Einleitung:

Sie sind möglicherweise vertraut damit, Materialien um Sie herum zu definieren, indem Sie deren Eigenschaften betrachten - jene Merkmale und Verhaltensweisen, die sie einzigartig und charakteristisch machen. Sie können beispielsweise leicht einen Bleistift durch seine Form, Farbe und Gewicht unterscheiden. Diese Eigenschaften, auch als physikalische Eigenschaften bekannt, sind beobachtbar oder messbar, ohne die Zusammensetzung der Probe zu beeinflussen. Physikalische Eigenschaften werden verwendet, um reine Substanzen zu beschreiben, die eine regelmäßige und konstante Struktur aufweisen, was zu konsistenten Eigenschaften führt. Unter diesen vertrauten physikalischen Eigenschaften befinden sich Dichte, Farbe, Geruch, Härte, Schmelzpunkt und Siedepunkt. Wissenschaftler betrachten die Aufzeichnung und Nutzung dieser physikalischen Eigenschaften als entscheidend für die Identifizierung und Klassifizierung der Materialien in unserer Umgebung.

Artikelelemente:

1. Physikalische Eigenschaften der Materie:

2. Unterscheidende und nicht unterscheidende Eigenschaften:

3. Metalle:

4. Chemische Eigenschaften der Materie:

5. Chemische Eigenschaften der Materie:

6. Hinweis zu Materialeigenschaften:

7. Materialeigenschaften und ihre Zustände:

8. Fazit:

Physikalische Eigenschaften der Materie:

Sie sind es vielleicht gewohnt, Materialien anhand ihrer Eigenschaften zu identifizieren - ihrer Merkmale und Verhaltensweisen. Zum Beispiel kann Kupfer verschiedene Formen annehmen und damit eine physikalische Eigenschaft zeigen. Wenn es jedoch längere Zeit der Luft ausgesetzt ist, reagiert es mit Substanzen und wird grün, was auf eine chemische Eigenschaft hinweist. Tabelle 1-2 listet einige gängige Materialien und ihre physikalischen Eigenschaften auf.

Unterscheidende und nicht unterscheidende Eigenschaften:

Physikalische Eigenschaften können in zwei Typen unterteilt werden: nicht unterscheidende Eigenschaften, die von der Menge des Materials abhängen, wie Masse, Länge und Volumen, und unterscheidende Eigenschaften, die unabhängig von der Menge sind, wie Dichte, Schmelzpunkt und Siedepunkt. Die Dichte einer Substanz bleibt bei konstanter Temperatur und Druck unabhängig von der Menge gleich. In vielen Fällen reicht eine einzige unterscheidende Eigenschaft aus, um eine Substanz zu identifizieren.

Metalle:

Wissenschaftler verwenden physikalische Eigenschaften wie Farbe und Härte, um den Typ eines Metalls zu bestimmen. Zum Beispiel ist Malachit, ein Kupfererz, immer grün und relativ weich. Früher wurde es als Pigment verwendet und wird heute in der Schmuckherstellung eingesetzt.

Chemische Eigenschaften der Materie:

Chemische Eigenschaften einer Substanz treten auf, wenn sich ihre Zusammensetzung durch die Verbindung mit einer anderen Substanz oder die Einwirkung externer Einflüsse wie Wärme oder Elektrizität ändert. Die Bildung von Rost, wenn Eisen mit Sauerstoff in feuchter Luft reagiert, ist ein Beispiel für eine chemische Eigenschaft. Die Unfähigkeit einer Substanz, sich in eine andere zu verwandeln, ist ebenfalls eine chemische Eigenschaft, wie etwa bei Eisen, das bei Raumtemperatur in Stickstoff gelegt wird, ohne eine chemische Veränderung zu durchlaufen.

Vergleiche physikalische und chemische Eigenschaften.

