పదార్థం - వర్గీకరణ

మూడు రూపాలు.. ఎన్నో ధర్మాలు!

కనిపించే చెట్లు, నీళ్లు, రాళ్లు, చందమామ, నక్షత్రాలతో పాటు కంటికి అందని గాలి కూడా పదార్థమే. భౌతికంగా కొంత స్థలాన్ని ఆక్రమించి ఉనికిని, ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉండే ప్రతిదీ పదార్థమే. అది ప్రధానంగా మూడు రూపాల్లో ఉండి, ఎన్నో ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తుంది. ఉష్ణోగ్రత, పీడనాలను అనుసరించి పదార్థాల ఘన, ద్రవ, వాయు స్థితుల్లో మార్పులు ఏర్పడుతుంటాయి. వాటి లక్షణాలను, ప్రవర్తనలను అర్థం చేసుకోవాలంటే పదార్థ నిర్వచనం, వర్గీకరణ, నిత్య జీవితంలో అనువర్తనాల గురించి అవగాహన పెంచుకోవాలి. 

పదార్థ సంఘటనం, నిర్మాణం, వాటి చర్యల గురించి వివరించే శాస్త్రాన్ని రసాయన శాస్త్రం అంటారు. రసాయన శాస్త్రం పితామహుడు రాబర్ట్‌ బాయిల్‌. ఆధునిక రసాయన శాస్త్ర పితామహుడిగా ఆంటోని లెవోయిజర్‌ని పేర్కొంటారు. భౌతిక రసాయన శాస్త్రం పితామహుడు విల్‌హెల్మ్‌ ఆస్వాల్డ్‌.

పదార్థం: సాధారణంగా కొంత ద్రవ్యరాశితో ఉండి, స్థలాన్ని ఆక్రమించే దేనినైనా పదార్థం అంటారు. పదార్థాన్ని ముఖ్యంగా రెండు విధాలుగా వర్గీకరించారు.

భౌతిక వర్గీకరణ: పదార్థం ముఖ్యంగా ఘన, ద్రవ, వాయు అనే మూడు భౌతిక స్థితుల్లో ఉంటుంది.

ఘన పదార్థాలు: Na, K, P, Al 

ద్రవ పదార్థాలు:  Hg, Br  

వాయు పదార్థాలు: N2, O2, He, Ne 

పదార్థాలు ప్రదర్శించే ధర్మాలు:

* ఘనపదార్థాలు నిర్దిష్ట ఆకారం, ఘనపరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. 

* ద్రవపదార్థాలు నిర్దిష్ట ఘనపరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. కానీ నిర్దిష్ట ఆకారాన్ని కలిగి ఉండవు.    

* వాయుపదార్థాలు నిర్దిష్ట ఆకారం, ఘనపరిమాణాన్ని కలిగి ఉండవు. 

* ఘనపదార్థాల్లో కణాల మధ్య దూరం చాలా తక్కువ. కాబట్టి వీటి మధ్య ఆకర్షణ బలం చాలా ఎక్కువ.

* ద్రవపదార్థాల్లో కణాల మధ్య దూరం మధ్యస్థంగా ఉండటం వల్ల ఆకర్షణ బలం తక్కువగా ఉంటుంది.

* వాయుపదార్థాల్లో కణాల మధ్య దూరం చాలా ఎక్కువ. కాబట్టి ఆకర్షణ బలం చాలా తక్కువ.

సంపీడ్యత: ఒక వస్తువుపై బలాన్ని ప్రయోగించి ఆకారంలో మార్పు కలిగించడాన్ని సంపీడ్యత అంటారు.

* ఘనపదార్థాలకు సంపీడ్యత చాలా తక్కువగా, ద్రవ పదార్థాలకు మధ్యస్థంగా, వాయు పదార్థాలకు గరిష్ఠంగా ఉంటుంది.

వ్యాపనం: పదార్థాలు తమంతట తాము ఒక చోటు నుంచి మరొక ప్రదేశానికి ప్రవహించే ధర్మాన్ని వ్యాపనం అంటారు. 

* ఘనపదార్థాలకు వ్యాపనం తక్కువగా, ద్రవపదార్థాలకు మధ్యస్థంగా, వాయుపదార్థాలకు గరిష్ఠంగా ఉంటుంది.

