1.3: Mali ya kimwili na Kemikali

Malengo ya kujifunza

• Eleza tofauti kati ya mali ya kimwili na kemikali au kubadilishwa.
• Kutambua mali au mabadiliko kama ama kimwili au kemikali kwa kutumia mfano, chembechembe, au macroscopic uwakilishi.
• Tambua mali ya suala kama kina au kubwa.
• Kutambua na kuelezea sehemu za almasi ya hatari ya NFPA.

Tabia zinazotuwezesha kutofautisha dutu moja kutoka kwa mwingine huitwa mali. Mali ya kimwili ni tabia ya suala ambalo halihusiani na mabadiliko katika kemikali yake. Mifano inayojulikana ya mali za kimwili ni pamoja na wiani, rangi, ugumu, kiwango na kiwango cha kuchemsha, na conductivity ya umeme. Tunaweza kuchunguza mali fulani ya kimwili, kama wiani na rangi, bila kubadilisha hali ya kimwili ya suala hilo. Mali nyingine za kimwili, kama vile joto la kiwango cha chuma au joto la kufungia la maji, linaweza kuzingatiwa tu kama suala linakabiliwa na mabadiliko ya kimwili. Mabadiliko ya kimwili ni mabadiliko katika hali au mali ya suala bila mabadiliko yoyote yanayoambatana na kemikali yake (utambulisho wa vitu vilivyomo katika suala hilo). Tunaona mabadiliko ya kimwili wakati wax inyeyuka, wakati sukari hupasuka katika kahawa, na wakati mvuke inapoingia ndani ya maji ya kioevu (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Mifano mingine ya mabadiliko ya kimwili ni pamoja na metali ya sumaku na demagnetizing (kama inavyofanyika kwa vitambulisho vya kawaida vya usalama vya kupambana na wizi) na kusaga yabisi kuwa poda (ambayo wakati mwingine huweza kutoa mabadiliko yanayoonekana katika rangi). Katika kila moja ya mifano hii, kuna mabadiliko katika hali ya kimwili, fomu, au mali ya dutu hii, lakini hakuna mabadiliko katika kemikali yake.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) Wax hupata mabadiliko ya kimwili wakati wax imara inapokanzwa na huunda nta ya kioevu. (b) Kondomu ya mvuke ndani ya sufuria ya kupikia ni mabadiliko ya kimwili, kama mvuke wa maji hubadilishwa kuwa maji ya kioevu. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na “95jb14" /Wikimedia Commons; mikopo b: mabadiliko ya kazi na “mjneuby” /Flickr).

 

Mabadiliko ya aina moja ya suala katika aina nyingine (au kutokuwa na uwezo wa kubadili) ni mali ya kemikali. Mifano ya mali za kemikali ni pamoja na kuwaka, sumu, asidi, reactivity (aina nyingi), na joto la mwako. Iron, kwa mfano, inachanganya na oksijeni mbele ya maji ili kuunda kutu; chromium haina oxidize (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Nitroglycerini ni hatari sana kwa sababu hulipuka kwa urahisi; neon unaleta karibu hakuna hatari kwa sababu ni unreactive sana.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): (a) Moja ya mali ya kemikali ya chuma ni kwamba hutu; (b) moja ya mali ya kemikali ya chromium ni kwamba haina. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Tony Hisgett; mikopo b: mabadiliko ya kazi na “Atoma” /Wikimedia Commons)

Kulinganisha vifaa vya chuma viwili. Picha ya kwanza inaonyesha kuonekana kwa rangi ya kahawia na picha inayofuata inaonyesha kuonekana kwa metali yenye shiny.

