所謂硬度，是指材料的軟硬程度。有一種表示硬度高低的方法是挑選十種礦物作為衡量硬度的標準，如將金剛石的硬度人為地定為10，而將滑石定為1，這種劃分礦物硬度的標準叫做莫氏硬度。莫氏硬度數值越大，表示這種材料的硬度越高。莫氏硬度大於7的材料，可以算是高硬度的材料了。莫氏硬度：金剛石是10、剛玉為9、黃玉為8、石英為7、正長石為6、磷灰石為5、螢石為4、方解石為3、石膏為2、滑石為1。例如測定一塊金屬的硬度，可用上述十種礦石逐一刻劃金屬片，如果金屬出現劃痕，它的硬度就小於這種礦石硬度，如不出現劃痕則等於或大於這種礦石的硬度。碳、矽和硼以及由它們組成的化合物構成了這類高硬材料大家庭中的主要成員。就單質來說，碳（金剛石）、矽和硼的硬度都很高，它們的莫氏硬度分別是100、70和95。
砂子是一種高硬的天然化合物，因而能經受得起波濤長年累月的衝刷。砂子的主要成分是二氧化矽。另外，瑪瑙、蛋白石和石英等也都是以二氧化矽為其主要成分，隻是所含的雜質不同而已。石英有眾多的色彩：紫色的叫紫晶，黑色深沉的叫墨晶，各種淡黃色、金黃色是煙晶，而無色透明的石英晶體叫做水晶。水晶是比較純淨的石英，它的外形就像玻璃一樣，人們在製造玻璃以前就早已開始使用它了。石英的莫氏硬度是7。
碳和矽是同族元素，它們所形成的化合物如碳化矽iC，也是一種高硬度材料。iC也叫金鋼砂，它的莫氏硬度是9。在工業上，金剛砂被用作研磨材料，最常見的是用它做成砂輪或砂布，可以磨削金屬、陶瓷、大理石以及花崗岩等一類堅硬材料。
碳和硼也能生成高硬度的化合物。碳化硼4C的莫氏硬度為9.3，可以與金剛石媲美。當４C與金剛石相互研磨時，雙方都能磨損。所以4C就成為加工金剛石的一種磨料。
上麵介紹的這些材料為什麼會有這麼高的硬度呢？原來像矽、硼、二氧化矽、碳化矽和碳化硼等一類高硬度物質，它們的晶體類型與金剛石一樣，同屬原子晶體。
屬於原子晶體的材料，由於晶體內部原子間是靠共價鍵結合的，共價鍵非常牢固，外力很難將它們破壞，所以這類材料的硬度很高。由於碳原子的半徑比矽和硼都小，碳-碳共價鍵、鍵能特別高，所以金剛石是最硬的物質。
一切物質都有三態變化嗎？為什麼一般的物質都有三態的變化。如水隨著溫度的變化，液體水可凝結成固體的冰或蒸發成水蒸氣。氧氣在常溫常壓下是無色氣體，當加壓降溫時可變成藍色液體或雪狀固體。固態鐵加熱到1535℃時熔化成液態鐵，繼續升溫到2750℃時變成氣態鐵，反之，當降溫時氣態鐵又液態再凝固成固態。
有些物質在一般條件下沒有三態變化。如片狀固態碘，微熱之後不變成液態碘而直接變化紫紅色蒸氣（蒸氣若是純的為深藍色，如雜有空氣即為紫紅色）。雪狀固態二氧化碳，俗稱幹冰，常壓下在-78℃時升華成氣態二氧化碳。物質升溫時，由固態不經熔化成液態而直接變成氣態的現象叫升華；物質降溫時，由氣態不經液化成液態而直接凝成固態的現象叫凝華。但是易升華的物質隻要條件發生變化，也可發生三態變化。如碘在稍加壓或對較多量碘晶體快速升溫時，碘也可熔化成深紫色液體。氣態二氧化碳在20℃時，加壓到57×106帕，也可液化為液態二氧化碳。
一般物質在一定溫度、壓強下都有氣、液、固三種狀態，但也有不少物質沒有三態的變化。
