Substância química

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Formas químicas de urânio durante a conversão: yellowcake, solução de nitrato de uranilo [UO2 (NO3) 2], diuranato amónio sólido [(NH4) 2U2O7], e dióxido de urânio [UO2].

Uma substância química é qualquer material com propriedades únicas e definidas, e uma composição química definida (também conhecido como uma substância pura). As substâncias químicas são tanto elementos químicos quanto compostos químicos. Um elemento ou composto molecular consiste em apenas um tipo de átomo ou molécula. Um composto iônico também pode ser uma substância pura, mas deve conter não mais do que três diferentes espécies de íons expressáveis numa proporção de um dígito. Qualquer um destes íons pode ser monoatômico ou poliatômico, no entanto.

O conceito de uma substância pura requer que se separe a substância a partir de todas as outras substâncias sem qualquer alteração a essa substância. Pode-se, por exemplo, separar os metais constituintes de uma liga sem mudar qualquer um deles—mas se separa-se o hidrogénio e o oxigênio da água, obtém-se duas novas substâncias com propriedades radicalmente diferentes das do composto de que faziam parte.

Fases

O vapor e a água líquida são duas formas diferentes da mesma substância química, a água.

Cada substância pura irá normalmente existir em uma das três fases, dependendo da temperatura e da pressão do seu ambiente, como se segue:

Sólido

Um sólido mantém a sua própria forma e volume e não "flui".

Líquido

Um líquido mantém o seu volume, mas toma a forma do recipiente.

Gás

Um gás toma a forma e tamanho do recipiente.

Fluido

Um fluido é um sólido, líquido ou um gás.

Plasma

Plasma é um estado especial de um elemento químico muito quente cujos átomos são completamente despojado de seus elétrons. O plasma é reconhecido como um estado separado porque tem propriedades que o distinguem do mesmo gás.

Propriedades

Densidade

A densidade de uma substância pura é a razão entre a massa e a unidade de volume.

Gravidade específica

Intimamente relacionada com a densidade, a gravidade específica é uma relação adimensional da densidade da substância para a densidade de um padrão—tipicamente uma outra substância, normalmente um líquido, em que a substância em questão está suspensa. O padrão usual de gravidade específica é a água, caso em que a gravidade específica é numericamente equivalente à densidade. Mas também se pode definir a gravidade específica de uma substância, por exemplo, um líquido orgânico, tal como benzeno.

Ponto de fusão

O ponto de fusão de qualquer substância pura é a temperatura em que, sob pressão atmosférica comum, essa substância altera o seu estado de sólido para líquido. Se a substância é um líquido a 25 graus Celsius, esta temperatura é normalmente chamada de ponto de congelamento. Algumas substâncias, todas elas compostas, simplesmente se decompõem antes mesmo de derreter.

Ponto de ebulição

O ponto de ebulição de qualquer substância pura é a temperatura à qual, sob a pressão atmosférica comum, esta substância altera o seu estado de líquido para gás. Se a substância é um gás a 25 graus Celsius, esta temperatura é às vezes chamada de ponto de condensação.

Ponto triplo

O ponto triplo de qualquer substância pura é a combinação da temperatura e da pressão a que todas as três fases dessa substância coexistem simultaneamente.

Calor específico

O calor específico de qualquer substância pura, é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa da substância por um grau em uma dada escala de temperatura.

Calor de fusão

O calor de fusão de qualquer substância pura é a quantidade de calor necessária para alterar uma unidade de massa desta substância, uma vez levada ao ponto de fusão, do sólido para líquido.

Calor de vaporização

O calor de vaporização de qualquer substância pura é a quantidade de calor necessária para alterar uma unidade de massa desta substância, uma vez levada ao ponto de ebulição do líquido ao gás.

Ponto crítico

O ponto crítico de qualquer substância pura é um ponto num gráfico tridimensional da temperatura, pressão e volume molar (razão entre o volume pela quantidade da substância) para além do qual a substância pode existir somente tanto como um gás ou um fluido supercrítico. A água, por exemplo, tem uma temperatura crítica para além da qual vai existir apenas como vapor seco a pressões normais. Para fazê-la de novo líquida, se deve arrefecer abaixo desta temperatura crítica e em seguida, aplicar a pressão crítica (a coordenada do ponto de pressão crítica).

Fluido supercrítico

Uma substância pura no estado fluido supercrítico é, na verdade, o líquido e o vapor, mutuamente dissolvidos. O aquecimento de um líquido sob pressão fará com que o menisco (a interfase entre o líquido e gás) desapareça. Qualquer líquido mais quente do que a temperatura crítica, mas também sob a pressão crítica ou pressão mais elevada, é supercrítico. Se um fluido supercrítico escapa para uma pressão inferior a crítica, o líquido irá tornar-se um gás. Mas também irá se expandir, ea expansão leva energia. Com a expansão suficiente um fluido supercrítico pode arrefecer para uma temperatura inferior a crítica e, em seguida condensar, especialmente se a energia de expansão supera tanto o calor de vaporização quanto o calor perdido no arrefecimento.