物質(化學物質)

根據學科的不同，“物質”概念的具體指稱有所不同[1]。在化學中，物質是指任何有特定分子標識的有機物質或無機物質，包括：(1)整體或部分地由化學反應的結果產生的物質或者天然存在物質的任何化合物；(2)任何元素或非化合的原子團。化學物質包括元素、化合物(含其中添加劑，雜質），副產物，反應中間體和聚合物。但不包括混合物、製品（劑），物品。分子能獨立存在，是保持物質化學性質的最小微粒。原子是化學變化中的最小微粒，在化學反應中，原子重新組合成新物質。原子結合形成分子。離子是帶電的原子或原子團。

基本介紹

• 中文名：物質
• 外文名：Substance
• 繁體：物質
• 拼音：wù zhì
• 組成：原子、分子和離子

物質定義

1、天然存在的化學物質(Naturally Occurring Chemical Substance)：指任何自然環境中存在的未經加工的物質或者僅通過人力、機械或重力方式，通過溶解在水中、浮選、或通過加熱脫水而沒有發生化學變化的過程從自然環境中提取出來的任何物質。

2、有準確定義的化學物質(Well-defined chemical substance)：指可以用完整的化學結構式和特定的分子式描述的化學物質，儘管這類物質中取代基的位次是未知的或可變的，但取代基的數量等信息卻是已知的。

3、沒有準確定義的化學物質(Poorly-defined chemical substance)：指無法用完整的化學結構或/和特定的分子式描述的化學物質。

4、現有化學物質(Existing Chemical Substance)：指在法律規定期間，為了商業目的在中國國內生產或已經從國外進口並且已經列入《中國現有化學物質名錄》中的化學物質。

5、新化學物質(New Chemical Substance)：指任何未包括在《中國現有化學物質名錄》中的化學物質。

6、研究與開發用化學物質(Research and Development Chemical Substance)：指任何製造或進口的僅僅用來進行科學研究與開發或分析測試的化學物質。

物質分類

化學物質是化學運動的物質承擔者，也是化學科學研究的物質客體。這種物質客體雖然從化學對象來看只是以物質分子為代表，然而從化學內容來看則具有多種多樣形式，涉及到許許多多物質。因此，研究化學物質的分類就顯得非常重要。

按照物質的連續和不連續（分立的）形式，首先可以把化學物質分為連續的巨觀形態的物質，如各種元素、單質與化合物，以及不連續的微觀形態的物質，如各種化學粒子等兩大類物質。

化學物質樹狀分類法：（1）、混合物：空氣、溶液、合金。（2）純淨物：1.單質：金屬、非金屬。2.化合物：氧化物、酸、鹼、鹽。

交叉分類法：同一物質按不同標準分類；例：NaSO4，可以從陽離子角度分為鈉鹽、陰離子角度分為陰離子。

多維分類：於化學物質的分類，正隨著化學的發展而不斷進行新的嘗試。中國著名化學家、北京大學徐光憲教授正致力於探索一種新的化學物質分類法，即分子分類法或“多維分類”法。1982年，在中日美三國金屬有機化學討論會上，他提出了分子的（n ×c π）四維分類法及有關的七條結構規則。在新的分類法中，他提出了分子片的概念。分子片是處於原子和分子之間的一個中間層次的概念。例如無機化合物中的硫酸根、碳酸根等和有機化合物的官能團，都可視為分子片。每個分子片都由中心原子和配位體所組成。套用這種分子的分類方法，可以把數以百萬計的各種有機的和無機的分子看作是各由若干分子片所組成。按照四維分類法把所有的分子分成4 大類型，即單片分子、雙片分子、多片分子（含鏈式、環式、多環式和原子簇化合物）和複合分子（看作是由鏈、環、簇的的各種組合而成的複雜原子）等4大類型。組成這些分子的分子片又可以按它的價電子數的多少分為25類。對同一類分子片，還可以按其中心原子所屬的周期不同進一步分類。這樣，使用分子片的概念並運用四維分類法與結構規則，就可以把所有的分子進行分類。同時還可以由分子式去估算分子的結構類型，預見新的原子簇化合物和金屬有機化合物，並探討它們的反應性能等。

存在狀態

物質有六種存在形態：固態、液態、氣態、等離子態、玻色-愛因斯坦凝聚態、費米子凝聚態。固態物質具有形狀和體積，它們的分子緊緊地結合在一起。液態物質也有體積，但沒有形狀，相比之下，它們的分子結合得要鬆散一些，因而液體可以被傾倒到一個容器中以測量它們的體積。氣體既沒有體積也沒有形狀，它們的分子會自由地移動，從而充滿任何一個可以封閉它們的容器。等離子態是由等量的帶負電的電子和帶正電的離子組成。玻色-愛因斯坦凝聚態表示原來不同狀態的原子突然“凝聚”到同一狀態(一般是基態)。即處於不同狀態的原子“凝聚”到了同一種狀態。

