Đang tải bài học…

AP Chemistry

vật chất

matter

Vật chất là mọi thứ có khối lượng và chiếm thể tích, tạo nên mọi vật thể trong vũ trụ.

Vật chất (matter) là bất cứ thứ gì chiếm không gian và có khối lượng, từ hạt bụi li ti đến cả một ngôi sao. Toàn bộ vũ trụ mà ta quan sát được đều cấu tạo từ vật chất, và hóa học chính là ngành khoa học nghiên cứu thành phần cùng những biến đổi của nó. Để nhận diện vật chất, người ta thường đo khối lượng và thể tích — hai đại lượng này cho biết lượng chất và không gian mà chất đó chiếm giữ.

Vì vậy, vật chất được phân thành hai nhóm lớn: chất tinh khiết và hỗn hợp. Chất tinh khiết có thành phần cố định và tính chất (property) đồng nhất, bao gồm nguyên tố cùng hợp chất. Ngược lại, hỗn hợp gồm hai hay nhiều chất trộn lẫn mà không liên kết hóa học (chemical bond) với nhau, nên thành phần có thể thay đổi và vẫn giữ được tính chất của từng thành phần. Nhờ sự khác biệt về tính chất, ta có thể tách các chất trong hỗn hợp bằng nhiều phương pháp như chưng cất, lọc, hay sắc kí.

Hơn nữa, khi vật chất tương tác, nó trải qua biến đổi vật lý (physical changes) hoặc biến đổi hóa học. Biến đổi vật lý làm thay đổi trạng thái hoặc hình dạng nhưng không tạo ra chất mới, chẳng hạn như nước đá tan thành nước lỏng. Trong khi đó, biến đổi hóa học phá vỡ liên kết cũ và hình thành liên kết mới, sinh ra chất có thành phần và tính chất khác hẳn chất ban đầu. Do đó, dấu hiệu nhận biết một phản ứng hóa học (chemical reactions) đã xảy ra bao gồm sự đổi màu, sủi bọt khí, kết tủa, hoặc tỏa nhiệt.

Ký hiệu

• $m$ — khối lượng
• $V$ — thể tích

Đơn vịkg, g (khối lượng); L, mL (thể tích)

Trực giác: Hãy tưởng tượng vật chất như những viên gạch Lego — mỗi viên chiếm một chỗ trên bàn, có trọng lượng nhất định, và bạn có thể lắp ráp chúng thành mọi hình dáng từ lâu đài đến xe hơi.

Hay hiểu sai

Ánh sáng, nhiệt và năng lượng không phải là vật chất.

Chất khí là vật chất, và nó có khối lượng.

Đừng đồng nhất "vật chất" với "chất tinh khiết".

Biến đổi vật lý vẫn giữ nguyên vật chất ban đầu, chỉ đổi cách sắp xếp.

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Một đề AP cho hình vẽ mức hạt của bốn mẫu ở cùng điều kiện phòng. Mẫu I chỉ gồm các hạt hai quả cầu xám giống hệt nhau gắn với nhau. Mẫu II chỉ gồm các hạt một quả cầu đen gắn với hai quả cầu trắng, tất cả các hạt trong bình đều như nhau. Mẫu III chứa lẫn lộn và phân bố đều hai loại hạt: hạt hai quả cầu xám và hạt hai quả cầu đen. Mẫu IV là một cốc chất lỏng trong suốt có vị mặn, đáy cốc lắng một lớp cát vàng nhìn rõ ranh giới với phần chất lỏng.

aPhân loại từng mẫu I, II, III, IV theo sơ đồ phân loại: nguyên tố, hợp chất, hỗn hợp đồng nhất hay hỗn hợp không đồng nhất.
bMẫu nào là chất tinh khiết? Giải thích tiêu chí em dùng để tách chất tinh khiết khỏi hỗn hợp.
cVới mẫu IV, hãy đề xuất trình tự hai phương pháp vật lí để thu được cát khô và nước tinh khiết riêng biệt.

Bạn nắm chắc chưa?

