Začínáme s hmotou
V chemii, fyzice, a ostatně i dalších přírodních vědách, se budete často setkávat s rozdíly mezi makrosvětem a mikrosvětem. Rozlišujeme makrosvět, tedy to, co vidíme a na co si můžeme sáhnout, a mikrosvět, tedy to, na co si „jednoduše nesáhneme“.
Makrosvět
Makrosvět je nám známý, je to oblast každodenních věcí, které jsou dostatečně velké na to, aby je bylo možné vnímat přímo lidským zrakem nebo dotykem.
Mikrosvět
Mikrosvětem budeme nazývat částice a jejich shluky, ze kterých se makrosvět skládá, ale na první pohled tento mikrosvět nemůžeme vnímat. Mikrosvět je pouhým okem neviditelný a většina objektů v mikroskopickém světě chemie je dokonce tak malá, že není viditelná ani standardními mikroskopy, a tak si je často musíme představovat v naší mysli.
Mikrosvět zahrnuje jednotlivé atomy v kovovém drátu, ionty tvořící krystal soli, změny v jednotlivých molekulách, které vedou ke změně barvy, přeměnu molekul živin v energii, a také uvolňování tepla při tvorbě vazeb, které spojují atomy dohromady.
Kdyby před vámi stál chemik s dvěma baňkami – jednou obsahující kyselinu sírovou a druhou obyčejnou vodu (Obr. 1), pravděpodobně byste na první pohled, tedy na makroskopické úrovni, nebyli schopni od sebe tyto dvě kapaliny rozlišit. Tyto látky jsou však složeny z mikroskopických částic a chemici se zaměřují na zkoumání podstaty látek a procesů, které se odehrávají právě na této mikroskopické úrovni, tedy takové, která není obvykle viditelná lidským okem. Pokud budeme rozumět látkám a dějům na úrovni mikrosvěta, můžeme lépe předvídat různé jevy a vlastnosti, které pozorujeme ve světě kolem nás, na úrovni makrosvěta.
Podívejte se, jakou velikost mají objekty okolo vás a jednoduše přecházejte z makrosvěta do mikrosvěta a naopak.
Makro je řecké slovo, které znamená „velký“.
Micro také pochází z řečtiny a znamená „malý“.
Vlastnosti mikroskopických částic zásadně ovlivňují vlastnosti makroskopických objektů.
Rozlišení vody a kyseliny sírové
Nachystáme si dvě Erlenmeyerovy baňky. Do první nalijeme 50 ml koncentrované kyseliny sírové a do druhé 50 ml vody. Do obou baněk vhodíme kostku cukru a obsah obou baněk promícháme skleněnou tyčinkou. Pozorujeme.
Obr. 1: Kyselina sírová a její dehydratační vlastnosti
Přidáním cukru do vody dojde k jeho rozpuštění. Koncentrovaná kyselina sírová dokáže do sebe vstřebat vodu z jiných látek, má silné dehydratační vlastnosti. Při reakci cukru s koncentrovanou kyselinou sírovou dojde k dehydrataci cukru natolik, že z něj zbude jen uhlík. Určitě si po provedení experimentu dokážete představit, co by taková kyselina dokázala způsobit nám, pokud bychom s ní neuměli zacházet. Kyselina sírová je silná žíravina, která je nebezpečná nejen pro naši pokožku, ale i oči a jiné sliznice, jelikož způsobuje silné poleptání.
I obyčejná tužka představuje fascinující propojení makrosvěta a mikrosvěta (Obr. 2). Klíčem k tomuto propojení je tuha, neboli grafit, který tužka ukrývá ve svém nitru.
Grafit, který je součástí našeho makrosvěta, je viditelný pouhým okem a jednoduše hmatatelný minerál, který je jednou z modifikací chemického prvku - uhlíku. Ten je tvořen obrovským množstvím atomů uhlíku. Atomy, patřící do mikrosvěta, jsou tak malé, že jsou neviditelné pouhým okem, ale mají značný vliv na vlastnosti grafitu. Schopnost grafitu snadno uvolňovat tenké vrstvy na papír, což umožňuje psaní a kreslení, vychází z jeho struktury – uspořádání jednotlivých atomů uhlíku ve vrstvách. Tento jedinečný příklad ukazuje, jak mikrosvět formuje a ovlivňuje makrosvět, ve kterém žijeme, a každý tah tužkou se tak stává expedicí do neviditelného světa atomů, který, ač neviditelný, je základem všech fyzikálních a chemických vlastností objektů z makrosvěta.
Slovo grafit pochází z řeckého grafein – psát, tedy kámen sloužící ke psaní.
Víte, jak se nazývá druhá nejznámější modifikace prvku uhlíku? Vzpomeňte si, co již o ní víte.
Hmota
Rozhlédněte se kolem sebe – tabule ve třídě, spolužák sedící vedle vás, vy samotní, ale také jen malinký a nepatrný světelný paprsek – to vše tvoří tzv. hmotu.
Hmota je zjednodušeně vše, co tvoří svět kolem nás. Jedná se o objektivní realitu, která existuje nezávisle na našem vědomí a zahrnuje všechny jevy a objekty kolem nás.
Co je to hmota?
Formy hmoty
Slovo hmota je však často v běžném životě zaměňováno za slovo látka. Přírodní vědy však zkoumají jednotlivé konkrétní formy hmoty, a právě látka je jednou z nich. Tou druhou je pole. Dnes již víme, že hmota má dualistický charakter (částicový i vlnový), u látky však převládá charakter částicový a u pole naopak vlnový.
Příkladem hmoty je magnet, který představuje látku, kolem které se nachází magnetické pole (Obr. 3).
Pojmem pole označujeme všechna známá fyzikální pole, např. pole gravitační, elektrické. Nebo elektromagnetické, které se v prostoru šíří elektromagnetickými vlnami – elektromagnetickým zářením, mezi které řadíme i světlo.
Pole
Látka je hmota skládající se z částic (atomů, molekul a iontů), která má určité charakteristické chemické i fyzikální vlastnosti. Pole a látka jsou spolu ve vzájemném vztahu, kdy pole je projevem látky.
Látka
Částice látek se skládají do větších celků, které vnímáme jako konkrétní objekty – tělesa (Obr. 4). Ta vždy mají určitý tvar a rozměry, a my s nimi můžeme interagovat – můžeme si na ně sáhnout, strčit do nich nebo třeba rýpnout. Například stůl, který je tělesem, je vyroben ze dřeva, což je látka. Podobně brčko, které také představuje těleso, je tvořeno třeba plastem, což je opět látka. Tímto způsobem se látky stávají stavebními kameny pro všechny hmatatelné objekty, které nás obklopují.