氣態物質

我們的生活空間被大量氣體包圍著。許多古人觀察到：風能夠將較細的樹幹吹彎了腰，燒開的水中會冒出氣泡。因此早期的哲學家相信有一種稱為“空氣”的元素存在，並具有上升的傾向。17 世紀時，托里切利證明空氣和固體、液體一樣具有重量。到了18世紀，化學家證明了空氣是多種氣體的混合物，並且在化學反應中發現了許多氣體。這些新發現的氣體立刻就有了實際的套用，例如從煤中提煉出的氣體就可以產生光與熱。

液態物質

液體的粒子會互相吸引而且離得很近，所以不易將固定體積的液體壓縮成更小的體積或是拉大成更大的體積。受熱時，液體粒子間的距離通常都會增加，因而造成體積膨脹。當液體冷卻時，則會發生相反的效應而使體積收縮。液體可以溶解某些固體，例如將食鹽放入水中，食鹽顆粒好像會漸漸消失。其實是因為食鹽溶於水後電離出鈉離子與氯離子，並均勻分布在水中，形成一種水溶液。此外，液體還可以溶解氣體或其他液體。

固態物質

固態物質具有固定的形狀，液體和氣體則沒有。想要改變固體的形狀，就必須對它施力。例如擠壓或拉長可以改變固體的體積，但通常變化不會太大。大部分固體加熱到某種程度都會變成液體，若是溫度繼續升高則會變成氣體。不過有些固體在受熱之後就會分解，例如石灰石。晶體與金屬是最重要的兩種固體。

等離子態物質

將氣體加熱，當其原子達到幾千甚至上萬攝氏度時，電子就會被原子"甩"掉，原子變成只帶正電荷的離子。此時，電子和離子帶的電荷相反，但數量相等，這種狀態稱做等離子態。人們常年看到的閃電、流星以及螢光燈點燃時，都是處於等離子態。人類可以利用它放出大量能量產生的高溫，切割金屬、製造半導體元件、進行特殊的化學反應等. 在茫茫無際的宇宙空間裡，等離子態是一種普遍存在的狀態。宇宙中大部分發光的星球內部溫度和壓力都很高，這些星球內部的物質差不多都處於等離子態。宇宙中絕大部分物質都處於等離子態，固液氣才是真正的比較稀少的物質狀態。只有那些昏暗的行星和分散的星際物質里才可以找到固態、液態和氣態的物質。

玻色-愛因斯坦凝聚態物質

玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)是科學巨匠愛因斯坦在70年前預言的一種新物態。這裡的“凝聚” 與日常生活中的凝聚不同，它表示原來不同狀態的原子突然“凝聚”到同一狀態(一般是基態)。即處於不同狀態的原子“凝聚”到了同一種狀態。

這個新的第五態的發現還得從1924年說起，那一年，年輕的印度物理學家玻色寄給愛因斯坦一篇論文，提出了一種關於原子的新的理論，在傳統理論中，人們假定一個體系中所有的原子(或分子)都是可以辨別的，我們可以給一個原子取名張三，另一個取名李四……，並且不會將張三認成李四，也不會將李四認成張三。然而玻色卻挑戰了上面的假定，認為在原子尺度上我們根本不可能區分兩個同類原子(如兩個氧原子)有什麼不同。

玻色的論文引起了愛因斯坦的高度重視，他將玻色的理論用於原子氣體中，進而推測，在正常溫度下，原子可以處於任何一個能級(能級是指原子的能量像台階一樣從低到高排列)，但在非常低的溫度下，大部分原子會突然跌落到最低的能級上，就好像一座突然坍塌的大樓一樣。處於這種狀態的大量原子的行為像一個大超級原子。打個比方，練兵場上散亂的士兵突然接到指揮官的命令“向前齊步走”，於是他們迅速集合起來，像一個士兵一樣整齊地向前走去。後來物理界將物質的這一狀態稱為玻色-愛因斯坦凝聚態(BEC)，它表示原來不同狀態的原子突然“凝聚”到同一狀態。這就是嶄新的玻愛凝聚態。

費米子凝聚態物質

根據“費米子凝聚態”研究小組負責人德博拉·金的介紹， “費米子凝聚態”與“玻色一愛因斯坦凝聚態”都是物質在量子狀態下的形態，但處於“費米子凝聚態”的物質不是超導體。

量子力學認為，粒子按其在高密度或低溫度時集體行為可以分成兩大類：一類是費米子，得名於義大利物理學家費米；另一類是玻色子，得名於印度物理學家玻色。這兩類粒子特性的區別，在極低溫時表現得最為明顯：玻色子全部聚集在同一量子態上，費米子則與之相反，更像是“個人主義者”，各自占據著不同的量子態。“玻色一愛因斯坦凝聚態”物質由玻色子構成，其行為像一個大超級原子，而“費米子凝聚態”物質採用的是費米子。當物質冷卻時，費米子逐漸占據最低能態，但它們處在不同的能態上，就像人群湧向一段狹窄的樓梯，這種狀態稱作“費米子凝聚態”。

