1.1　我們周圍的物質世界

從古至今，山變成了海，海又成了山，巖石成了黏土，有用之物成了廢渣，而廢物又變成了寶……整個大自然就像一個藝術家的舞臺，真是氣象萬千，變化無窮。這一切的一切，都是物質的變化。

物質，多熟悉的名字！地球上的大氣、水、土壤、山川、樹林，人工生產的鋼鐵、化肥、塑料、纖維……所有這一切，不都是物質嗎？

盡管我們周圍有成千上萬種物質，但是，從本質上講，它們都只不過是由100多種化學元素（到2017年為止，已發現的118種元素全部對號入座，其中94種存在于地球上）構成的。正如26個英文字母可以組成許許多多的英文單詞，紅、黃、藍三原色可以組成千變萬化的顏色，磚頭、水泥等少數幾種建筑材料可以建成各式各樣的房子，100多種化學元素就可以形成千千萬萬種物質。而化學上，可以將物質分為純凈物和混合物兩大類。純凈物是僅僅含一種化學成分的物質，自然界中純凈物是不多的，絕大部分物質都是含多種化學成分的“大雜拌”，例如，海水的主要成分是水，但水里卻還溶有食鹽以及少量的氯化鎂、硫酸鎂等化合物。

純凈物一般是人們依靠分離提純或人工生產得來的。每一種純凈物都有一個化學名稱與之相對應，并可用一組被稱為分子式的化學符號來表示，而分子式又是由數字和元素符號組合而成的。每一種元素在化學上都統一規定了一個特定的符號，譬如氧元素的元素符號為O，而鐵元素的元素符號為Fe。分子式不僅僅反映了組成該物質（化學成分）的元素種類，同時也告訴我們每種元素所占的比例。比如，水的分子式為H₂O，它表明了水是由氫和氧兩種元素組成的，并且每個水分子由2個氫原子和1個氧原子構成，水是由許許多多的水分子構成的。

純凈物中有的由一種元素組成，有的由兩種或兩種以上的元素組成。由一種元素組成的純凈物稱為單質，常見的各種金屬，空氣中的氧氣、氮氣等都是單質。而由不止一種元素組成的純凈物稱為化合物，水、二氧化碳、食鹽、酒精、蔗糖等都是化合物?；衔锊煌谇懊嫠f的混合物，它雖然也是由多種化學元素組成，但在化合物中，各種元素通常是原子或離子以某種特殊的相互作用聯結在一起，化合成化合物分子，化合物正是由無數個這種分子組成的。一種化合物只含有一種分子，而每個分子又由固定數目的原子按同樣的方式結合而成。因此，化合物的組成是保持恒定的。而對于混合物，比如水泥、玻璃或木材之類，雖然看起來是一種特定的物質，但實際上它們的化學組成不是確定的，而是可變的，也就是說，它們所含的元素和化合物的種類以及這些物質的組成比例往往有很大變化。

世界上的一切物質，大至星球宇宙，小至塵埃微粒，都在永不停息地運動著、變化著。物質的運動，或者說物質的變化，盡管多種多樣，但究其本質，總括起來不外乎兩大類——物理變化和化學變化。

汽車司機將礦石運進工廠，小朋友把皮球東丟西扔，主婦們將一壺燒開的水灌進暖瓶，鍋爐將水燒成蒸汽供給熱量……這一切變化都是運動吧！這些運動有一個共同的特點——要么是機械位移，要么是狀態變異，并沒有產生新物質。不是嗎？礦石由礦山“走到”了工廠——位置移動；液體的水變成了水蒸氣或固體冰——狀態變異……如此而已。人們把這類變化稱為物理變化。

再來看看另外一些變化。不妨先做這樣一個實驗：把生石灰浸泡在水中，澄清后，傾出上層清亮的水溶液；用根干凈的細玻璃管向清液內吹氣，你會看到，透明的溶液渾濁了；如果多吹些時候，有意思的事情發生了，石灰水又變清了；稍微加加熱，又渾濁了。這是多么有趣的變化啊！在這一系列過程中，物質發生的變化就復雜得多了：清澈的石灰水是氫氧化鈣溶液，吹進二氧化碳氣，生成了一種叫作碳酸鈣（就是石灰石的主要成分）的固體小顆粒；繼續吹入二氧化碳，碳酸鈣轉變成碳酸氫鈣而溶解于水中；將后者加熱，又析出碳酸鈣的固體并放出二氧化碳氣。這就是神奇的化學反應。

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物質的組成