什么是物质 | 物质的状态 | 物质的分类

物质是任何有质量并占据空间的物体，例如原子、质子、化合物、树木、房屋、桌子、计算机等。因此，根据物质的定义，光、热和辐射都不是物质。所以，我们可以说宇宙中一切有质量、占据空间并且能被我们的任何感官感知到的存在都是物质。

物质由粒子组成，例如原子或元素。特定物质的构成粒子具有特定的化学和物理性质，因此它们不能被分解成任何其他物质。例如，一根金元素棒由金原子（粒子）组成。共有118种元素，其中92种是天然存在的，其余的元素是在实验室中制造的，并且它们不稳定。

物质的物理分类（物理形态）

这意味着根据在正常温度和压力下的物理状态或性质，我们可以将物质分为三种状态：固体、液体和气体。例如，我们身边看到的东西存在于三种不同的状态，如椅子是固体状态，玻璃杯里的水是液体状态，我们吸入的氧气是气体状态。因此，从物理上讲，物质在自然界中以三种不同的状态存在。每种状态都有其独特的物理性质。物质的三种物理状态描述如下：

物质的状态 | 物理形态

i) 固体

在这种物质状态下，物质具有确定的体积和确定的形状。我们可以说具有固定体积和形状的物质称为固体。例如，铁、金、木材、糖等。

在这种物质状态下，物质的构成粒子彼此非常靠近，因为粒子之间存在很强的分子间作用力，粒子间的空间也很小或可以忽略不计。

固体的特征或物理性质如下：

• 粒子固定在它们的位置上，因为它们没有足够的能量移动。我们可以说热能非常少，只能使粒子在其位置上振动。
• 固体中的粒子以规则的模式排列，它们之间几乎没有自由空间。因此，它们不会相互移动。
• 与相同量的其他状态的物质（如冰和水）相比，固体的密度很高。
• 固体可以是晶体或非晶体，它们通常坚硬且不可压缩，例如木材、金属、石头等。
• 固体具有确定的形状和体积，因为它们的粒子围绕固定轴振动。
• 由于紧密的堆积和强大的分子间作用力，固态物质中构成粒子之间的分子间距离很短。例如，固体的分子间距离约为 0.3 x 10^-9

ii) 液体

在这种物质状态下，物质具有确定的体积但形状不固定。我们可以说，如果一种物质的体积固定但形状不固定，则称其为液体。例如，水、牛奶、汞、酒精等。

构成粒子不像固体那样紧密堆积。它是固体和气体之间的中间状态。液体的特征或物理性质如下：

• 与固体相比，粒子之间的分子间作用力较小。
• 液体中的分子间空间比固体多，因此，液体中的粒子更自由地移动，并且不保持固定。
• 它们具有固定的体积，但形状不固定，因为它们可以采用储存它们的容器的形状。例如，茶、水、咖啡、血液等。
• 与固体相比，扩散速率也更高。
• 由于粒子之间的空间较小，因此它们难以压缩。
• 它们倾向于从高处流向低处。
• 液体在加热或温度升高时会变成蒸气或气体。

iii) 气体

在这种物质状态下，物质既没有确定的形状也没有确定的体积。我们可以说，如果一种物质没有确定的体积和形状，则称其为气体。

在气态下，粒子彼此远离，并倾向于占据它们放置的整个容器。例如，氢气 (H₂)、氧气 (O₂)、二氧化碳 (CO₂)、氮气 (N₂) 等。

气体的主要性质如下：

• 它们高度可压缩或易于压缩，因为它们构成粒子之间的空间非常大。
• 分子间作用力非常弱，因此气体倾向于膨胀以填充它们储存的容器。它们倾向于占据所有可用空间。
• 它们比它们产生的液体或固体占据更大的空间。
• 它们没有固定的形状和体积。
• 粒子的动能非常高。它们快速移动并相互碰撞，因此倾向于扩散，直到它们在给定体积（如容器）中均匀分布。
• 与固体和液体相比，它们的密度非常低。
• 它们有两个特定的比热：恒定压力下的比热和恒定体积下的比热。
• 它们的粘度低。
• 气体的分子或气态物质中的分子保持恒定的随机运动。
• 即使密度不同，气体也倾向于相互扩散。
• 气体对储存它们的容器的内表面施加压力。

物质的化学分类

根据化学分类，物质分为两类：纯净物和混合物。

1) 纯净物

顾名思义，它由一种类型的粒子组成，这意味着在纯净物中所有构成粒子都是相同的。纯净物的构成粒子不能通过物理方法分离或分解成更简单的物质。例如，我们不能通过物理方法将氧气和氢气从水中分离出来。尽管如此，也可以通过化学方法完成。

纯净物只能以两种形式存在：元素或化合物。因此，我们可以说纯净物进一步分为两种类型，包括元素和化合物，它们描述如下：

i) 元素

它是纯净物最简单的形式，由相同的或同类型的构成粒子或原子组成。它具有特定的物理和化学性质，不能分解成任何其他简单的物质，也不能由任何其他简单的物质构成。例如，氢元素只包含氢原子，氦元素只包含氦原子，依此类推。这就是元素被认为是纯净物的原因，因为它由相同类型的原子组成。元素根据其物理和化学性质进一步分为三种类型：金属、非金属和类金属等。

ii) 化合物

化合物也被认为是纯净物，尽管它由一种以上的元素或原子组成。原因是，在化合物中，不同的原子或元素以固定的重量比例结合形成分子。我们可以说化合物由称为分子的相同粒子组成，这些分子包含特定比例的特定原子。

