] [latex] \ text {d} = \ frac {\ text {m}} {\ текст {V}} [/ latex]

    Учитывая, что масса и объем являются экстенсивными свойствами, объясните, почему их соотношение, плотность, является интенсивным.

Выявление физических и химических изменений

Эта основная идея исследуется через:

Противопоставление студенческих и научных взглядов

Ежедневный опыт студентов

Учащимся трудно различать физические и химические изменения, несмотря на формальное обучение, и это различие в некоторой степени условно.Однако понимание различий между чисто физическими процессами, такими как плавление, испарение и кипение, и изменениями, происходящими в химических реакциях, особенно идея образования новых веществ, важно для понимания химии, и студенты очень часто путают эти два понятия. . Типичны следующие разговоры:

Пэт (записывает записи группы о тренировке): Что случилось?
Ким: Он закипел.
Пэт: Вы видели какие-нибудь новые вещества?
Ким: Нет.

Сэм: Что записать образовалось?
Крис: Синий цвет.

Исследование: Лафран, Малхолл и Берри (2002)

Исследования показывают, что студенты часто используют термин «химическое изменение» для описания изменений в физическом состоянии. Замораживание и кипение считаются примерами химических реакций. Это зависит от их представления о сущности. Если учащиеся рассматривают лед как вещество, отличное от жидкой воды, они, вероятно, классифицируют таяние льда как химическое изменение.Одно исследование показало, что 80% студентов считают разницу в цвете между реагентом и продуктом свидетельством химического изменения. Учащиеся могут рассматривать растворение перманганата калия (кристаллы Конди) в воде как химическое изменение из-за сильной разницы в цвете. Некоторые студенты также считали, что плавление и расширение при нагревании свидетельствует о химических изменениях.

Исследования: Драйвер, Рашворт и Вуд-Робинсон (1994)

Многие студенты не понимали, что химическое изменение характеризуется образованием вещества, обладающего свойствами, отличными от первоначального вещества, и значительная часть студентов, которые это понимали, не смогли предложить подходящие причины для различения «нового» вещества.

Исследования: Драйвер, Рашворт и Вуд-Робинсон (1994)

Студенты могут подумать, что вспенивание пива - это пример химического изменения, а созревание яблока - физическое изменение.

Исследование: Цапарлис (2003)

Студенты обычно считают, что физические изменения обратимы, а химические - нет. Студенты также часто считают, что исходное вещество в химической реакции исчезает полностью и навсегда. Обычным повседневным применением обратимой химической реакции является зарядка и разрядка аккумуляторных батарей, включая автомобильные; однако студенты могут полагать, что батареи - это контейнер накопленной электроэнергии, а не химикатов, которые реагируют таким образом, что превращают химическую энергию в электрическую.

Другие широко распространенные мнения состоят в том, что химические изменения вызваны смешиванием веществ / реагентов или что необходимо добавить тепло (которое считается некоторой формой материала).

Научная точка зрения

При физическом изменении внешний вид или форма материи меняются, а вид материи в веществе - нет. Однако в результате химического изменения вид материи меняется, и образуется по крайней мере одно новое вещество с новыми свойствами.

Различие между физическими и химическими изменениями нечеткое.Часто студентов убеждают в том, что изменение носит физический или химический характер. Фактически, это следует рассматривать скорее как континуум. Например, растворение соли в воде обычно считается физическим изменением, однако химические вещества в солевом растворе (гидратированные ионы натрия и хлора) отличаются от веществ в твердой соли. Растворение растворимого кофе в воде кажется физическим изменением, но в большинстве случаев растворение сопровождается изменением энергии и, вероятно, лучше рассматривать как химический процесс, хотя можно восстановить исходные компоненты физическими средствами.Многие примеры растворения материалов (например, Alka Seltzer в воде, металл в кислоте и воздействие кислотных дождей на мрамор и бетон) связаны как с химическими, так и с физическими процессами.

- Исследование: Fensham (1994)

Все химические реакции обратимы, хотя на практике это может быть сложно. Во многих учебниках по естествознанию в начальной школе говорится, что химические изменения необратимы, в то время как физические изменения могут быть обращены вспять. Разрезание бумаги на крошечные кусочки или раздавливание камня - очевидные физические изменения, но восстановить исходный лист бумаги или камень сложно.Перезаряжаемые батареи используют одну химическую реакцию при разряде, а перезарядка включает в себя движение этой реакции в обратном направлении, превращая продукты обратно в исходные реагенты. Электрический генератор (генератор) в автомобиле постоянно заряжает аккумулятор автомобиля, пока двигатель автомобиля работает.

