ارائه پاورپوینت در مورد "الکل ها" در شیمی. ارائه برای دانش آموزان مدارس شامل 12 اسلاید است ، جایی که از نظر شیمی در مورد الکل ها ، خصوصیات فیزیکی آنها ، واکنش با هیدروژن هالیدها گفته می شود.

قطعاتی از ارائه

از تاریخ

آیا می دانید که در قرن چهارم. قبل از میلاد مسیح ه آیا مردم می دانستند چگونه می توانند نوشیدنی های حاوی الکل اتیل درست کنند؟ شراب با تخمیر آب میوه و توت بدست آمد. با این حال ، آنها خیلی زود یاد گرفتند که چگونه ماده مست کننده را از آن استخراج کنند. در قرن XI. کیمیاگران بخار ماده ای فرار را گرفتند که با گرم شدن شراب آزاد شد.

مشخصات فیزیکی

• الکل های پایین مایعاتی هستند که در آب بسیار محلول ، بی رنگ و بدون بو هستند.
• الکل های بالاتر جامداتی هستند که در آب محلول نیستند.

ویژگی خصوصیات فیزیکی: حالت جمع شدن

• متیل الکل (اولین نماینده از مجموعه همولوگ الکل ها) یک مایع است. شاید وزن مولکولی زیادی داشته باشد؟ نه بسیار کمتر از دی اکسید کربن. پس آن چیست؟
• به نظر می رسد که کل نکته در پیوندهای هیدروژنی است که بین مولکول های الکل ها ایجاد می شود و اجازه نمی دهد که تک تک مولکول ها پرواز کنند.

ویژگی خصوصیات فیزیکی: حلالیت در آب

• هرچه الکل های پایین در آب حل شوند ، الکل های بالاتر نیز محلول نیستند. چرا؟
• پیوندهای هیدروژن بسیار ضعیف هستند و نمی توانند مولکول الکل را که قسمت زیادی از محلول آن است بین مولکول های آب نگه دارد.

ویژگی خصوصیات فیزیکی: انقباض

• چرا ، هنگام حل مسائل محاسباتی ، آنها هرگز از حجم استفاده نمی کنند ، بلکه فقط از جرم استفاده می کنند؟
• 500 میلی لیتر الکل و 500 میلی لیتر آب را مخلوط کنید. ما 930 میلی لیتر محلول دریافت می کنیم. پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های الکل و آب بسیار زیاد است به طوری که در حجم کل محلول ، "فشرده سازی" آن (از لهجه contraktio - فشرده سازی) کاهش می یابد.

آیا الکل ها اسید هستند؟

• الکلها با فلزات قلیایی واکنش نشان می دهند. در این حالت ، اتم هیدروژن گروه هیدروکسیل با یک فلز جایگزین می شود. به نظر می رسد اسید است.
• اما خواص اسیدی الکل ها بسیار ضعیف است ، به قدری ضعیف است که الکل ها هیچ تاثیری روی شاخص ها ندارند.

دوستی با پلیس راهنمایی و رانندگی.

• آیا الکل ها با پلیس راهنمایی و رانندگی دوست هستند؟ اما چگونه!
• آیا تا به حال توسط بازرس پلیس راهنمایی و رانندگی متوقف شده اید؟ آیا شما به لوله تنفس کردید؟
• اگر بدشانس باشید ، در آن صورت یک واکنش اکسیداسیون الکل اتفاق افتاد ، که در آن رنگ تغییر کرد و شما مجبور به پرداخت جریمه شدید.

آب می دهیم 1

برداشت آب - اگر دما بیش از 140 درجه باشد ، کم آبی می تواند درون مولکولی باشد. این به کاتالیزور - اسید سولفوریک غلیظ نیاز دارد.

آب می دهیم 2

اگر دما کاهش یابد و کاتالیزور ثابت بماند ، در این صورت کم آبی بین مولکولی اتفاق می افتد.

واکنش با هالیدهای هیدروژن.

این واکنش برگشت پذیر است و به یک اسید سولفوریک غلیظ - کاتالیزور نیاز دارد.

دوست بودن یا دوست نبودن با الکل.

یک سوال جالب الکل متعلق به زنوبیوتیک ها است - موادی که در بدن انسان وجود ندارد ، اما بر عملکردهای حیاتی آن تأثیر می گذارد. همه چیز به دوز بستگی دارد.

1. الکل یک ماده مغذی است که انرژی بدن را تأمین می کند. در قرون وسطی ، بدن حدود 25٪ از انرژی خود را از طریق مصرف الکل دریافت می کرد.
2. الکل دارویی است که دارای اثر ضد عفونی کننده و ضد باکتری است.
3. الکل سمی است که روندهای بیولوژیکی طبیعی را مختل می کند ، اندام های داخلی و روان را از بین می برد و اگر بیش از حد مصرف شود منجر به مرگ می شود.

