Въпроси относно това каква съвкупна държава, която има твърди вещества, течности и газове и газове, се разглеждат в няколко курса за обучение. Има три класически държави по материя, с характерните им характеристики на структурата. Тяхното разбиране е важен момент в разбирането на науките на земята, живите организми, производствените дейности. Тези въпроси изучават физиката, химията, географията, геологията, физическата химия и други научни дисциплини. Веществата при определени условия в един от трите основни типа състояния могат да варират при увеличаване или намаляване на температурата, налягането. Помислете за възможни преходи от някои съвкупни държави в други, тъй като те се извършват в природата, техниката и ежедневието.

Какво е съвкупна държава?

Словото на латински произход "Aggrogo", преведено на руски език, означава "прикачване". Научният термин се отнася до състоянието на същото тяло, вещество. Съществуването за определени температурни стойности и различно налягане на твърдите вещества, газове и течности е характерно за всички земни черупки. В допълнение към три основни съвкупни държави, има и четвъртият. При повишена температура и постоянно налягане газът се превръща в плазма. За да разберем по-добре какво е съвкупната държава, е необходимо да се припомнят най-малките частици, от които се състоят вещества и тяло.

Диаграмата на върха показва: A - газ; Б - течност; C е солидно. При подобни модели структурните елементи на веществата са обозначени кръгове. Това условно обозначение е всъщност атоми, молекули, йони не са твърди топки. Атомите се състоят от положително заредено ядро, което се движат негативно заредени електрони при висока скорост. Познаването на микроскопската структура на веществото помага за по-добре да се разберат разликите, които съществуват между различни агрегирани форми.

Презентации на Microvorld: от древна Гърция до XVII век

Първата информация за частиците, от които физическите тела са съставени в древна Гърция. Mysteries Defficitus и Epicuri въведоха такава концепция като атом. Те вярвали, че тези най-малки неделими частици от различни вещества са имали форма, дефинирана с размери, способни на движение и взаимодействие помежду си. Атомството е най-напредналото преподаване на древна Гърция за своето време. Но развитието му се забави през средновековието. Оттогава учените преследваха инквизицията на римокатолическата църква. Ето защо, до новото време, нямаше намерение, че такова обобщено състояние на веществото. Само след XVII век учените R. Boyl, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavauzier формулираха положението на атомната молекулярна теория, не загубиха своето значение и днес.

Атоми, молекули, йони - микроскопични частици на структурата на материята

Значителен пробив в разбирането на микроузъча се наблюдава през 20-ти век, когато е измислен електронен микроскоп. Предвид откритията, направени от учени по-рано, беше възможно да се сгъне тънката картина на микромир. Теориите, описващи състоянието и поведението на най-малките частици на веществото, са доста сложни, те се отнасят до полето, за да разберат характеристиките на различните съвкупни състояния на материята, за да знаят имената и характеристиките на основните структурни частици, които образуват различни вещества.

1. Атомите са химически неделими частици. Продължаваха с химични реакции, но се унищожават в ядрената енергия. Металите и много други вещества на атомната структура имат твърд агрегат при нормални условия.
2. Молекули - частици, които са унищожени и са оформени в химични реакции. Кислород, вода, въглероден диоксид, сяра. Общото състояние на кислород, азот, серен диоксиди, въглерод, кислород при нормални условия - газообразни.
3. Йони - заредени частици, в които атомите и молекулите се превръщат, когато електроните са прикрепени или губят - микроскопични отрицателно заредени частици. Йонната структура има много соли, като готвене, желязо и мед.

Има вещества, чиито частици определено са разположени в пространството. Подредено взаимно положение на атомите, йони, молекули се наричат \u200b\u200bкристална решетка. Обикновено, йонните и атомните кристални решетки са характерни за твърди вещества, молекулярно - за течности и газове. Диамантът се характеризира с висока твърдост. Неговата атомна кристална решетка се образува от въглеродни атоми. Но мек графит също се състои от атоми на този химичен елемент. Само те са различни в пространството. Обичайното съвкупно състояние на сяра е твърдо, но при високи температури веществото се превръща в течна и аморфна маса.

Вещества в твърдо агрегирано състояние

Твърдите тела при нормални условия запазват обем и форма. Например, паша, степени, сол, парче скала или метал. Ако захарта се нагрява, веществото започва да се стопява, превръщайки се във вискозна кафява течност. Спрете отоплението - отново получаваме солидно. Това означава, че едно от основните условия за прехода на твърдото тяло в течността е неговото нагряване или увеличаване на вътрешната енергия на частиците на веществото. Твърдата съвкупна държава на сол, която се използва в храната, също може да бъде променена. Но за да се разтопете солта за готвене, имате нужда от по-висока температура, отколкото при нагрята захар. Факт е, че захарта се състои от молекули, а солта за готвене е от заредени йони, които са по-силни от привличането си. Твърдите вещества в течна форма не запазват формата си, защото кристалните решетки са унищожени.

