خواص فزیکی (Physical Properties): شامل آنعده ویژگی های ماده است که قابلیت اندازه گیری و مشاهده را دارند. در تغییرات فزیکی مواد، ترکیب اصلی ماده تغییر نمی نماید، مانند: کتله، حجم، کثافت، نقطه ذوبان، نقطه غلیان، نقطه انجماد، انقباض‌، انبساط ، رنگ، بو، جلا، درجه سختی.

شناخت خواص فزیکی مواد باعث میشود که ما درک بهتری از یک ماده در شرایط مختلف داشته باشیم.

خواص فزیکی مواد به دو دسته تقسیم می شوند:

خواص شدتی ( Intensive Properties):‌ به مقدار (کتله و حجم) ماده وابسته نیستند و ماده در هر مقدار و اندازه ای دارای آن خواص است. مانند: نقطه ذوبان، نقطه انجماد، کثافت، ضریب انکسار،سختی، رنگ، هدایت برقی، هدایت حرارتی، غلظت، کشش سطحی و غیره.

خواص مقداری ( Extensive Properties): این دسته از خواص فزیکی به مقدار و اندازه ماده وابسته اند که با تغییر در مقدار ماده، تغییر میکند. مانند: حجم،‌ کتله، وزن، طول، انرژی، تعداد ذرات، ظرفیت حرارتی، انتالپی، انتروپی، انرژی گیبس از جمله خواص مقداری مواد هستند.

قرار ذیل به تشریح یک تعداد از خصوصیات فزیکی ماده می پردازیم:

نقطه ذوبان (Melting Point)

به درجه حرارتی گفته میشود که در آن یک ماده از حالت جامد به حالت مایع تبدیل میشود و در هر ماده متفاوت است. مثلا: نقطه ذوبان آب در فشار یک اتمسفیر در سطح بحر صفر درجه سانتی گراد و نقطه ذوبان نقره خالص ۹۶۱ درجه سانتی گراد میباشد. نقطه ذوبان مواد معمولا تحت فشار استاندارد (یک اتمسفیر یا ۱۰۰پاسکال) تعیین میشود. ناخالصی ها و فشار روی نقطه ذوبان و انجماد مواد اثر گذار اند. وجود ناخالصی ها سبب کاهش نقطه ذوبان و انجماد می گردد و همچنان با افزایش فشار، نقطه ذوب نیز بالا میرود، اما در مورد آب با افزایش فشار نقطه ذوب آب پایین می آید. برای اکثر مواد نقطه ذوب و انجماد برابر است، مثلا: نقطه ذوب و انجماد سیماب ۳۸٬۸۳ ـ درجه سانتی گراد است. تفاوت نقطه ذوبان و انجماد در این است، زمانیکه با گرم کردن یا حرارت دادن یک ماده جامد به مایع تبدیل شود این نقطه، نقطه ای ذوب است و هنگامیکه با سرد کردن مایع به جامد تبدیل شود این نقطه را نقطه انجماد مینامند. بالاترین نقطه ذوبان را فلزتنگستن دارا است که ۳۴۱۴ درجه سانتی گراد میباشد بنابر این خاصیت، از تنگستن در سیم های برقی در داخل لامپ ها استفاده میکند.

تصویر ذیل تغییر حالت فزیکی آب را در اثر درجه حرارت نشان میدهد که با افزایش درجه حرارت، آب از حالت جامد به گاز تبدیل میشود.

نقطه غلیان (Boiling Point)

به درجه حرارتی گفته میشود که در آن یک مایع به حالت گاز (بخار) تبدیل میشود و یا درجه حرارتی که در آن فشار بخار مایع برابر با فشار محیط که مایع در آن قرار دارد، باشد. بنأ یک مایع زمانی به جوش می آید که فشار بخار آن برابر با فشار محیط (۷۶۰ ملی متر ستون سیماب و یا یک اتمسفیر) باشد. فشار و قوه جذب بین المالیکولی بالای نقطه غلیان مواد اثر گذار میباشد، که با افزایش آن نقطه جوش مایع افزایش میابد. مواد مختلف دارای نقطه غلیان متفاوت است به عنوان مثال: نقطه جوش آب (در فشار یک اتمسفیر) ۱۰۰ درجه سانتی گراد است.

نقطه جوش یا نقطه غلیان با تبخیر از هم فرق دارد، آب در همه درجات حرارت بالاتر از صفر درجه سانتی گراد تبخیر میشود، اما تنها در درجه حرارت مشخص به غلیان می آید. در درجه حرارت پایین تر از نقطه غلیان تبخیر تنها از سطح مایع صورت میگیرد اما در نقطه غلیان تبخیر از تمام نقاط مایع انجام میشود، بنا درجه حرارت در نقطه غلیان ثابت می ماند تا اینکه همه مایع به بخار تبدیل شود.

تصویر ذیل حالات آب را به درجه های حرارت مختلف نشان میدهد.

درجه سختی (Hardness): درجه سختی به میزان مقاومت یک ماده در برابر تغییرات شکل یا خراش (نفوذ یک نفوذ کننده به سطح ماده) اشاره دارد و یا اینکه سختی را می توان به عنوان میزان مقاومت یک ماده در برابر قوه فشار بیان کرد. هر قدر که سختی ماده بیشتر باشد به آسانی خراش نمیشود. توجه باید داشته باشید که سختی (Hardness)، سفتی (Stiffness) و استحکام (Strength) از هم فرق دارند.