Критические идеи обучения

  • При физическом изменении природа вещества, частицы, из которых оно состоит, и количество частиц остаются неизменными.
  • При химическом изменении свойства новых веществ отличаются от исходных, частицы другие, и количество частиц может измениться.
  • Хотя различие между физическими и химическими изменениями полезно, его следует рассматривать скорее как континуум.
  • Химические реакции можно обратить, но на практике это может быть сложно.

Изучите взаимосвязь между идеями о физических и химических изменениях в картах развития концепции - (состояния вещества, химические реакции)

При обучении физическим и химическим изменениям важно позволить учащимся рассматривать классификацию как континуум.Они должны быть в состоянии наблюдать за некоторыми изменениями и формулировать свои взгляды на изменения и проблемы, связанные с процессом классификации. Студенты должны увидеть, что химические реакции производят новые химические вещества, отличные от исходных материалов, но что химические процессы могут быть обращены вспять. Очень полезно изучить примеры обратимых химических реакций и понять, почему многие химические изменения трудно обратить вспять.

Педагогическая деятельность

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей
Следующие упражнения предназначены для того, чтобы учащиеся выявили, а затем уточнили свои представления о физических и химических изменениях.Студентам важно наблюдать за рядом изменений и записывать свое мнение о происходящем. Они могут записать это в буклет, где будут писать о результатах и ​​наблюдениях. Их следует поощрять формулировать и записывать гипотезы о том, что происходит, зная, что их мнения не будут оцениваться на данном этапе.

Для примера этой техники см .: Использование журналов учета электроэнергии за 10 год.

Это может помочь выявить их существующие идеи и помочь им оспорить и расширить существующие убеждения.

Студенты могли исследовать:

  • Нагрев стальной ваты на воздухе и сбор образующегося черного порошка, затем взвешивание реагента и продукта (должно быть увеличение). Это можно сделать в виде POE (прогнозировать-наблюдать-объяснять): учащихся просят предсказать, что произойдет с весом стальной ваты, когда она сгорит. Что было добавлено в стальную вату во время горения?
  • Растворение сахара и соли в воде и сравнение того, что происходит с электропроводностью двух растворов при растворении.Восстановление соли путем испарения показывает, что соль все еще там, но проводимость указывает на образование чего-то нового.
  • Сравнивая кипящую воду со смешиванием уксуса и пищевой соды - оба образуют пузыри, но в чем разница? Пищевую соду и уксус можно смешать в пакете для сэндвичей Ziploc, чтобы продемонстрировать образование нового вещества, которое взрывает пакет.
  • Реакции осаждения, особенно те, которые вызывают явное изменение цвета, например, соли Эпсома и раствор аммиака.Это можно сравнить с добавлением перманганата калия в воду. Какие отличия?
  • Кислотно-основные реакции можно проиллюстрировать с помощью индикаторов как натуральных (капустный сок), так и синтетических. Изменение цвета помогает проиллюстрировать, что могут формироваться новые материалы.

Практикуйтесь в использовании и формировании воспринимаемой полезности научной модели или идеи
Важно, чтобы примеры изменений не ограничивались только материалами и химическими веществами, с которыми студенты сталкиваются в классе.В качестве домашнего задания учеников можно попросить собрать примеры изменений, которые они видят вокруг себя, и классифицировать их по своей шкале физических и химических изменений. Некоторые примеры, которые они могут собрать, - это сжигание топлива, приготовление пищи и такие процессы, как пищеварение, дыхание и фотосинтез.

Прояснить и объединить идеи для / путем общения с другими
Для консолидации своих взглядов учеников в группах можно попросить выбрать два изменения, одно на физическом конце континуума, а другое на химическом, и объяснить класс в чем отличия.Сообщение своих идей другим может помочь учащимся прояснить и консолидировать новые и существующие идеи об изменениях.

Практика использования и создание воспринимаемой полезности научной модели или идеи
Наука - это область, в которой более глубокий смысл ряда ключевых идей создается постепенно путем их использования в различных ситуациях и подчеркивания того, как одна и та же идея помогает обрести смысл многих ситуаций. Это особенно верно в отношении ключевых идей в химических науках, которые нельзя «открыть», «доказать» или даже продемонстрировать с помощью классных экспериментов.Как элементы, так и соединения (ключевая идея на макроуровне), а также атомы и молекулы (которые предполагают то же мышление на микроуровне) являются примерами этого, но их полезность может быть увеличена путем демонстрации (среди прочего) того, как они могут помочь разобраться в физических и химических изменениях. Эти идеи могут быть представлены здесь или возвращены, если они были представлены ранее. Написание химических уравнений в словесной и символической форме может быть использовано как полезный способ описания некоторых изменений, которые увидели студенты, а также для демонстрации преимуществ химических символов в отслеживании элементов (или атомов) так, как это не делают слова.Если точные химические формулы не могут быть записаны (как в случае с большинством биохимических веществ), радикальное упрощение все же может быть полезно. Например, древесина в основном состоит из целлюлозы, полимера глюкозы, и такое представление, как (C 6 H 10 O 5 ) n , можно использовать для отслеживания изменений в таких процессах, как горение.