Течно съвкупното състояние на сол по време на топене се обяснява с прекъсването между йони в кристали. Издадени са заредени частици, които могат да носят електрически заряди. Топените соли носят електричество, са проводници. В химическата, металургичната и машиностроителната индустрия, твърдите вещества се превръщат в течност, за да се получат нови съединения или да им се дават различни форми. Металните сплави получиха голямо разпространение. Има няколко начина да ги подготвите, свързани с промените в съвкупното състояние на солидни суровини.

Течност - една от основните съвкупни държави

Ако се налива 50 ml вода в кръгла дънна колба, тогава може да се отбележи, че веществото незабавно е под формата на химичен съд. Но веднага щом хванем водата от колбата, течността незабавно се разпространи по повърхността на масата. Обемът на водата ще остане същият - 50 ml и нейната форма ще се промени. Изброените характеристики са характерни за течната форма на материята. Течностите са много органични вещества: алкохоли, растителни масла, киселини.

Мляко - емулсия, т.е. течността, в която са разположени мазнините капчици. Полезно течно изкопаемо - масло. Той е добит от кладенци с помощта на сондажни съоръжения на земята и в океана. Морската вода също е суровина за промишлеността. Неговата разлика от прясна вода от реки и езера е съдържанието на разтворени вещества, главно соли. Когато се изпаряват от повърхността на водните тела, само Н20 молекули се прехвърлят към парата, остават разтворените. На този имот се основават методи за получаване на хранителни вещества от морската вода и методите за почистване.

При пълно отстраняване на соли се получава дестилирана вода. Той кипи при 100 ° C, замръзва при 0 ° C. Силите се затварят и се превръщат в лед с други температурни индикатори. Например, водата в арктическия океан замръзва при температура на повърхността 2 ° C.

Общото състояние на живак при нормални условия е течността. Този сребърен сив метал обикновено запълва медицински термометри. Когато се нагрява, колоната за живак се повишава в скалата, настъпи разширение на веществото. Защо се използва с алкохол от червена боя, а не живак? Това се обяснява с свойствата на течния метал. С 30-градусови студове, съвкупното състояние на живачни промени, веществото става твърдо.

Ако медицинският термометър се разби, и живакът се оказа, след това събирането на сребърни топки е опасно. Това е вредно за вдишване на живачни двойки, това вещество е много токсично. Децата в такива случаи трябва да бъдат помолени за помощ на родителите, възрастните.

Газообразно състояние

Газовете не могат да запазят всеки обем или форма. Запълнете колбата в горния кислород (неговата химическа формула O 2). Веднага след като отворим колбата, молекулите на веществото ще започнат да се смесват с въздуха на закрито. Това се дължи на движението на Brownian. Друг древен гръцки учен Демокрит вярвал, че частиците на веществото са в постоянно движение. В твърди тела при нормални условия при атоми, молекули, йони не са възможни да напуснат кристалната решетка, свободна от облигации с други частици. Това е възможно само когато е получено голямо количество енергия отвън.

При течности разстоянието между частиците е малко по-голямо, отколкото в твърдите вещества, те се нуждаят от по-малко енергия, за да се счупят междумолекулните връзки. Например, течното съвкупно състояние на кислород се наблюдава само с намаляване на температурата на газа до -183 ° С. При -223 ° С, молекулите от 2 образуват твърдо вещество. С увеличаване на температурата над горните стойности, кислородът се превръща в газ. В тази форма е, че е при нормални условия. В промишлените предприятия има специални инсталации за отделяне на въздуха на атмосферата и получават азот и кислород от него. Първо, въздухът се охлажда и втечнява и след това постепенно увеличава температурата. Азотът и кислородът се превръщат в газове при различни условия.

Атмосферата на Земята съдържа 21% от обема на кислород и 78% азот. В течна форма, тези вещества в газовата обвивка не са намерени. Течният кислород има лек син цвят, при високо налягане, те напълват цилиндрите за използване в лечебни заведения. В индустрията и строителните втечнени газове са необходими за задържане на много процеси. Кислородът е необходим за газ заваряване и рязане на метали, по химия - за окислителните реакции на неорганични и органични вещества. Ако отворите кислородния цилиндров клапан, налягането намалява, течността се превръща в газ.

Пропарайте пропан, метан и бутан се използват широко в енергетиката, в транспорта, в индустрията и битовата дейност на населението. Те получават тези вещества от природен газ или с напукване (разделяне) на петролни суровини. Въглеродните течни и газообразните смеси играят важна роля в икономиката на много страни. Но запасите от петрол и природен газ са силно изтощени. Според учените тази суровина е достатъчна за 100-120 години. Алтернативен източник на енергия - въздушен поток (вятър). Използва се за експлоатацията на електроцентралите бързи реки, приливи на бреговете на моретата и океаните.