Quiz câu thật từ ngân hàng đề

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyCấu trúc & tính chất nguyên tử · bài “Cấu trúc & tính chất nguyên tử” — khoá AP Chemistry

Dẫn tớiđịnh luật bảo toàn khối lượng (sắp có)

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

chất (substance)substance

Khác nhau ở đâuVật chất là khái niệm rộng nhất, chỉ bất cứ thứ gì có khối lượng và chiếm thể tích. Chất là một dạng vật chất có thành phần cố định và tính chất đồng nhất.

Hay nhầm khiĐề yêu cầu phân loại material thành chất tinh khiết hay hỗn hợp.

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 11, 13, 15.

Mẹo phòng thi

Trong mọi bài vẽ mô hình hạt, phải đếm nguyên tử trước và sau cho khớp.

Khi giải thích bảo toàn khối lượng, phải viết ra lý do ở cấp độ nguyên tử.

Đọc kỹ xem đề hỏi khối lượng hay hỏi lượng chất.

Tần suất trong đề AP ChemistryHiếm gặp

Bước 1: Trước hết hãy đọc hình theo đúng thứ tự câu hỏi phân loại thường đặt ra: trong bình chỉ có một loại hạt hay nhiều loại hạt? Mẫu I và mẫu II mỗi bình chỉ chứa duy nhất một loại hạt, nên chúng là chất tinh khiết (pure substance). Ngược lại, mẫu III có hai loại hạt khác nhau nằm chung, còn mẫu IV có hai phần vật chất nhìn thấy ranh giới, nên cả hai đều là hỗn hợp.

2Bước 2: Sau khi đã tách được nhóm chất tinh khiết, ta hỏi tiếp: mỗi hạt được tạo bởi một loại nguyên tử hay nhiều loại? Hạt của mẫu I gồm hai quả cầu xám giống hệt nhau, tức chỉ một loại nguyên tử, nên mẫu I là một nguyên tố tồn tại ở dạng phân tử hai nguyên tử, kiểu như

\text{O}_2

hay

\text{N}_2

. Hạt của mẫu II lại ghép từ hai loại quả cầu theo tỉ lệ cố định

1:2

, nghĩa là hai nguyên tố đã liên kết hoá học với nhau theo một tỉ lệ không đổi; do đó mẫu II là hợp chất, tương tự

\text{H}_2\text{O}

3Bước 3: Với hai hỗn hợp, tiêu chí phân biệt là thành phần có đồng đều ở mọi vị trí lấy mẫu hay không. Mẫu III trộn đều hai loại phân tử nên bất kì phần nhỏ nào cũng có cùng tỉ lệ thành phần: đó là hỗn hợp đồng nhất (homogeneous mixture), và vì các phân tử vẫn giữ nguyên bản chất của mình, đây không phải hợp chất. Mẫu IV có lớp cát tách riêng khỏi nước muối, lấy mẫu ở đáy và ở giữa cốc cho kết quả khác hẳn nhau, nên nó là hỗn hợp không đồng nhất (heterogeneous mixture); lưu ý rằng phần nước muối phía trên, xét riêng, lại là một hỗn hợp đồng nhất.

4Bước 4: Câu hỏi tách chất luôn dựa vào một nguyên tắc: hỗn hợp tách được bằng biến đổi vật lí, còn hợp chất chỉ tách được bằng phản ứng hoá học. Vì vậy với mẫu IV, ta lọc trước để giữ cát lại trên giấy lọc rồi sấy khô, sau đó chưng cất phần nước lọc để hơi nước bay lên, ngưng tụ thành nước tinh khiết và muối ở lại trong bình. Cả hai bước đều không sinh chất mới, chỉ lợi dụng khác biệt về kích thước hạt và nhiệt độ sôi.

Mẫu I là nguyên tố và mẫu II là hợp chất, cả hai đều là chất tinh khiết vì mỗi bình chỉ chứa một loại hạt; mẫu III là hỗn hợp đồng nhất còn mẫu IV là hỗn hợp không đồng nhất. Muốn xử lí mẫu IV, ta lọc lấy cát rồi sấy khô, sau đó chưng cất nước lọc để tách nước ra khỏi muối, và toàn bộ quy trình chỉ gồm các biến đổi vật lí.

