Aine omadused

  • Millised on aine füüsikalised ja keemilised omadused?
  • Miks on oluline teada aine omadusi?
More like this
More options

Sulav lusikas

Aine omadusi on vaja teada nii laboris kui ka igapäevaelus. Näiteks tahame lusikaga enamasti midagi segada või süüa, kui see aga käes ära sulaks, oleksime väga üllatunud. Just sellist nalja saab teha sõbrale galliumist lusikaga. Galliumi sulamis­temperatuur on nii madal, et metall sulab juba käesoojaga. Sulamis­temperatuur on aine füüsikaline omadus. Ainetel eristatakse füüsikalisi ja keemilisi omadusi.

Galliumi sulamis­temperatuur on nii madal, et metall sulab juba käesoojaga.
More like this
More options

Füüsikalised omadused

Aine füüsikalised omadused on sellised omadused, mida saab mõõta ja kirjeldada ilma, et aine muunduks, st muutuks teis(t)eks aine(te)ks. Aine füüsikalised omadused on näiteks aine värvus, lõhn, olek, tihedus, kõvadus ja tugevus ning elektri- ja soojus­juhtivus.

Keemistemperatuur on aine füüsikaline omadus.

Aine füüsikalisi omadusi saab mõõta ja kirjeldada siis, kui aine

  • muundub.
  • laguneb või tekib.
  • ei muundu.

Aine olek ja ülemineku­temperatuur

Aine olek on aine esinemisvorm, mille määrab osakeste paiknemine ja nende­vahelised vastastiktoimed. Enamik aineid saab olla kolmes olekus ehk agregaat­olekus: tahkes, vedelas ja gaasilises. Agregaatolek mingil kindlal temperatuuril sõltub aine­osakeste liikumise kiirusest ja aine­osakeste omavahelise vastastik­toime tugevusest.

Vesi tahkes olekus on jää.
Vesi on tavatingimustel vedelas olekus.
Igapäevaelus kirjeldatakse tavaliselt sõnaga „veeaur“ nähtavat udu. Tegelikult on veeaur ehk gaasilises olekus vesi silmaga nähtamatu. Udu koosneb pisikestest tahke vee kristallidest või vedela vee piiskadest.

Tahkel ainel on kindel kuju, kuna aine­osakesed paiknevad lähestikku ja nende­vahelised vastastiktoimed on tugevad. Igal osakesel on oma kindel koht, mille ümber see võngub. Paljudes tahketes ainetes paiknevad osakesed korrapäraselt ja moodustavad kristalli.

Vedelas olekus pole aine­osakeste­vahelised vastastiktoimed nii tugevad kui tahkes aines ja osakesed saavad oma asukohta muuta, mistõttu saab vedelikke valada. Vedelikel pole kindlat kuju, need võtavad anuma kuju.

Gaasis asuvad aineosakesed üks­teisest kaugel ja nende vahel vastastik­toime peaaegu puudub. Gaasi osakesed liiguvad korra­päratult ja täidavad kogu ruumi.

Aine üleminek ühest olekust teise toimub kindlal temperatuuril, s.o ülemineku­temperatuuril.

Üleminekutemperatuur püsib muutumatuna seni, kuni kogu aine on läinud ühest olekust teise. Sulamis­temperatuur on temperatuur, mille juures aine sulab või tahkub. Keemis­temperatuur on temperatuur, mille juures aine keeb (aurustub ka vedeliku­siseselt) ja millest madalamal saab aine kondenseeruda ehk muutuda vedelikuks.

Kui aine olek muutub, siis temperatuur ei muutu, sest kogu energia kulub vastastiktoimete tugevdamiseks või nõrgestamiseks.

Mõni aine saab minna ka otse tahkest olekust gaasilisse olekusse, jättes vahele vedela oleku. Sellist üle­minekut nimetatakse sublimeerumiseks. Aine üleminekut gaasilisest olekust otse tahkesse olekusse nimetatakse härmatumiseks.

  • Aineosakesed täidavad kogu ruumi ja nende vahel vastastik­toime peaaegu puudub.
  • Aineosakestel on kindel asukoht ja aine ei võta anuma kuju.
  • Aine ei täida kogu ruumi, kuid võtab selle anuma kuju, kuhu see pannakse.

Tihedus

Aine tihedus näitab ühikulise ruum­alaga (nt 1 m3) ainekoguse massi. Tiheduse tähis on kreeka täht ρ (roo) ja põhi­ühik on 1 kg/m3. Väiksemate aine­koguste ja lahuste korral kasutatakse enamasti selle teisendamisel saadud ühikut 1 g/cm3.

ρ (tihedus) =m (mass)V (ruumala)

Tiheduse leidmiseks tuleb aine mass jagada selle ruumalaga. Näiteks 21 g hõbeda ruumala on 2 cm3, hõbeda tihedus on seega

21 g 2 cm3=10,5 g/cm3.