ప్లాస్మా: పదార్థం నాలుగో స్థితినే ప్లాస్మా అంటారు. పదార్థాన్ని వేడిచేస్తే అది వాయువుగా మారుతుంది. ఆ వాయువుకు అత్యధిక తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రత కలగజేసినప్పుడు ప్లాస్మా స్థితిలోకి మారుతుంది. ఈ స్థితిలో అత్యంత ఉత్తేజ పూరితమైన, ఆవేశయుత రేణువులను కలిగి ఉంటుంది. 

ఉదా: ఫ్లోరోసెంట్‌ ట్యూబులు, నియాన్‌ లైట్లను ప్లాస్మా లైట్లు అంటారు.

*  వంటకు LPG ని, మోటార్‌ వాహనాల్లో  CNG ని ఉపయోగిస్తారు. పెద్ద పరిమాణంలో ఉండే ఈ వాయువులను సంపీడ్యం చెందించి, తక్కువ పరిమాణం ఉండే సిలిండర్లలో నింపుతారు. వీటిని సులభంగా ఎక్కడికైనా తీసుకెళ్లవచ్చు.

* వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్, కార్బన్‌డయాక్సైడ్‌ లాంటి వాయువులు భూమిపై ఉండే ప్రాణులు, మొక్కలకే కాకుండా నీటిలో జీవించే మొక్కలు, జంతువుల మనుగడకు కూడా అవసరం. ఈ వాయువులు నీటిలో వ్యాపనం చెందడం/కరగడం వల్ల అది సాధ్యమవుతుంది.

* HClకంటే అమ్మోనియా (NH₃) వ్యాపన వేగం ఎక్కువ.

* అన్నీ వాయువుల కంటే హైడ్రోజన్‌కి వ్యాపన వేగం అధికం.

 

పదార్థంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం:

* ఘనపదార్థాలను వేడి చేస్తే ద్రవస్థితిని పొందకుండా నేరుగా వాయుస్థితిలోకి మారడాన్ని ఉత్పతనం అంటారు.

ఉదా: Dryice  (ఘన CO₂) నాఫ్తలీన్‌ గోళీలు, కర్పూరం, ఘన సోడియం, ఘన అయోడిన్, అమ్మోనియం క్లోరైడ్‌ మొదలైనవి.

* వాయు పదార్థం నేరుగా ఘనస్థితిలోకి మారడాన్ని నిక్షేపణ అంటారు. 

ఉదా: అయోడిన్, అమ్మోనియం క్లోరైడ్‌ బాష్పాలు.

ఇగురుట: ఏదైనా ద్రవం దాని మరిగే స్థానం కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద బాష్పంగా మారడాన్ని ఇగురుట అంటారు.

* ఇగురుటపై పదార్థ ఉపరితల వైశాల్యం, ఉష్ణోగ్రత, గాలివేగం, ఆర్ద్రత ప్రభావం చూపుతాయి. 

* ఉపరితల వైశాల్యం పెరిగితే ఇగురుట ఎక్కువవుతుంది.

* గాలివేగం, ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువైతే ఇగురుట కూడా అధికంగానే ఉంటుంది.

* ఆర్ద్రత ఎక్కువగా ఉంటే ఇగురుట తక్కువ.

అనువర్తనాలు:

* తడిచిన దుస్తుల్లోని నీటి బిందువులు ఇంకిపోవడం.

* వ్యాయామం తర్వాత చెమట పట్టినప్పుడు శరీరంపై ఉండే చెమట లోపల ఉన్న వేడిని గ్రహించి ఇగురుతుంది. దీనివల్ల మన శరీరం చల్లగా ఉందనే అనుభూతి కలుగుతుంది.

* మట్టికుండలోని నీరు చల్లగా మారడం.

*  సముద్రాల్లోని నీరు ఇగిరి ఆవిరిగా మారి మేఘాలను ఏర్పరచడం.

స్వభావరీత్యా రెండు రకాలు: పదార్థాలను రసాయన స్వభావం బట్టి శుద్ధ, మిశ్రమ పదార్థాలుగా వర్గీకరిస్తారు.