سخنرانی 4. حالتهای ماده جمع

1. حالت جامد ماده.

2. حالت مایع ماده.

3. حالت گازی ماده.

مواد می توانند در سه حالت تجمع: جامد ، مایع و گازی باشند. در دماهای بسیار بالا ، نوعی حالت گازی رخ می دهد - پلاسما (حالت پلاسما).

1. حالت جامد ماده با این واقعیت مشخص می شود که انرژی برهم کنش ذرات با یکدیگر از انرژی جنبشی حرکت آنها بیشتر است. بیشتر مواد در حالت جامد دارای ساختار بلوری هستند. هر ماده بلورهایی به شکل خاص تشکیل می دهد. به عنوان مثال ، کلرید سدیم دارای بلورهایی به شکل مکعب ، آلوم به شکل هشت ضلعی ، نیترات سدیم به صورت منشور است.

شکل کریستالی ماده پایدارترین است. آرایش ذرات در یک جامد به صورت شبکه ای به تصویر کشیده شده است که در گره های آن این یا آن ذرات توسط خطوط خیالی به هم متصل می شوند. شبکه های کریستالی چهار نوع اصلی دارند: اتمی ، مولکولی ، یونی و فلزی.

شبکه کریستال اتمی بوسیله اتمهای خنثی بوسیله پیوندهای کووالانسی (الماس ، گرافیت ، سیلیکون) به هم متصل می شوند. شبکه کریستال مولکولی دارای نفتالین ، ساکارز ، گلوکز است. عناصر ساختاری این شبکه مولکول های قطبی و غیر قطبی هستند. شبکه کریستال یونی توسط یونهای دارای بار مثبت و منفی به طور منظم در فضا متناوب (کلرید سدیم ، کلرید پتاسیم) تشکیل می شود. تمام فلزات دارای یک شبکه بلوری فلزی هستند. در گره های آن یون های مثبت وجود دارد که بین آنها الکترونهایی در حالت آزاد وجود دارد.

مواد کریستالی دارای تعدادی ویژگی هستند. یکی از آنها ناهمسانگردی است - عدم شباهت خصوصیات فیزیکی کریستال در جهات مختلف درون کریستال.

2. در حالت مایع یک ماده ، انرژی برهم کنش بین مولکولی ذرات با انرژی جنبشی حرکت آنها قابل مقایسه است. این حالت بین گازی و کریستالی است. برخلاف گازها ، نیروهای زیادی از جذب متقابل بین مولکول های مایع عمل می کنند ، که این امر تعیین کننده ماهیت حرکت مولکولی است. حرکت حرارتی یک مولکول مایع شامل نوسانات و ترجمه است. هر مولکول برای مدتی در اطراف یک نقطه تعادل خاص ارتعاش می کند ، و سپس حرکت می کند و دوباره یک موقعیت تعادل را می گیرد. این میزان سیالیت آن را تعیین می کند. نیروهای جاذبه بین مولکولی اجازه نمی دهند که مولکول ها در حین حرکت خود از یکدیگر دور شوند.

خصوصیات مایعات به حجم مولکول ها ، شکل سطح آنها نیز بستگی دارد. اگر مولکول های مایع قطبی باشند ، پس آنها به هم پیوند خورده و به یک مجموعه پیچیده تبدیل می شوند. به این مایعات همراه (آب ، استون ، الکل) گفته می شود. Οʜᴎ دارای عدد t بالاتری هستند ، نوسانات کمتری دارند ، ثابت دی الکتریک بیشتری دارند.

همانطور که می دانید مایعات دارای کشش سطحی هستند. کشش سطحی - energy انرژی سطح در واحد سطح: ϭ \u003d E / S ، جایی که ϭ - کشش سطح ؛ E - انرژی سطح ؛ S سطح است. پیوندهای بین مولکولی هرچه در یک مایع قوی تر باشد ، کشش سطحی آن بیشتر است. به موادی که تنش سطحی را کاهش می دهند ، سورفاکتانت می گویند.

خاصیت دیگر مایعات ویسکوزیته است. ویسکوزیته - مقاومت ناشی از حرکت برخی از لایه های مایع نسبت به بقیه در طی حرکت آن. بعضی از مایعات دارای ویسکوزیته بالا (عسل ، کم) و برخی دیگر کم (آب ، الکل اتیل) هستند.