Кислородът, подобно на други газове, може да бъде в четвъртото съвкупно състояние, което представлява плазма. Необичайният преход от твърдо състояние в газообразен е характерна характеристика на кристалния йод. Същността на тъмно лилавия цвят е подложен на сублимация - превръща се в газ, заобикаляйки течното състояние.

Как се презират от една обща форма на материя в друга?

Промените в съвкупното състояние на веществата не са свързани с химически трансформации, това са физически явления. С нарастващата температура много твърди тела се разтопиха, превръщат се в течност. По-нататъшното увеличение на температурата може да доведе до изпаряване, т.е. към газообразното състояние на веществото. В природата и фермата такива преходи са характерни за едно от основните вещества на земята. Лед, течност, двойки са водни състояния при различни външни условия. Съединението е същата, нейната формула - Н20. при температура от 0 ° С и под тази стойност, водата е кристализирана, която се превръща в лед. С нарастващата температура, възниква кристали, се разрушават - леда се топи, течната вода се получава отново. С отоплението му се образува изпаряване - превръщането на вода в газ - той отива дори при ниски температури. Например, замразените локви постепенно изчезват, защото водата се изпарява. Дори в мразовито време, мокро бельо изсъхва, но само процесът е по-дълъг от горещия ден.

Всички изброени водни преходи от една държава в друга са от голямо значение за естеството на земята. Атмосферните явления, климатът и времето са свързани с изпаряването на водата от повърхността на световния океан, прехвърлянето на влага под формата на облаци и мъгла за земя, падащи валежи (дъжд, сняг, градушка). Тези явления представляват основата на водния цикъл на света в природата.

Как съвкупните състояния на сяра се променят?

При нормални условия е ярки лъскави кристали или светложълт прах, т.е. това е твърдо вещество. Общото състояние на сербените промени при нагряване. Първоначално, с увеличаване на температурата до 190 ° С, жълтото вещество се топи, превръщайки се в подвижна течност.

Ако бързо налеете течна сянка в студена вода, след това се получава кафява аморфна маса. С по-нататъшното отопление на стопяването на сярата става все по-вискозно, най-тъмно. При температури над 300 ° C, общото състояние на сярата отново се променя, веществото придобива свойствата на течността, става мобилен. Тези преходи се появяват поради способността на атомите на елемента да образуват вериги с различна дължина.

Защо веществата могат да бъдат в различни физически състояния?

Общото състояние на сяра е просто вещество - твърдо при нормални условия. Серен диоксид - газ, сярна киселина - маслена течност е по-тежка от водата. За разлика от сол и азотна киселини, тя не е прилеп, молекулите няма да се изпарят от повърхността му. Какво общо състояние има пластмасова сяра, която се получава при загряване на кристали?

В аморфна форма веществото има флуидна структура, имаща незначителна течливост. Но пластмасовата сяра едновременно запазва формата (като твърдо вещество). Има течни кристали с редица характерни свойства на твърдите вещества. Така състоянието на веществото при различни условия зависи от нейната природа, температура, налягане и други външни условия.

Какви са характеристиките в структурата на твърдите вещества?

Разликите между основните съвкупни състояния на материята се обясняват чрез взаимодействието между атомите, йоните и молекулите. Например, защо солидното съвкупно състояние на веществото води до способността на телата да поддържа обем и форма? В кристалната решетка от метал или сол структурните частици са привлечени от приятел. В металите, положително заредени йони взаимодействат с така наречения "електронен газ" - натрупването на свободни електрони в парче метал. Солевите кристали възникват поради привличането на многомерно заредени частици - йони. Разстоянието между горните структурни звена на твърдите тела е много по-малко от размерите на самите частици. В този случай има електростатично привличане, което дава сила и отблъскването не е достатъчно силна.

За да унищожите солидното съвкупно състояние на веществото, трябва да положите усилия. Металите, солите, атомните кристали се разтопят при много високи температури. Например, желязото става течност при температури над 1538 ° С. Влекачът е волфрам, той прави нишката на нажежаема жичка за електрически крушки. Има сплави, които стават течни при температури над 3000 ° C. Много от земята са в твърдо състояние. Той се произвежда от суровини, използващи технологии в мини и кариери.

За отделянето на дори един йон от кристала е необходимо да се прекара голямо количество енергия. Но е достатъчно да се разтвори сол във водата, така че кристалната решетка да се разпадне! Този феномен се обяснява с невероятните свойства на водата като полярен разтворител. Н20 Молекули взаимодействат със солените йони, унищожавайки химическата връзка между тях. По този начин, разтварянето не е просто смесване на различни вещества, но чрез физико-химично взаимодействие между тях.

Как взаимодействат ликвидалните молекули?

Водата може да бъде течна, твърда и газ (ферибот). Това са основните му съвкупни държави при нормални условия. Водните молекули се състоят от един кислороден атом, с който са свързани два водородни атома. Има поляризация на химическата връзка в молекулата, на кислородните атоми се появява частичен отрицателен заряд. Водородът става положителен полюс в молекулата, привлича се от кислороден атом на друга молекула. Това беше името "водородна комуникация".

