Вещество

Материал из Циклопедии
(перенаправлено с «Вещества»)
Перейти к: навигация, поиск
Материя во Вселенной. Вещество, поле, частицы // Катющик [23:55]
Предмет химии Вещества // Видеоуроки в Интернет [5:05]
5 веществ, смеющихся над законами физики // Самые Интересные Факты [3:04]

Вещество в химии — физическая субстанция со специфическим химическим составом. В философском словаре Григория Теплова в 1751 году словом «вещество» переводился латинский термин Substantia.

Вещество в современной физике, как правило, понимается как вид материи, состоящий из фермионов или содержащий фермионы вместе с бозонами; обладает массой покоя, в отличие от некоторых типов полей, как например, электромагнитного[1]. Обычно (при сравнительно низких температурах и плотностях) вещество состоит из частиц, среди которых чаще всего встречаются электроны, протоны и нейтроны. Последние два образуют атомные ядра, а все вместе — атомы (атомное вещество), из которых — молекулы, кристаллы и т. д. В некоторых условиях, как например в нейтронных звездах, могут существовать достаточно необычные виды веществ.

Вещество в биологии — материя, образующая ткани живых организмов и входящая в состав органелл клеток.

Содержание

[править] Различие между веществом и полем

Исторически в физике делалось фундаментальное различие между веществом и полем. Поле, в отличие от вещества, считалось непрерывным и проникающим, в то время как частицы вещества представлялись дискретными, или по крайней мере достаточно локализованными. Известные в классической физике поля, такие как электромагнитное и гравитационное, противопоставлялись массивным и иногда электрически заряженным частицам вещества.

Современная физика нивелирует различие между веществом и полем, считая, что все частицы (в том числе и частицы вещества, равно как и частицы, относящиеся к классическим полям) есть квантовые возбуждения различных фундаментальных полей, и так или иначе все частицы проявляют такие полевые свойства, как делокализованность и подчинение уравнению движения, по сути не отличающееся от полевых (о чем можно говорить как о волновых свойствах всех частиц, в том числе и частиц вещества). Выявление тесной взаимосвязи между полем и веществом привело к углублению представлений о единстве всех форм и структуры физической картины мира.

Впрочем в контексте задач, относящихся к классической физике, а иногда и несколько шире, бывает иногда довольно удобно пользоваться и старой терминологией, хотя в контексте физики в целом она уже и выглядит анахронизмом . Например, если речь идет о взаимодействии заряженных частиц с электромагнитным полем, довольно удобно, следуя традиции называть одно «полем», а другое «веществом», особенно если вещество рассматривается или чисто классически, или — если квантово — то в терминах волновых функций (что позволяет избежать чисто терминологически неудобного пересечения понятий).

[править] Свойства вещества

Каждому веществу присущ набор специфических свойств — объективных характеристик, которые определяют индивидуальность конкретного вещества и тем самым позволяют отличить его от всех других веществ. К наиболее характерным физико-химических свойств относятся константы — плотность, температура плавления, температура кипения, термодинамические характеристики, параметры кристаллической структуры. К основным характеристикам вещества принадлежат его химические свойства.

[править] Классификация веществ

Число веществ в принципе (потенциально) неограниченно велико; к известному числу веществ постоянно добавляются новые вещества, как открываемые в природе, так и синтезированные искусственно.

[править] Химическая классификация

[править] Индивидуальные вещества и смеси

В химии принято разделять все объекты её изучения на индивидуальные вещества (иначе — соединения) и их смеси. Под индивидуальным веществом понимают абстрактное понятие, обозначающее набор атомов, связанных друг с другом по определенному закону. Граница между индивидуальным веществом и смесью веществ довольно расплывчата, так как существуют вещества непостоянного состава, для которых, вообще говоря, нельзя предложить точной формулы. Кроме того, индивидуальное вещество остается абстракцией из-за того, что практически достижима только конечная чистота вещества. Это значит, что любой конкретный и реально существующий образец представляет собой смесь веществ, пусть и с большим преимуществом одного из них. Несмотря на кажущуюся надуманность этого ограничения, зачастую чистота вещества играет ключевую роль в его свойствах. Так, знаменитая прочность титана проявляется только после того, как он очищен от кислорода до определенного предела (менее сотых долей процента).

[править] Неорганические вещества

[править] Органические вещества

[править] Агрегатные состояния

Все химические вещества могут существовать в трех основных агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном. Так, лёд, жидкая вода и водяной пар — это твердое, жидкое и газообразное состояния одного и того же химического вещества — воды H2O. Твердые, жидкие и газообразные формы не являются индивидуальными характеристиками химических веществ, а соответствуют только различным состоянием существования химических веществ, которые зависят от внешних физических условий. Поэтому нельзя приписывать воде только признак жидкости, кислороду — признак газа, а хлориду натрия — признак твердого состояния. Каждое из этих (и всех других веществ) при изменении условий может перейти в любое другое из трех основных агрегатных состояний.

При переходе от идеальных моделей твердого, жидкого и газообразного состояний к реальным состояниям вещества обнаруживается несколько пограничных промежуточных типов, общеизвестными из которых являются аморфное (стекловидное) состояние, состояние жидкого кристалла и высокоэластичное (полимерное) состояние. В связи с этим часто пользуются более широким понятием «фаза».

В физике рассматривается четвертое агрегатное состояние вещества — плазма, частично или полностью ионизирующее состояние, в котором плотность положительных и отрицательных зарядов одинакова (плазма электронейтральна).

[править] Примечания

  1. Это различие было в прошлом одним из признаков классификации физических объектов на вещества и «поля», однако на настоящий момент такая классификация устарела: в основе вещества также лежит квантовое поле, а разделение фундаментальных полей на основные классы (сопоставимые со старым делением на вещество и поле) происходит в основном по признаку спина; хотя можно признать, что на некотором глубинном уровне все бозонные фундаментальные поля безмассовые, однако в результате некоторые из них (например, поле-переносчик слабого взаимодействия) все же приобретает массу, а механизм же приобретения массы фермионными полями недостаточно ясен, что мешает сделать массовость или безмассовость основой некоей содержательной классификации, особенно учитывая, что вопрос о наличии массы у нейтрино было долгое время открытым и решен только экспериментально.

[править] Литература

  • Химия: Справ. изд./ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. — М.: Химия, 1989
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты