普通化學/物質的性質/物質的分類

物質可以根據其狀態進行分類。

• 固體具有確定的體積和形狀。固體物質的分子間吸引力非常強。
• 液體具有確定的體積，但形狀會發生變化。液體物質的分子間吸引力比固體物質弱。
• 氣體既沒有確定的體積也沒有確定的形狀。氣體物質的分子間吸引力可以忽略不計。
• 等離子體通常是物質的氣態狀態，其中部分或全部原子或分子解離形成離子。
• 愛因斯坦-玻色凝聚體 (EBC)是一種理論上的物質狀態。EBC 的分子間吸引力非常強，以至於分子根本無法移動。

物質也可以根據其化學成分進行分類。

• 一種元素是由具有相同質子數的原子組成的純淨物質。截至 2011 年，已觀察到 118 種元素，其中 92 種天然存在。碳 (C)、氧 (O)、氫 (H) 是元素的例子。元素週期表是已知元素的表格表示。
• 一種化合物由兩種或多種以化學鍵結合在一起的化學元素組成。水 (H₂O) 和食糖 (C₁₂H₂₂O₁₁) 是化學化合物的例子。化合物中元素的比例始終相同。例如在水中，氫原子的數量始終是氧原子數量的兩倍。
• 一種混合物由兩種或多種物質（元素或化合物）混合在一起組成，而沒有化學鍵。沙拉就是一個很好的例子。混合物可以透過機械方法分離成其各個組分。

混合物的型別

混合物有很多種。它們根據相的行為進行分類，或者根據混合的物質進行分類。

均相混合物

蘇打水是一種均相混合物。（吸管看起來斷了是因為折射。）

均相混合物是均勻的，這意味著混合物的任何給定樣品都將具有相同的組成。空氣、海水和溶解在蘇打水中的碳酸飲料都是均相混合物或溶液的例子。無論你從混合物中取什麼樣品，它總是由相同組合的相組成。巧克力片冰淇淋不是均相的——取的一勺可能有兩個巧克力片，然後另一勺可能有多個巧克力片。

均相混合物的一個例子是溶液。被溶解的物質是溶質。進行溶解的物質是溶劑。它們一起構成溶液。如果你在一杯水中攪拌一勺鹽，鹽就是被溶解的溶質。水是溶劑。鹽水現在是鹽和水的溶液或均相混合物。

當不同的氣體混合時，它們總是形成溶液。氣體分子迅速擴散成均勻的成分。

非均相混合物

非均相混合物是不均勻的。不同的樣品可能具有不同的成分，例如巧克力片冰淇淋的例子。混凝土、土壤、血液和沙拉都是非均相混合物的例子。

這灰塵是懸浮液，因為工作完成後它會沉澱。

懸浮液

當沙子被踢到池塘裡時，它會使水變得渾濁。它的質量大於水，因此它會沉到底部並沉澱下來，不再與水混合。這是一個懸浮液的例子。懸浮液是非均相混合物，最終會沉澱。它們通常（但不一定）由不同物質狀態的相組成。義大利沙拉醬有三個相：水、油和少量調味料。調味料是會沉到底部的固體，油和水是會分離的液體。

膠體

牙膏是一種膠體，因為它部分是固體，部分是液體。

牙膏到底是什麼？我們無法用物質狀態來準確地對其進行分類。它具有確定的形狀和體積，就像固體一樣。但當你擠壓牙膏管時，它又幾乎像液體一樣流動。還有果凍、剃鬚膏、煙霧、麵糰和橡皮泥……

這些都是膠體的例子。 膠體 是兩種不同相物質的異質混合物。剃鬚膏和其他泡沫是氣體分散在液體中。果凍、牙膏和其他凝膠是液體分散在固體中。麵糰是固體分散在液體中。煙霧是固體分散在氣體中。