例如，水由水分子组成，每个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。此外，化合物的性质与其构成元素不同。化合物可以通过适当的化学方法分解成更简单的物质。一些常见的化合物例子是 HCl、H₂O 和 H₂SO₄。

由于相同类型的分子组合形成化合物。因此，我们将化合物称为纯净物。另一方面，如果不同的分子形成一种物质，我们就不能称其为化合物，在这种情况下，它被称为混合物。

化合物中的分子可能在物理上相互吸引，但它们不发生化学反应，就像元素中的原子不相互反应一样，尽管它们之间存在物理吸引力。然而，分子中的原子肯定会相互反应并形成化学键。例如，水分子中氧和氢之间的化学键。

2) 混合物

由两种或两种以上物质组成或由其构成，这些物质以任何比例混合且不发生化学反应的材料称为混合物。它可以是固体、液体或气体。例如，像钢这样的金属合金由铁和碳组成，是铁和碳的混合物。我们吸入的空气也是由氧气、氮气、二氧化碳等气体组成的混合物。同样，海水是盐和水的混合物。

混合物的性质

• 混合物由两种或两种以上不同的成分组成。
• 它可以是均相的或非均相的。例如，水和盐混合后形成均相混合物。而沙子和糖则形成非均相混合物。
• 混合物的组成是可变的，例如，100毫升盐水可以含有5克盐，也可以含有50克盐。因此，混合物的成分可以以任何质量比例存在。例如，我们可以混合任意量的沙子和盐来制作沙子和盐的混合物。
• 混合物不能有固定的公式，因为它的组成是可变的。
• 混合物没有固定的沸点或熔点，因为其成分的组成不是固定的。
• 它的性质与其构成粒子相同。因此，它显示了所有成分的性质。
• 您不需要特殊的方法或化学反应来形成混合物。
• 混合物的成分可以通过简单的物理方法分离，如过滤、升华、蒸发，或使用磁铁、溶剂等。例如，使用磁铁可以将铁粉与硫和铁粉的混合物分离。同样，可以通过加热盐水蒸发来从盐水中去除水。

混合物进一步分为两类：均相混合物和非均相混合物。

i) 均相混合物

顾名思义，一种物质均匀混合或分布在另一种物质中的混合物称为均相混合物。它们也称为溶液。

在宏观层面，您无法看到均相混合物的任何差异，因为它从所有角度看起来都一致，并且不同成分之间没有分离边界，因为成分以单个相存在。例如，钢，铁和碳的混合物在固相中同时包含铁和碳。在钢中，您无法单独看到铁和碳，但在微观层面，您可以看到不同的金属混合形成合金。因此，在均相混合物中您只能看到一个相，例如糖溶解在水中完全溶解后形成均相混合物，只有液相。

均相混合物在其整个质量上具有与其构成粒子相同的性质和组合。一些均相混合物的例子如下：

• 水中的盐
• 水中的酒精
• 合金，如钢（铁和碳的混合物）、黄铜等。
• 咖啡、血液、醋、酒等。

均相混合物的性质

• 它们具有均匀的组成，这意味着它们的成分在整个混合物中均匀分布。
• 均相混合物的不同样品是相同的，并具有相似的组成和性质。
• 不同成分之间的分离边界不可见。
• 它只有一个物质相，可以是固相、液相或气相。
• 它们通常被称为溶液。
• 成分保留其化学特性。然而，它们不能用肉眼或显微镜单独看到。
• 其成分不能通过过滤等机械方法分离。但是，可以通过蒸发、升华等其他方法进行分离。

ii) 非均相混合物

组成不均匀或成分不均匀混合或分布的混合物称为非均相混合物。在这种混合物中，成分的组成从混合物的一个部分到另一个部分会变化，并且可以单独看到成分。因此，从不同部分取样的成分比例不同。

非均相混合物的例子

• 牛奶中的谷物，因为它包含液体牛奶中的固体谷物。
• 油混入水中会形成非均相混合物。
• 含果肉的橙汁。
• 水中的沙子。它有两个易于分离的相。
• 混凝土，包含水泥、沙子、水和砾石。
• 干果巧克力，因为您每次咀嚼可能得到不同数量和类型的干果。同样，三明治、奶酪披萨也是非均相混合物。
• 苏打水中的冰块，其中冰和苏打水是固态和液态两种不同的物质相。
• 蔬菜汤，因为每勺汤中的蔬菜和其他成分的含量都不同。
• 烟雾，因为它是一种污染物集合，在空气中不均匀分布，并且在空气的不同部分有所不同。

非均相混合物的性质

• 它们的成分组成不均匀。
• 它们可能有两个或多个相，例如油和水形成两个独立的层，每个层称为一个相；同样，固体在液体中（悬浮液）、气体在液体中（气溶胶）具有不同的相。
• 成分保留其化学特性，因为即使它们混合在一起，它们在物理上也是分开的。
• 从不同部分取样的成分组成不同。
• 它们的成分通常可以分离。
• 可以看到分离不同成分的分离边界。

均相混合物与非均相混合物的区别