3. در حالت گازی ماده ، انرژی برهم کنش بین مولکولی ذرات از انرژی جنبشی آنها کمتر است. به همین دلیل ، مولکول های گاز به هم چسبیده نیستند ، بلکه در حجم آزادانه حرکت می کنند. گازها با خصوصیات زیر مشخص می شوند: 1) توزیع یکنواخت در کل حجم ظرفی که در آن قرار دارند. 2) تراکم کم در مقایسه با مایعات و جامدات ؛ 3) قابلیت انعطاف پذیری آسان

در یک گاز ، مولکول ها در فاصله بسیار زیادی از یکدیگر قرار دارند ، نیروهای جذب بین آنها کم است. در فواصل زیاد بین مولکول ها ، این نیروها عملاً وجود ندارند. گاز در این حالت را معمولاً ایده آل می نامند. گازهای واقعی در فشارهای بالا و دمای پایین از معادله حالت یک گاز ایده آل (معادله مندلیف-کلپیرون) تبعیت نمی کنند ، زیرا تحت این شرایط نیروهای برهم کنش بین مولکول ها شروع به آشکار شدن می کنند.

همه مواد می توانند در حالت های مختلف تجمع - جامد ، مایع ، گازی و پلاسما باشند. در دوران باستان اعتقاد بر این بود: جهان از زمین ، آب ، هوا و آتش تشکیل شده است. حالت تجمع مواد با این تقسیم بصری مطابقت دارد. تجربه نشان می دهد که مرزهای بین کشورهای تجمیعی کاملاً خودسرانه است. گازهای تحت فشار کم و دمای پایین ایده آل تلقی می شوند ، مولکول های موجود در آنها با نقاط ماده مطابقت دارند که فقط بر اساس قوانین برخورد الاستیک می توانند با هم برخورد کنند. نیروهای فعل و انفعال بین مولکول ها در لحظه برخورد بسیار ناچیز است ؛ خود برخورد ها بدون از دست دادن انرژی مکانیکی رخ می دهد. اما با افزایش فاصله بین مولکول ها ، تعامل مولکول ها نیز باید در نظر گرفته شود. این فعل و انفعالات در هنگام انتقال از حالت گازی به مایع یا جامد شروع به نشان دادن می کنند. انواع مختلف فعل و انفعالات می تواند بین مولکول ها رخ دهد.

نیروهای برهم کنش بین مولکولی دارای اشباع نیستند ، متفاوت از نیروهای برهم کنش شیمیایی اتم ها ، منجر به تشکیل مولکول ها می شود. آنها می توانند از طریق فعل و انفعالات بین ذرات باردار الکترواستاتیک باشند. تجربه نشان داده است که فعل و انفعالات مکانیکی کوانتوم ، که به فاصله و جهت متقابل مولکولها بستگی دارد ، در فاصله بین مولکولهای بیش از 9-9 متر ناچیز است. در فواصل کوچک ، این انرژی در نیروهای جاذبه متقابل کم است

در - دافعه متقابل و برای

جذب و دفع مولکول ها متعادل است و F \u003d0. در اینجا نیروها با اتصال آنها با انرژی پتانسیل تعیین می شوند اما ذرات با داشتن مقدار مشخصی انرژی جنبشی حرکت می کنند.

gii بگذارید یک مولکول بی حرکت باشد ، در حالی که مولکول دیگر با آن برخورد کرده و دارای چنین ذخیره انرژی است. وقتی مولکول ها به یکدیگر نزدیک می شوند ، نیروهای جذب کار مثبتی انجام می دهند و انرژی بالقوه فعل و انفعالات آنها تا فاصله کاهش می یابد.در این حالت ، انرژی جنبشی (و سرعت) افزایش می یابد. وقتی فاصله کمتر از نیروهای جذب خواهد شد نیروهای دافعه جایگزین می شوند. کار انجام شده توسط مولکول در برابر این نیروها منفی است.

یک مولکول تا زمانی که انرژی جنبشی آن کاملاً به انرژی پتانسیل تبدیل شود ، به یک مولکول بی حرکت نزدیک می شود. حداقل فاصله د ،که مولکول ها می توانند به آن نزدیک شوند ، نامیده می شود قطر مولکولی موثرپس از توقف ، مولکول تحت تأثیر نیروهای دافعه با افزایش سرعت شروع به حرکت می کند. با عبور مجدد از فاصله ، مولکول به ناحیه نیروهای جذاب سقوط خواهد کرد که باعث کند شدن حذف آن می شود. قطر موثر به میزان اولیه انرژی جنبشی بستگی دارد. این مقدار ثابت نیست در فواصل برابر با انرژی بالقوه کنش متقابل دارای یک مقدار بی نهایت بزرگ یا "سد" است که از نزدیک شدن مراکز مولکولها در فاصله کمتری جلوگیری می کند. نسبت انرژی متقابل پتانسیل متوسط \u200b\u200bبه انرژی جنبشی متوسط \u200b\u200b، حالت تجمع ماده را تعیین می کند: برای گازهای مایعات ، برای مواد جامد