Течно съвкупното състояние характеризира разстоянията между структурните частици, сравними с техните размери. Привличането съществува, но е слаба, така че водата не запазва формата. Изпаряването се дължи на унищожаването на облигациите, което върви по повърхността на течността дори при стайна температура.

Има ли интермолекулни взаимодействия в газове?

Газовото състояние на веществото за редица параметри е различно от течността и твърдата. Между структурните частици на газовете има големи пропуски, много повече от размерите на молекулите. В същото време силите на привличането изобщо не действат. Газообразно съвкупното състояние е характерно за вещества, присъстващи в състава на въздуха: азот, кислород, въглероден диоксид. На фигурата по-долу първият куб се пълни с газ, втора течност и третото твърдо вещество.

Много течности са летливи, от повърхността им, те се отрязват и прехвърлят молекулите на веществото. Например, ако донесете ваксина, навлажнена с солна киселина към отвора на отворена бутилка със солна киселина, тогава се появява бял дим. Химичен отговор между солна киселина и амоняк се среща точно във въздуха, се получава амониев хлорид. Какво общо състояние е това вещество? Неговите частици, образуващи бял дим, са най-малките твърди солеви кристали. Този опит трябва да се извършва при изпускателни вещества, веществата са токсични.

Заключение

Общото състояние на газ е проучено от много изключителни физици и химици: Avogadro, Бойл, гей loussak, Klaperon, Mendeleev, Le Carnel. Учените формулирани закони, обясняващи поведението на газообразните вещества при химични реакции при промяна на външните условия. Отворени модели не само влязоха в училище и университетски учебници по физика и химия. Много химически процеси се основават на познания за поведението и свойствата на веществата в различни съвкупни държави.

Лекция 4. Общи състояния на материята

1. твърдото състояние на веществото.

2. течно състояние на веществото.

3. Газово състояние на веществото.

Веществата могат да бъдат в три съвкупни състояния: твърд, течен и газообразен. При много високи температури се среща разнообразие от газообразно състояние - плазмена (плазмена държава).

1. Твърдото състояние на веществото се характеризира с факта, че енергията на взаимодействието на частиците между тях е по-висока от кината -ометричната енергия на тяхното движение. Повечето вещества в твърдо състояние имат кристална структура. Всяко вещество образува кристалите на формата за дефиниция. Например, натриев хлорид има кристали под формата на кубчета, стипца под формата на октахедра, натриев нитрат под формата на призми.

Кристалната форма на веществото е най-стабилна. Местоположението на частиците в твърдото тяло е изобразено като решетка, чиято възли са определени частици, свързани с въображаеми линии. Различават се четирите основни вида кристални решетки: атомния, молекулярен, йон и метал.

Атомна кристална решетка Той се образува от неутрални атоми, които са свързани с ковалентни връзки (диамант, графит, силиций). Молекулярна кристална решетка Те имат нафтален, захароза, глюкоза. Структурните елементи на тази решетка са полярни и неполярни молекули. Йон кристална решетка Оформя се правилно променливо в пространството положително и отрицателно заредени йони (натриев хлорид, калиев хлорид). Металовата кристална решетка има всички метали. В своите възли има положително заредени йони, между които има електрони в свободно състояние.

Кристалните вещества имат няколко функции. Една от тях е анизотропи - ϶ᴛᴏ неравнопоставеността на физическите свойства на кристала в различни посоки в кристала.

2. В течно състояние на веществото, енергията на междумолекулното взаимодействие на частиците е съизмерима с кин -ометричната енергия на тяхното движение. Това състояние е междинно между газообразно и кристално. За разлика от газовете между течни молекули, големи сили на взаимно привличане са валидни, което определя естеството на молекулярното движение. Термичното движение на флуидната молекула включва осцилаторен и транслационен. Всяка молекула за известно време варира в близост до дефиницията на равновесието, а след това се движи и отново заема равновесно положение. Това определя нейния оборот. Силите на междумолекулната атракция не дават молекули, когато се преместват далеч един от друг.

Свойствата на течностите също зависят от обема на молекулите, формата на тяхната повърхност. В случай, че флуидните молекули са полярни, те са комбинирани (асоцииране) в сложен комплекс. Такива течности се наричат \u200b\u200bасоциирани (вода, ацетон, алкохол). ʜᴎʜᴎ имат по-висока т инсталация, имат по-малка волатилност, по-висока диелектрична константа.

Както знаете, течностите имат повърхностно напрежение. Повърхностно напрежение - ϶ᴛᴏ повърхностна енергия, присвоена на единица повърхност: ϭ \u003d e / s, където ϭ е повърхностно напрежение; Е- повърхностна енергия; S - повърхностна площ. Колкото по-силно са междинните връзки във флуида, толкова по-голямото му повърхностно напрежение. Вещества, които намаляват повърхностните тела, се наричат \u200b\u200bповърхностноактивни вещества.

