Välj textnivå:
Materia utgör allt som är synligt i det kända universum, från portapottor till supernovor. Och eftersom Materia aldrig skapas eller förstörs, cyklar den genom vår värld. Atomer som fanns i en dinosaurie för miljontals år sedan—och i en stjärna miljarder år innan det-kan vara inuti dig idag.
Materia är allt som har massa och tar upp plats. Det inkluderar molekyler, atomer, grundläggande partiklar och alla ämnen som dessa partiklar utgör. Materia kan ändra form genom fysiska och kemiska förändringar, men genom någon av dessa förändringar är materia bevarad. Samma mängd materia finns före och efter förändringen—ingen skapas eller förstörs. Detta begrepp kallas lagen om bevarande av massa.
i en fysisk förändring kan ett ämnes fysikaliska egenskaper förändras, men dess kemiska sammansättning gör det inte. Vatten består till exempel av två väteatomer och en syreatom. Vatten är det enda kända ämnet på jorden som finns naturligt i tre tillstånd: fast, flytande och gas. För att byta mellan dessa tillstånd måste vatten genomgå fysiska förändringar. När vatten fryser blir det svårt och mindre tätt, men det är fortfarande kemiskt detsamma. Det finns samma antal vattenmolekyler före och efter förändringen, och vattnets kemiska egenskaper förblir konstanta.för att bilda vatten måste emellertid väte-och syreatomer genomgå kemiska förändringar. För att en kemisk förändring ska inträffa måste atomer antingen bryta bindningar och / eller bilda bindningar. Addition eller subtraktion av atombindningar förändrar de kemiska egenskaperna hos de involverade ämnena. Både väte och syre är diatomiska—de existerar naturligt som bundna par (H2 respektive O2). Under de rätta förhållandena, och med tillräckligt med energi, kommer dessa diatomiska bindningar att bryta och atomerna kommer att gå med för att bilda H2O (vatten). Kemister skriver ut denna kemiska reaktion som:
2h2 + O2 kcal 2H2O
denna ekvation säger att det tar två molekyler väte och en molekyl syre för att bilda två molekyler vatten. Observera att det finns samma antal väteatomer och syreatomer på vardera sidan av ekvationen. I kemiska förändringar, precis som i fysiska förändringar, bevaras Materia. Skillnaden i detta fall är att ämnena före och efter förändringen har olika fysikaliska och kemiska egenskaper. Väte och syre är gaser vid standardtemperatur och tryck, medan vatten är en färglös, luktfri vätska. ekosystemen har många kemiska och fysiska förändringar som händer på en gång, och materia bevaras i var och en—inga undantag. Tänk på en ström som strömmar genom en kanjon-hur många kemiska och fysiska förändringar händer vid varje givet ögonblick?
Låt oss först överväga vattnet. För många kanjonströmmar kommer vattnet från högre höjder och härstammar som snö. Naturligtvis är det inte där vattnet började—det har cyklats över hela världen sedan jorden först hade vatten. Men i samband med kanjonströmmen började det i bergen som snö. Snön måste genomgå en fysisk förändring-smältning-för att gå med i strömmen. När det flytande vattnet strömmar genom kanjonen kan det avdunsta (en annan fysisk förändring) till vattenånga. Vatten ger ett mycket tydligt exempel på hur materia cyklar genom vår värld, ofta byter form men aldrig försvinner.tänk sedan på de växter och alger som lever i och längs strömmen. I en process som kallas fotosyntes omvandlar dessa organismer ljusenergi från solen till kemisk energi lagrad i sockerarter. Ljusenergin producerar emellertid inte de atomer som utgör dessa sockerarter—det skulle bryta lagen om bevarande av massa—det ger helt enkelt energi för att en kemisk förändring ska inträffa. Atomerna kommer från koldioxid i luften och vatten i jorden. Ljusenergi gör att dessa bindningar kan brytas och reformeras för att producera socker och syre, som visas i den kemiska ekvationen för fotosyntes:
6CO2 + 6h2o + lätt 6h12o6 (socker)+ 6O2
denna ekvation säger att sex koldioxidmolekyler kombineras med sex vattenmolekyler för att bilda en sockermolekyl och sex syremolekyler. Om du lägger till alla kol -, väte-och syreatomer på vardera sidan av ekvationen, skulle summan vara lika; Materia bevaras i denna kemiska förändring.när djur i och runt strömmen äter dessa växter använder deras kroppar den lagrade kemiska energin för att driva sina celler och flytta runt. De använder näringsämnena i maten för att växa och reparera sina kroppar—atomerna för nya celler måste komma någonstans ifrån. All mat som kommer in i ett djurs kropp måste antingen lämna sin kropp eller bli en del av den; inga atomer förstörs eller skapas.
Materia bevaras också under fysiska och kemiska förändringar i bergcykeln. När en ström skär djupare in i en kanjon försvinner inte klipporna på kanjongolvet. De eroderas av strömmen och transporteras i små bitar som kallas sediment. Dessa sediment kan bosätta sig i botten av en sjö eller damm i slutet av strömmen och byggas upp i lager över tiden. Vikten av varje ytterligare skikt komprimerar skikten under det, så småningom lägga till så mycket tryck att nya sedimentära bergarter bildas. Detta är en fysisk förändring för berget, men med rätt förhållanden kan berget också förändras kemiskt. I båda fallen är saken i berget bevarad.
Den nedersta raden är: Materia cykler genom universum i många olika former. I någon fysisk eller kemisk förändring, materia inte visas eller försvinner. Atomer skapade i stjärnorna (för mycket, mycket länge sedan) utgör varje levande och icke—levande sak på jorden-även du. Det är omöjligt att veta hur långt och genom vilka former dina atomer reste för att göra dig. Och det är omöjligt att veta var de kommer att hamna nästa.
det här är inte hela historien om materia, men det är historien om synlig materia. Forskare har lärt sig att cirka 25 procent av universums massa består av mörk materia—materia som inte kan ses men kan upptäckas genom dess gravitationseffekter. Den exakta naturen hos mörk materia har ännu inte fastställts. Ytterligare 70 procent av universum är en ännu mer mystisk komponent som kallas mörk energi, som verkar mot gravitationen. Så” normal ” Materia utgör högst fem procent av universum.