శుద్ధ పదార్థాలు: పదార్థం ఏ భాగం నుంచి తీసుకున్న నమూనాలోనైనా సంఘటనంలో మార్పు లేకపోతే, ఆ పదార్థాలను శుద్ధ పదార్థాలు అంటారు.

* భౌతిక పక్రియల ద్వారా అణుఘటకాలను వేరు చేయలేని పదార్థాలను శుద్ధ పదార్థాలు అంటారు. ఉదా: గోల్డ్‌ బిస్కెట్‌

* శుద్ధ పదార్థాలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.

1) మూలకం: ఒకే రకమైన పరమాణువుల కలయిక వల్ల ఏర్పడిన శుద్ధ పదార్థాన్ని మూలకం అంటారు.

ఉదా: శుద్ధ బంగారంలో కేవలం బంగారం పరమాణువులే ఉంటాయి.

H - H - H₂ 

N - N - N₂ 

2) సమ్మేళనం: రెండు లేదా విజాతి పరమాణువుల కలయిక వల్ల ఏర్పడిన పదార్థాన్ని సమ్మేళనం అంటారు.
ఉదా: H₂, O₂లను 1 : 8 భార నిష్పత్తిలో సంయోగం చెందించగా ఏర్పడిన పదార్థం.

Na - Cl - NaCl

H - Cl - HCl 

మిశ్రమ పదార్థాలు: రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అణుఘటకాల కలయిక వల్ల ఏర్పడే పదార్థాన్ని మిశ్రమం అంటారు.ఈ మిశ్రమం రెండు రకాలు

సజాతీయ మిశ్రమాలు: మిశ్రమంలోని అణుఘటకాలు ఆ మిశ్రమం అంతటా ఏకరీతిగా విస్తరించి ఉంటే ఆ మిశ్రమాన్ని సజాతీయ మిశ్రమం అంటారు.

ఉదా: గాలి, షర్బత్, నిజ ద్రావణాలు, చక్కెర ద్రావణం, మిశ్రమలోహాలు.

ద్రావణాలు: రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పదార్థాల సజాతీయ మిశ్రమాన్ని ద్రావణం అంటారు. ద్రావణం ఏర్పడటం అనేది భౌతిక మార్పు. ఎందుకంటే ఈ ప్రక్రియలో కొత్త పదార్థాలు ఏర్పడవు.

* ద్రావణంలోని అణుఘటకాల ధర్మాలు మారవు.

ఉదా: ఉప్పు + నీరు - ఉప్పునీరు

      అయోడిన్‌ + ఆల్కహాల్‌ - టింక్చర్‌ అయోడిన్‌

నిజద్రావణాలు: రెండు అణుఘటకాలు మాత్రమే ఉన్న ద్రావణాన్ని ద్విగుణాత్మక ద్రావణం అంటారు. ఒక ద్విగుణాత్మక ద్రావణంలో ఎక్కువ పరిమాణంలోని అణుఘటకాన్ని ద్రావణి అని, తక్కువ పరిమాణంలో ఉండే అణుఘటకాన్ని ద్రావితం అని అంటారు. ఉదా: ఉప్పునీరులో నీరు ఒక ద్రావణి కాగా, ఉప్పు ఒక ద్రావితం.

* నీరు ద్రావణిగా ఉండే ద్రావణాన్ని జలద్రావణం అంటారు. ఉదా: సముద్ర నీరు

* ఆల్కహాల్‌ ద్రావణిగా ఉండే ద్రావణాన్ని ఆల్కహాలిక్‌ ద్రావణం అంటారు. ఉదా: టింక్చర్‌ అయోడిన్‌

మూడు రకాలు:  ద్రావణంలో ద్రావిత పరిమాణాన్ని బట్టి ద్రావణాలు మూడు రకాలు.

1)  అసంతృప్త ద్రావణం: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒక ద్రావణిలో కరగ గలిగిన దాని కంటే తక్కువ ద్రావితం కరిగి ఉన్నట్లయితే ఆ ద్రావణాన్ని అసంతృప్త ద్రావణం అంటారు.

2) సంతృప్త ద్రావణం: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒక ద్రావణిలో కరగ గలిగినంత ద్రావితం కరిగివుంటే ఆ ద్రావణాన్ని సంతృప్త ద్రావణం అంటారు.