Здесь могут помочь модели и схемы. Например, в большинстве школ есть наборы для молекулярного моделирования, которые можно адаптировать, чтобы показать, как молекулы изменились, а атомы перестроились в результате изменений.Схемы размеров плакатов также могут быть нарисованы учащимися, чтобы помочь им в объяснениях.

Опровергнуть некоторые существующие идеи
Хотя трудно продемонстрировать обратимость химических изменений, учащиеся хорошо знакомы с необходимостью подзаряжать свои мобильные телефоны, камеры и другие перезаряжаемые устройства. Это можно было бы просто обсудить, хотя изучение химических реакций, приводящих в действие эти устройства, могло бы быть полезным исследовательским проектом. Предостережение здесь в том, что большая часть доступной информации может быть очень технической.

Содействовать размышлениям о том, как изменились идеи студентов.
Повторное изучение их исходных журнальных записей может способствовать размышлениям о том, как изменились взгляды студентов. Затем студенты могут применить свои новые идеи к большему количеству примеров изменений. Для содействия обсуждению видов происходящих изменений и трудностей классификации некоторых изменений как физических или химических можно использовать следующие действия:

  • Растворение металлов в кислоте (магний и цинк) и проверка полученного газа.
  • Исследование известняковых и кислотных реакций (образование известняковых пещер - что это за изменение?)
  • Добавление цинка в раствор сульфата меди и наблюдение за происходящими изменениями цвета.
  • Сравнение схватывания клеев на водной основе, таких как Clag и Aquadhere , с двухкомпонентными клеями, такими как Araldite . Первый работает за счет испарения растворителя (воды) и является обратимым; последний включает химическую реакцию (реакция термореактивной полимеризации) между двумя компонентами и не является обратимой.

1.3 Физические и химические свойства - CHEM 1114 - Введение в химию

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определять свойства и изменения вещества как физические или химические
  • Определять свойства материи как экстенсивные или интенсивные

Напомним, что химия - это изучение материи, ее свойств, изменений, которым подвергается материя, и энергии, связанной с этими изменениями.В этой главе мы более подробно рассмотрим материю и энергию и их взаимосвязь.

Когда материя претерпевает изменения, этот процесс часто сопровождается изменением энергии - тепла, света, звука, кинетической энергии движущегося вещества и т. Д. Если во время изменения выделяется (высвобождается) тепло, изменение будет экзотермическим . Если необходимо подвести тепло, изменение на эндотермическое .

Важное различие заключается в том, что тепло - это энергия, которая течет из-за разницы температур, а температура - это мера средней кинетической энергии молекул в веществе.Чем быстрее они двигаются, тем он «горячее».

Характеристики, позволяющие отличить одно вещество от другого, называются свойствами. Физическое свойство - это характеристика вещества, не связанная с изменением его химического состава. Знакомые примеры физических свойств включают плотность, цвет, твердость, точки плавления и кипения, а также электропроводность. Мы можем наблюдать некоторые физические свойства, такие как плотность и цвет, без изменения физического состояния наблюдаемой материи.Другие физические свойства, такие как температура плавления железа или температура замерзания воды, можно наблюдать только по мере того, как материя претерпевает физические изменения. Физическое изменение - это изменение состояния (рис. 1) или свойств вещества без какого-либо сопутствующего изменения его химического состава (идентичности веществ, содержащихся в веществе), например растворения и разбавления.

Рис. 1. Различные фазовые изменения, которым может подвергаться материя.

Мы наблюдаем физические изменения при плавлении воска, при растворении сахара в кофе и при конденсации пара в жидкую воду (рис. 2).Другие примеры физических изменений включают намагничивание и размагничивание металлов (как это делается с обычными бирками для защиты от кражи) и измельчение твердых частиц в порошки (которые иногда могут приводить к заметным изменениям цвета). В каждом из этих примеров происходит изменение физического состояния, формы или свойств вещества, но не изменяется его химический состав.

