科學:小學教師指南/物質的性質
物質是任何具有質量和體積的東西,包括所有原子和所有亞原子粒子,也包括所有化合物混合物,我們周圍遇到的所有物體等等。物質的性質包括任何可以測量的特性,例如物體的密度、顏色、質量、體積、長度、延展性、熔點、硬度、氣味、溫度等等。一些物質的性質是不變的,例如金的密度,而另一些性質則取決於物質的量(例如高爾夫球的質量與保齡球的質量相比),或者混合物的性質。任何特定元素的所有原子都將共享該元素的特性,但元素的性質可以透過化學反應發生巨大變化。例如,純鈉是一種暗淡的柔軟金屬,會與空氣和水接觸時發生爆炸性反應,但與氯反應後的鈉是食鹽的一部分,並且非常不反應。
物質有兩種性質,所有物質都以此區分,它們是“物理性質”和“化學性質”。


物理性質:包括大小、形狀、顏色、紋理等。熔點和凝固點也是物理性質。每種物質都有一些物理性質與其他物質不同(木材與金屬或塑膠有什麼不同?)。物理性質可以改變,有時是永久性的,有時是不可逆的。例如,當冰融化時,水可以重新結冰,但是當木材燃燒時,它的大多數原子會以氣體形式離開(二氧化碳和水蒸氣),並且火柴無法恢復到其原始狀態。
化學性質:與物質的化學組成有關的特性,或者它如何與其他物質反應。例如,當水和醋分別新增到小蘇打中時,可以觀察到不同的化學性質的證據,因為二氧化碳開始從小蘇打和醋的混合物中冒泡,而沒有新增到水中的部分則沒有。在化學反應中,會形成一種新的物質,其性質與原始物質不同。

物質的狀態描述了它所採取的獨特形式:固體、液體、氣體或等離子體。物質狀態不止這四種,但我們這裡不討論它們,因為它們只發生在地球上通常不會遇到的極端情況下。從低能量-->高能量
固體可以被認為是堅硬如岩石或柔軟如毛皮。固體的關鍵在於它具有確定的形狀和體積。它保持其形狀,不會像液體那樣流動。岩石總是看起來像岩石,除非它發生了一些事情。固體可以保持其形狀,因為分子緊密地堆積在一起,通常透過共價鍵保持在一起。在固體中,粒子緊密地堆積在一起,因此它們無法四處移動(它們仍然有運動,但只能在適當位置抖動)。固體粒子的動能非常低,但仍然可以具有很高的勢能。每個原子的電子仍然在不斷運動,因此原子有一點振動,但它們固定在自己的位置。如果冷卻到絕對零度(0 K),所有運動都會停止。增加壓力不會將固體壓縮到更小的體積(你可能會壓碎固體物體,從而使它變小,但實際上你只是去除了固體部分之間的空間)。
液體是可以倒入另一個容器中而改變形狀的東西。液體可以讓人感覺溼潤。室溫下呈液態的物質包括水、血液、汽油和檸檬汁。如果在液體中溶解了不同型別的分子,它被稱為溶液。檸檬汁是水、糖和檸檬的溶液;一種分子組合。在液相中,物質的粒子比固體中的粒子具有更多的動能。液體粒子沒有以規則的排列方式保持在一起,但仍然彼此非常靠近,因此液體具有確定的體積。液體與固體一樣,不能被壓縮(這一特性在液壓中很有用)。液體的粒子相互流動,因此液體沒有確定的形狀——液體將改變形狀以適應其容器。力均勻地分佈在整個液體中,因此當物體被放置在液體中時,液體的粒子會被物體取代。
氣體無處不在。固體分子緊密地堆積在一起,液體分子排列不那麼緊密,分佈更廣,而氣體分子分佈非常廣,排列混亂。氣體分子會填滿任何容器,而不考慮大小或形狀。氣體粒子之間有很大的空間,並且具有很高的動能。如果不受限制,氣體粒子會無限地散開;如果受到限制,氣體會完全填滿其容器。當氣體透過減少容器的體積或將氣體泵入容器來施加壓力時,粒子之間的空間會減少,它們碰撞產生的壓力會增加。如果容器的體積保持不變,但氣體的溫度升高,那麼壓力也會增加。相反,如果壓力降低,溫度也會降低(你可能已經觀察到這一點,當你噴灑壓縮空氣罐時,它會變冷)。如果壓縮得足夠多,分子可能會形成液體(例如,壓縮丙烷是液體,但當它從罐中釋放出來時,它會重新變為氣體)。氣體粒子具有足夠的動能來克服將固體和液體結合在一起的分子間力,因此氣體沒有確定的體積,也沒有確定的形狀。
等離子體是一種高溫電離氣體,包含大致相等數量的帶正電的離子以及帶負電的電子。等離子體的特性與普通中性氣體的特性有很大不同,因此等離子體被認為是獨特的“物質第四態”。等離子體在地球上並不常見,但卻是宇宙中最常見的物質狀態。等離子體由帶高度電荷的粒子組成,具有極高的動能。惰性氣體(氦、氖、氬、氪、氙和氡)通常用於透過使用電將其電離到等離子體狀態來製造發光標誌。恆星本質上是超熱的等離子體球。