理化專有名詞2-1 認識物質

 

1. 認識物質 (2-1) 物質 (Matter)：凡占有空間、具有質量的東西。 物體 (Object)：由物質所組成的具體物品。 物質三態 (Three States of Matter)： 固態 (Solid)：體積固定，形狀固定（不隨容器改變）。 液態 (Liquid)：體積固定，形狀隨容器改變，不易被壓縮。 氣態 (Gas)：體積不固定、具有可壓縮性，形狀與體積皆隨容器改變。 物理變化 (Physical Change)：變化過程中僅發生狀態、形狀或大小改變，物質本質未變，無新物質產生（例如：水的三態變化、冰淇淋熔化、剪紙）。 化學變化 (Chemical Change)：變化過程中本質改變，產生與原本不同的新物質（例如：食物煮熟、鐵生鏽、紙張燃燒）。 物理性質 (Physical Property)：經由觀察或測量等不改變物質組成即可察覺的特性（例如：質量、密度、熔點、沸點、狀態、顏色）。 化學性質 (Chemical Property)：物質在發生化學變化時所表現出的特性（例如：可燃性、助燃性、酸鹼性）。 純物質 (Pure Substance)：由單一種物質組成，具有一定的特性與固定的熔點、沸點（例如：純水、二氧化碳、金、銀）。 混合物 (Mixture)：由兩種或兩種以上的純物質以任意比例混合而成，性質會隨混合比例改變（例如：空氣、食鹽水、生理食鹽水）。 混合物分離法 (Separation of Mixtures)： 溶解過濾法 (Filtration)：利用顆粒大小不同的性質進行分離（較大顆粒無法通過濾紙孔隙而被截留）。 蒸發結晶法 (Evaporative Crystallization)：利用沸點高低不同的性質進行分離（蒸發溶劑以析出溶質結晶，如海水曬鹽）。 濾紙色層分析法 (Paper Chromatography)：利用不同物質對濾紙吸附能力及對溶劑作用力的差異進行色素分離。

 

今天我們要進入全新的篇章——「認識物質」，一起來探索構成這個繽紛世界的基礎小祕密。

 

你或許會好奇，我們身邊的花草樹木、桌椅書本到底是什麼？在科學上，凡是占有空間、具有質量的東西，我們都統稱為「物質」。而我們日常生活中看得見、摸得著的各種具體物品，則是由物質所組成的「物體」。

 

有趣的是，同一種物質會像魔術師一樣變換不同的樣貌，這就是我們常聽到的「物質三態」。

• 首先是固態：就像你手邊的冰塊或橡皮擦，固態物體的體積固定，而且形狀不會隨著容器而改變。
• 第二種是液態：例如水，它的體積也是固定的，而且液體的體積不易被壓縮，但它的形狀卻會隨著容器的不同而改變。
• 第三種則是氣態：像是空氣或水蒸氣，氣態物體不僅形狀會隨容器改變，連體積也會隨容器改變，充滿整個空間，而且氣體非常容易被壓縮。

 

物質在我們的生活中時常會發生改變，這可以分成兩大類。第一種叫做物理變化，這種變化在過程中只有狀態、形狀或大小發生改變，物質的本質並沒有變，也沒有產生新的物質。例如水的三態變化、冰淇淋熔化或是把紙張剪碎，都屬於物理變化。另一種則是化學變化，在變化的過程中物質的本質改變了，並產生了與原本完全不同的新物質。像是煮熟的食物、鐵釘生鏽，或是紙張燃燒變成灰燼，這些都是化學變化的最佳例子。

 

我們平時要怎麼分辨這些物質呢？這就要靠觀察它們的性質了！只要透過觀察、測量等不改變物質組成的方法，就能察覺到的特性，稱為物理性質，例如質量、密度、熔點和顏色等。相對地，當物質發生化學變化時所表現出來的特性，我們就稱為化學性質，例如這東西能不能燃燒（可燃性）、能不能幫助燃燒（助燃性）或它的酸鹼性等。

 

自然界中的物質還能依照組成成分來分類。如果一個東西只由單一種物質組成，具有一定的特性，這就是純物質，例如擁有固定沸點的純水，或是二氧化碳。但如果是由兩種以上的純物質以任意比例混合在一起，就叫做混合物，像是空氣或生理食鹽水。混合物最特別的地方在於，它的性質會隨著物質混合的比例不同而發生改變。

 

萬一我們想把混合物裡的東西分開，該怎麼辦呢？別擔心，科學家發明了許多「混合物分離法」：

• 溶解過濾法：這是利用物質顆粒大小不同的性質來進行分離。液體可以順利通過濾紙的孔隙，但較大顆粒、不可溶的固體就會被截留在濾紙上。
• 蒸發結晶法：這是利用物質沸點高低不同的性質來分離。只要加熱蒸發溶劑，過剩的溶質就可能會變成結晶析出，例如海水曬鹽就是這個原理。
• 濾紙色層分析法：這招常被用來分離色素，它可以利用不同物質對濾紙吸附能力及對溶劑作用力的差異，將濾紙上的顏料分離出不同顏色的色素。

 

理化的世界是不是就像一場奇妙的魔術秀呢？只要弄懂了物質的變化與特性，你也能擁有科學家般的銳利雙眼，看透生活中各種現象的真實面貌！