Рис. 2. (a) Воск претерпевает физические изменения, когда твердый воск нагревается и образует жидкий воск. (б) Конденсация пара внутри кастрюли - это физическое изменение, поскольку водяной пар превращается в жидкую воду.(кредит a: модификация работы «95jb14» / Wikimedia Commons; кредит b: модификация работы «mjneuby» / Flickr)

Изменение одного типа вещества в другой тип (или невозможность изменения) - это химическое вещество недвижимость . Примеры химических свойств включают воспламеняемость, токсичность, кислотность, реакционную способность (многие типы) и теплоту сгорания. Железо, например, соединяется с кислородом в присутствии воды с образованием ржавчины; хром не окисляется (рис. 3). Нитроглицерин очень опасен, потому что легко взрывается; неон почти не представляет опасности, потому что он очень инертен.

Рис. 3. (a) Одно из химических свойств железа - то, что оно ржавеет; (б) одно из химических свойств хрома состоит в том, что это не так. (кредит а: модификация работы Тони Хисгетта; кредит б: модификация работы «Атома» / Wikimedia Commons)

Чтобы определить химическое свойство, мы ищем химическое изменение. Химическое изменение всегда производит один или несколько типов вещества, которые отличаются от вещества, присутствовавшего до изменения. Образование ржавчины - это химическое изменение, потому что ржавчина - это другой тип вещества, чем железо, кислород и вода, присутствовавшие до образования ржавчины.Взрыв нитроглицерина - это химическое изменение, потому что образующиеся газы представляют собой вещества, очень отличающиеся от исходного вещества. Другие примеры химических изменений включают реакции, которые проводятся в лаборатории (например, взаимодействие меди с азотной кислотой), все формы горения (горения) и приготовление, переваривание или гниение пищи (рис. 4).

Рис. 4. (a) Медь и азотная кислота претерпевают химические изменения с образованием нитрата меди и коричневого газообразного диоксида азота.(b) Во время горения спички целлюлоза в спичке и кислород воздуха подвергаются химическому изменению с образованием диоксида углерода и водяного пара. (c) Приготовление красного мяса вызывает ряд химических изменений, включая окисление железа в миоглобине, что приводит к знакомому изменению цвета с красного на коричневый. (г) Банан становится коричневым - это химическое изменение, связанное с образованием новых, более темных (и менее вкусных) веществ. (Фото b: модификация работы Джеффа Тернера; кредит c: модификация работы Глории Кабада-Леман; кредит d: модификация работы Роберто Верцо)

Пример 1

Классифицируйте каждое из следующих свойств либо как физическое, либо как химическое свойство:
a) Температура кипения воды составляет 100 o C
b) Кислород является газом
c) Сахар ферментирует с образованием спирта

Решение

a) Хотя это свойство описывает изменение, это изменение не связано с изменением содержания.H 2 O остается H 2 O независимо от того, в каком состоянии он находится. Таким образом, это физическое свойство.

б) Это неотъемлемое свойство и, следовательно, физическое свойство.

c) Это свойство включает изменение вещества с сахара на алкоголь. Это химическое свойство.

Проверьте себя

Классифицируйте каждое из следующих свойств либо как физическое, либо как химическое:
a) Эта страница белого цвета b) Ожог древесины c) Молоко свертывается, если его не использовать

Ответы

a) физическое свойство b) химическое свойство c) химическое свойство

Свойства материи делятся на две категории.Если свойство зависит от количества присутствующего вещества, это обширное свойство . Масса и объем вещества являются примерами обширных свойств; например, галлон молока имеет большую массу и объем, чем чашка молока. Стоимость обширной собственности прямо пропорциональна количеству рассматриваемого вещества. Если свойство образца вещества не зависит от количества присутствующего вещества, это свойство интенсивного содержания . Температура - это пример интенсивного свойства.Если галлон и чашка молока имеют температуру 20 ° C (комнатная температура), при их объединении температура остается на уровне 20 ° C. В качестве другого примера рассмотрим различные, но взаимосвязанные свойства тепла и температуры. Брызги горячего кулинарного масла на руку вызывают кратковременный небольшой дискомфорт, тогда как горшок с горячим маслом вызывает серьезные ожоги. И капля, и горшок с маслом имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но горшок явно содержит гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Пример 2

Классифицируйте каждое из следующих изменений либо как физическое, либо как химическое изменение:
a) Конденсация пара на зеркале душа
b) Железообразующая ржавчина
c) Таблетка антацида шипит при контакте с желудочной кислотой
d) Соль растворяется в воде

Решение

а) Пар представляет собой водяной пар, и когда он конденсируется, он образует жидкую воду на зеркале.
Это физическое изменение.

б) Железо реагирует с кислородом воздуха, образуя оксид железа, который представляет собой ржавчину.
Это химическое изменение.

c) Шипение в воде - это выделение углекислого газа при контакте с кислотой. Это химическое изменение.

г) Растворение считается физическим изменением. Несмотря на то, что солевые связи разрываются при растворении, они не образуют новых связей или нового вещества. Если выпарить воду, соль останется.