2Ví dụ 2/2

Một học sinh nung nóng 2,54 g bột đồng với lượng dư lưu huỳnh trong ống nghiệm kín cho tới khi phản ứng hoàn toàn, rồi đun bay hết lưu huỳnh dư. Chất rắn màu xám đen thu được có khối lượng 3,18 g. Một học sinh khác lặp lại thí nghiệm với 3,81 g bột đồng và thu được 4,77 g chất rắn cùng loại. Cho

M_{\text{Cu}} = 63{,}55

g·mol⁻¹ và

M_{\text{S}} = 32{,}07

g·mol⁻¹.

aTính khối lượng lưu huỳnh đã phản ứng và phần trăm khối lượng đồng trong sản phẩm của thí nghiệm thứ nhất.
bDùng số liệu của thí nghiệm thứ hai để giải thích vì sao sản phẩm là một hợp chất chứ không phải hỗn hợp đồng và lưu huỳnh.
cXác định công thức thực nghiệm của sản phẩm.

1Bước 1: Vì ống nghiệm kín và chỉ có đồng với lưu huỳnh tham gia, khối lượng tăng thêm của chất rắn chính là lưu huỳnh đã kết hợp vào sản phẩm, theo định luật bảo toàn khối lượng (law of conservation of mass):

m_{\text{S}} = 3{,}18 - 2{,}54 = 0{,}64\ \text{g}

Nói cách khác, vật chất không tự sinh ra cũng không mất đi, mọi gam thêm vào đều phải đến từ lưu huỳnh.

2Bước 2: Phần trăm khối lượng đồng trong sản phẩm được tính bằng tỉ số khối lượng đồng trên khối lượng chất rắn:

\%\,\text{Cu} = \frac{2{,}54}{3{,}18}\times 100\% = 79{,}9\%

Con số này cho biết cứ 100 g sản phẩm thì có gần 80 g đồng, phần còn lại 20,1% là lưu huỳnh.

3Bước 3: Bây giờ áp dụng đúng phép tính đó cho thí nghiệm thứ hai: lưu huỳnh đã phản ứng là

4{,}77 - 3{,}81 = 0{,}96

g, còn phần trăm đồng là

\frac{3{,}81}{4{,}77}\times 100\% = 79{,}9\%

. Hai mẫu có khối lượng rất khác nhau nhưng thành phần phần trăm trùng khớp, đúng như định luật thành phần không đổi (law of definite proportions) đòi hỏi ở một hợp chất. Nếu sản phẩm chỉ là hỗn hợp trộn cơ học thì tỉ lệ đồng có thể nhận giá trị bất kì tuỳ tay người trộn, do đó số liệu trên loại trừ khả năng hỗn hợp.

4Bước 4: Để tìm công thức thực nghiệm, ta chuyển khối lượng sang số mol rồi lập tỉ lệ đơn giản nhất:

n_{\text{Cu}} = \frac{2{,}54}{63{,}55} = 0{,}0400\ \text{mol};\qquad n_{\text{S}} = \frac{0{,}64}{32{,}07} = 0{,}0200\ \text{mol}

Chia cả hai cho số nhỏ hơn, ta được

n_{\text{Cu}} : n_{\text{S}} = 2{,}00 : 1

. Kiểm tra lại bằng mẫu thứ hai cho

\frac{3{,}81}{63{,}55} = 0{,}0600

mol Cu và

\frac{0{,}96}{32{,}07} = 0{,}0299

mol S, tỉ lệ vẫn xấp xỉ

2:1

, nên kết quả nhất quán.

Trong thí nghiệm thứ nhất có 0,64 g lưu huỳnh phản ứng và sản phẩm chứa 79,9% khối lượng đồng; thí nghiệm thứ hai với lượng chất lớn hơn hẳn vẫn cho đúng 79,9% đồng, chứng tỏ hai nguyên tố đã kết hợp theo tỉ lệ khối lượng cố định, tức sản phẩm là một hợp chất chứ không phải hỗn hợp. Tỉ lệ mol $\text{Cu}:\text{S} = 2:1$ dẫn đến công thức thực nghiệm $\text{Cu}_2\text{S}$ , phù hợp với chất rắn xám đen quan sát được.

các trạng thái vật chất (sắp có)

Mục tiêu và lộ trình unit xem miễn phí — làm bài tập và lưu tiến độ cần tài khoản 0đ.