Fizikalna i kemijska svojstva tvari

Tvar je sve ono što ima masu i zauzima prostor, a izgrađuje sve ono što nas okružuje. Tvari dijelimo u dvije glavne skupine: čiste tvari i smjese tvari. Svaka tvar ima svoja fizikalna i kemijska svojstva.

Fizikalna svojstva tvari su svojstva koje karakterizira fizikalna promjena pri čemu se ne mijenja vrsta tvari, već samo oblik, faza ili agregacijsko stanje tvari. Fizikalne promjene tvari obuhvaćaju promjene agregacijskih stanja, promjene veličina (usitnjavanje, rezanje, mljevenje), promjene oblika, otapanje.
Kemijska svojstva tvari su svojstva tvari koje karakterizira kemijska promjena pri čemu se tvar mijenja i time nastaje nova tvar čija se fizikalna i kemijska svojstva razlikuju od početne tvari. Kemijske promjene tvari opisuju se kemijskom jednadžbom.

Fizikalna svojstva tvari mogu se podijeliti na intenzivna i ekstenzivna svojstva (veličine).

Intenzivna svojstva tvari su ona svojstva koja ne ovise o veličini sustava (pr. količini tvari, volumenu sustava...). Intenzivne veličine su gustoća, viskoznost, temperatura, napetost površine. Primjerice gustoća vode će biti jednaka ako imamo ako imamo jedan mililitar vode ili jednu litru vode, dakle ne ovisi o količini vode.
Ekstenzivna svojstva tvari ovise o veličini sustava, točnije o množini tvari u sustavu i s njom se mijenjaju. Ekstenzivne veličine su masa i volumen. Primjerice, ako iz čaše koja sadrži jednu litru vode odlijemo dio vode, njezin volumen u čaši se promjenio, dakle volumen ovisi o količini vode u sustavu.

Fizikalna svojstva tvari

Agregacijsko stanje tvari

Tvari se u prirodi mogu nalaziti u četiri agregcijska stanja: čvrstom (s), tekućem (l), plinovitom (g) i plazmi. U kojem se stanju tvar nalazi ovisi o uređenosti sustava, odnosno o privlačnim silama između njih.

Čvrste tvari – karakterizira stalan oblik i stalan volumen te se ne mogu stlačiti. Udaljenost između čestica čvrstih tvari je mala pa su i privlačne sile jake, a uređenost strukture je velika.

Tekućine ili kapljevine – nemaju stalan oblik, već poprimaju oblik posude u kojoj se nalaze, imaju stalan volumen i slabo su stlačive. Udaljenost između čestica u tekućini je nešto veća nego u čvrstom stanju, privlačne sile između čestica manje pa je i uređenost strukture manja.

Plinovi – nemaju stalan oblik ni stalan volumen, već poprimaju oblik posude u kojoj se nalaze. Plinovi su stlačivi, a volumen im ovisi o tlaku i temperaturi. Udaljenost između čestica plinovitih tvari je velika te iz tog razloga plinovi nemaju uređenu strukturu.

Plazma – je ionizirani plin. Tvar u plazma stanju dobro provodi električnu energiju i reagira na električno i magnetsko polje. Kao i u plinovitom agregacijskom stanju, tvar u plazma-stanju nema određen oblik ni volumen.

Agregacijsko stanje ovisi o tri parametra: vrsti tvari, tlaku i temperatiuri. Ovisnost agregacijskog stanja o tlaku i temperaturi prikazuje se faznim dijagramom.

Promjene agregacijskih stanja praćene su primanjem ili oslobađanjem energije. Te procese možemo razvrstati na egzotermne i endotermne.

Egzotermna promjena je promjena gdje se energija sustava smanjuje, a energija okoline raste, dakle to je spontani proce su kojem se energija oslobađa.
Endotermna promjena je promjena u kojoj sustav prima energiju iz okoline i dolazi do povećanja energije sustava, odnosno to nije spontani proces već kako bi se on odvio potrebno je dovesti sustavu energiju u kojem se ona troši za reakciju.

Talište i vrelište

Talište (temperatura taljenja), tt je temperatura na kojoj se neka tvar tali (prelazi iz čvrstog stanja u tekuće stanje), a iskazuje se u °C ili K.

Vrelište (temperatura vrenja), tv, je temperatura na kojoj je tlak pare tekućine jednak vanjskom tlaku (tvar prelazi iz tekućeg u plinovito stanje) te se iskazuje °C ili K pri određenom tlaku. Temperaturu na kojoj je tlak pare tekućine jednak normalnom atmosferskom tlaku nazivamo normalnim vrelištem.

Gustoća

Gustoća je omjer mase i volumena tvari pri određenoj temperaturi. Označava se grčkim slovom ro, ρ. Iako je mjerna jedinica za gustoću u SI sustavu je: kg m-3, u kemijskom računu koristi se g cm-3, g L-1 i g dm-3.

Topljivost

Topljivost čvrstih tvari u vodi često se iskazuje kao masa otopljene tvari u 100 grama vode pri određenoj temperaturi. U kemiji se vrlo često iskazuje i pomoću masenoga udjela otopljene tvari u zasićenoj otopini pri određenoj temperaturi.

Vodljivost

Električna vodljivost je sposobnost tvari da provode električnu energiju. Prema vodljivosti, tvari možemo podijeliti na:

• vodiče – tvari koje vode struju
• izolatore – tvari koje ne vode struju
• poluvodiče – tvar čija je vodljivost manja od vodiča, a veća od izolatora.

Metali su vodiči, a električnu energiju mogu provoditi zbog slobodnih elektrona u strukturi. Vodene otopine i taline soli također provode električnu energiju pomoću iona te se zovu elektroliti.

Toplinska vodljivost je sposobnost tvari da provodi toplinu. Najbolji vodiči topline su metali, a najbolji izolatori su zrak, staklo, stiropor i dr.

Magnetičnost

Magnetičnost je svojstvo tvari da budu privučene od strane magneta. Željezo, kobalt, nikal, kao i njihove legure privlače magnet.

Tvrdoća

Tvrdoća je otpor kojim se tvar opire prodiranju druge tvari.

Kemijske promjene

Kemijska svojstva tvari očituju se prilikom kemijskih promjena. Pri kemijskoj promjeni dolazi do promjene tvari, pri čemu se fizikalna i kemijska svojstva produkta reakcije razlikuju od fizikalnih i kemijskih svojstava reaktanata. Tako ako neka tvar lako reagira u nekoj kemijskoj reakciji, ona je reaktivna tvar. ako jako teško ili gotovo ne reagira, tada se naziva inertnom tvari.

Da bi opisali kemijsku promjenu, koristimo jednadžbu kemijske reakcije. Tvari koje ulaze u reakciju nazivaju se reaktanti (nalaze se s lijeve strane strelice u reakciji), a tvari koje nastaju nazivamo produktima (nalaze se s desne strane strelice u reakciji). Prilikom zapisa jednadži kemijskih reakcija, koriste se različite vrste strelica koje opisuju različite vrste kemijskih reakcija.