Aine omadused

  • Millised on aine füüsikalised ja keemilised omadused?
  • Miks on oluline teada aine omadusi?
Seotud sisu
Muud tegevused

Sulav lusikas

Aine omadusi on vaja teada ka igapäevaelus. Näiteks tahame lusikaga enamasti midagi segada või süüa, kui see aga käes ära sulaks, oleksime väga üllatunud. Kuid just sellist nalja saab teha sõbrale galliumist lusikaga. Selleks aga on vaja teada aine sulamis­temperatuuri, mis on üks paljudest aine omadustest. Ainetel eristatakse füüsikalisi ja keemilisi omadusi.

Sulamistemperatuur on aine füüsikaline omadus. Galliumi sulamis­temperatuur on nii madal, et metall sulab juba käesoojaga
Seotud sisu
Muud tegevused

Aine füüsikalised omadused

Aine füüsikalised omadused on sellised, mida saab mõõta ja kirjeldada ilma, et aine muunduks teis(t)eks aine(te)ks.

Üks huvitav füüsikalise omaduse näide on aine keemis­temperatuur, mis ajas alkeemikuid (vt ptk 1.1) tihti segadusse, kuna aine tundus keemisel ära kaduvat

Aine värvust, lõhna ja olekut on kerge kirjeldada. Kuid selliste füüsikaliste omaduste nagu aine tihedus, kõvadus ja tugevus ning elektri- ja soojus­juhtivus tuvastamine nõuab põhjalikumat uurimist.

Aine füüsikalisi omadusi saab kirjeldada ja mõõta siis, kui aine ...

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

Aine olekud ja ülemineku­temperatuurid

Enamik aineid saab olla kolmes olekus: tahkes, vedelas ja gaasilises. Aine olekut nimetatakse täpsemalt agregaat­olekuks. Agregaat­oleku mingil kindlal temperatuuril määrab aine­osakeste­vaheliste sidemete tugevus.

TAHKE

VEDEL

GAASILINE

  • osakesed on lähestikku
  • osakeste­vahelised sidemed tugevad
  • osakestel kindel koht
  • ainel kindel kuju
  • osakesed võnguvad oma kohal
  • enamasti paiknevad osakesed korra­päraselt, st moodus­tavad kristalli
  • osakeste­vahelised sidemed pole väga tugevad
  • osakesed ei paikne korra­päraselt
  • osakesed saavad oma asu­kohta muuta
  • vedelikku saab valada
  • vedelik võtab anuma kuju
  • osakesed üks­teisest kaugel
  • osakeste vahel sidemeid pole
  • osakesed liiguvad korra­päratult
  • aine täidab kogu ruumi
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. Nähtav udu koosneb pisikestest tahke vee kristallidest või vedela vee piiskadest

Aine üleminek ühest olekust teise toimub kindlal temperatuuril – ülemineku­temperatuuril. 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.

Aine üleminekud ühest agregaatolekust teise
  • Aineosakesed täidavad kogu ruumi ja nende vahel pole sidemeid.  
  • 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, mitu massi­ühikut ainet on ühes ruumala­ühikus. Tiheduse tähis on ρ (roo) ja põhi­ühik 1 kg/m3. Väiksemate aine­koguste ja lahuste korral kasutatakse enamasti 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 sellele iseloomulik tihedus. Puhta vee tihedus on 1 g/cm3. Ained, mille tihedus on suurem kui veel, vajuvad põhja, näiteks hõbe. Ained, mille tihedus on väiksem kui veel, jäävad pinnale hulpima, näiteks parafiin. Veel ainete tihedusi leiad tabelitest õpiku lõpus.

Eesti järvede vee tihedus on ligikaudu 1,00 g/cm3. Surnumere tihedus on suure soolsuse tõttu 1,24 g/cm3. Just sellepärast saab inimene (keskmine inimkeha tihedus on 1,06 g/cm3) ilma pingutuseta Surnumere pinnal hulpida
Õli tihedus on keskmiselt 0,92 g/cm3. Supileem on enamasti soolasem kui kraani­vesi, mis­tõttu on leeme tihedus natuke üle 1,00 g/cm3. Õli tihedus on leeme tihendusest väiksem ning seetõttu koguneb õli supi pinnale
Ankruid tehakse mitme­sugustest metallidest (rauast, alumiiniumist, pronksist, terasest) ja nende sulamitest, sest nende tihedus jääb vahemikku 2,7–8 g/cm3, mis on suurem nii mageda kui ka soolase vee tihedusest. Nii tagatakse ankru põhja vajumine

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/cm3  0,9 g/cm3

1,00 g/cm3  1000 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 aineid on teemant, sellega võib peaaegu kõiki teisi aineid kriimustada. Teemandi­puruga kaetud lõike­kettaid kasutataksegi just siis, kui on vaja mõnd väga kõva materjali lõigata. Mõne aine 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 kuigi teemant on küll äärmiselt kõva, võib selle võrdlemisi kergesti kildudeks lüüa.

