物质

化学

wù zhì

物质是任何有质量并占据空间的东西,从空气、水到岩石和生物,都是由原子构成的。

Visualization

Definition

物质是任何有质量并占据空间的东西:你的书桌、水瓶里的水,甚至你呼吸的空气都是物质。所有物质都由原子构成,按组成可分为纯净物(元素和化合物)与混合物,按状态可分为固态、液态、气态和等离子态。在粒子层面,普通物质由质子、中子和电子组成,你能看到和测量的宏观性质,正是由这些粒子的排列方式、运动速度以及粒子间作用力所决定的。光、声和热虽然携带能量,但没有静止质量,也不占据体积,所以它们不是物质。

Example

一个装满空气的气球比空瘪的气球重一点点,这证明空气虽然看不见,却仍是物质。一杯 $250\text{ mL}$ 的水质量约为 $250\text{ g}$;将它冷冻成冰,同样的 $250\text{ g}$ 依然存在。一摩尔水仅有 $18.02\text{ g}$,却含有 $6.022 \times 10^{23}$ 个分子,每个分子由两个氢原子和一个氧原子组成,所以一小杯水中大约含有 $1.8 \times 10^{24}$ 个原子。

Key Insight

改变物质的状态、形状或将其混合,都不会创造或消灭物质,这正是质量守恒定律的核心思想。质量与能量通过 $E = mc^2$ 相联系,因此在核反应中,极少量的物质可以转化为巨大的能量;但在普通化学反应中,质量的变化小到无法测量,化学家因而把质量视为严格守恒的。