Проверьте себя

Классифицируйте каждое из следующих изменений либо как физическое, либо как химическое изменение:
a) Резиновая лента растягивается, когда вы ее тянете
b) Ацетон удаляет лак с ногтей
c) Медь плавится при высоких температурах
d) Тусклость металлического серебра со временем

Ответы

a) физическое изменение b) физическое изменение (растворение)
c) физическое изменение d) химическое изменение

Пример 3

Опишите каждый процесс как физическое или химическое изменение.

а) Вода в воздухе превращается в снег.

б) У человека стрижены волосы.

в) Хлебное тесто превращается в свежий хлеб в духовке.

Решение

a) Поскольку вода переходит из газовой фазы в твердую, это физическое изменение.

б) Ваши длинные волосы укорачиваются. Это физическое изменение.

c) Из-за температуры духовки в хлебном тесте происходят химические изменения, из-за которых получается свежий хлеб.Это химические изменения. (На самом деле, при приготовлении пищи часто происходят химические изменения.)

Проверьте себя

Определите каждый процесс как физическое или химическое изменение.

а) В камине бушует пожар.

б) Вода нагревается, чтобы приготовить чашку кофе.

Ответы

a) химическое изменение b) физическое изменение

Алмаз опасности

Вы могли видеть символ, показанный на Рисунке 5, на контейнерах с химикатами в лаборатории или на рабочем месте.Этот алмаз с химической опасностью, который иногда называют «огненным алмазом» или «опасным алмазом», дает ценную информацию, которая кратко описывает различные опасности, о которых следует помнить при работе с определенным веществом.

Рис. 5. Алмазный алмаз Национального агентства противопожарной защиты (NFPA) суммирует основные опасности химического вещества.

Национальное агентство противопожарной защиты (NFPA) 704 Система идентификации опасностей была разработана NFPA для предоставления информации о безопасности определенных веществ.Система детализирует воспламеняемость, реактивность, здоровье и другие опасности. Верхний (красный) ромб внутри общего символа ромба указывает уровень пожарной опасности (диапазон температур для точки вспышки). Синий (левый) ромб указывает на степень опасности для здоровья. Желтый (правый) ромб указывает на опасность реакционной способности, например, насколько легко вещество подвергнется детонации или сильному химическому изменению. Белый (нижний) ромб указывает на особые опасности, например, если он является окислителем (который позволяет веществу гореть в отсутствие воздуха / кислорода), вступает в необычную или опасную реакцию с водой, является коррозионным, кислотным, щелочным, биологическая опасность, радиоактивность и т. д.Каждая опасность оценивается по шкале от 0 до 4, где 0 означает отсутствие опасности, а 4 - чрезвычайно опасную.

Разложение воды / Производство водорода

Вода состоит из элементов водорода и кислорода, объединенных в соотношении 2: 1. Вода может претерпевать химические изменения, в результате которых молекулы воды расщепляются на газообразный водород и кислород за счет добавления энергии. Один из способов сделать это - использовать аккумулятор или источник питания, как показано на (Рисунок 6).

Рисунок 6. Разложение воды показано на макроскопическом, микроскопическом и символическом уровнях. Батарея обеспечивает электрический ток (микроскопический), разлагающий воду. На макроскопическом уровне жидкость разделяется на газы: водород (слева) и кислород (справа). Символически это изменение представлено тем, как жидкий H 2 O разделяется на газы H 2 и O 2 .

Распад воды включает перегруппировку атомов в молекулах воды в разные молекулы, каждая из которых состоит из двух атомов водорода и двух атомов кислорода соответственно.Две молекулы воды образуют одну молекулу кислорода и две молекулы водорода. Представление того, что происходит, [латекс] 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) \ rightarrow 2 \ text {H} _2 (g) + \ text {O} _2 (g) [/ latex] , мы рассмотрим более подробно в следующих главах.

Два произведенных газа имеют совершенно разные свойства. Кислород не горюч, но необходим для сгорания топлива, а водород легко воспламеняется и является мощным источником энергии. Как можно применить это знание в нашем мире? Одно приложение связано с исследованиями в области более экономичного транспорта.Транспортные средства на топливных элементах (FCV) работают на водороде вместо бензина (Рисунок 7). Они более эффективны, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания, не загрязняют окружающую среду и сокращают выбросы парниковых газов, делая нас менее зависимыми от ископаемого топлива. Однако FCV еще не являются экономически жизнеспособными, а текущее производство водорода зависит от природного газа. Если мы сможем разработать процесс экономичного разложения воды или производить водород другим экологически безопасным способом, FCV могут быть путем будущего.

Рисунок 7. Топливный элемент вырабатывает электроэнергию из водорода и кислорода с помощью электрохимического процесса и производит только воду в качестве отходов.