سفتی (Stiffness): تمایل برگشت یک ماده به شکل اول خود پس از تغییر شکل توسط یک قوه می باشد.

استحکام (Strength): استحکام تعیین میکند که یک ماده تا چه اندازه تنش یا استرس را قبل از تغییر شکل تحمل میکند. درجه سختی مواد معمولا با مقیاس های مختلف اندازه گیری میشود. مثلا: مقیاس سختی ویکرز، مقیاس موس و غیره. طبق مقیاس موس که قابلیت خراشیده شدن را اندازه میکند، نرم ترین مواد تالک است که با سختی خراش (۱) اما در مقابل سخترین ماده الماس است که سختی برابر (۱۰) را دارد.

تالک (Talc): تالک یک ترکیب از فلز مگنزیم، شبه فلز سلیکان، آکسیجن و هایدروجن می باشد که دارای فومول کیمیاوی (Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂) است. از این مرکب در ساختن مواد آرایشی، بهداشتی و از پودر خالص آن برای محافظت بدن نوزاد استفاده می شود.الماس (Diamond): سخت ترین ماده طبیعی می باشد که از آن در ساختن زیورات و همچنان در ساختن دستگاه برش شیشه کار می گیرند.ضریب انکسار (Refractive Index): ضریب انکسار نشان دهنده تغییر سرعت نور هنگام عبور از یک ماده به ماده دیگر است و یا به عباره دیگر تغییر سمت شعاع نور هنگام عبور از سطح مشترک نوری از یک محیط شفاف، مانند هوا، وارد محیط شفاف دیگر، مانند آب، شود. اشعه در نقطه برخورد بر سطح محیط دوم جهت خود را تغییر داده و به امتداد خط نارمل در محیط دوم میتابد. این خاصیت معمولا در مواد شفاف مثل شیشه و آب بررسی میشود.

ضریب انکسار نسبت سرعت نور در خلا (c) به سرعت نور در یک ماده (v)  تعریف میشود.

که:

ضریب انکسار همیشه بزرگتر یا مساوی به یک است، زیرا سرعت نور در هر ماده کمتر از سرعت آن در خلا است.

طوریکه در تصویر ذیل میبینید زمانیکه پیپ داخل گیلاس پر از آب میشود به شکل شکسته دیده میشود که در حقیقت پیپ نشکسته دلیل آن انکسار نور میباشد.رنگ (Color): رنگ خواص ادراک بصری است که از طیف نور تعامل ‌یافته با حجرات‌ گیرنده نور چشم ناشی می‌شود. عدم برابری شدت نور دریافتی در سه نوع حجره دریافت‌کننده نور رنگی سرخ، سبز و آبی در چشم باعث به وجود آمدن مفهوم رنگ در مغز می‌شود. اگر یک یا چند ناحیه از طول موج‌های نور مرئی توسط ماده جذب یا عبور داده شود، ماده رنگی خوانده می‌شود. مواد مختلف رنگهای مختلف دارند که در تفریق و تشخیص مواد از همدیگر استفاده میشود. به طور مثال: آب خالص بی رنگ، شیر رنگ سفید و میوه های مختلف رنگهای مختلف دارند.

 ذایقه (Taste): ذایقه حسی است که توسط آن می توانیم مزه و یا طعم غذا و مواد را درک نماییم. این حس از طریق زبان به مغز انتقال می یابد. مواد مختلف توسط ذایقه شان ازهمدگر فرق میشوند.  آب خالص ذایقه ندارد اما میوه های مختلف دارای ذایقه های مختلف میباشند. توجه باید داشت که مواد کیمیاوی را نباید چشید زیرا بعضی مواد زهری میباشد.

بو (Smell): به رایحه و یا عطری گفته می شود که توسط مواد کیمیاوی مفر موجود در یک جسم یا ماده ایجاد می گردد و توسط حس بویایی قابل تشخیص می باشد. مواد مختلف دارای بو های متفاوت میباشد مانند: گل گلاب بوی خوشایند، تخم گندیده بوی بدی دارد وآب خالص بو ندارد. توجه باید داشت که مواد کیمیاوی را نباید بو شود زیرا بعضی مواد زهری و تخریش کننده میباشد.

جلا (Polish): به قابلیت انعکاس نور توسط سطح اجسام گفته می شود. فلزات بیشتر دارای جلا می باشند، مانند: طلا، نقره، نیکل و غیره … اما غیر فلزات جلای فلزی ندارد. مانند: ذغال سنگ، چوب، رابر و غیره…

در تصویر ذیل جلا در الماس، طلا و نقره نشان داده شده است.

هدایت حرارتی (Thermal Conductivity): توانایی یک ماده در انتقال حرارت را هدایت حرارتی گویند. اجسامی که حرارت را انتقال میدهند به نام اجسام هادی حرارت یاد می شوند. معمولا فلزات هدایت حرارتی بالای دارند. مثلا: مس، المونیم، طلا، نقره، نیکل به خوبی حرارت را منتقل می کنند. مواد غیر فلزی هدایت حرارتی پایین دارند و یا بعضا عایق حرارت می باشند. مثلا: شیشه، رابر، پلاستیک و غیره.

تصویر ذیل نشان دهند جریان حرارت توسط یک هادی حرارتی را نشان میدهد که  انتقال حرارت از جسم گرم به جسم سرد صورت میگیرد.