Ili kutambua mali ya kemikali, tunatafuta mabadiliko ya kemikali. Mabadiliko ya kemikali daima hutoa aina moja au zaidi ya suala ambalo linatofautiana na suala lililopo kabla ya mabadiliko. Kuundwa kwa kutu ni mabadiliko ya kemikali kwa sababu kutu ni aina tofauti ya suala kuliko chuma, oksijeni, na maji yaliyopo kabla ya kutu kutengenezwa. Mlipuko wa nitroglycerini ni mabadiliko ya kemikali kwa sababu gesi zinazozalishwa ni aina tofauti sana za suala na dutu asilia. Mifano mingine ya mabadiliko ya kemikali ni pamoja na athari zinazofanywa katika maabara (kama vile shaba inayoitikia na asidi ya nitriki), aina zote za mwako (kuchoma), na chakula kinachopikwa, kilichochomwa, au kuoza (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): (a) Asidi ya shaba na nitriki hupata mabadiliko ya kemikali ili kuunda nitrati ya shaba na kahawia, dioksidi ya nitrojeni ya gesi. (b) Wakati wa mwako wa mechi, selulosi katika mechi na oksijeni kutoka hewa hupata mabadiliko ya kemikali ili kuunda dioksidi kaboni na mvuke wa maji. (c) Kupika nyama nyekundu husababisha mabadiliko kadhaa ya kemikali, ikiwa ni pamoja na oxidation ya chuma katika myoglobin ambayo husababisha mabadiliko ya rangi nyekundu-kwa-kahawia. (d) ndizi kugeuka kahawia ni mabadiliko ya kemikali kama mpya, nyeusi (na chini ya kitamu) fomu dutu. (mikopo b: mabadiliko ya kazi na Jeff Turner; mikopo c: mabadiliko ya kazi na Gloria Cabada-Leman; mikopo d: mabadiliko ya kazi na Roberto Verzo)

picha nne. A. chupa na waya za shaba zilizowekwa katika suluhisho la bluu na pia kuwepo kwa gesi. B. mechi ya taa. C. cubes nyama kupikwa kwenye sufuria. D. ndizi kutengeneza matangazo nyeusi juu ya peel yake.

Mali ya suala huanguka katika moja ya makundi mawili. Ikiwa mali inategemea kiasi cha suala la sasa, ni mali kubwa. Uzito na kiasi cha dutu ni mifano ya mali nyingi; kwa mfano, lita ya maziwa ina wingi mkubwa na kiasi kuliko kikombe cha maziwa. Thamani ya mali kubwa ni sawa sawa na kiasi cha suala katika swali. Ikiwa mali ya sampuli ya suala haitegemei kiasi cha suala la sasa, ni mali kubwa. Joto ni mfano wa mali kubwa. Kama galoni na kikombe cha maziwa ni kila saa 20 °C (joto la kawaida), zikiungana halijoto hubakia saa 20 °C Kama mfano mwingine, fikiria tabia tofauti lakini zinazohusiana za joto na halijoto. Tone la mafuta ya kupikia ya moto yaliyotawanyika kwenye mkono wako husababisha usumbufu mfupi, mdogo, wakati sufuria ya mafuta ya moto huzaa kuchoma kali. Wote tone na sufuria ya mafuta ni kwenye joto sawa (mali kubwa), lakini sufuria ina wazi joto zaidi (mali kubwa).

 

hatari diamond

Huenda umeona ishara inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{4}\) juu ya vyombo ya kemikali katika maabara au mahali pa kazi. Wakati mwingine huitwa “almasi ya moto” au “almasi ya hatari,” almasi hii ya hatari ya kemikali hutoa taarifa muhimu ambayo hufupisha kwa ufupi hatari mbalimbali ambazo unapaswa kufahamu wakati wa kufanya kazi na dutu fulani.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Shirika la Taifa la Ulinzi wa Moto (NFPA) almasi ya hatari hufupisha hatari kubwa za dutu za kemikali.