Хотя многие элементы сильно различаются по своим химическим и физическим свойствам, некоторые элементы обладают схожими свойствами. Мы можем идентифицировать наборы элементов, которые демонстрируют общее поведение. Например, многие элементы хорошо проводят тепло и электричество, а другие плохо проводят. Эти свойства можно использовать для сортировки элементов по трем классам: металлы (элементы с хорошей проводимостью), неметаллы (элементы с плохой проводимостью) и металлоиды (элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов).

Периодическая таблица - это таблица элементов, в которой элементы с похожими свойствами расположены близко друг к другу (рис. 6). Вы узнаете больше о таблице Менделеева, продолжая изучать химию.

Рис. 6. Периодическая таблица показывает, как элементы могут быть сгруппированы по определенным схожим свойствам. Обратите внимание, что цвет фона указывает, является ли элемент металлом, металлоидом или неметаллом, тогда как цвет символа элемента указывает, является ли элемент твердым, жидким или газообразным.

Ключевые концепции и резюме

Все вещества обладают определенными физическими и химическими свойствами и могут претерпевать физические или химические изменения. Физические свойства, такие как твердость и температура кипения, и физические изменения, такие как плавление или замерзание, не влекут за собой изменение состава вещества. Химические свойства, такие как воспламеняемость и кислотность, а также химические изменения, такие как ржавление, приводят к образованию вещества, которое отличается от того, что было раньше.

Измеримые свойства делятся на две категории.Обширные свойства зависят от количества присутствующего вещества, например, от массы золота. Интенсивные свойства не зависят от количества присутствующего вещества, например, плотности золота. Тепло - это пример экстенсивного свойства, а температура - пример интенсивного свойства.

Упражнения

1. Классифицируйте каждое из следующих изменений как физические или химические:

а) конденсация пара

б) сжигание бензина

в) сквашивание молока

г) растворение сахара в воде

д) плавка золота

2.Объем пробы газообразного кислорода изменялся с 10 мл до 11 мл при изменении температуры. Это химическое или физическое изменение?

3. Объясните разницу между экстенсивными и интенсивными свойствами.

4. Плотность (d) вещества - это интенсивное свойство, которое определяется как отношение его массы (m) к его объему (V).

[латекс] \ text {density} = \ frac {\ text {mass}} {\ text {volume}} [/ latex] [latex] \ text {d} = \ frac {\ text {m}} {\ текст {V}} [/ latex]

Учитывая, что масса и объем являются экстенсивными свойствами, объясните, почему их соотношение, плотность, является интенсивным.

5. Отражает ли каждое утверждение физическое свойство или химическое свойство?

а) Сера желтая.

б) Стальная вата горит при воспламенении пламенем.

c) Галлон молока весит более восьми фунтов.

6. Отражает ли каждое утверждение физическое свойство или химическое свойство?

а) Куча листьев на заднем дворе медленно гниет.

б) В присутствии кислорода водород может взаимодействовать с образованием воды.

в) Золото можно растянуть в очень тонкую проволоку.

7. Представляет ли каждое утверждение физическое или химическое изменение?

а) Вода закипает и превращается в пар.

б) Пища преобразуется в пригодную для употребления форму пищеварительной системой.

c) Спирт во многих термометрах замерзает при температуре около -40 градусов по Фаренгейту.

8. Представляет ли каждое утверждение физическое или химическое изменение?

а) Графит, одна из форм элементарного углерода, может быть превращен в алмаз, другую форму углерода, при очень высоких температурах и давлениях.

б) Элементы натрия и хлор объединяются, чтобы образовать новое вещество, называемое хлоридом натрия.

Ответы

1. а) физический; б) химический; в) химическая; г) физический; д) физический

2. физический

3. Ценность экстенсивного свойства зависит от количества рассматриваемой материи, тогда как ценность интенсивной собственности одинакова независимо от количества рассматриваемой материи.

4.Являясь экстенсивными свойствами, как масса, так и объем прямо пропорциональны количеству исследуемого вещества. Разделение одного экстенсивного свойства на другое фактически «отменит» эту зависимость от количества, давая соотношение, которое не зависит от количества (интенсивное свойство).

