Vælg Tekstniveau:
stof udgør alt synligt i det kendte univers, fra porta-potties til supernovaer. Og fordi materie aldrig skabes eller ødelægges, Cykler det gennem vores verden. Atomer, der var i en dinosaur for millioner af år siden—og i en stjerne milliarder af år før det—kan være inde i dig i dag.
stof er noget, der har masse og tager plads. Det omfatter molekyler, atomer, grundlæggende partikler og ethvert stof, som disse partikler udgør. Materie kan ændre form gennem fysiske og kemiske ændringer, men gennem nogen af disse ændringer bevares materie. Den samme mængde stof eksisterer før og efter ændringen—ingen er skabt eller ødelagt. Dette begreb kaldes loven om bevarelse af masse.i en fysisk forandring kan et stofs fysiske egenskaber ændre sig, men dets kemiske sammensætning gør det ikke. Vand består for eksempel af to hydrogenatomer og et iltatom. Vand er det eneste kendte stof på jorden, der findes naturligt i tre tilstande: Fast, Flydende og gas. For at skifte mellem disse tilstande skal vand gennemgå fysiske ændringer. Når vand fryser, bliver det hårdt og mindre tæt, men det er stadig kemisk det samme. Der er det samme antal vandmolekyler til stede før og efter ændringen, og vandets kemiske egenskaber forbliver konstante.
for at danne vand skal brint-og iltatomer dog gennemgå kemiske ændringer. For at en kemisk ændring skal forekomme, skal atomer enten bryde bindinger og / eller danne bindinger. Tilsætningen eller subtraktionen af atombindinger ændrer de involverede stoffers kemiske egenskaber. Både brint og ilt er diatomiske—de findes naturligt som bundne par (H2 og O2, henholdsvis). Under de rigtige forhold og med tilstrækkelig energi vil disse diatomiske bindinger bryde, og atomerne vil slutte sig til at danne H2O (vand). Kemikere skriver ud denne kemiske reaktion som:
2H2 + O2 liter 2H2O
denne ligning siger, at det tager to molekyler hydrogen og et molekyle ilt til dannelse af to molekyler vand. Bemærk, at der er det samme antal brintatomer og iltatomer på begge sider af ligningen. I kemiske ændringer, ligesom i fysiske ændringer, bevares stof. Forskellen i dette tilfælde er, at stofferne før og efter ændringen har forskellige fysiske og kemiske egenskaber. Brint og ilt er gasser ved standard temperatur og tryk, mens vand er en farveløs, lugtfri væske. økosystemer har mange kemiske og fysiske ændringer, der sker på en gang, og stof bevares i hver eneste—ingen undtagelser. Overvej en strøm, der strømmer gennem en canyon—hvor mange kemiske og fysiske ændringer sker på et givet tidspunkt?
Lad os først overveje vandet. For mange canyonstrømme kommer vandet fra højere højder og stammer fra sne. Selvfølgelig er det ikke her vandet begyndte—det er blevet cyklet over hele verden, siden jorden først havde vand. Men i forbindelse med canyonstrømmen begyndte den i bjergene som sne. Sneen skal gennemgå en fysisk ændring-smeltning-for at slutte sig til strømmen. Når det flydende vand strømmer gennem kløften, kan det fordampe (en anden fysisk ændring) til vanddamp. Vand giver et meget klart eksempel på, hvordan Stof cykler gennem vores verden, ofte skiftende form, men aldrig forsvinder.
Næste, overveje de planter og alger, der lever i og langs åen. I en proces kaldet fotosyntese omdanner disse organismer lysenergi fra solen til kemisk energi lagret i sukkerarter. Imidlertid producerer lysenergien ikke de atomer, der udgør disse sukkerarter—det ville bryde loven om bevarelse af masse—det giver simpelthen energi til en kemisk ændring at forekomme. Atomerne kommer fra kulsyre i luften og vand i jorden. Lysenergi gør det muligt for disse bindinger at bryde og reformere for at producere sukker og ilt, som vist i den kemiske ligning til fotosyntese:
6co2 + 6H2O + lysslør C6H12O6 (sukker)+ 6O2
denne ligning siger, at seks kulstofmolekyler kombineres med seks vandmolekyler for at danne et sukkermolekyle og seks molekyler ilt. Hvis du tilføjede alle kulstof -, brint-og iltatomer på hver side af ligningen, ville summen være ens; materie er bevaret i denne kemiske ændring.
Når dyr i og omkring strømmen spiser disse planter, bruger deres kroppe den lagrede kemiske energi til at drive deres celler og bevæge sig rundt. De bruger næringsstoffer i deres mad til at vokse og reparere deres kroppe—atomerne til nye celler skal komme fra et sted. Enhver mad, der kommer ind i et dyrs krop, skal enten forlade sin krop eller blive en del af det; ingen atomer ødelægges eller skabes.stof bevares også under fysiske og kemiske ændringer i klippecyklussen. Når en strøm skærer dybere ned i en kløft, forsvinder klipperne på kløftbunden ikke. De eroderes af strømmen og transporteres i små bits kaldet sedimenter. Disse sedimenter kan slå sig ned i bunden af en sø eller dam i slutningen af strømmen og opbygges i lag over tid. Vægten af hvert ekstra lag komprimerer lagene under det, til sidst tilføjer så meget pres, at der dannes ny sedimentær sten. Dette er en fysisk ændring for klippen, men med de rette forhold kan klippen også ændre sig kemisk. I begge tilfælde er sagen i klippen bevaret.den nederste linje er: materie cykler gennem universet i mange forskellige former. I enhver fysisk eller kemisk ændring vises stof ikke eller forsvinder. Atomer skabt i stjernerne (en meget, meget lang tid siden) udgør alle levende og ikke—levende ting på jorden-selv dig. Det er umuligt at vide, hvor langt og gennem hvilke former dine atomer rejste for at gøre dig. Og det er umuligt at vide, hvor de ender næste gang.
dette er ikke hele historien om stof, men det er historien om synligt stof. Forskere har lært, at omkring 25 procent af universets masse består af mørkt stof—stof, der ikke kan ses, men kan detekteres gennem dets gravitationseffekter. Den nøjagtige natur af mørkt stof er endnu ikke bestemt. En anden 70 procent af universet er en endnu mere mystisk komponent kaldet mørk energi, som virker imod tyngdekraften. Så “normalt” stof udgør højst fem procent af universet.