Друго свойство на течностите е вискозитет. Вискозитет - ϶ᴛᴏ съпротивление, произтичащо от движение на сами слоеве на течност по отношение на другите, когато се премества. Някои течности имат висок вискозитет (мед, малък), а други са малки (вода, етилов алкохол).

3. В газообразното състояние на веществото, енергията на междумолекулното взаимодействие на частиците е по-малко от тяхната кин -ометрична енергия. Поради тази причина газовата молекула не се държи заедно и се движи свободно в обем. За газове, свойствата са характерни: 1) равномерно разпределение по целия обем на съда, в който са; 2) ниска плътност в сравнение с течности и твърди вещества; 3) лек сгъстяване.

Молекулите са на много дълги разстояния един от друг, силата на привличането между тях е малка. На дълги разстояния между молекулите тези сили практически отсъстват. Газът в такова състояние се нарича перфектно. Реалните газове при високо налягане и ниски температури не подлежат на уравнение на състоянието на идеалния газ (уравнението на Менделин-клаперон), така че в тези условия силните страни на взаимодействието между молекулите започват да се появяват.

Всички вещества могат да бъдат в различни агрегирани състояния - твърда, течна, газообразна и плазма. В древността се смяташе, че светът се състои от земя, вода, въздух и огън. Общите състояния на веществата съответстват на това визуално разделяне. Опитът показва, че границите между съвкупните държави са много условни. Газовете при ниски натиск и ниски температури се считат за идеални, молекулите в тях съответстват на материални точки, които могат да се сблъскат само според законите на еластична стачка. Силата на взаимодействието между молекулите в момента на стачката е незначителна, самите сблъсък се срещат без загуба на механична енергия. Но с увеличаване на разстоянието между молекулите трябва да се вземе предвид взаимодействието на молекулите. Тези взаимодействия започват да влияят на прехода от газообразно състояние в течност или твърдо вещество. Може да има различни видове взаимодействие между молекулите.

Силите на междумолекулното взаимодействие нямат насищане, различавайки се от силите на химичното взаимодействие на атомите, водещи до образуването на молекули. Те могат да бъдат електростатични, когато взаимодействат между заредените частици. Опитът показва, че квантово-механичното взаимодействие, в зависимост от разстоянието и взаимната ориентация на молекулите, е незначително при разстояния между молекулите повече от 10 -9 m. В разредените газове, те могат да бъдат пренебрегнати или уверени, че потенциалната енергия на взаимодействието е почти равен на нула. На къси разстояния тази енергия е малка, със силите на взаимното привличане

кога - взаимно отблъскване и дерк

привличане и отблъскване на балансирани молекули и F \u003d.0. Тук силите се определят от тяхната връзка с потенциална енергия, но частиците се движат, притежаващи определен марж на кинетичната енергия

gia. Нека една молекула бъде фиксирана, а другата се сблъсква с него, имащ такъв запас от енергия. Под сближаване на молекулите, силата на привличането прави положителна работа и потенциалната енергия на тяхното взаимодействие намалява до разстоянието едновременно с кинетичната енергия (и скоростта). Когато разстоянието стане по-малко от силата на привличането, замени отблъскващите сили. Работата, извършена от молекулата срещу тези сили, е отрицателна.

Молекулата ще се затвори с фиксирана молекула, докато кинетичната му енергия преминава изцяло в потенциал. Минимално разстояние д,кои молекули могат да се доближат до, обадете се ефективен диаметър на молекулата.След спиране, молекулата ще започне да се отстранява под действието на отблъскващите сили с нарастваща скорост. След като сте преминали отново, разстоянието на молекулата ще попадне в областта на атракционните сили, които забавят отстраняването му. Ефективният диаметър зависи от първоначалния запас от кинетична енергия, т.е. Тази стойност не е постоянна. При разстояния, равна на потенциалната енергия на взаимодействието, тя е безкрайно важна или "бариера", която предотвратява растията на молекулите на центровете за по-малко разстояние. Съотношението на средната потенциална енергия на взаимодействие със средната кинетична енергия и определя съвкупното състояние на веществото: за газове за течност, за твърди тела

Кондензираните среди са течности и твърди тела. В тях, атомите и молекулите са близки, почти докосват. Средното разстояние между центровете на молекулите в течности и твърди тела от ред (2 -5) 10 -10 m. Приблизително същата и тяхната плътност. Междунаромните разстояния надвишават разстоянията, до които електронните облаци се проникват помежду си, така че да възникнат сили на отблъскване. За сравнение, в газове при нормални условия, средното разстояние между молекулите от около 33 10-10 m.

В течностимеждумолекулното взаимодействие влияе върху термичното движение на молекули, проявяващо се в слаби осцилации в близост до позицията на равновесието и дори скока от една позиция към друга. Следователно те имат само съседна поръчка на местоположението на частиците, т.е. последователност в местоположението на най-близките частици и характерната течливост.