5. а) физическое свойство б) химическое свойство в) физическое свойство

6. a) химическое свойство b) химическое свойство c) физическое свойство

7. а) физическое изменение б) химическое изменение в) физическое изменение

8.а) физическое изменение б) химическое изменение

Глоссарий

химическое изменение: изменение, производящее другой вид материи по сравнению с исходной материей

химическое свойство: Поведение, связанное с превращением одного вида материи в материю другого типа

эндотермический: если необходимо подвести тепло, чтобы произошло изменение

энергия: способность совершать «работу» - то есть, чтобы сила воздействовала на что-либо и отталкивала некоторое расстояние

экзотермический: , если во время смены выделяется тепло

обширное свойство: свойство вещества, зависящее от количества вещества

интенсивное свойство: свойство вещества, не зависящее от количества вещества

физическое изменение: изменение состояния или свойств вещества, не связанное с изменением его химического состава

физическое свойство: характеристика вещества, не связанная с каким-либо изменением его химического состава

% PDF-1.5 % 132 0 obj> эндобдж xref 132 83 0000000016 00000 н. 0000002777 00000 н. 0000001956 00000 н. 0000002951 00000 н. 0000003458 00000 н. 0000003498 00000 н. 0000003545 00000 н. 0000003610 00000 н. 0000003837 00000 н. 0000003943 00000 н. 0000004110 00000 н. 0000004409 00000 п. 0000004725 00000 н. 0000049290 00000 п. 0000049326 00000 п. 0000051983 00000 п. 0000052142 00000 п. 0000052298 00000 п. 0000052457 00000 п. 0000052617 00000 п. 0000052780 00000 п. 0000052948 00000 н. 0000053113 00000 п. 0000053314 00000 п. 0000053614 00000 п. 0000053705 00000 п. 0000054897 00000 п. 0000055058 00000 п. 0000055222 00000 п. 0000055463 00000 п. 0000056047 00000 п. 0000056798 00000 п. 0000057251 00000 п. 0000057813 00000 п. 0000057878 00000 п. 0000057942 00000 п. 0000058544 00000 п. 0000058922 00000 п. 0000059444 00000 п. 0000059970 00000 н. 0000060489 00000 п. 0000061248 00000 п. 0000061775 00000 п. 0000062531 00000 н. 0000062794 00000 н. 0000063294 00000 п. 0000063804 00000 п. 0000066862 00000 п. 0000069410 00000 п. 0000071954 00000 п. 0000074698 00000 п. 0000077254 00000 п. 0000079805 00000 п. 0000080553 00000 п. 0000081166 00000 п. 0000084568 00000 п. 0000088127 00000 п. 0000088183 00000 п. 0000088356 00000 п. 0000088412 00000 п. 0000088493 00000 п. 0000088562 00000 п. 0000088734 00000 п. 0000088947 00000 п. 0000089115 00000 п. 0000089169 00000 п. 0000092745 00000 п. 0000097770 00000 п. 0000102440 00000 н. 0000106630 00000 н. 0000112547 00000 н. 0000120614 00000 н. 0000125654 00000 н. 0000130492 00000 п. 0000130635 00000 н. 0000131000 00000 н. 0000135544 00000 н. 0000136008 00000 н. 0000136510 00000 н. 0000171822 00000 н. 0000172322 00000 н. 0000221507 00000 н. 0000222005 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 134 0 obj> поток x ڜ SILQ / H *, HUB1; e, KK.в * Z6YMLQDL41AP4 / N2yo | {

Свойства вещества | manoa.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth

Вода везде

Люди ежедневно используют воду для увлажнения, мытья себя и одежды, а также для приготовления пищи. Поскольку люди так часто используют воду, легко забыть, насколько она важна и уникальна. Вода настолько распространена, что является отличным примером для изучения свойств материи.

Определение воды

Вода - это соединение, состоящее из атомов двух элементов, водорода и кислорода, связанных вместе.Молекула воды состоит из двух атомов водорода (H) и одного атома кислорода (O). Это соотношение выражено в химической формуле воды H 2 O (рис. 1.4). Химическая формула показывает количество атомов каждого элемента, которые объединяются, чтобы образовать молекулу этого соединения. Сама по себе вода считается чистым веществом. Однако морская вода представляет собой смесь многих веществ, самым распространенным из которых является вода.


Деятельность

Вода - самое распространенное вещество на Земле, необходимое для жизни.Определите, где находится вода, проверив ее наличие.

состояний вещества

Существует четыре основных состояния материи: твердое, жидкое, газовое и плазменное. На Земле наиболее распространенными состояниями материи являются твердое тело, жидкость и газ. Мало того, что вода является наиболее распространенным веществом на Земле, это также единственное вещество, которое обычно проявляется в виде твердого вещества, жидкости и газа в пределах нормального диапазона температур Земли. Это делает воду хорошей моделью для обсуждения твердого, жидкого и газового состояний вещества.