膠體由兩個相組成：分散相位於連續介質內部。

丁達爾效應

丁達爾效應可以區分膠體和溶液。在溶液中，粒子非常細小，不會散射光。膠體則不然。如果你將光線照射到溶液中，光束將不可見。但在膠體中，光束是可見的。例如，如果你曾經玩過雷射筆，你就會看到丁達爾效應。你無法在空氣（溶液）中看到雷射束，但如果你將它照射到霧中，光束就會變得可見。雲看起來是白色（或灰色），而不是藍色，就是因為丁達爾效應——光被懸浮的水滴散射。

分離混合物的 方法

過濾是一種分離混合物的方法。

由於混合物中不存在化學鍵，因此可以透過機械方法分離各相。在像沙拉這樣的異質混合物中，可以很容易地挑選出並分離出各個成分。就像篩選沙拉，挑出所有的番茄和蘿蔔一樣簡單。然而，許多混合物包含的顆粒太小、是液體或顆粒過多，無法手動分離。我們必須使用更復雜的方法來分離混合物。

過濾

想象一下，你有一個沙箱，但裡面混了一些碎玻璃。你只需要某種過濾器。沙粒比玻璃碎片小得多，所以網狀過濾器可以使沙子透過，但會阻止玻璃。過濾被用於各種淨化方法中。一些過濾器，例如透析管，是如此精細的過濾器，水可以透過，但溶解的葡萄糖卻無法透過。

蒸餾

蒸餾裝置包括一個燒瓶、一個冷卻蒸汽的地方和一個收集瓶。

如果給你一杯鹽水，你能直接喝嗎？當然可以，但前提是先蒸餾。蒸餾是指將混合物煮沸以分離其各相。鹽在室溫下是固體，水是液體。水的沸點遠低於鹽的熔點。因此，分離這兩者就像將水煮沸，直到剩下的只有固體鹽一樣簡單。如果需要，可以收集水蒸氣，使其冷凝，並用作純淨水源。

如果兩種液體混合在一起但沸點不同，也可以使用蒸餾法進行分離。可以使用分餾分離幾種沸點相近的液體。

離心和沉降

沉降用於淨化廢水，透過讓廢水沉澱並去除沉澱物（在這種情況下為汙泥）。

這些過程依賴於密度的差異。在醫學實驗室中，血液通常會被放入離心機。離心機是一種以相當高的速度旋轉樣品的機器。紅細胞的密度遠高於構成血液的水狀物質（稱為血漿，但它不是物質的血漿狀態）。由於旋轉，密度較大的相會向外移動，密度較小的相會向內移動，朝向旋轉軸。然後，可以將紅細胞與血漿分離。

沉降與此類似，但它發生在不同密度的顆粒在液體中沉降時。如果將一罐渾濁的水靜置，最重的顆粒會首先沉到底部。最輕的顆粒最後沉降，並在較重顆粒的頂部形成一層。你可能在沙拉醬瓶中見過這種現象。調味料沉到底部，水形成下層，油形成上層。可以撇出分離的各相。要將其恢復為混合物，只需搖晃即可擾亂各層。

獨特的性質

色譜法分離溶解在液體中的物質。

可以利用物質性質的差異來實現分離。請考慮以下示例

• 沙子和鐵屑的混合物可以用磁鐵分離。
• 鹽和沙子可以透過溶解分離（沙子不會溶解在水中，鹽會溶解）。
• 氦可以透過燃燒與氫氣的混合物分離（這是一個非常危險的操作，因為氫氣在氧氣存在下具有高度爆炸性）。氫氣易燃，但氦氣不易燃。

其他方法

還有無數其他方法可以分離混合物。例如，凝膠電泳用於分離不同大小的DNA片段。將它們放入凝膠中，並施加電流。較小的片段移動速度更快，並與較大的片段分離。

色譜法分離溶解在液體中的各相。如果你想看一個例子，取一條紙條，用彩色記號筆在上面畫一個點。將紙條浸入水中，等待一段時間。你應該會看到墨水隨著它從點上擴散開來而分離成不同的顏色。