Shirika la Taifa la Ulinzi wa Moto (NFPA) 704 Hatari Kitambulisho System ilianzishwa na NFPA kutoa taarifa za usalama kuhusu vitu fulani. Maelezo ya mfumo wa kuwaka, reactivity, afya, na hatari nyingine. Ndani ya alama ya almasi ya jumla, almasi ya juu (nyekundu) inataja kiwango cha hatari ya moto (kiwango cha joto kwa kiwango cha flash). Almasi ya bluu (kushoto) inaonyesha kiwango cha hatari ya afya. Almasi ya njano (kulia) inaelezea hatari za reactivity, kama vile kwa urahisi dutu hii itakabiliwa na detonation au mabadiliko ya kemikali ya vurugu. White (chini) almasi inaonyesha hatari maalum, kama vile ni oxidizer (ambayo inaruhusu dutu kuchoma kutokana na kukosekana kwa hewa/oksijeni), hupitia majibu ya kawaida au ya hatari na maji, ni babuzi, tindikali, alkali, hatari ya kibiolojia, mionzi, na kadhalika. Kila hatari ni lilipimwa kwa kiwango kutoka 0 hadi 4, na 0 kuwa hakuna hatari na 4 kuwa hatari sana.

Wakati vipengele vingi vinatofautiana sana katika mali zao za kemikali na kimwili, vipengele vingine vina mali sawa. Tunaweza kutambua seti ya vipengele vinavyoonyesha tabia za kawaida. Kwa mfano, vipengele vingi hufanya joto na umeme vizuri, wakati wengine ni wasimamizi maskini. Mali hizi zinaweza kutumika kutengeneza vipengele katika madarasa matatu: metali (elementi zinazofanya vizuri), nonmetali (vipengele vinavyofanya vibaya), na metalloids (elements ambazo zina mali ya metali zote mbili na zisizo za metali).

Jedwali la mara kwa mara ni meza ya vipengele vinavyoweka vipengele vilivyo na mali sawa karibu pamoja (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Utajifunza zaidi kuhusu meza ya mara kwa mara unapoendelea kujifunza kemia.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Jedwali la mara kwa mara linaonyesha jinsi vipengele vinaweza kuunganishwa kulingana na mali fulani zinazofanana. Kumbuka rangi ya background inaashiria kama kipengele ni chuma, metalloid, au nonmetal, wakati rangi ya ishara ya kipengele inaonyesha kama ni imara, kioevu, au gesi.

Muhtasari

Dutu zote zina mali tofauti za kimwili na kemikali, na zinaweza kufanyiwa mabadiliko ya kimwili au kemikali. Mali ya kimwili, kama ugumu na kiwango cha kuchemsha, na mabadiliko ya kimwili, kama vile kuyeyuka au kufungia, hayahusishi mabadiliko katika muundo wa suala. Mali ya kemikali, kuwaka na asidi, na mabadiliko ya kemikali, kama vile kutu, huhusisha uzalishaji wa suala ambalo linatofautiana na ile ya sasa kabla.

Mali inayoweza kupimwa huanguka katika moja ya makundi mawili. Mali ya kina hutegemea kiasi cha suala la sasa, kwa mfano, wingi wa dhahabu. Mali isiyohamishika haitegemei kiasi cha suala la sasa, kwa mfano, wiani wa dhahabu. Joto ni mfano wa mali kubwa, na joto ni mfano wa mali kubwa.

faharasa

mabadiliko ya kemikali

mabadiliko ya kuzalisha aina tofauti ya suala kutoka aina ya awali ya jambo

mali ya kemikali

tabia ambayo ni kuhusiana na mabadiliko ya aina moja ya jambo katika aina nyingine ya jambo

mali kubwa

mali ya dutu ambayo inategemea kiasi cha dutu

mali kubwa

mali ya dutu kwamba ni huru ya kiasi cha dutu

mabadiliko ya kimwili

mabadiliko katika hali au mali ya jambo ambalo halihusishi mabadiliko katika kemikali yake

mali ya kimwili

tabia ya jambo ambalo si kuhusishwa na mabadiliko yoyote katika kemikali utungaji wake