3) అతిసంతృప్త ద్రావణం: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒక ద్రావణిలో కరగ గలిగిన దానికంటే అధిక పరిమాణంలో ద్రావితాన్ని కరిగించుకున్న ద్రావణాన్ని అతి సంతృప్త ద్రావణం అంటారు.ఇది అస్థిరమైంది.

ద్రావణాల్లో రకాలు: ద్రావణంలోని ద్రావితం, ద్రావణిల భౌతిక స్థితుల ఆధారంగా ద్రావణాలను తొమ్మిది రకాలుగా విభజించవచ్చు.

వాయు ద్రావణాలు: * వాయువులో వాయువు - గాలి (N₂ + O₂)  * వాయువులో ద్రవం - తడిగాలి * వాయువులో ఘనం - గాలిలో కర్పూరం.

ద్రవ ద్రావణాలు: * ద్రవంలో వాయువు - సోడా నీరు

* ద్రవంలో ద్రవం - సారాయి నీరు

* ద్రవంలో ఘనం - నీటిలో చక్కెర

ఘన ద్రావణాలు: * ఘనంలో వాయువు - పెల్లాడియమ్‌పై అధిశోషణం చెందిన హైడ్రోజన్‌

* ఘనంలో ద్రవం - ఎమాల్గమ్‌

* ఘనంలో ఘనం - మిశ్రమ లోహాలు

ద్రావణీయత: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద 100 గ్రాముల శుద్ధ ద్రావణిలో కరిగే ద్రావితం గరిష్ఠ పరిమాణాన్ని ద్రావణీయత అంటారు. * ఒక ద్రావణిలో ద్రావిత పరిమాణం తక్కువ ఉంటే ఆ ద్రావణాన్ని విలీన ద్రావణమని, ఎక్కువగా ఉంటే ఆ ద్రావణాన్ని గాఢ ద్రావణం అంటారు. * ద్రావణీయత పలు అంశాలపై ఆధారపడుతుంది. అవి 1) ద్రావిత స్వభావం 2) ద్రావణి స్వభావం 3) ఉష్ణోగ్రత 4) ద్రావిత కణాల పరిమాణం 5) కలియబెట్టడం

* ద్రావణాల్లో ద్రావితం కరిగే ప్రక్రియ ఉష్ణగ్రాహక చర్య అయితే ఉష్ణోగ్రత పెరగడంతోపాటు ద్రావణీయత కూడా పెరుగుతుంది.

ఉదా: పాలలో చక్కెర వేసినప్పుడు ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే చక్కెర ద్రావణీయత పెరుగుతుంది.

* వాయువుల్లో ద్రావణీయత.. ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే తగ్గుతుంది.

ఉదా: వేసవిలో ఆక్సిజన్‌ ్బవీ2్శ నీటి నుంచి ఆవిరి కావడం వల్ల చేపలు వీ2 కోసం నీటి ఉపరితలంపైకి వస్తాయి.

విజాతీయ మిశ్రమాలు: ఒక మిశ్రమంలోని భిన్న పదార్థాలు.. ఒకే పదార్థ భాగాలుగా కలిసి ఉంటే ఆ మిశ్రమాన్ని విజాతీయ మిశ్రమాలు అంటారు.

ఉదా: నూనె - నీటి మిశ్రమం, సిలికా - ఉప్పు మిశ్రమం

* విజాతీయ మిశ్రమాలు ప్రధానంగా రెండు రకాలు

1) కొల్లాయిడ్స్‌: * ఇందులోని కణాలు కన్ను నేరుగా గుర్తించలేనంత చిన్నవిగా ఉంటాయి.

* ఇవి కాంతి కిరణపుంజాన్ని పరిక్షేపణం చెందించి టిండాల్‌ ప్రభావాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.

* ఇవి స్థిరమైనవి. వీటిని కదపకుండా కొద్దిసేపు ఉంచినప్పటికీ కణాలు అడుగు భాగానికి చేరవు.

* వీటిలోని అణుఘటకాలను అపకేంద్ర యంత్రం ద్వారా వేరుచేయవచ్చు.