На земле вода существует в трех состояниях:

  • Как жидкость , вода течет и принимает форму океана, озер и речных бассейнов. В жидкости молекулы воды расположены относительно близко друг к другу и могут свободно перемещаться друг вокруг друга (рис. 1.5 A).
  • Как твердое тело , вода принимает определенную форму, как снежинка, ледяной куб или ледник. В твердом теле молекулы воды расположены относительно близко друг к другу, но имеют определенную форму.Вода - уникальное вещество, потому что ее молекулы

  • в твердом состоянии фактически дальше друг от друга, чем в жидком состоянии. В большинстве других веществ молекулы твердого вещества расположены ближе друг к другу, чем молекулы жидкости (рис. 1.5 B).

  • Как и газ , водяной пар может свободно перемещаться в атмосфере на большие расстояния. В газе молекулы воды расположены относительно далеко друг от друга и могут свободно перемещаться с большой скоростью. Сложно сфотографировать воду в газообразном состоянии.Многие люди думают, что пар или облака - это водяной пар, но на самом деле они представляют собой крошечные капельки жидкой воды, а не газообразной воды.


Плазма - это газ, который электрически заряжен. Плазма очень распространена во Вселенной, составляя звезды и пространство между планетами в нашей солнечной системе. Плазму также можно найти на Земле в таких вещах, как люминесцентные лампы и освещение. Однако плазма - это не то состояние вещества, которое является обычным или устойчивым в естественном мире на Земле.

Физические и химические изменения

Изменения между состояниями материи могут быть физическими или химическими. При физическом изменении химическая формула вещества остается той же, даже если физические свойства могут измениться. Физические свойства включают вкус, запах, текстуру и цвет. Физические изменения, как правило, можно обратить. Лед может растаять, превратившись в жидкость, которая может снова замерзнуть до твердого состояния. В каждом из состояний химическая формула воды H 2 O остается неизменной.Другими примерами физических изменений являются фильтрация, разрезание, плавление и окрашивание поверхности чего-либо краской, мелками или маркерами. Примеры физического изменения показаны на рис. 1,6 А и Б.


При химическом изменении конечный продукт химически отличается от исходного вещества, и изменяется химическая формула. Когда растение сахарного тростника биологически преобразует углекислый газ (CO 2 ), воду (H 2 O) и газообразный кислород (O 2 ) в глюкозу (C 6 H 12 O 6 ) , это химическое изменение.Поскольку химические изменения производят новые вещества, их нелегко обратить. Глюкоза может быть снова разложена на компоненты только в результате другого химического изменения, такого как горение. Другими распространенными типами химических изменений являются варка, ржавление и созревание. Примеры химического изменения показаны на рис. 1.6 C и D.


Химическое изменение часто сопровождается физическим изменением, например изменением цвета. Это может затруднить различие между физическим изменением, которое является чисто физическим, и физическим изменением, вызванным химическим изменением.При чисто физическом изменении вещества после изменения являются теми же веществами, что и до изменения. При раскрашивании листка бумаги мелком, мелок был нанесен поверх бумаги, но веществами по-прежнему остаются воск для мелка и бумага. Вещества можно отделить, поцарапав воск с бумаги. При химическом изменении, таком как ржавление, вещества после изменения химически отличаются от веществ, которые были до изменения. Когда кусок металла ржавеет, его цвет меняется, потому что железо химически соединяется с кислородом воздуха, образуя новое вещество - ржавчину.Невозможно физически разделить ржавчину на железо и кислород.

Понятия физических и химических изменений могут быть использованы для понимания различий между смесями и соединениями. В смеси два или более веществ, элементов или соединений физически объединены. Свойства смеси обычно отражают свойства отдельных веществ. Например, если вы смешаете соль с водой, вы получите соленую воду. Часто смесь может быть разделена на отдельные вещества путем физического преобразования.Например, смесь помидоров, салата, гренок, моркови и изюма в салате можно разделить на отдельные компоненты.



В соединении два или более элемента химически соединены. Свойства соединения часто сильно отличаются от свойств отдельных элементов. Например, сахар в зерновых, вероятно, будет глюкозой, C 6 H 12 O 6 . Глюкоза - сладкий белый кристалл (рис.1,7 А), сильно отличающихся от углерода, водорода или кислорода, составляющих его. Углерод (C) в природе существует в виде хрупкого черного твердого вещества (уголь), мягкого серого твердого вещества (графит) или твердого прозрачного твердого вещества (алмаз), как показано на рис. 1,7 B, C и D. Водород (H 2 ) и кислород (O 2 ) существуют в природе в виде бесцветных газов без запаха. Разделить соединение физическими методами невозможно. Соединения можно разбить на составные элементы только в процессе химического изменения.

Таблица 1.3 описывает, как свойства элементов, входящих в состав соединений сульфата меди, хлорида натрия и сахарозы, отличаются от полученных соединений и смесей. Вы заполните столбец «Категория материалов» в «Свойствах набора вопросов».

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *