Ақпарат

5.4: Химиялық және физикалық қасиеттері мен өзгерістері - Биология


Бір кесек алтынды өте жұқа алтын фольгаға соғуға болады (бұл ең көп икемді барлық элементтерден). Соған қарамастан, фольга парағындағы алтын әлі де қарапайым алтын; үлгінің физикалық көрінісінен басқа ештеңе өзгерген жоқ. Кез келген қатты таза затты алып, оны балқытып немесе оны газға айналдырсаңыз да солай болады. Заттың атомдық немесе молекулалық құрылымы өзгерген жоқ, ол жай ғана басқа физикалық келбетке ие. Заттың химиялық табиғатын өзгертпейтін және жаңа зат жасамайтын сыртқы түрінің өзгеруі деп аталады физикалық өзгерістер. Брикет түріндегі таза көміртекті әлі де қарапайым көміртек (осылайша, бұл физикалық өзгеріс) фактісін өзгертпестен, ұсақ қуатқа дейін ұсақтауға болады, бірақ егер таза көміртекті оттегінің қатысуымен қыздырса, басқа нәрсе болады. Көміртек баяу жоғалады (көбінесе отта) және көміртек атомдары енді CO формуласы бар оттегімен қосылыс ретінде пайда болады.2. Көмірқышқыл газы - біз бастаған көміртегі мен оттегіге қарағанда мүлдем басқа зат. Мысалы, көміртек қара қатты зат, ал көмірқышқыл газы түссіз газ. Білесіз бе, а химиялық өзгеріс материалдың химиялық құрамы өзгеріп, жаңа зат пайда болған кезде пайда болды.

Заттардың физикалық қасиеттерінің жиынтығын анықтағанымыз сияқты, біз де заттардың жиынтығын анықтай аламыз химиялық қасиеттері. Химиялық қасиеттер - бұл зат үшін мүмкін болатын химиялық өзгерістердің жиынтығы. Магний (Mg) элементі үшін химиялық қасиеттерге мыналарды жатқызуға болады:

  • MgO түзу үшін оттегімен әрекеттесу
  • тұз қышқылымен әрекеттесіп MgCl түзеді2 және сутегі газы (H2)
  • қатты көмірқышқыл газымен (құрғақ мұз) реакция нәтижесінде MgO және көміртегі түзіледі

Химиялық өзгерістерді әрқашан дерлік физикалық сезімдеріміздің бірімен анықтауға болады. Осылайша, магний оттегімен әрекеттескенде (ауада жанғанда) ашық ақ жалын пайда болады, жылу бөлініп, жылтыр металл магний ұнтақталған ақ ұнтақ MgO-ға айналады. Тұз қышқылымен (суда еріген HCl молекуласы) реакцияда қатты металл магний, сутегі газының көпіршіктері (H) жоғалады.2) бөлініп, жылу пайда болады және құрамында MgCl бар мөлдір ерітінді2 қалыптасады. Қатты көмірқышқыл газымен (құрғақ мұз) реакцияда ашық ақ жалын пайда болады, жылу бөлінеді және жылтыр металл магний ұнтақталған ақ ұнтақ пен қатты көміртекке айналады. Жалпы, химиялық өзгерісті анықтауға тырысқанда, жылудың немесе жарықтың, газдың эволюциясының, түсінің өзгеруінің немесе басқаша анық ерітінділерден жаңа қатты өнімдердің пайда болуының дәлелдерін іздеңіз.


Химиялық құрамы және физикалық қасиеттері

Сүйектің түріне, жасына және түріне байланысты сүйек жасушалары жоғары сатыдағы жануарлардың көпшілігінде жетілген сүйектегі сүйек көлемінің 15% құрайды, әдетте олар тек 5% құрайды. Сүйектің тірі емес жасушааралық материалы коллаген деп аталатын органикалық компоненттен (құрылымы мен құрылымы байламдардың, сіңірлердің және терінің коллагеніне ұқсас ұзын жіптерге немесе байламдарға орналасқан талшықты ақуыз), аз мөлшерде протеинполисахаридтерден, гликоаминогликандардан (бұрын белгілі) тұрады. мукополисахаридтер ретінде) ақуызбен химиялық байланысқан және коллаген талшықтары шоғырларының ішінде және айналасында дисперсті және таяқша тәрізді кристалдар түріндегі бейорганикалық минералды компонент. Бұл кристалдар коллаген байламдарының ұзын осьтеріне параллель орналасқан және олардың көпшілігі шын мәнінде байламдардың ішіндегі бос орындарда жатыр. Органикалық материал жасушааралық композиттің көлемінің 50 пайызын және құрғақ массасының 30 пайызын құрайды, қалған бөлігін минералдар құрайды. Жасуша аралық композиттің негізгі минералдары кальций мен фосфат болып табылады. Алғаш тұндырылған кезде минерал кристаллографиялық аморфты болады, бірақ жетілу кезінде апатит минералдарына тән болады, негізгі компонент гидроксиапатит болып табылады. Карбонат сондай-ақ бар - балықтағы сүйек күлінің 4 пайызынан және көптеген сүтқоректілерде 8 пайыздан тасбақада 13 пайызға дейін өзгеретін мөлшерде және екі түрлі фазада, кальций карбонаты мен карбонатты апатитте болады. Ересек сүтқоректілердің сүйектерінде оның жасушалық элементтерімен байланысқаннан басқа бос су аз (жалпы көлемнің шамамен 8 пайызы). Нәтижесінде беттерден жасушааралық заттың ішкі бөлігіне диффузия сұйықтарға қарағанда қатты денелердің беттерінен диффузияға тән баяу жылдамдықпен жүреді.