Chemische Eigenschaften der Materie:

Chemische Eigenschaften einer Substanz treten auf, wenn sich ihre Zusammensetzung durch die Verbindung mit einer anderen Substanz oder die Einwirkung externer Einflüsse wie Wärme oder Elektrizität ändert. Die Fähigkeit einer Substanz, sich mit anderen zu verbinden oder in eine andere Substanz zu verwandeln, ist eine chemische Eigenschaft. Die Bildung von Rost, wenn Eisen mit Sauerstoff in feuchter Luft reagiert, ist ein Beispiel für eine chemische Eigenschaft von Eisen. Die Unfähigkeit einer Substanz, sich in eine andere zu verwandeln, ist ebenfalls eine chemische Eigenschaft, wie etwa bei Eisen, das bei Raumtemperatur in Stickstoff gelegt wird, ohne eine chemische Veränderung zu durchlaufen.

Vergleiche physikalische und chemische Eigenschaften.

Hinweis zu Materialeigenschaften:

Jede Substanz hat ihre eigenen charakteristischen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Die Abbildung zeigt einige physikalische und chemische Eigenschaften von Kupfer. Kupfer kann verschiedene Formen annehmen und damit eine physikalische Eigenschaft zeigen. Wenn es jedoch längere Zeit der Luft ausgesetzt ist, reagiert es mit Substanzen und wird grün, was eine chemische Eigenschaft zeigt. Tabelle 2-2 zeigt mehrere physikalische und chemische Eigenschaften von Kupfer.

Materialeigenschaften und ihre Zustände:

Die Eigenschaften von Kupfer in Tabelle 2-2 können sich unter verschiedenen Bedingungen ändern. Da die Form oder der Zustand der Materie eine physikalische Eigenschaft ist, fügt eine Änderung des Zustands eine weitere physikalische Eigenschaft zu der Substanz hinzu. Es ist daher wichtig, die Bedingungen, einschließlich Druck und Temperatur, zu spezifizieren, unter denen Materialeigenschaften beobachtet werden, da sowohl physikalische als auch chemische Eigenschaften von diesen Bedingungen abhängen. Die Eigenschaften von Wasser beinhalten beispielsweise, dass es unter Standardbedingungen von 25°C und 1 atm flüssig (eine physikalische Eigenschaft) und chemisch nicht reaktiv ist (eine chemische Eigenschaft). Über 100°C wird Wasser zu einem Gas (eine physikalische Eigenschaft) mit einer Dichte von 0,000 g/cm³ (eine physikalische Eigenschaft), und es reagiert schnell mit verschiedenen Substanzen (eine chemische Eigenschaft). Unter 0°C wird Wasser zu Eis (eine physikalische Eigenschaft) mit einer Dichte von 0,92 g/cm³ (eine physikalische Eigenschaft). Die geringe Dichte von Eis führt dazu, dass Eisberge auf der Oberfläche des Ozeans schwimmen, wie in Abbildung 7-2 gezeigt.

Fazit:

1.

 Das Verständnis der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien trägt wesentlich dazu bei, ihr Verhalten zu definieren und zu verstehen. Die Fähigkeit, Materialien anhand ihrer Eigenschaften zu identifizieren und zu unterscheiden, spiegelt die Vielfalt und Komplexität der Materialien in unserer Umgebung wider.

2. Durch die Überwachung physikalischer Eigenschaften können wir das Verhalten von Materialien in ihrem natürlichen Zustand und unter verschiedenen Bedingungen von Temperatur und Druck verstehen. Umgekehrt zeigen chemische Eigenschaften die Fähigkeit einer Substanz, auf molekularer Ebene zu reagieren und ihre Zusammensetzung zu verändern.

3. Kupfer als Beispiel zeigt, wie sich ein Material an seine Umgebung anpassen und je nach Umweltveränderungen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen kann. Durch die Überwachung dieser Eigenschaften entdecken wir, dass Materialien nicht statisch sind, sondern anpassungsfähig und veränderlich.

4. Das Verständnis sowohl der physikalischen als auch der chemischen Eigenschaften öffnet Türen zu einem tiefen Verständnis der Welt der Materialien um uns herum, hilft uns dabei, effektiv mit ihnen umzugehen, und trägt zu unserem wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt bei.

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