什麼是物質? 物質是由粒子所組成, 占有空間及具有質量。 基本上, 世界上所有的實體都是物質, 就連你我本身也都是物質。 在自然科學的歷史中, 許多科學家都在研究物質的確切性質。 而最早提出物質是由許多粒子所組合而成的, 也就是所謂的「物質粒子論」的概念, 是由古希臘哲學家留基伯及德謨克利特所提出。 往後, 隨著人類對物質越來越好奇, 17世紀開始, 科學家們嘗試著用科學的方式來探索物質世界。 至18世紀, 因為對大自然的瞭解越多, 人類便開始試著將物質相關資訊分門別類, 希望資訊可以更快被掌握。 那物質究竟是什麼? 後來科學家發現, 物質是由粒子所組成, 且占有空間及具有質量。 而科學家又依照物質的組成分成純物質與混合物。 其中, 純物質又分成元素跟化合物。 元素就是由單一種類的原子組成的一種分子, 不可再分離。 例如氫氣就是由兩個氫原子所組成, 氧氣就是由兩個氧原子組成。 臭氧就是由三個氧原子所組成, 而氦氣就是由一個氦原子所組成。 不論是一個原子、兩個原子或是三個原子組成, 只要是單一個種類構成的物質, 就稱作元素, 所以大家會看到每個元素都是單一種原子所構成。 而化合物就是由兩個種類以上的原子組成的分子, 像是水分子就是由一個氧原子和兩個氫原子所組成, 氯化氫分子就是由一個氫原子和一個氯原子所組成, 而二氧化碳則是由一個碳原子和兩個氧原子所組成的。 像這樣由兩種原子以上所組合成的物質, 我們就會稱它為化合物。 化合物跟元素最大的差異是 化合物可透過特殊化學方法分離。 像是電解化合物水分子, 就可以得到屬於元素的氫氣和氧氣。 等等! 剛剛提到的原子和分子, 感覺好熟悉但又有點陌生, 這邊我們就先來複習一下, 什麼是原子跟分子。 原子就是組成物質的基本單位, 像是氫原子、氧原子、氯原子、氦原子、碳原子等, 這些粒子是組成分子的基本單位。 那基本單位又是什麼? 基本單位就像是一片一片的拼圖, 如果沒有組合起來, 就看不出整塊拼圖的圖案。 因此要看到一個物質的全貌, 一定要看整個分子, 而不能只看單一個原子。 所以, 分子就是能夠存在自然界中展現性質的物質, 就像一塊完整的拼圖, 有著自己的圖案。 而分子依照組成的個數, 又可分成單原子分子、雙原子分子和多原子分子。 單原子分子, 例如氦氣, 由單一個氦原子所組成, 可以存在於自然界中, 為惰性氣體之一。 惰性氣體在自然界中都是以一個原子的方式存在。 而雙原子分子, 則是由兩個原子所組成, 像氫氣是由兩個氫原子組成, 或氯化氫是由一個氫原子和一個氯原子組成, 這樣兩個原子組成的分子, 我們就會叫它雙原子分子。 而多原子分子, 則是由三個以上的原子所組成, 像是水、二氧化碳、臭氧, 都是屬於多原子分子。 而每個分子則都像是一個完整的拼圖, 有自己固定的物理性質和化學性質, 所以純物質不論是元素或是化合物, 在一定的條件下, 都會有固定的熔點和沸點。 例如水分子的沸點為攝氏 100°C, 當溫度加熱到攝氏 100°C時, 水分子就會吸收熱能從液態轉變成氣態。 所以純物質的定義為: 由單一分子所組成, 在一定的條件下, 有固定的性質。 現在就來考考你, 請問剛剛所講到的分子A到F, 哪些是元素? 哪些是化合物? 接下來, 我們就來介紹混合物。 混合物, 是由兩種以上的純物質組成。 如鹽酸就是由水加上氯化氫兩個純物質 依照不同比例所組成的, 而每個純物質都有自己的熔點和沸點, 所以混合物含有兩個以上的純物質, 當然就不會有固定的熔點和沸點了。 而混合物的性質也會隨著組成比例的不同而改變, 如鹽水的含鹽量不同時, 其密度、熔點及沸點就會不同。 另外, 混合物又可分成均勻混合物(又稱為溶液) 和不均勻混合物。 顧名思義, 均勻混合物就是均勻混和, 任一個區塊濃度都一樣, 例如空氣、合金、碘酒和食鹽水等, 這些混合物中的純物質均勻地散布在容器裡。 而不均勻混合物, 就像土壤中不同區塊就代表不同顏色、類型的土壤混合物, 因為沒有均勻混合, 所以各個區塊的濃度、質地皆不同。 而臺灣名產珍珠奶茶, 也算是一種不均勻的混合物喔, 你看裡面一粒粒黑黑的珍珠, 是不是很常會沉澱到飲料的底部呢? 把我們剛剛學到的重點統整一下: 物質可分成純物質和混合物, 純物質由單一分子組成, 有固定的熔點、沸點。 純物質又分為元素和化合物。 而混合物則是由兩個以上不同種類的分子所組成, 又有均勻和非均勻之分。 最後想問大家, 味噌湯是純物質還是混合物呢? 那是均勻混合物還是不均勻混合物呢? 如果想要把味噌湯裡的物質分離, 大家有沒有什麼好辦法呢? 一起動動腦吧。