例如：碳酸氫銨就隻有固態，沒有液態和氣態，因為受熱時很容易分解成氨、水和二氧化碳。常見的碳酸氫鈉、氫氧化銅、氯化銨等都是這樣。乙烯沒有固態。因為在加壓時乙烯還沒有凝固就已經聚合成其它的物質如聚乙烯了，許多固態有機物在加熱時還沒有熔化和氣化就發生了化學反應變成其它物質，故隻有固態。
泡沫滅火器為什麼能滅火泡沫滅火器是常備的輕便消防器材，它是一個圓形鋼筒，上方有噴嘴，鋼筒裏盛有一定量的飽和的小蘇打溶液，在溶液中間還要放一長玻璃筒，內盛硫酸鋁溶液，玻璃筒用支架固定在鋼筒上。平時兩種溶液分別存放。當滅火時，將泡沫滅火器倒置，玻璃筒內硫酸鋁溶液流出與小蘇打溶液混和反應，產生大量二氧化碳與氫氧化鋁形成的泡沫噴射在火源上，使火熄滅。
產生大量二氧化碳泡沫的原因是：硫酸鋁是強酸弱堿鹽，溶於水時，有少部分硫酸鋁跟水發生複分解--水解，生成少量氫氧化鋁和硫酸。小蘇打是碳酸氫鈉，屬強堿弱酸鹽，在水溶液中有少部分跟水發生複分解、生成少量氫氧化鈉和碳酸。
由於隻有少部分鹽發生水解，生成的氫化鋁和碳酸都很少，所以既無沉澱又無氣體放出。
但當兩溶液混和時，水解生成的硫酸跟氫氧化鈉中和了，促使兩種鹽繼續大量水解，從而生成了大量氫氧化鋁，溶解不了形成沉澱，生成大量碳酸，分解出大量二氧化碳，跟氫氧化鋁懸濁液一起噴出形成含有大量二氧化碳的泡沫，複蓋在火源上，與空氣隔絕，使火熄滅。
什麼叫做微觀世界、宏觀世界物質是由大量肉眼看不到的微粒--分子、原子或離子等構成的。而分子則是由更小的微粒（原子）構成的。至於原子，又是由原子核和電子構成的。分子、原子、原子核、電子都非常小。通常將人們感官所不能直接感覺到的微小的物體和現象分別叫做“微觀物體”和“微觀現象”，而將這些物體和現象的總體叫做“微觀世界”。又將人們感官所能直接感覺到的比較大的物體和現象，叫做“宏觀物體”和“宏觀現象”，而將這些物體和現象的總體叫做“宏觀世界”。
人們不能直接感覺到分子、原子或離子的微粒以及這種微粒的運動，但由大量數目的微粒構成的一個體係所表現出來的行為和性質，人們就可以感覺到。例如一個容器內盛有許多氣體分子，單個分子人們不可能感覺到，但是從每個氣體分子運動對器壁的碰撞結果，人們就能量出壓力來，壓力則是宏觀現象。因此微觀現象和宏觀現象我們可以這樣理解：個別分子、原子、質子、中子、電子……等微小質點所表現出的行為和屬性是微觀現象。由大量數目的微粒構成的體係所表現出來的行為和屬性是宏觀現象。微觀粒子的變化決定宏觀物質的變化。
為什麼衣箱中的衛生球會變小毛線織的衣服、毛皮衣服以及絲綢類衣服，它們的主要成分都是蛋白質，蛋白質是昆蟲和許多微生物的營養物質。為了防止毛或蠶絲製衣服被蟲蛀，常在衣箱中放些衛生球。時間長了，衛生球逐漸變小甚至一點不剩。
衛生球的主要成分是萘，它是從煤焦油中分離出來的一種白色晶體。萘有一種性質，在常溫下，固體不經溶化直接變成氣體，這種現象叫做升華。由於萘的升華，使整個衣箱中都分布有萘，有利於防止蟲蛀。
萘的升華現象告訴我們兩個事實，萘丸是由許多萘分子構成的。萘分子在不停地運動著。
