Selecteer tekstniveau:
materie maakt alles zichtbaar in het bekende universum, van porta-potties tot supernova ‘ s. En omdat materie nooit wordt gecreëerd of vernietigd, cirkelt het door onze wereld. Atomen die miljoenen jaren geleden in een dinosaurus zaten – en in een ster miljarden jaren daarvoor-kunnen vandaag in je zitten.
materie is alles wat massa heeft en ruimte inneemt. Het omvat moleculen, atomen, fundamentele deeltjes, en elke stof die deze deeltjes vormen. Materie kan van vorm veranderen door fysische en chemische veranderingen, maar door een van deze veranderingen wordt materie behouden. Dezelfde hoeveelheid materie bestaat voor en na de verandering-Geen wordt gecreëerd of vernietigd. Dit concept wordt de wet van het behoud van Massa genoemd.
bij een fysische verandering kunnen de fysische eigenschappen van een stof veranderen, maar de chemische samenstelling niet. Water bestaat bijvoorbeeld uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom. Water is de enige bekende stof op aarde die van nature bestaat in drie staten: vast, vloeibaar en gas. Om tussen deze toestanden te veranderen, moet water fysieke veranderingen ondergaan. Wanneer water bevriest, wordt het hard en minder dicht, maar het is nog steeds chemisch hetzelfde. Er zijn hetzelfde aantal watermoleculen aanwezig voor en na de verandering, en de chemische eigenschappen van water blijven constant.om water te vormen moeten waterstof-en zuurstofatomen echter chemische veranderingen ondergaan. Om een chemische verandering te laten plaatsvinden, moeten atomen bindingen breken en / of bindingen vormen. Het optellen of aftrekken van atomaire bindingen verandert de chemische eigenschappen van de betrokken stoffen. Zowel waterstof als zuurstof zijn diatomisch—ze bestaan van nature als gebonden paren (H2 en O2, respectievelijk). In de juiste omstandigheden, en met voldoende energie, zullen deze diatomaire bindingen breken en zullen de atomen zich samenvoegen om H2O (water) te vormen. Scheikundigen schrijven deze chemische reactie uit als:
2H2 + O2 → 2H2O
deze vergelijking zegt dat er twee moleculen waterstof en één molecuul zuurstof nodig zijn om twee moleculen water te vormen. Merk op dat er hetzelfde aantal waterstofatomen en zuurstofatomen aan weerszijden van de vergelijking. Bij chemische veranderingen, net als bij fysische veranderingen, wordt materie bewaard. Het verschil in dit geval is dat de stoffen voor en na de verandering verschillende fysische en chemische eigenschappen hebben. Waterstof en zuurstof zijn gassen bij standaard temperatuur en druk, terwijl water een kleurloze, geurloze vloeistof is.
ecosystemen hebben vele chemische en fysische veranderingen die allemaal tegelijk plaatsvinden, en materie wordt in elk ervan bewaard – geen uitzonderingen. Overweeg een stroom die door een canyon stroomt – hoeveel chemische en fysische veranderingen gebeuren er op een bepaald moment?laten we eerst eens kijken naar het water. Voor veel canyon beken, het water komt van hogere hoogtes en ontstaat als sneeuw. Natuurlijk is dat niet waar het water begon—het is over de hele wereld gefietst sinds de aarde voor het eerst water had. Maar in de context van de canyon stroom, het begon in de bergen als sneeuw. De sneeuw moet een fysieke verandering ondergaan-smelten-om de stroom aan te sluiten. Als het vloeibare water door de canyon stroomt, kan het verdampen (een andere fysieke verandering) in waterdamp. Water geeft een heel duidelijk voorbeeld van hoe materie door onze wereld cirkelt, vaak van vorm verandert maar nooit verdwijnt.denk vervolgens aan de planten en algen die in en langs de Beek leven. In een proces dat fotosynthese heet, zetten deze organismen lichtenergie van de zon om in chemische energie opgeslagen in suikers. De lichtenergie produceert echter niet de atomen waaruit die suikers bestaan—die de wet van behoud van Massa zouden overtreden—het levert gewoon energie voor een chemische verandering. De atomen komen uit kooldioxide in de lucht en water in de bodem. Lichtenergie maakt het mogelijk deze bindingen te breken en te hervormen om suiker en zuurstof te produceren, zoals blijkt uit de chemische vergelijking voor fotosynthese:
6CO2 + 6H2O + licht → C6H12O6 (suiker)+ 6O2
deze vergelijking zegt dat zes koolstofdioxidemoleculen zich combineren met zes watermoleculen om één suikermolecuul en zes zuurstofmoleculen te vormen. Als je alle koolstof -, waterstof-en zuurstofatomen aan weerszijden van de vergelijking optelt, zouden de sommen gelijk zijn; materie wordt bewaard in deze chemische verandering.wanneer dieren in en rond de stroom deze planten eten, gebruiken hun lichamen de opgeslagen chemische energie om hun cellen van energie te voorzien en te bewegen. Ze gebruiken de voedingsstoffen in hun voedsel om te groeien en hun lichaam te herstellen—de atomen voor nieuwe cellen moeten ergens vandaan komen. Elk voedsel dat het lichaam van een dier binnenkomt, moet het lichaam verlaten of er deel van worden; er worden geen atomen vernietigd of gecreëerd.
materie wordt ook bewaard tijdens fysische en chemische veranderingen in de gesteentecyclus. Als een beek dieper in een canyon snijdt, verdwijnen de rotsen van de canyon niet. Ze worden geërodeerd door de stroom en afgevoerd in kleine stukjes die sedimenten worden genoemd. Deze sedimenten kunnen zich vestigen op de bodem van een meer of vijver aan het einde van de stroom, en zich in de loop van de tijd in lagen opbouwen. Het gewicht van elke extra laag comprimeert de lagen eronder, waardoor er uiteindelijk zoveel druk ontstaat dat er nieuw sedimentair gesteente ontstaat. Dit is een fysieke verandering voor het gesteente, maar met de juiste omstandigheden kan het gesteente ook chemisch veranderen. In beide gevallen wordt de materie in de rots bewaard.het komt erop neer dat materie in veel verschillende vormen door het heelal cirkelt. Bij elke fysische of chemische verandering verschijnt of verdwijnt materie niet. Atomen gecreëerd in de sterren (heel, heel lang geleden) vormen elk levend en niet levend ding op aarde—zelfs jij. Het is onmogelijk om te weten hoe ver en door welke vormen je atomen reisden om je te maken. En het is onmogelijk om te weten waar ze zullen eindigen.dit is echter niet het hele verhaal van materie, het is het verhaal van zichtbare materie. Wetenschappers hebben geleerd dat ongeveer 25 procent van de massa van het heelal bestaat uit donkere materie—materie die niet kan worden gezien, maar kan worden gedetecteerd door zijn gravitationele effecten. De precieze aard van donkere materie moet nog worden bepaald. Nog eens 70 procent van het heelal is een nog mysterieuzer component genaamd donkere energie, die tegen de zwaartekracht in werkt. Dus “normale” materie maakt maximaal vijf procent van het heelal uit.