Teemantpuruga kaetud lõikeketastega saab lõigata tänavakive
Üle poole toodetavast titaanist kasutatakse sulamite koostises raketi- ja lennuki­ehituses, näiteks valmistatakse sellest tule­müüre, telikuid ja hüdraulilisi süsteeme

Kõvadus on aine omadus pidada vastu ...

  • painutamisele.
  • leotamisele.
  • kriimustamisele.

Tugevus on aine omadus pidada vastu ...

  • painutamisele.
  • lõikamisele.
  • kriimustamisele.

Elektri- ja soojusjuhtivus

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

6. märtsil 2014 avati Eesti-Soome alalis­voolu­ühendus Estlink2, mis suurendas märgatavalt elektri ülekande­võimsust. Estlink2 mere­kaabli pikkus on 145 km ning selle rist­lõikes on näha mitu elektri­juhi ja isolaatori kihti

Mõtle

  • Milleks on Estlink2 vajalik?

Soojusjuhtivus näitab, kui hästi liigub soojus läbi aine. 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). Väga head soojus­juhid on metallid, mistõttu tehakse neist näiteks radiaatoreid. Halvasti juhivad soojust plast ja kumm ning õhu­tühi ruum akna­klaaside vahel.

Hästi soojust juhtivad metallradiaatorid ja halvasti soojust juhtiv õhutühi ruum aknaklaaside vahel tagavad sooja toa
Seotud sisu
Muud tegevused

Aine keemilised omadused

Aine keemilised omadused on sellised, mida saab kirjeldada keemilise reaktsiooni kaudu, st aine peab muunduma teis(t)eks aine(te)ks.

Süttivus

Süttivus näitab, kui kergesti aine põlema läheb. Kergesti­süttivate ainete lähedal ei tohi lahtist leeki või sädemeid olla. 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.

Tikupead on kaetud hõõrdumisel kergesti­ süttiva ainete seguga
Etanool ehk piiritus on kergesti lenduv ja kergesti süttiv aine, mida kasutatakse seetõttu näiteks piiritus­lampides 

Keemiline stabiilsus

Keemiline stabiilsus on aine omadus säilitada oma keemiline koostis. Teiste sõnadega, see väljendab seda, kui püsiv on aine vastavas kesk­konnas. See on oluline näiteks ehitus­materjali valides, eriti niiske kliima või sagedate happe­sademete esinemis­piir­konnas. 

Raud on küll tugev ehitus­materjal, ent roostetab vee ja hapniku toimel kiiresti. See­tõttu on oluline rauast detailid katta värvi- või mõne püsivama metalli kihiga
Kõige kõvem looduslik mineraal teemant on ka keemiliselt väga stabiilne

Toksilisus

Toksilisus ehk mürgisus on aine keemiline omadus, mis näitab, kui ohtlik see on organismile. Toksilisust kirjeldatakse enamasti kogusega, mis on surmav 50% katse­loomadele. Üks mürgisemaid aineid on botuliini­toksiin, mille puhul piisab 0,2 mikrogrammist inimese surmamiseks. Huvitaval kombel saab seda sama ainet kindlates kogustes kasutada kortsude silumiseks (Botox). 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 tugevat mürki botuliini­toksiini
      • Värvus
      • Reaktsioonivõime
      • Soojusjuhtivus
      • Tihedus
      • Keemiline stabiilsus
      • Elektrijuhtivus
      • Süttivus
      • Keemistemperatuur
      • Toksilisus
      • Tugevus
      Seotud sisu
      Muud tegevused

      Ma tean, et ­...

      • Aine olek võib olla tahke, vedel või gaasiline.
      • 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.
      • Kõvadus on tahke aine omadus vastu panna kriimustamisele.
      • Tugevus on aine omadus vastu panna kuju muutmisele ja purunemisele.
      • Tihedus näitab aine massi ruumala­ühiku kohta.
      • Elektrijuhtivus on aine omadus juhtida elektrit.
      • Soojusjuhtivus on aine omadus kanda üle soojus­energiat soojemalt kehalt jahedamale aine­osakeste põrkumise tõttu.
      • Süttivus, keemiline stabiilsus ja toksilisus on aine keemilised omadused.
      Seotud sisu
      Muud tegevused

      Küsimused

      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.
      Seotud sisu
      Muud tegevused