代表物

	定義	代表物
混合物	由兩種或兩種以上物質混合而成（巨觀，微觀）	空氣、石油
純淨物	由一種物質組成的是純淨物（巨觀）	氧氣、鐵
單質	由同種元素組成的純淨物叫單質	金剛石、氧氣、硫粉、銅
化合物	由不同種元素組成的純淨物叫做化合物	氯酸鉀、氨氣、水
有機物	通常把含碳元素的化合物叫做有機化合物，簡稱有機物。
無機物	指不含碳元素的純淨物以及簡單的碳化合物等的集合。
氧化物	由兩種元素組成的，其中一種是氧元素的化合物叫氧化物	氧化鐵、二氧化碳
酸	電解質電離時所生成的陽離子全部是氫離子的化合物叫作酸	硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸
鹼	電解質電離時所生成的陰離子全部是氫氧根離子的化合物叫做鹼	氫氧化鈣、氫氧化鋇、氫氧化銅
酸性氧化物	凡能跟鹼起反應，生成鹽和水的氧化物叫做酸性氧化物	三氧化硫、二氧化碳
鹼性氧化物	凡能跟酸起反應，生成鹽和水的氧化物叫做鹼性氧化物	氧化鈉、氧化鎂
正鹽	酸跟鹼完全中和的產物	碳酸鈣
酸式鹽	酸中的氫離子部分被中和的產物	碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉
鹼式鹽	鹼中的氫氧根離子部分被中和的產物	鹼式碳酸銅

基準物質

基準物質

praimary standard是分析化學中用於直接配製標準溶液或標定滴定分析中操作溶液濃度的物質。 基準物質的定義越來越準確，分類明確，在許多領域有著重要的作用。

根據ISO指南，標準物質及有證標準物質的定義如下：

標準物質(ReferenceMaterial，RM)———具有一種或多種足夠均勻和很好確定了的特性值，用以校準測量裝置，評價測量方法或給材料賦值的材料或物質。

有證標準物質(CertifiedReferenceMaterial，CRM)———附有證書的標準物質，其一種或多種特性值用建立了溯源性的程式確定，使之可溯源到準確復現的表示該特性值的測量單位，證書上給出的每個特性值都附有給定置信水平的不確定度。

對於RM或CRM，在我國的不同行業、不同的領域有不同的稱謂。計量工作者通常將其稱為“標準物質”，並採用與上述ISO指南-30相一致的定義[4]；而標準化工作者則更習慣將其稱為“標準樣品”(簡稱“標樣”)，並在GB/T15000.2-1994[5]中給出如下定義：標準樣品(RM)———是具有足夠均勻的一種或多種化學的、物理的、生物學的、工程技術的或感官的等性能特徵，經過技術鑑定，並附有說明有關性能數據證書的一批樣品。有證標準樣品(CRM)———是具有一種或多種性能特徵，經過技術鑑定，附有說明上述性能特徵的證書，並經國家標準化管理機構批准的標準樣品。

從以上定義看，它們既有計量學方面的特性，又有標準化方面的內涵。就冶金、有色金屬等行業而言，兩者沒有本質區別，其英文的描述也是相同的(RM、CRM)；對研製工作者來說，其研製程式是相同的，對其內在質量要求也是一樣的；對使用者而言，其作用也是相同或相近的。所不同的只是目前管理的機構、申批程式不同，強調的側重點略有差異。

基準物質要求

是一種高純度的，其組成與它的化學式高度一致的化學穩定的物質（例如一級品或純度高於一級品的試劑)。

基準物質應該符合以下要求：①組成與它的化學式嚴格相符。若含結晶水，其結晶水的含量也應該與化學式相符合；②純度足夠高，主成分含量在99.9%以上，且所含雜質不影響滴定反應的準確度。③性質穩定，例如，不易吸收空氣中的水分，二氧化碳以及不易被空氣中的氧所氧化。④參加反應時，按反應式定量地進行，不發生副反應。⑤最好有較大的摩爾質量，在配製標準溶液時可以稱取較多的量，以減少稱量的相對誤差。

常用基準物質及分類

常用的基準物質有銀、銅、鋅、鋁、鐵等純金屬及氧化物、重鉻酸鉀、碳酸鉀、氯化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、草酸、硼砂等純化合物。20世紀50年代以後，不少人考慮到電量（庫侖數）可以準確測量，建議用庫侖作為一種實用的基準物質，代替一些純的化學試劑。

一般地，標準物質可以分為三類：

1、化學成分標準物質，如金屬、化學試劑等

2、理化特性標準物質，如離子活度、粘度標樣等

3、工程技術標準物質，如橡膠、音頻標準等

按照形態來分，標準物質可以分為標準溶液、標準氣體、固體標準物質。