Igal ainel on kindel tihedus. Puhta vee tihedus on 1 g/cm3. Ained, mille tihedus on suurem kui veel, näiteks hõbe, vajuvad põhja ehk upuvad. Ained, mille tihedus on väiksem kui veel, näiteks parafiin, jäävad pinnale ujuma. Mitmesuguste ainete tihedus on esitatud tabelites õpiku lõpus.

Eesti järvede vee tihedus on ligikaudu 1,0 g/cm3. Surnumere tihedus on suure soolsuse tõttu 1,2 g/cm3. Just sellepärast saab inimene (keskmine inimkeha tihedus on 1,06 g/cm3) ilma pingutuseta Surnumere pinnal hulpida.
Õli tihedus on umbes 0,9 g/cm3. Supileem on enamasti soolasem kui kraani­vesi, mis­tõttu on leeme tihedus natuke üle 1,0 g/cm3. Õli tihedus on leeme tihendusest väiksem ning seetõttu koguneb õli supi pinnale.
Ankruid tehakse mitme­sugustest metallidest (rauast, alumiiniumist) ja sulamitest (pronksist, terasest), sest nende tihedus jääb vahemikku 2,7–8 g/cm3, mis on suurem nii mageda kui ka soolase vee tihedusest. See tagab, et ankur vajub põhja.

Mõtle

  • Kus kasutatakse parafiini?
  • Miks ei saa Läänemeres sama­moodi hulpida nagu Surnu­meres?

20 cm3 plaatina tükk kaalub 430 grammi. Kui suur on plaatina tihedus?

  • 21,5 g/cm3
  • 0,05 g/cm3
  • 8600 g/cm3

10,5 g/cm30,9 g/cm3

1,00 g/cm31000 kg/m3

Kõvadus ja tugevus

Kõvadus on tahke aine omadus vastu panna kriimustamisele. Seega, mida kõvem on aine, seda väiksem on võimalus seda kriimustada. Üks kõvemaid materjale on teemant, sellega võib peaaegu kõiki teisi materjale kriimustada. Mitmesuguste ainete kõvadus on esitatud tabelis õpiku lõpus.

Tugevus on aine omadus panna vastu kuju muutmisele ja purunemisele. Seega, mida tugevam on aine, seda rohkem jõudu on tarvis aine painutamiseks või purustamiseks. Tugevus on oluline omadus metallide puhul, kuna sellest olenevalt valmistatakse neist töö­riistu, ehitus­konstruktsioone või transpordi­vahendeid. Kõik tugevad ained ei pruugi olla kõvad ja vastu­pidi. Näiteks on teemant äärmiselt kõva, kuid selle saab võrdlemisi kergesti kildudeks lüüa.

Kõvadus on aine omadus panna vastu

  • painutamisele.
  • leotamisele.
  • kriimustamisele.

Tugevus on aine omadus panna vastu

  • painutamisele.
  • lõikamisele.
  • kriimustamisele.
Teemantpuruga kaetud lõikeketastega saab lõigata kõvasid materjale, näiteks tänavakive.
Titaan on üks tugevamaid metalle. Üle poole toodetavast titaanist kasutatakse sulamite koostises raketi- ja lennuki­ehituses, näiteks valmistatakse sellest tule­müüre, telikuid ja hüdraulilisi süsteeme.

Elektri- ja soojusjuhtivus

Elektrijuhtivus on aine omadus juhtida elektrit ehk kanda edasi elektrivoolu. Elektri­vool on laenguga osakeste suunatud liikumine. Hästi elektrit juhtivaid materjale on vaja elektri­juhtmetes ja -seadmetes. Üldiselt on metallid väga head elektri­juhid. Puhas vesi elektrit peaaegu ei juhi, kuid kui lisada sellesse näiteks keedusoola, suureneb vee elektri­juhtivus märgatavalt. Aineid, mis peaaegu elektrit ei juhi, nimetatakse isolaatoriteks. Näiteks isoleeritakse elektri­juhtmeid plasti ja kummiga.

Eesti-Soome alalis­voolu­ühendus Estlink2 mere­kaabel on 145 km pikk ning selle rist­lõikes on näha mitu elektri­juhi- ja isolaatorikihti.

Mõtle

Milleks on Estlink2 vajalik?

Soojusjuhtivus on aine omadus kanda edasi soojusenergiat. Soojus levib, kuna aine­osakesed kogu aeg liiguvad ja põrkavad üksteise vastu, iga põrkuv osake paneb järgmise kiiremini võnkuma. Tavaliselt on head elektri­juhid ka head soojus­juhid. Erandiks on näiteks teemant, mis on küll hea soojus­juht, ent elektrit ei juhi (isolaator). Metallid on väga head soojusjuhid, halvasti juhivad soojust näiteks plastid ja kumm.