Твърди телахарактеризира се с твърдостта на структурата, имат точно определен обем и форма, които под влиянието на температурата и налягането се променят много по-малко. При твърди вещества, състоянията са възможни аморфни и кристални. Междинните вещества съществуват - течни кристали. Но атомите в твърди вещества изобщо не са стационарни, тъй като би било възможно да се мисли. Всяко от тях през цялото време се колебае под влиянието на еластичните сили, възникнали между съседите. В повечето елементи и съединения под микроскопа се открива кристалната структура.

Така че, зърната на сол за готвене са идеални кубчета. В кристалите атомите са фиксирани в възлите на кристалната решетка и могат да варират само в близост до решетките. Кристалите са истински твърди тела и такива твърди вещества като пластмаса или асфалт заемат като междинно положение между твърдите тела и течности. Аморфното тяло има, като течност, близката поръчка, но вероятността от робата е малка. По този начин стъклото може да се разглежда като супена течност, която има повишен вискозитет. Течните кристали имат течлив поток, но запазват поръчката на атомите и имат анизотропия на свойствата.

Химични връзки на атомите (и около N около С) в кристали са същите като в молекулите. Структурата и твърдостта на твърдите тела се определят от разликата в електростатичните сили, които съчетават компонентите на тялото заедно. Механизмът, свързващ атомите в молекули, може да доведе до образуване на твърди периодични структури, които могат да се считат за макромолекули. Подобно на йонни и ковалентни молекули има йонични и ковалентни кристали. Йонните решетки в кристали са свързани с йонни връзки (виж фиг. 7.1). Структурата на сол на готвачи е такава, че всеки натриев йон има шест съседа - хлорни йони. Това разпределение съответства на минимум енергия, т.е. по време на образуването на такава конфигурация, максималната енергия се освобождава. Следователно, когато температурата намалява под точката на топене, се наблюдава желанието за образуване на чисти кристали. С нарастващата температура, термичната кинетична енергия е достатъчна за прекъсване на комуникацията, кристалът ще започне да се топи, структурата е да се срутят. Полиморфизмът на кристалите е способността да се образуват състояния с различна кристална структура.

Когато разпределението на електрическия заряд в неутрални атоми се променя, може да възникне слабо взаимодействие между съседите. Тази връзка се нарича молекулярна или ван der waalo (както в водородна молекула). Но силите на електростатичното привличане могат да се появят между неутрални атоми, след това не се появяват пренаредени пренастройки в електронните черупки. Взаимното отблъскване по време на сближаването на електронните черупки премества центъра на тежестта на отрицателните обвинения сравнително положителен. Всеки от атомите индуцира електрическа дипол в друга и това води до тяхното привличане. Това е ефектът от междумолекулната сила или силите на ван дер ваали, които имат голям радиус на действие.

Тъй като водородният атом е много малък и нейният електрон е лесен за промяна, често се привлича незабавно към два атома, образувайки водородна връзка. Водородната връзка също е отговорна за взаимодействие с всяка друга водна молекули. Това обяснява много уникалните свойства на водата и лед (фиг. 7.4).

Ковалентна комуникация.(или атомния) се постига поради вътрешното взаимодействие на неутрални атоми. Пример за такава връзка е връзката в метан молекулата. Разнообразие от въглерод със силна връзка е диамант (четири водородни атома се заменят с четири въглеродни атома).

Така въглеродът, конструиран върху ковалентна връзка, образува кристал под формата на диамант. Всеки атом е заобиколен от четири атома, образуващи правилния тетраедър. Но всеки от тях е едновременно връх на съседния тетраедър. При други условия, същите въглеродни атоми кристализират в графит.В графит те са свързани и с атомни връзки, но образуват равнини от шестоъгълни клетъчни клетки, способни да се сменят. Разстоянието между атомите, разположено в върховете на хексагранците, е 0.142 nm. Слоевете се намират на разстояние 0.335 nm, т.е. Свързан слабо, следователно графитът е пластмаса и мек (фиг. 7.5). През 1990 г. имаше бум на научноизследователската работа, причинена от доклад за получаване на ново вещество - folerorite.състояща се от въглеродни молекули - Fullerenes. Тази въглеродна форма е молекулярна, т.е. Минималният елемент не е атом, а молекула. Той е кръстен на архитекта Р. Фолър, който през 1954 г. получи патент за изграждане на структури от шестоъгълници и пентони, съставляващи полусферата. Молекула от 60 въглеродните атоми с диаметър 0.71 nm бяха отворени през 1985 г., след това бяха намерени молекули и др. Всички са имали стабилни повърхности,