ఉదా: పాలు, షేవింగ్‌క్రీమ్, మిల్క్‌ ఆఫ్‌ మెగ్నీషియా, ఫేస్‌క్రీమ్స్, మేఘాలు, రంగురాళ్లు, జెల్లీలు, జున్ను, ఐస్‌క్రీమ్స్, వాహనాల నుంచి వెలువడే పొగ.

2) అవలంబనాలు: * ఇందులోని కణాలను కంటితో నేరుగా చూడవచ్చు.

* అవలంబనాల ద్వారా కాంతి ప్రసరించినప్పుడు అది పరిక్షేపణ చెందే మార్గం మనకు కనిపిస్తుంది.

* ఇవి అస్థిరమైనవి. వీటిని కదపకుండా ఉంచితే ద్రావిత కణాలు మెల్లగా అడుగుకు చేరతాయి.

* వీటిని వడబోత, తేర్చడం లాంటి ప్రక్రియల ద్వారా మిశ్రమాల నుంచి వాటి అణుఘటకాలను వేరుచేయవచ్చు.

 

మాదిరి ప్రశ్నలు

1. రసాయనశాస్త్ర పితామహుడు ఎవరు?

1) రాబర్ట్‌ బాయిల్‌   2) లెవోఇజర్‌   3) ఆస్వాల్డ్‌   4) జోసఫ్‌ ప్రాస్ట్‌

 

2. నిర్దిష్ట ఘనపరిమాణం ఉండి, నిర్దిష్ట ఆకారాన్ని కలిగి ఉండని పదార్థాలను గుర్తించండి.

1) ఘనపదార్థాలు     2)వాయుపదార్థాలు 3) ద్రవపదార్థాలు     4) ప్లాస్మా

3. నియాన్‌ లైట్స్‌ను కిందివాటిలో ఏమని పిలుస్తారు?

1) CFL లైట్స్‌    2) LED లైట్స్‌   3) ఫ్లోరోసెంట్‌ లైట్స్‌   4) ప్లాస్మా లైట్స్‌

4.  CNG, LPG  లాంటి పెద్ద పరిమాణంలో ఉన్న వాయువులను ఏ ధర్మం ఆధారంగా సిలిండర్‌లలో నింపుతారు?

1) వ్యాపనం   2) సంపీడ్యత   3) వ్యాకోచం   4) సంకోచం

5. ఘనపదార్థాన్ని వేడిచేస్తే నేరుగా వాయుస్థితిలోకి మారడాన్ని ఏమంటారు?

1) ద్రవీభవనం    2) విక్షేపణం   3) బాష్పీభవనం  4) ఉత్పతనం

6. అన్నింటి కంటే అత్యధిక వ్యాపన ధర్మం ఉండే వాయువును గుర్తించండి.

1) నైట్రోజన్‌    2) అమ్మోనియా   3) హైడ్రోక్లోరిక్‌ వాయువు   4) హైడ్రోజన్‌

7. కుండలో నీరు పోసినప్పుడు కొద్దిసేపటి తర్వాత అది చల్లగా అవుతుంది. దీనికి కారణమైన ప్రక్రియను గుర్తించండి.

1) ద్రవీభవనం   2) సాంద్రీకరణం   3) ఇగురుట   4) ఘనీభవనం

 

8. కిందివాటిలో సజాతీయ మిశ్రమాన్ని గుర్తించండి.

1) పాలు   2) నీరు   3) షర్బత్‌     4) గాలి

9. టిండాల్‌ ప్రభావాన్ని ఏర్పరిచే ద్రావణాలను గుర్తించండి.

1) నిజద్రావణాలు   2) కొల్లాయిడ్‌ ద్రావణాలు  3) అవలంబనాలు   4) సజాతి ద్రావణాలు

10. అవలంబనాలను వేరుచేయడానికి ఉపయోగించే పద్ధతి- 

1) బాష్పీభవనం   2) స్ఫటికీకరణం   3) అపకేంద్ర యంత్రం   4) వడబోత, తేర్చుట

 

సమాధానాలు

1-1, 2-3, 3-4, 4-2, 5-4, 6-4, 7-3, 8-4, 9-2, 10-4.

రచయిత: చంటి రాజుపాలెం