經研究發現，萘雖然可防蟲蛀，但對人體有危害，已禁止在市場上出售萘製衛生球，現提倡用從樟樹上提煉的樟腦代替萘做衣物的防蛀劑。樟腦還有提神醒腦的作用。
酒精跟水混合後體積為什麼會縮小有人曾用520毫升95%的酒精跟480毫升蒸餾水混合，發現混合後酒精水溶液的體積不是原來兩液體體積之和，而是963毫升，少了37毫升。而混合後溶液的質量卻等於原來兩液體質量之和。質量不變，說明酒精和水都沒有揮發減小，為什麼體積會變小呢？
經研究發現，在酒精和水裏，分子之間是有很多空隙的，就像一碗黃豆，在黃豆與黃豆之間有許多空隙一樣，隻是分子間空隙很小，人眼分辨不出來。當酒清與水混合後，兩種分子通過氫鍵緊緊結合在一起形成水合酒精分子，結果微粒間的空隙比酒精和水單獨存在時的空隙都要小，所以混合後溶液體積比原來液體體積之和要小。
不僅酒清稀釋時溶液體積會變小，許多濃溶液如濃硫酸稀釋時，以及較濃的酸溶液與堿溶液混合後，溶液的體積都會發生改變。
為什麼說空氣是混合物從組成上看，空氣是由氧氣、氮氣、氦、氖、氬、氪、氙等稀有氣體及少量二氧化碳、水蒸氣、飄塵等混合而成的。各種成分大體保持一定比例範圍，但在不同地區組成有變化，例如海洋上空水蒸氣含量比沙漠地區大，高空臭氧含量比低空多，工廠集中地區，由於燃燒煤，大氣中二氧化碳、二氧化硫含量就比森林地區多。也就是說空氣沒有固定的組成。
從性質看，液態空氣沒有固定的沸點，例如氦沸點是-2689℃，氖是-2459℃，氬是-1857℃，氮是-195℃，氧是-183℃，蒸餾液體空氣時，沸點從低到高逐漸增高。如果是純淨物，蒸餾時，沸點從始至終恒定。空氣中各種成分都保持各自的化學性質，如氧氣仍能支持燃燒，氮氣等則不支持燃燒。
總之，空氣是由不同種氣體混合而成，沒有固定的組成，各種成分保持各自的性質，液態空氣沒有固定的沸點，所以可以斷定空氣是混合物。
為什麼說溶液是混合物溶質溶解在溶劑中形成了溶液。雖然溶質在一定條件下，在一定量溶劑中溶解是有一定限度的，但溶質與溶劑間除形成飽和溶液外，沒有固定的組成。溶液是由溶質、溶劑及相互反應產物形成的均勻混合物。由於溶質，溶劑種類和性質不同，形成溶液的組成也不同。
蔗糖水溶液主要由蒸糖分子和水分子混合而成。乙醇的水溶液主要由乙醇分子、水分子以及乙醇水合分子混合而成。強電解質在水溶液中完全電離成離子，離子又跟水形成水合離子，不存在溶質分子。如氯化鉀水溶液由水合鉀禽子、水合氯離子跟水分子混合而成。弱電解質在水溶液中大部分以分子形式存在，少部分電離成離子。如醋酸的水溶液是由醋酸分子、水分子、氫離子（或水合氫離子）、醋酸根離子混合而成。磷酸是三元弱酸，在水溶液中是分步、部分電離的。磷酸溶液是由磷酸分子、磷酸二氫根離子、磷酸-氫根離子、磷酸根離子、氫離子（水合氫離子）、水分子混合而成。
為什麼不能說水是由兩個氫元素和一個氧元素組成的元素是具有相同質子數（或相同核電荷數）同一類原子的總稱。元素是寵觀的概念，是同一類原子整體的概念。所以對元素隻能論種類，而不能論數目。元素是組成自然界物質的基本成分。我們可以說水是氫元素和氧元素組成的。兩種元素質量比為1∶8，但不能對元素論數目，不能說水是兩個氫元素和一個氧元素組成的。