но най-стабилната се оказа молекули от 60 и От 70 . Логично е да се приеме, че графитът се използва като първоначален суровина за синтеза на пълно нов. Ако е така, тогава радиусът на шестоъгълния фрагмент трябва да бъде 0.37 nm. Но се оказа, че е равно на 0,357 nm. Тази разлика е 2% поради факта, че въглеродните атоми са разположени на сферична повърхност в върховете на 20 от десните шестоъгълници, наследени от графит, и 12 от правилните пет-условия, т.е. Дизайнът прилича на футболна топка. Оказва се, че когато "зашива" в затворена сфера, някои от плоските шестоъгълници се превърнаха в пет начина. При стайна температура, С 60 молекулата се кондензира в структура, където всяка молекула има 12 съседи, разположени един от друг на разстояние 0,3 nm. За T.\u003d 34 k фазов преход на първия род - решетката е възстановена в кубика. Самият кристал е самият полупроводник, но при добавяне на алкален метал в кристален филм С 60, свръхпроводимостта се осъществява при температура от 19 k. Ако въведете един или друг атом към тази куха молекула, тя може да се използва като основа за създаване среда за съхранение с ултра-висока плътност на информацията: плътността на записа ще достигне 4-10 12 бита / cm2. За сравнение - филмът на феромагнитния материал дава плътност на запис от около 10 7 бита / cm 2 и оптични дискове, т.е. Лазерна технология - 10 8 бита / cm 2. Този въглен има други уникални свойства, особено важни в медицината и фармакологията.

В кристалите на металите се проявяват метална комуникациякогато всички атоми в метала дават "в колективно използване" техните валентни електрони. Те са слабо свързани с ядрените, те могат свободно да се движат по кристалната решетка. Около 2/5 химически елементи съставляват метали. В металите (с изключение на живак) връзката се формира чрез припокриване на свободни орбитали от метални атоми и електронно разделяне, дължащо се на образуването на кристална решетка. Оказва се, че решетъчните катиони са обгърнати от електронния газ. Металната комуникация се осъществява, когато атомите са близо до разстоянието, по-малките размери на облака от външни електрони. С такава конфигурация (принцип на Pauli), енергията на външните електрона нараства, а съседното ядро \u200b\u200bзапочва да привлича тези външни електрони, замъгляващи електронни облаци, равномерно разпределяйки ги на метал и превръщане в електронен газ. Така че има електрони на проводимост, обясняващи по-голямата електрическа проводимост на металите. В йонни и ковалентни кристали са практически свързани външни електрони и проводимостта на тези твърди вещества е много малка, те се наричат изолатори.

Вътрешната енергия на течностите се определя от сумата на вътрешните енергии на макроскопските подсистеми, които могат да бъдат психически разделени и енергиите на взаимодействие на тези подсистеми. Взаимодействието се извършва чрез молекулни сили с радиус на действие от около 10-9 m. За макросистема, енергията на взаимодействието е пропорционална на зоната на контакт, така че е малка, както и съотношението на повърхностния слой , но не е необходимо. Тя се нарича повърхностна енергия и трябва да се вземе предвид при задачите, свързани с повърхностното напрежение. Обикновено течностите заемат по-голям обем с еднаква тежест, т.е. имат по-малка плътност. Но защо обемите на лед и бисмут намаляват при топене и дори след точката на топене известно време спестява тази тенденция? Оказва се, че тези вещества в течно състояние са по-плътни.

В течността нейните съседи действат на всеки атом и се колебаят вътре в анизотропна потенциална яма, която те създават. За разлика от твърдото, тази яма от плитките, тъй като съседите на дълги разстояния почти не засягат. Най-близката среда на частиците в течността се променя, т.е. течността. Когато се достигне определена температура, течността ще заври, по време на кипене температурата остава постоянна. Входящата енергия се консумира за прекъсване на облигациите и течността се трансформира в газ с пълна почивка.

Течните плътности са значително повече газове за същия натиск и температури. Така обемът на водата по време на кипене е само 1/1600 обем от една и съща маса на водните пари. Обемът на течността зависи от налягането и температурата. При нормални условия (20 ° C и налягане от 1.013 10 5 Pa), водата заема 1 л. При намаляване на температурата до 10 ° C, обемът ще намалее само с 0.0021, с увеличаване на налягането - два пъти.

Въпреки че все още няма прост идеален модел на течност, микроструктурата е достатъчно проучена и ви позволява да обясните повечето от нейните макроскопични свойства. Фактът, че в течности има съединител на молекули по-слаб, отколкото в твърдо, забелязали галилери; Изненадан е, че на листата на зелето се натрупват големи капки вода и не се разпространяват по листа. Разлятата живак или водата капки върху мазна повърхност се вземат поради формата на сцепление с малки топки. Ако молекулите от едно и също вещество са привлечени от молекулите на друго вещество, те казват омокряне.например, лепило и дърво, масло и метал (въпреки огромното налягане, маслото се държи в лагери). Но водата се издига в тънки тръби, наречени капиляр и се издига по-високо от по-тънка тръба. Друго обяснение, с изключение на ефекта на омокряне вода и стъкло, не може да бъде. Морещите сили между стъклото и водата са по-големи, отколкото между водните молекули. С живак - ефектът е обратен: омокрянето на живак и стъкло е по-слаба от силите на съединителя между живачни атоми. Галилея отбеляза, че иглата иглата може да се придържа върху водата, въпреки че това противоречи на закона на архиметите. Когато иглата плава, можете

