วัตถุและปรากฏการณ์ทั้งหมดที่อยู่รอบตัวเรา มีอยู่และเกิดขึ้นโดยอิสระจากความประสงค์ของเรา เรียกว่าสสาร ทุกรูปแบบที่ตรวจจับได้จากการทดลองเป็นส่วนหนึ่งของมัน วัตถุที่มีอยู่ประกอบด้วยร่างกายซึ่งเรียกว่าสสาร เป็นสสารประเภทหนึ่งที่มีองค์ประกอบทางเคมีคงที่ในร่างกายที่กำหนด ตัวอย่างเช่น เมื่อเราพูดถึงสร้อยคอเงิน เราหมายถึงร่างกายในรูปของสร้อยคอและส่วนประกอบที่ใช้ทำสร้อยคอนั้น – เงิน สารอื่นๆ ได้แก่ น้ำ ไม้ โพลิเอทิลีน น้ำตาล และอากาศ
สารเด่น
สารอาจแตกต่างกัน และชุดคุณลักษณะที่กำหนดอย่างเคร่งครัดช่วยให้สามารถจดจำและนำไปใช้ได้อย่างเหมาะสม คุณสมบัติเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าคุณสมบัติของสารเฉพาะ ตัวอย่างเช่น คุณอาจลองใช้มีดที่ทำจากวัสดุหลายอย่าง เช่น พลาสติก ไม้ และโลหะ เพื่อหั่นแอปเปิ้ล เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าสารแต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะที่แตกต่างกัน สำหรับการตัด ทางเลือกที่ดีที่สุดคือมีดที่ทำจากโลหะผสมคุณภาพดีที่ช่วยให้ลับคมได้อย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม สารอื่นๆ ยังใช้ในการผลิตมีด เช่น พลาสติกราคาถูกใช้สำหรับมีดแบบใช้แล้วทิ้ง และไม้ก็เหมาะมากสำหรับมีดที่มีไว้สำหรับทาขนมปัง
ลักษณะเฉพาะของสาร
เราอธิบายคุณสมบัติของสารโดยคำนึงถึงความสัมพันธ์หลักสองประการ – พิจารณาจากปรากฏการณ์ทางกายภาพและปฏิกิริยาเคมี คุณสมบัติที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยประสาทสัมผัส (ด้วยการใช้กลิ่นหรือการมองเห็น) รวมถึงเครื่องมือที่เหมาะสม (เช่น เครื่องวัดความหนาแน่น) เรียกว่าคุณสมบัติทางกายภาพ สิ่งเหล่านี้รวมถึงสถานะของการรวมตัว สี ความแข็ง ความหนาแน่น และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างภายใต้อิทธิพลของแรงที่เหมาะสม (ความเปราะบาง ความยืดหยุ่น ความอ่อนตัว) การกำหนดคุณสมบัติทางเคมีของสารที่เราสนใจอาจซับซ้อนกว่านี้เล็กน้อย ทั้งหมดนี้เป็นคุณสมบัติที่สามารถอธิบายได้บนพื้นฐานของปฏิกิริยาต่อสิ่งอื่น เช่น ความเป็นพิษ การติดไฟ และความว่องไวต่อปฏิกิริยา เราให้คำจำกัดความโดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างสารที่กำหนดกับปัจจัยอื่นๆ โดยมักมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง
ปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาเป็นคำกว้างๆ ที่ในทางปฏิบัติอธิบายถึงจำนวนของปฏิกิริยาที่สารหนึ่งได้รับและประสิทธิภาพที่ได้รับภายใต้สภาวะปกติ ซึ่งหมายความว่าหากปฏิกิริยาที่พิจารณาดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงและต้องมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดันเพียงเล็กน้อย ก็เป็นคุณสมบัติทางเคมีของสาร อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาใดๆ ที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิหลายร้อยองศาหรือบรรยากาศและมีค่าผลตอบแทนต่ำเท่านั้นจะถูกปฏิเสธ ตารางธาตุ แนะนำคุณสมบัตินี้แก่เรา เนื่องจากเมื่อ เลขอะตอม เพิ่มขึ้น ในกรณีของโลหะ ปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นภายในหมู่และลดลงภายในคาบ ในขณะที่ในกรณีของอโลหะ จะลดลงภายใน กลุ่มและเพิ่มขึ้นภายในระยะเวลา สารที่มีปฏิกิริยาน้อยที่สุดในตารางธาตุคือ ก๊าซมีตระกูล เนื่องจากมีสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เสถียรที่สุด (ดับเบิ้ลและออกเตต) พวกมันจะทำปฏิกิริยากับสารอื่นอย่างไม่เต็มใจ
ปฏิกิริยากับออกซิเจน