Hästi soojust juhtivad metallradiaatorid ja halvasti soojust juhtiv õhutühi ruum aknaklaaside vahel tagavad sooja toa.
More like this
More options

Keemilised omadused

Aine keemilised omadused on sellised omadused, mida saab kirjeldada keemilise reaktsiooni kaudu, mille käigus aine muundub, st muutub teis(t)eks aine(te)ks.

Süttivus

Süttivus näitab, kui kergesti aine või ainete segu põlema läheb. Kergesti või lausa plahvatusega süttivad sellised kütused nagu maagaas ja bensiin. Puit süttib vähese kuumutamise järel, metallid aga enamasti ei sütti. Süttivus võib sõltuda aine tükkide suurusest, näiteks süttib peeneteraline raua­puru kergesti, ent raudnael tuld ei võta.

Süttivus on keemiline omadus.
Etanool ehk piiritus on kergesti lenduv ja kergesti süttiv aine, mida kasutatakse näiteks piiritus­lampides.

Keemiline stabiilsus

Keemiline stabiilsus on aine või ainete segu omadus säilitada oma keemiline koostis. See väljendab, kui püsiv on aine või ainete segu vastavas keskkonnas. See on oluline näiteks ehitusmaterjali valides, eriti niiske kliima või sagedaste happesademete esinemis­piirkonnas. Raud on küll tugev ehitus­materjal, ent roostetab vee ja hapniku toimel kergesti, mis­tõttu tuleb raud­detailid katta näiteks värvi või püsivama metalli kihiga.

Värv kaitseb rauda roostetamise eest nii kaua, kuni värvikiht ei ole kahjustatud.
Kõige kõvem looduslik mineraal teemant on ka keemiliselt väga stabiilne.

Toksilisus

Toksilisus ehk mürgisus on keemiline omadus, mis näitab, kui ohtlik on aine organismile. Toksilisust kirjeldatakse enamasti kogusega, mis on surmav 50% katseloomadele. Üks mürgisemaid aineid on botuliini­toksiin, mille puhul piisab 0,2 mikrogrammist inimese surmamiseks. Tegelikult on peaaegu kõik ained mürgised, kui neid liiga suures koguses tarbida. Isegi keedu­sool (naatrium­kloriid) on mürgine, näiteks suures koguses soola tarbimine võib põhjustada oksendamist, hingamis­raskusi ja krampe.

Botoxi süstid sisaldavad kindlas koguses tugevat mürki botuliinitoksiini.
      • Värvus
      • Keemiline stabiilsus
      • Reaktsioonivõime
      • Tihedus
      • Elektrijuhtivus
      • Keemistemperatuur
      • Soojusjuhtivus
      • Süttivus
      • Toksilisus
      • Tugevus
      More like this
      More options

      Ma tean, et

      • Aine olek on aine esinemisvorm, mille määrab osakeste paiknemine ja nendevahelised vastastiktoimed.
      • Aine saab olla kolmes olekus: tahkes, vedelas ja gaasilises.
      • Sulamistemperatuur on temperatuur, mille juures aine sulab või tahkub.
      • Keemistemperatuur on temperatuur, mille juures aine keeb (aurustub ka vedelikusiseselt) ja millest madalamal saab aine kondenseeruda ehk muutuda vedelikuks.
      • Tihedus näitab ühikulise ruum­alaga ainekoguse massi.
      • Kõvadus on tahke aine omadus vastu panna kriimustamisele.
      • Tugevus on aine omadus vastu panna kuju muutmisele ja purunemisele.
      • Elektrijuhtivus on aine omadus juhtida elektrit ehk kanda edasi elektrivoolu.
      • Soojusjuhtivus on aine omadus kanda üle soojus­energiat.
      • Süttivus, keemiline stabiilsus ja toksilisus on aine keemilised omadused.
      More like this
      More options

      Jätan meelde!

      More like this
      More options

      Küsimused ja ülesanded

      1. Millist vedelat ainet tarvitad sa iga päev?
      2. Milline on elektrijuhtmete kõige olulisem omadus?
      3. Millises olekus on ained atmosfääris? Kas nende ainete keemistemperatuur on kõrge või madal?
      4. Mõtle, miks peavad kruvid olema kõvast ja tugevast materjalist.
      5. Miks ei saa Läänemeres sama­moodi hulpida nagu Surnumeres?
      6. Uuri internetist, milline aine juhib kõige paremini elektrit, milline on kõige tihedam ning milline kõige kõrgema keemistemperatuuriga.
      7. Nimeta mõni aine või materjal, mis süttib kergesti.
      More like this
      More options