清晨起床,你用含氟牙膏刷牙(化學(xué)物質(zhì)的應(yīng)用),倒一杯溫水(物質(zhì)狀態(tài)的體現(xiàn)),煎個(gè)雞蛋(發(fā)生化學(xué)變化)—— 其實(shí)從睜眼開始,我們就被“物質(zhì)”包圍。這些習(xí)以為常的場(chǎng)景里,藏著物質(zhì)世界最核心的規(guī)律:組成決定性質(zhì),性質(zhì)主導(dǎo)變化。
一、物質(zhì)的組成
不管是天上的云朵、手中的手機(jī),還是我們自己的身體,本質(zhì)上都是由“基礎(chǔ)積木”搭建而成。這套積木系統(tǒng),從宏觀到微觀可以分為三個(gè)層面,看懂它就看懂了物質(zhì)的本質(zhì):
1. 宏觀層面:純凈物與混合物
簡單說,“成分單一”的是純凈物,“成分復(fù)雜”的是混合物。比如你喝的蒸餾水(只有H?O)是純凈物,但家里的自來水(含H?O、礦物質(zhì)、消毒劑等)就是混合物;我們呼吸的空氣(氮?dú)?、氧氣、二氧化碳等)是混合物,而醫(yī)院里的純氧(只有O?)是純凈物。
生活中絕大多數(shù)物質(zhì)都是混合物,比如面粉(淀粉、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì))、洗發(fā)水(表面活性劑、保濕劑、香精),就連看似“純粹”的黃金首飾,也多是合金(純金太軟,加入銅、銀等金屬提升硬度)。
2. 微觀層面:元素是終極“積木”
如果把物質(zhì)無限拆分,最終會(huì)得到不可再分(化學(xué)變化中)的“最小單元”—— 元素。目前人類發(fā)現(xiàn)的元素有118種,它們就像118種不同形狀的積木,通過不同組合,搭建出億萬種物質(zhì)。
比如:水(H?O)是由氫(H)和氧(O)兩種元素組成,氫原子和氧原子按2:1的比例結(jié)合;食鹽(NaCl)是由鈉(Na)和氯(Cl)組成,一對(duì)一結(jié)合;我們熟悉的金剛石和石墨,看似性質(zhì)天差地別,本質(zhì)都是由碳(C)這一種元素組成—— 只是“積木”的排列方式不同。
人體也是元素的“集合體”:氧(65%)、碳(18%)、氫(10%)占比前三,剩下的鈣、磷、鐵等微量元素,雖然占比極低,卻決定了我們的健康狀態(tài)(比如缺鐵會(huì)貧血,缺鈣會(huì)骨質(zhì)疏松)。
3. 核心邏輯:組成決定“底子”
就像用木頭和鋼鐵搭積木,成品的“底子”從一開始就定了:元素的種類、比例、排列方式,直接決定了物質(zhì)的基礎(chǔ)屬性。這也是為什么同樣是碳元素,金剛石堅(jiān)硬無比(用于切割),石墨卻柔軟順滑(用于鉛筆芯)—— 后續(xù)的性質(zhì)和變化,都離不開這個(gè)核心前提。
二、物質(zhì)的性質(zhì)
每種物質(zhì)都有自己的“脾氣”:有的堅(jiān)硬,有的柔軟;有的易燃,有的穩(wěn)定;有的能溶于水,有的卻油鹽不進(jìn)。這些“脾氣”就是物質(zhì)的性質(zhì),分為物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),我們每天都在利用這些性質(zhì)解決問題。
1. 物理性質(zhì):不用“變身”就能看出來的“脾氣”
物質(zhì)不需要發(fā)生化學(xué)變化,就能表現(xiàn)出來的性質(zhì),就是物理性質(zhì)。比如顏色、氣味、硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、導(dǎo)電性、溶解性等,這些都是我們可以直接觀察或測(cè)量的。
生活中的應(yīng)用無處不在:用銅絲做電線(利用銅的導(dǎo)電性好),用玻璃做窗戶(利用玻璃的透明性),用酒精擦手機(jī)屏幕(利用酒精易揮發(fā)的特性),用冰塊降溫(利用水結(jié)冰吸熱的物理性質(zhì))。就連我們選衣服,也是在利用面料的物理性質(zhì)—— 棉的透氣、麻的涼爽、滌綸的耐磨。