Klasyfikacja materii ze względu na skład

Materia: czyste substancje i mieszaniny

Ze względu na swój skład materię można podzielić na dwie szerokie kategorie — czyste substancje i mieszaniny. 

Czysta substancja to forma materii, która ma stały skład na całej długości i ma jednolite właściwości. Na przykład każda próbka sacharozy ma ten sam skład i te same właściwości fizyczne, takie jak temperatura topnienia, kolor i słodycz, niezależnie od źródła, z którego jest wyizolowana. 

Mieszanina składa się z dwóch lub więcej rodzajów materii, które mogą być obecne w różnych ilościach i mogą być oddzielone przez zmiany fizyczne, takie jak parowanie. Składniki mieszaniny zachowują swoją odrębną tożsamość.

Czyste substancje: pierwiastki i związki

Czyste substancje można podzielić na dwie klasy: pierwiastki i związki. Czyste substancje, których nie można rozłożyć na prostsze substancje przez przemiany chemiczne, nazywane są pierwiastkami. Żelazo, srebro, złoto, aluminium, siarka, tlen i miedź to pierwiastki.

Czyste substancje, które mogą zostać rozłożone przez przemiany chemiczne, nazywane są związkami. W wyniku tego podziału mogą powstać pierwiastki lub inne związki, lub jedno i drugie. Tlenek rtęci(II), pomarańczowe, krystaliczne ciało stałe, może być rozkładany przez ciepło na pierwiastki rtęci i tlen. Po podgrzaniu bez dostępu powietrza sacharoza jest rozkładana na pierwiastek węgiel i wodę złożoną. Chlorek srebra(I) jest białym ciałem stałym, które można rozłożyć na swoje pierwiastki, srebro i chlor, poprzez absorpcję światła. 

Właściwości połączonych elementów różnią się od tych w stanie swobodnym lub niepołączonym. Na przykład biały cukier krystaliczny (sacharoza) jest związkiem powstałym w wyniku chemicznego połączenia pierwiastka węgla, który jest czarnym ciałem stałym w jednej z jego niepołączonych postaci, oraz dwóch pierwiastków wodoru i tlenu, które w połączeniu są gazami bezbarwnymi. Wolny sód, pierwiastek, który jest miękkim, błyszczącym, metalicznym ciałem stałym, i wolny chlor, pierwiastek, który jest żółto-zielonym gazem, łączą się, tworząc chlorek sodu (sól kuchenna), związek, który jest białym, krystalicznym ciałem stałym.

Mieszaniny: jednorodne i niejednorodne 

Jednorodna mieszanina, zwana również roztworem, ma jednolity skład i wydaje się wizualnie taka sama w całym tekście. Przykładem rozwiązania jest napój sportowy, składający się z wody, cukru, barwników, aromatów i elektrolitów zmieszanych ze sobą równomiernie. Każda kropla napoju sportowego smakuje tak samo, ponieważ każda kropla zawiera taką samą ilość wody, cukru i innych składników. Należy pamiętać, że skład napoju sportowego może się różnić — może być wykonany z nieco większej lub mniejszej ilości cukru, aromatu lub innych składników i nadal być napojem sportowym. Inne przykłady jednorodnych mieszanin obejmują powietrze, syrop klonowy, benzynę i roztwór soli w wodzie. 

Mieszanina o składzie, który zmienia się w zależności od punktu, nazywana jest mieszaniną niejednorodną. Włoski dressing jest przykładem niejednorodnej mieszanki. Jego skład może się różnić, ponieważ może być przygotowany z różnych ilości oleju, octu i ziół. Nie jest taki sam od punktu do punktu w całej mieszance – jedna kropla może być głównie octem, podczas gdy inna kropla może być głównie olejem lub ziołami, ponieważ olej i ocet rozdzielają się, a zioła osiadają. Innymi przykładami niejednorodnych mieszanek są ciasteczka z kawałkami czekolady (widzimy oddzielne kawałki czekolady, orzechy i ciasto na ciasteczka) i granit (możemy zobaczyć kwarc, mikę, skaleń i inne). 

Każda mieszanina, zarówno jednorodna, jak i niejednorodna, może zostać rozdzielona na czyste składniki za pomocą środków fizycznych bez zmiany tożsamości składników. Choć pierwiastków jest nieco ponad 100, to z różnych kombinacji tych pierwiastków powstają dziesiątki milionów związków chemicznych. Każdy związek ma określony skład i posiada określone właściwości chemiczne i fizyczne, które odróżniają go od wszystkich innych związków. I oczywiście istnieje niezliczona ilość sposobów łączenia pierwiastków i związków w celu utworzenia różnych mieszanin.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 1.2: Fazy i Klasyfikacja Materii.