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345期

【有情天地】

婆娑世界 萬物芸芸 物質

植物、動物、岩石、水、土壤和空氣都是我們生活環境中常見的東西。

這些東西不是元素,就是化合物,再不就是混合物,總出不了這三種的範圍。

                      -白維一《元素、化合物和混合物》

什麼是物質?簡言之,宇宙間具有質量、占有空間的所有實體都是物質,人體本身也就是物質。

 

由於物質是如此多樣化,因此形態、組成、特性各異,造就了這大千世界的萬般面貌。 首先是形態,一般為人所熟知的就是氣體、液體、固體三態,不過隨著人類科學的演進,逐漸發現還有許多三態以外的物質狀態,其中現代經常被提及的便是「電漿」和「液晶」。

 

電漿:又稱作「等離子體」,和氣體一樣,形狀和體積不固定,可以隨著容器而改變;但氣體的電導率非常低,電漿卻具有近乎百分之百的電導率;並且在磁場的作用下,會呈現出絲狀、圓柱狀或雙層的結構。電漿形態的物質在地表不常見,但在地球大氣的電離層、太空中的恆星卻普遍存在。西元二千年前後曇花一現的電漿顯示器,便是利用氖及氙的電漿形態來製作的。

 

液晶:並不是一般物質均具有的形態,能呈現液晶狀態之物質是以碳為主要成分的化合物。這些物質在熔融狀態或被溶劑溶解之後,出現類似液體的流動性,但又保持固態結晶體分子的規則排列模式,可說是介於液體、固體之間的中間形態,目前應用得最為廣泛的即是液晶顯示器。

 

其次則是物質的組成方式,區分為「純物質」及「混合物」兩大類。

 

純物質:其組成分子是相同的,化學結構完全一致,所以性質也是特定的。例如:鑽石是硬度最高的天然物質,結晶體為正八面體;而鹽則具有鹹味,結晶體為立方結構八面體。

 

以純物質來說,其實又分成「單質」與「化合物」。單質是指由同一種元素的原子所組成之物質,如氧氣、黃金等,而前述的鑽石也是,為碳原子所組成。化合物是由兩種或兩種以上的元素原子,以固定的質量比,並透過化學作用結合在一起;它們結合之後,會呈現有別於構成元素的特性,如作為元素的氫是可燃的、氧是助燃的,但作為氫氧化合物的水,既不會燃燒,更無法助燃。

 

混合物:由兩種或兩種以上的純物質,未經化學作用而相混在一起,其中的純物質仍保有原本的特性。如空氣主要由氮氣、氧氣、二氧化碳、水蒸氣等構成;氮氣不可燃不助燃,氧氣助燃,它們在空氣中依然如此。 有別於化合物的特性是不變的,混合物會隨著所構成的純物質比率多寡,而呈現不同性質。以鋼來說明,這是鐵為主要成分的金屬混合物,即鐵加碳的合金,但碳的比例從百分之零點零二到百分之二;所謂的不鏽鋼,便是含碳量在百分之一點二以下的鋼,並含有百分之十以上的鉻。

 

混合物是地球常見的物質,除了合金之外,海水、各種溶液等均是。混合物依組成物質的分布情形,呈現均相與非均相兩種狀態:均相是指組成物質分布均勻,沒有明顯區隔,如鹽水;非均相的組成物質分布不均,通常靜置一段時間後,不同的組成物質會有明顯差別,如泥漿。 

物質一二事

  1. 元素是構成所有物質的基本單位,即無法用化學方法再行分解出其他物質。
    至2023年為止,人類已發現118種元素,其中有94種是地球上自然存在的。

     
  2. 由同一元素所構成的單質,因為原子的排列方式不同,而呈現結構、特性均異的物質,此為「同素異形體」。
    例如:鑽石與石墨都是由碳元素構成的,鑽石硬度高、透明、導電性弱;石墨柔軟、不透明、可導電。

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