Минералды кристалдар сүйектің қаттылығына, қаттылығына және үлкен сығымдау беріктігіне жауап береді, бірақ олар басқа кристалды материалдармен кернеудің ақауларға шоғырлану және осы ақаулардың таралуына бейімділіктен туындайтын кернеудегі үлкен әлсіздікпен бөліседі. Екінші жағынан, сүйектің коллаген фибрилдері жоғары серпімділікке, аз сығымдауға және айтарлықтай ішкі созылу беріктігіне ие. Сүйектің созылу беріктігі тек коллагенге ғана емес, минералдың коллагенмен тығыз байланысына байланысты, ол сүйекке шыны талшық және бамбук сияқты екі фазалы материалдармен көрсетілген көптеген жалпы қасиеттерді береді. Мұндай материалдарда қатты, бірақ сынғыш материалдың икемділігі мүлдем басқа матрицадағы дисперсиясы сынғыш материал арқылы кернеудің бұзылуының таралуын болдырмайды, сондықтан монокристалдардың теориялық шектеуші беріктігіне жақындауға мүмкіндік береді.

Сүйектің жұқа құрылымы осы уақытқа дейін «бірлік» құрылымдық деңгейде минералды-матрицалық композиттің шынайы беріктігін анықтау әрекеттерін сәтсіздікке ұшыратты. Ықшам (кортикальды) сүйек үлгілерінің бір шаршы см-ге 700–1400 кг (шаршы дюйміне 10 000–20 000 фунт) шегінде созылу күші және бір шаршы см үшін 1 400–2 100 кг (20 000 – 20 000 фунт) сығымдалу күші бар екені анықталды. шаршы дюйміне 30 000 фунт). Бұл мәндер алюминий немесе жұмсақ болат сияқты жалпы тәртіпте, бірақ сүйектің мұндай материалдардан артықшылығы бар, өйткені ол айтарлықтай жеңіл. Сүйектің үлкен күші негізінен оның ұзын осінде болады және коллаген талшықтары осіне де, минералды кристалдардың ұзын осіне де шамамен параллель болады.

Қатты болып көрінгенімен, сүйектер айтарлықтай серпімділік дәрежесін көрсетеді, бұл қаңқаның соққыға төтеп беру қабілеті үшін маңызды. Сүйек үлгілерінің икемділік модулін бағалау бір шаршы см-ге 420-дан 700 кг-ға дейін (шаршы дюймге 6000-нан 10000 фунтқа дейін) құрайды, бұл, мысалы, болаттан әлдеқайда аз, бұл сүйектің икемділігін көрсетеді. Мінсіз икемділік сыну беріктігінің 30-40 пайызынан жоғары жүктемелер кезінде болады, сүйек құрылымындағы табиғи ақаулар бойында, мүмкін, «сусылу» немесе біртіндеп деформация пайда болады. Сүйектегі серпімділік модулі жүктердің түсу жылдамдығына айтарлықтай тәуелді, сүйектер жылдам деформация кезінде баяу болғанға қарағанда қаттырақ болады, бұл мінез-құлық деформация кезінде тұтқыр ағынның элементін көрсетеді.

Сүйектің екі фазалы құрамын қарастыру нәтижесінде болжауға болатындай, минералды-коллаген арақатынасының өзгеруі физикалық қасиеттердің өзгеруіне әкеледі: азырақ минерал, сайып келгенде, үлкен икемділікке, ал көп минералды сынғыштыққа әкеледі. Максималды созылу беріктігінде көрсетілген оңтайлы арақатынастар шамамен 66 пайыз күл құрамында байқалады, бұл сүтқоректілердің салмақ көтеретін сүйектеріне тән мән.


Материяның бес күйі

Заттың негізгі күйлері қандай? Қатты денелер, сұйықтар, газдар және плазмалар туралы әркім білуі керек. Ғалымдар әрқашан қатты денелер, сұйықтар және газдар туралы біледі. Плазманы 1879 жылы Уильям Крукс анықтаған кезде жаңа идея болды. Біз Бозе-Эйнштейн конденсаты (БЭК) туралы да айтқанды ұнатамыз. Жүйеден барлық дерлік энергияны алып тастаған кезде бұл материяның көңілді күйі. Бозе-Эйнштейн конденсатымен жұмыс істеген ғалымдар (Корнелл, Кеттерле және Виман) 2001 жылы жұмысы үшін Нобель сыйлығын алды.

Заттың күйін не құрайды? Мұның бәрі туралы физикалық күй және энергия атомдар мен молекулаларда. Қатты заттар туралы ойланыңыз. Қатты дененің физикалық қасиеттеріне көбінесе "қатты" және "сүрткішті" жатады. Сұйықтар сұйық, аздап қозғалады және ыдыстарды толтырады. Газдар әрқашан сіздің айналаңызда болады, бірақ газдың молекулалары сұйықтықтағы молекулалардан әлдеқайда алыс. Егер газдың иісі болса, оны көрмей тұрып жиі иіскеуге болады. BEC қатты денедегі атомдарға қарағанда жақынырақ және энергиясы аз атомдар туралы.


Бейнені қараңыз: Химия пәні. Заттар және олардың қасиеттері. 7 сынып. (Қаңтар 2022).