но за да забележите малкото отклонение на повърхността на водата, като питате как да се изправите. Силите на съединителя между молекулите на водата са достатъчно, за да не позволяват на иглата да попадне във водата. Повърхностният слой като филм предпазва водата, тя е повърхностно напрежение,което има тенденция да дава формата на вода най-малката повърхност - топката. Но на повърхността на алкохола иглата вече няма да плува, защото при добавяне на алкохол, повърхностното напрежение намалява във водата и иглата потъва. Сапун също така намалява повърхностното напрежение, така че горещата сапунена пяна, проникваща в пукнатините и пукнатини, по-добре е да се откаже от мръсотията, особено съдържащи мазнини, докато чистата вода просто ще влезе в капчици.

Плазмата е четвъртото съвкупно състояние на вещество, което е газ от набора от заредени частици, взаимодействащи на големи разстояния. В същото време броят на положителните и отрицателните заряди е приблизително равен, така че плазмата е електрически неутрална. От четирите елемента на плазмата съответстват на огъня. Да преведете газ до плазменото състояние, имате нужда от него йонизразкъсани електрони от атоми. Йонизацията може да се извърши с нагряване, излагане на електрическо изпускане или твърда радиация. Веществото във Вселената е главно в йонизирано състояние. В звездите йонизацията се причинява термично, в разредени мъглявини и междузвездния газ - ултравиолетова радиация на звездите. Плазмата се състои от нашето слънце, неговата радиация йонизира горните слоеве на земната атмосфера, наречена йонсферавъзможността за радиокомуникациите на далечни разстояния зависи от нейното състояние. В земните плазмени условия е рядко - в дневни светлини или в електрическа заваръчна дъга. В лабораториите и плазмените техники най-често се получава електрическото освобождаване. В природата прави светкавица. При йонизацията на освобождаването електронните лавини изглеждат подобни на процеса на верижна реакция. За да се получи термоядрена енергия, се използва методът на инжектиране: газовите йони, оградени с много високи скорости, се инжектират в магнитни капани, те привличат електрони от околната среда, образувайки плазма. Използване на йонизация с ударни вълни. Този метод на йонизация е в супер-изгодни звезди и евентуално в ядрото на земята.

Всяка сила, действаща върху йони и електрона причинява електрически ток. Ако не е свързано с външни полета и не е затворен вътре в плазмата, той поляризира. Плазмата е обект на газови закони, но при прилагане на магнитно поле, организира движението на заредени частици, то съществува напълно необичайни свойства за газ. В силно магнитно поле частиците започват да се въртят около захранващите линии и по магнитното поле те се движат свободно. Казва се, че това винтово движение измества структурата на електропроводите на полето и "затвореното" поле в плазмата. Разредената плазма е описана от система за частици и по-плътна - модел на течността.

Високата електрическа проводимост на плазмата е основната разлика между него от газа. Проводимостта на студената плазма на повърхността на слънцето (0.8 10 -19 J) достига до проводимостта на металите и с термоядрена температура (1.6 10 -15 j), водородната плазма се провежда ток 20 пъти по-добър от мед при нормален мед условия. Тъй като плазмата може да провежда ток, често се използва модел на проводима течност. Счита се за твърда среда, въпреки че се сгъстява от конвенционалната течност, но тази разлика се проявява само по време на токове, чиято скорост е по-скоро скорост на звука. Поведението на проводящата течност се изследва в науката, наречена магнитна хидродинамика.В пространството всяка плазма е идеален проводник, а законите на замразеното поле са широко използвани. Моделът на проводящия течност дава възможност да се разбере плазменият механизъм за задържане чрез магнитно поле. Така че плазмените потоци, които влияят на атмосферата на земята, са изхвърлени от Слънцето. Самият поток няма магнитно поле, но и външно поле може да проникне под закона на замръзване. Плазмените слънчеви потоци избутват чуждестранни междуплатейни магнитни полета от околностите на Слънцето. Има магнитна кухина, където полето е по-слабо. Когато тези корпускуларни плазмени потоци се приближават към земята, те се сблъскват с магнитното поле на земята и са принудени да го твърдят със същия закон. Оказва се на определена кухина, където се събира магнитното поле и плазмените потоци не проникват. Заредените частици се натрупват на повърхността му, които са открити от ракети и сателити, е външен радиационен колан на земята. Тези идеи бяха използвани в решаването на задачите на плазмените холдинг с магнитно поле в специални устройства - токамаки (от редукцията на думите: тороидална камера, магнит). С напълно йонизирана плазма, държана в тези и други системи, се надяват надеждите за получаване на контролирана термоядрена реакция на земята. Тя ще даде чист и евтин източник на енергия (морска вода). Работата е в ход и за получаване и задържане на плазмата с помощта на фокусирана лазерна радиация.