Vyberte Úroveň Textu:
Hmota tvoří vše viditelné ve známém vesmíru, z kadibudky do supernovy. A protože hmota není nikdy stvořena ani zničena, koluje naším světem. Atomy, které byly v dinosaurovi před miliony let-a ve hvězdě před miliardami let – mohou být dnes uvnitř vás.
hmota je cokoliv, co má hmotu a zabírá prostor. Zahrnuje molekuly, atomy, základní částice a jakoukoli látku, kterou tyto částice tvoří. Hmota může změnit formu fyzikálními a chemickými změnami, ale prostřednictvím kterékoli z těchto změn je hmota zachována. Stejné množství hmoty existuje před a po změně-žádná není vytvořena ani zničena. Tento koncept se nazývá zákon zachování hmoty.
při fyzické změně se mohou fyzikální vlastnosti látky změnit, ale její chemické složení ne. Voda je například tvořena dvěma atomy vodíku a jedním atomem kyslíku. Voda je jediná známá látka na zemi, která přirozeně existuje ve třech stavech: pevná látka, kapalina, a plyn. Pro změnu mezi těmito stavy musí voda podstoupit fyzické změny. Když voda zamrzne, stane se tvrdá a méně hustá, ale je stále chemicky stejná. Existuje stejný počet molekul vody přítomných před a po změně a chemické vlastnosti vody zůstávají konstantní.
k vytvoření vody však atomy vodíku a kyslíku musí projít chemickými změnami. Aby došlo k chemické změně, atomy musí buď přerušit vazby a / nebo vytvořit vazby. Přidání nebo odčítání atomových vazeb mění chemické vlastnosti zúčastněných látek. Vodík i kyslík jsou diatomické-přirozeně existují jako vázané páry (H2 a O2). Ve správných podmínkách as dostatkem energie se tyto diatomické vazby zlomí a atomy se spojí a vytvoří H2O (voda). Chemici píší tuto chemickou reakci jako:
2H2 + O2 → 2H2O
tato rovnice říká, že k vytvoření dvou molekul vody je zapotřebí dvou molekul vodíku a jedné molekuly kyslíku. Všimněte si, že na obou stranách rovnice je stejný počet atomů vodíku a atomů kyslíku. V chemických změnách, stejně jako ve fyzikálních změnách, je hmota zachována. Rozdíl v tomto případě spočívá v tom, že látky před a po změně mají různé fyzikální a chemické vlastnosti. Vodík a kyslík jsou plyny při standardní teplotě a tlaku, zatímco voda je bezbarvá kapalina bez zápachu.
ekosystémy mají mnoho chemických a fyzikálních změn, které se dějí najednou, a hmota je zachována v každém-bez výjimek— Zvažte proud protékající kaňonem-kolik chemických a fyzikálních změn se děje v daném okamžiku?
nejprve zvážíme vodu. Pro mnoho kaňonových potoků, voda pochází z vyšších nadmořských výšek a pochází jako sníh. Samozřejmě, že to není místo, kde voda začala—to bylo na kole po celém světě, protože země poprvé měla vodu. Ale v souvislosti s kaňonovým potokem to začalo v horách jako sníh. Sníh musí projít fyzickou změnou-tání -, aby se připojil k proudu. Jak tekutá voda protéká kaňonem, může se vypařit (další fyzická změna) na vodní páru. Voda dává velmi jasný příklad toho, jak hmota cykluje naším světem, často se měnící forma, ale nikdy nezmizí.
dále zvažte rostliny a řasy žijící v proudu a podél něj. V procesu zvaném fotosyntéza tyto organismy přeměňují světelnou energii ze slunce na chemickou energii uloženou v cukrech. Světelná energie však neprodukuje atomy, které tvoří tyto cukry-což by porušilo zákon zachování hmoty-jednoduše poskytuje energii pro chemickou změnu. Atomy pocházejí z oxidu uhličitého ve vzduchu a vody v půdě. Světelné energie umožňuje tyto vazby rozbít a reformy na výrobu cukru a kyslíku, jak je uvedeno v chemické rovnici fotosyntézy:
6CO2 + 6H2O + světlo → C6H12O6 (cukr)+ 6O2
Tato rovnice říká, že šest oxidu uhličitého molekuly kombinovat s šesti molekulami vody se tvoří jeden molekuly cukru a šest molekul kyslíku. Pokud sečtete všechny atomy uhlíku, vodíku a kyslíku na obou stranách rovnice, součty by byly stejné; hmota je při této chemické změně zachována.
když zvířata v proudu a kolem něj jedí tyto rostliny, jejich těla používají uloženou chemickou energii k napájení svých buněk a pohybu. Používají živiny ve svém jídle k růstu a opravě svých těl—atomy pro nové buňky musí pocházet odněkud. Každé jídlo, které vstoupí do těla zvířete, musí buď opustit své tělo, nebo se stát jeho součástí; žádné atomy nejsou zničeny ani vytvořeny.
hmota je také zachována během fyzikálních a chemických změn v horninovém cyklu. Jak se potok prohlubuje hlouběji do kaňonu, skály dna kaňonu nezmizí. Jsou erodovány potokem a unášeny v malých kouscích zvaných sedimenty. Tyto sedimenty se mohou usadit na dně jezera nebo rybníka na konci potoka a časem se hromadí ve vrstvách. Hmotnost každé další vrstvy zhutňuje vrstvy pod ní, nakonec přidá tolik tlaku, že se vytvoří nová sedimentární hornina. Jedná se o fyzickou změnu skály, ale za správných podmínek se hornina může také chemicky změnit. V obou případech je záležitost ve skále zachována.
pointa je: hmota cykluje vesmírem v mnoha různých podobách. Při jakékoli fyzikální nebo chemické změně se hmota neobjeví ani nezmizí. Atomy vytvořené ve hvězdách (velmi, velmi dávno) tvoří každou živou a neživou věc na zemi-dokonce i vy. Je nemožné vědět, jak daleko a jakými formami vaše atomy cestovaly, aby vás vytvořily. A není možné vědět, kde skončí příště.
Toto není celý příběh hmoty, ale je to příběh viditelné hmoty. Vědci se dozvěděli, že asi 25 procent hmoty vesmíru se skládá z temné hmoty—hmoty, kterou nelze vidět, ale lze ji detekovat gravitačními účinky. Přesná povaha temné hmoty ještě nebyla stanovena. Dalších 70 procent vesmíru je ještě tajemnější složkou zvanou temná energie, která působí proti gravitaci. Takže „normální“ hmota tvoří nanejvýš pět procent vesmíru.