Skip to main content
Global

1.4: Mali ya kimwili na Kemikali

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    188229

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

    • Kutambua mali ya na mabadiliko katika suala kama kimwili au kemikali
    • Kutambua mali ya jambo kama kina au kubwa

    Tabia zinazofautisha 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. Baadhi ya mali ya kimwili, kama wiani na rangi, inaweza kuzingatiwa 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 katika utambulisho wa kemikali wa vitu vilivyomo katika suala hilo. Mabadiliko ya kimwili yanazingatiwa wakati wax inyeyuka, wakati sukari hupasuka katika kahawa, na wakati mvuke inapoingia ndani ya maji ya kioevu (Mchoro 1.18). 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 A ni picha ya siagi inayoyeyuka katika sufuria kwenye jiko. Kielelezo B ni picha ya kitu kinachochomwa moto kwenye jiko katika sufuria. Matone ya maji yanatengeneza chini ya kifuniko cha kioo kilichowekwa juu ya sufuria.
    Kielelezo 1.18 (a) Wax hupata mabadiliko ya kimwili wakati wax imara inapokanzwa na huunda wax 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, na aina nyingine nyingi za reactivity. Iron, kwa mfano, inachanganya na oksijeni mbele ya maji ili kuunda kutu; chromium haina oxidize (Kielelezo 1.19). Nitroglycerini ni hatari sana kwa sababu hulipuka kwa urahisi; neon unaleta karibu hakuna hatari kwa sababu ni unreactive sana.

    Kielelezo A ni picha ya mashine za chuma ambazo sasa zimefunikwa na kutu nyekundu ya machungwa. Kielelezo B inaonyesha fedha rangi chrome sehemu ya pikipiki. Moja ya sehemu ni nyembamba sana kwamba unaweza kuona kutafakari kwa barabara na majengo yaliyo karibu.
    Kielelezo 1.19 (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)

    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 1.20).

    Kielelezo A ni picha ya chupa iliyo na kioevu cha bluu. Mikanda kadhaa ya shaba ya kahawia huingizwa ndani ya kioevu cha bluu. Kuna gesi ya kahawia inayotokana na kioevu na kujaza sehemu ya juu ya chupa. Kielelezo B kinaonyesha mechi inayowaka. Kielelezo C kinaonyesha nyama nyekundu kupikwa katika sufuria. Kielelezo D kinaonyesha kundi ndogo la ndizi za njano ambazo zina matangazo mengi nyeusi.
    Kielelezo 1.20 (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)

    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, galoni ya maziwa ina molekuli kubwa 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).

    Kemia katika Maisha ya Kila siku

    hatari diamond

    Huenda umeona ishara inavyoonekana katika Kielelezo 1.21 kwenye vyombo vya 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.

    Almasi imegawanyika katika almasi nne ndogo. Almasi ya juu ni rangi nyekundu na inahusishwa na hatari za moto. Idadi katika almasi ya hatari ya moto huanzia 0 hadi 4. Kama idadi inavyoongezeka, kiwango cha kemikali cha kemikali kinapungua. 0 inaonyesha dutu ambayo haitaka kuchoma, 1 inaonyesha dutu yenye flashpoint juu ya digrii 200 Fahrenheit, 2 inaonyesha dutu yenye flashpoint juu ya digrii 100 Fahrenheit na usiozidi digrii 200 Fahrenheit, 3 inaonyesha Dutu na flashpoint chini ya nyuzi 100 Fahrenheit, na 4 inaonyesha Dutu na flashpoint chini ya nyuzi 73 Fahrenheit. Almasi ya mkono wa kulia ni njano na inahusishwa na reactivity. Nambari za reactivity zinaanzia 0 hadi 4. 0 inaonyesha kemikali imara, 1 inaonyesha kemikali ambayo ni imara ikiwa hasira, 2 inaonyesha uwezekano wa mabadiliko ya kemikali ya vurugu, 3 inaonyesha kuwa mshtuko na joto huweza kupasuka kemikali na 4 inaonyesha kuwa kemikali inaweza kupasuka. Almasi ya chini ni nyeupe na inahusishwa na hatari maalum. Hizi zina vifupisho vinavyoelezea tabia maalum ya hatari ya kemikali. O X inaonyesha oxidizer, C I D inaonyesha asidi, L K inaonyesha alkali, C O R inaonyesha babuzi, W na mstari kwa njia hiyo inaonyesha matumizi hakuna maji, na ishara ya dot iliyozungukwa na pembetatu tatu inaonyesha mionzi. Almasi ya kushoto ni bluu na inahusishwa na hatari za afya. Idadi katika almasi ya hatari ya afya huanzia 0 hadi 4. 0 inaonyesha nyenzo za kawaida, 1 inaonyesha hatari kidogo, 2 inaonyesha hatari, 3 inaonyesha hatari kali, na 4 inaonyesha mauti.
    Kielelezo 1.21 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. Kwa mfano, vipengele vingi hufanya joto na umeme vizuri, wakati wengine ni wasimamizi maskini. Mali hizi zinaweza kutumika kutengeneza vipengele katika madarasa matatu: metali (vipengele vinavyofanya vizuri), nonmetali (vipengele vinavyofanya vibaya), na metalloids (vipengele ambavyo vina conductivities kati).

    Jedwali la mara kwa mara ni meza ya vipengele vinavyoweka vipengele vilivyo na mali sawa karibu pamoja (Mchoro 1.22). Utajifunza zaidi kuhusu meza ya mara kwa mara unapoendelea kujifunza kemia.

    Kwa mfano huu wa meza ya mara kwa mara, metali huonyeshwa kwa rangi ya njano na kutawala theluthi mbili za kushoto za meza ya mara kwa mara. Nonmetals ni peach ya rangi na kwa kiasi kikubwa imefungwa kwenye eneo la juu la kulia la meza, isipokuwa hidrojeni, H, ambayo iko katika upande wa kushoto wa juu wa meza. Metalloids ni rangi ya zambarau na huunda mpaka wa diagonal kati ya maeneo ya chuma na yasiyo ya chuma ya meza. Kikundi cha 13 kina metali na metalloids. Kikundi cha 17 kina nonmetals na metalloids. Vikundi 14 hadi 16 vina angalau mwakilishi mmoja wa chuma, metalloid, na nonmetal. Kitufe kinaonyesha kwamba, kwenye joto la kawaida, metali ni yabisi, metalloidi ni vinywaji, na nonmetali ni gesi.
    Kielelezo 1.22 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.