การเผาไหม้หรือความสามารถในการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนช่วยให้เราสามารถระบุคุณสมบัติทางเคมีอื่นของสารได้ นั่นคือความสามารถในการติดไฟ หากวัสดุเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนโดยปล่อยความร้อนและแสงออกมา อาจติดไฟหรือติดไฟได้ การพิจารณาความสามารถในการติดไฟของการทดลองขึ้นอยู่กับการกำหนดปัจจัย OI เช่น ดัชนีออกซิเจน ซึ่งแสดงเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนในส่วนผสมกับไนโตรเจนที่จำเป็นต่อการเผาไหม้ของวัสดุ อุณหภูมิซึ่งในขณะจุดระเบิดคือ 20 o C. ถ้าค่าแฟกเตอร์น้อยกว่า 21 แสดงว่าสารนั้นติดไฟได้ ในช่วงระหว่าง 21 ถึง 28 สารนั้นจัดว่าเป็นสารหน่วงการติดไฟ และมากกว่า 28 สารนั้นถือว่าไม่ติดไฟ สารไวไฟ ได้แก่ น้ำมันเบนซินและก๊าซธรรมชาติ สารหน่วงการติดไฟ ได้แก่ โพลีเอสเตอร์ และสารที่ไม่ติดไฟ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ คอนกรีต ฟรีออน และใยหิน
ผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต
ความเป็นพิษอธิบายถึงความสามารถของสารในการทำให้ร่างกายเสียหายเมื่อกินหรือดูดซึมทางผิวหนังหรือสูดดม อาจทำให้เซลล์และอวัยวะต่างๆ ทำงานผิดปกติ และทำให้ร่างกายเป็นพิษได้ ผลกระทบดังกล่าวส่วนใหญ่ถูกตรวจสอบในการทดลองทางพิษวิทยาภายนอกร่างกายโดยใช้เซลล์หรือไบโอมาร์คเกอร์ และในร่างกายในสัตว์ทดลอง ตัวอย่างเช่น สารหนู ได้แก่ diarsenic trioxide เป็นสารที่มีพิษร้ายแรง
ตัวอย่าง – คุณสมบัติทางเคมีของน้ำ
เมื่อพิจารณาคุณสมบัติทางเคมีของน้ำ จะมีการตรวจสอบพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ค่า pH สภาวะการเกิดออกซิเดชัน-รีดักชัน ความเป็นกรดและด่าง แร่ธาตุ กากแห้ง และความกระด้าง คุณสมบัติเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของสารเป็นหลักและเกี่ยวข้องกับน้ำบางชนิด น้ำกลั่นซึ่งเป็นสารบริสุทธิ์จะมีค่าต่างๆ กัน และน้ำฝนที่มีองค์ประกอบต่างกันเล็กน้อยจะมีค่าต่างๆ กัน อย่างไรก็ตาม ยังมีคุณสมบัติทางเคมี เช่น ไม่ติดไฟ การเผาไหม้ไม่ยั่งยืน ไม่เป็นพิษ และความสามารถในการละลายสารอื่นๆ ได้ดี
ตัวอย่าง – คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ
ในกรณีของโลหะ การหาความสัมพันธ์นั้นง่ายที่สุดโดยการแบ่งเป็นบล็อก s, p และ d ตามตารางธาตุ เนื่องจากโครง แบบอิเล็กตรอน ของโลหะ s-block การเปลี่ยนเวเลนซ์อิเล็กตรอนจึงไม่ต้องการพลังงานมากนัก สิ่งนี้ทำให้พวกเขามีปฏิกิริยาทางเคมีมากที่สุด เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดอัลคาไลน์ไฮดรอกไซด์ และผ่านการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเมื่อสัมผัสกับกรดด้วย พวกมันมีคุณสมบัติรีดิวซ์ มองเห็นได้จากปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจน ไฮโดรเจน หรือกรดไร้อากาศ ซึ่งเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของเลขอะตอมในกลุ่ม เมื่อเผาไหม้ด้วยเปลวไฟ พวกมันให้สีลักษณะเฉพาะ เช่น แบเรียมย้อมให้เป็นสีเหลืองเขียว โลหะ p-block มีเวเลนต์อิเล็กตรอนอยู่ในเปลือกสุดท้ายเท่านั้นและยังมีปฏิกิริยาอีกด้วย องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญที่สุดในกลุ่มนี้คืออะลูมิเนียม ซึ่งแม้จะเกิดปฏิกิริยาได้ เมื่อนำไปใช้ในโลหะผสม จะช่วยขจัดผลกัดกร่อนของกรดออกซิไดซ์ ทำให้เกิดชั้นพาสซีฟ เป็นสารรีดิวซ์แอมโฟเทอริกและทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและเบส ในทางกลับกัน โลหะบล็อก d มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนในเปลือกนอกสุดท้ายและสุดท้ายซึ่งเป็นสาเหตุที่ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในสถานะออกซิเดชันต่างๆ และเต็มใจบริจาคอิเล็กตรอนจากเปลือก S อะตอมของเหล็กสามารถให้อิเล็กตรอนสองหรือสามตัวเพื่อสร้างไอออน Fe 2+ หรือ Fe 3+ เป็นสารที่มีปฏิกิริยาปานกลาง ทำปฏิกิริยากับอโลหะ เช่น กำมะถันหรือ คลอรีน กับไอน้ำและออกซิเจนภายใต้สภาวะไอน้ำ นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยากับ กรดออกซิเจน เพื่อสร้างชั้นพาสซีฟ โลหะสังกะสีหมู่ 12 มักจะสร้างไอออนบวกสองขั้ว ปฏิกิริยาของพวกมันลดลงเมื่อมวลอะตอมเพิ่มขึ้น ในบรรดาโลหะ โลหะทองแดงมีความสามารถในการทำปฏิกิริยาทางเคมีต่ำที่สุด พวกมันเป็นตัวรีดิวซ์ที่อ่อนแอและปฏิกิริยาส่วนใหญ่มักจะเกิดขึ้นกับกรดออกซิไดซ์ พวกมันไม่สามารถแทนที่ไฮโดรเจนจาก กรดแอ นแอโรบิกได้