ماده

تمام موادی را که جهان از آنها ترکیب یافته است، بر روی هم ماده می‌گوییم. ماده را می‌توان به‌صورت چیزی تعریف کرد که جرم دارد و فضا اشغال می‌کند. جرم ، پیمانه ای از کمیت ماده است. جسمی که تحت تاثیر نیروی خارجی نیست، مایل است که به حال سکون بماند و اگر در حال حرکت باشد، مایل است که به حرکت یکنواخت خود در همان جهتی که دارد، ادامه دهد. این خاصیت ، اینرسی نامیده می‌شود. جرم متناسب با اینرسی آن است.


وزن ماده
جرم یک جسم ، تغییرناپذیر است، اما وزن آن چنین نیست. وزن ، نیروی جاذبه گرانشی است که از طرف زمین بر جسم وارد می‌شود. بنابراین وزن یک جسم معین برحسب فاصله آن از مرکز زمین تغییر می‌کند. وزن یک جسم با جرم آن و با جاذبه گرانشی زمین نسبت مستقیم دارد. بنابراین ، در هر جای معین ، دو جسم که جرم مساوی داشته باشند، وزن آنها با هم برابر است.
عنصر
یونانیان باستان به این مفهوم رسیده بودند که کل ماده ، از تعداد محدودی مواد ساده که آنها را عمنصر می‌نامیدند، ترکیب یافته است. یونانیان ، کل ماده موجود در زمین را مشتق از چهار عنصر خاک ، هوا ، آتش و آب می‌دانستند. از آنجا که اجرام آسمانی ، کامل و تغییرناپذیر دانسته می‌شد، آنان جرم فلکی را مرکب از عنصر پنجمی به نام اتر در نظر می‌گرفتند. اتر بعدا به نام quinessence (از واژه لاتین به معنی عنصر پنجم) معروف شد.

این نظریه یونانی ، قرنها تسلط خود را بر اندیشه‌های علمی حفظ کرد. در سال 1661 ، "رابرت بویل" در کتاب خود زیر عنوان شیمیدان شکاک ، تعریف کاملا جدید برای عنصر ارائه کرد: ««اکنون منظور من از عناصر ، اجسام اولیه و ساده یا کاملا غیر آمیخته ای است که از هیچ گونه اجسام یا از یکدیگر ساخته نشده باشند. آنها اجزای اجسامی هستند که وقتی کاملا با هم آمیخته شوند، فورا با هم ترکیب می شوند و آن اجسام در نهایت به این اجزا تجزیه می‌شوند.»»

بویل برای مشخص کردن این مواد خامی که عنصر می‌نامیدند، اقدامی نکرد. اما او تاکید می‌کرد که دلیل وجود این عناصر ، همچنین تشخیص آنها موکول به آزمایش شیمیایی است. مفهومی که بویل از عنصر شیمیایی بدست آورده بود، در سده بعد بوسیله "آنتوان لاوازیه" به نحوی پابرجا استقرار یافت. لاوازیه ماده ای را به عنوان عنصر پذیرفت که به مواد ساده تری تجزیه نشود. علاوه بر این ، او نشان داد که یک ماده مرکب از اتحاد عناصر تولید می‌شود. لاوازیه 23 عنصر را بدرستی مشخص کرد ( گرچه او نور ، گرما و چند ماده مرکب ساده را پیوست فهرست خود کرده بود).

هر عنصر ، بنابر موافقت بین‌المللی ، با یک نماد شیمیاییی نشان داده می‌شود. غالب این نمادها ، مرکب از یک یا دو حرف است. نمادهای سه‌حرفی برای غالب عناصری که اخیرا کشف و از طریق واکنشهای هسته‌ای تهیه شده‌اند، بکار برده می‌شوند.
مواد مرکب
مواد مرکب ، موادی هستند که از دو یا چند عنصر به نسبت ثابت ترکیب یافته‌اند. قانون نسبتهای مشخص ( که نخستین بار در 1799 بوسیله "ژوزف پروست" پیشنهاد شد ) می‌گوید که یک ماده مرکب خالص همواره از عناصر یکسان و با نسبت جرمی یکسان ترکیب یافته‌اند. مثلا آب همیشه از عناصر هیدروژن و اکسیژن به نسبت %11.19 هیدروژن و %88.81 اکسیژن تولید می‌شود.

بیش از دوازده هزار ماده مرکب معدنی شناخته شده است و بیش از چهار میلیون ماده سنتز شده یا از منابع طبیعی بدست آمده‌اند. خواص ماده مرکب با خواص عناصر تشکیل دهنده این مواد کاملا متفاوت است.



ماده خالص و مخلوط
یک عنصر یا یک ماده مرکب را ماده خالص می‌گویند. تمام انواع دیگر ماده مخلوط هستند. مخلوطها از دو یا چند ماده خالص تولید می‌شوند و ترکیب درصدهای قابل تغییر دارند. خواص یک مخلوط بستگی به ترکیب درصد مخلوط و خواص مواد خالصی دارد که آن مخلوط را بوجود آورده‌اند. دو نوع مخلوط وجود دارد: مخلوط ناهمگن ، مخلوط همگن. مخلوط ناهمگن ، کاملا یکنواخت نیست، بلکه مرکب از اجزایی است که از لحاظ فیزیکی متمایز از یکدیگرند. مخلوط همگن کاملا یکنواخت به نظر می‌رسد و آن را محلول می‌گویند. هوا ، نمک حل شده در آب و آلیاژ نقره- طلا ، بترتیب نمونه‌هایی از یک محلول گازی ، یک محلول مایع و یک محلول جامد است.
فاز
بخشی از ماده را که از لحاظ فیزیکی مشخص و ترکیب درصد و خواص آن تماما یکنواخت باشد، فاز می‌گویند. مواد همگن تنها مرکب از یک فاز هستند و مواد ناهمگن بیش از یک فاز دارند. فازهای مخلوط‌های ناهمگن ، حدود مشخص دارند و معمولا به‌آسانی قابل تمیزند. مثلا در گرانیت که یک مخلوط ناهمگن است، بلورهای صورتی رنگ فلدسپار ، بلورهای کوارتز بی‌رنگ و بلورهای سیاه و درخشان میکا قابل تشخیص است.

وقتی تعداد فازهای یک نمونه معین شود، تمام بخشهایی از آن که از یک نوع‌اند، تنها یک فاز به حساب می‌آیند.بنابراین ، گرانیت مرکب از سه فاز است. البته اجزای نسبی سه فاز گرانیت ممکن است از نمونه ای به نمونه دیگر تفاوت داشته باشند.