محیط های متراکم مایعات و جامدات هستند. در آنها ، اتم ها و مولکول ها نزدیک هستند ، تقریباً لمس می کنند. فاصله متوسط \u200b\u200bبین مراکز مولکولها در مایعات و جامدات از مرتبه (2-5) 10-10 متر است چگالی آنها نیز تقریباً یکسان است. فاصله های بین اتمی بیش از فاصله هایی است که ابرهای الکترون به یکدیگر نفوذ می کنند به طوری که نیروهای دافعه بوجود می آیند. برای مقایسه ، در گازها در شرایط عادی ، متوسط \u200b\u200bفاصله بین مولکول ها حدود 33 10-10 متر است.

که در مایعاتاثر متقابل بین مولکولی تأثیر قویتری دارد ، حرکت حرارتی مولکولها خود را در ارتعاشات ضعیف اطراف موقعیت تعادل نشان می دهد و حتی از یک موقعیت به موقعیت دیگر می پرد. بنابراین ، آنها فقط ترتیب کوتاه برد در چیدمان ذرات دارند ، یعنی ثبات در ترتیب فقط نزدیکترین ذرات و سیالیت مشخصه.

اجسام جامدبا سختی ساختاری مشخص می شوند ، دارای حجم و شکل دقیقاً مشخص شده ای هستند که تحت تأثیر دما و فشار بسیار کمتر تغییر می کنند. در جامدات ، حالتهای آمورف و کریستالی امکان پذیر است. مواد میانی - بلورهای مایع نیز وجود دارد. اما تصور می شود که اتم های موجود در جامدات کاملاً بی حرکت نیستند. هر یک از آنها تحت تأثیر نیروهای الاستیک که بین همسایه ها بوجود می آیند ، دائماً در نوسان هستند. بیشتر عناصر و ترکیبات ساختار بلوری زیر میکروسکوپ را نشان می دهند.

بنابراین ، دانه های نمک سفره مانند مکعب های کامل به نظر می رسند. در کریستال ها ، اتم ها در مکان های شبکه بلوری ثابت هستند و فقط در نزدیکی مکان های شبکه می توانند ارتعاش کنند. بلورها جامدات واقعی را تشکیل می دهند و مواد جامد مانند پلاستیک یا آسفالت ، به عنوان مثال ، یک موقعیت میانی بین جامدات و مایعات هستند. یک بدن آمورف ، مانند یک مایع ، نظم برد کوتاهی دارد ، اما احتمال پرش ناچیز است. بنابراین ، می توان شیشه را به عنوان یک مایع فوق سرد با افزایش ویسکوزیته در نظر گرفت. بلورهای مایع سیالیت مایعات را دارند ، اما ترتیب چینش اتم ها را حفظ می کنند و از خواص ناهمسانگردی برخوردار هستند.

پیوندهای شیمیایی اتم ها (و تقریباً در) در بلورها همانند مولکول ها است. ساختار و استحکام جامدات با اختلاف در نیروهای الکترواستاتیکی که اتم های تشکیل دهنده بدن را به یکدیگر متصل می کند ، تعیین می شود. مکانیزمی که اتم ها را به مولکول ها متصل می کند می تواند منجر به تشکیل ساختارهای دوره ای جامد شود که می تواند ماکرومولک در نظر گرفته شود. مانند مولکول های یونی و کووالانسی ، بلورهای یونی و کووالانسی نیز وجود دارند. شبکه های یونی در کریستال ها توسط پیوندهای یونی کنار هم نگه داشته می شوند (شکل 7.1 را ببینید). ساختار نمک خوراکی به گونه ای است که هر یون سدیم شش همسایه دارد - یون کلر. این توزیع مربوط به حداقل انرژی است ، به عنوان مثال ، هنگامی که چنین پیکربندی تشکیل می شود ، حداکثر انرژی آزاد می شود. بنابراین ، با پایین آمدن دما به زیر نقطه ذوب ، تمایل به تشکیل بلورهای خالص وجود دارد. با افزایش دما ، انرژی جنبشی حرارتی برای شکستن پیوند کافی است ، بلور شروع به ذوب شدن می کند و ساختار شکسته می شود. چندشکلی بلوری توانایی تشکیل حالت هایی با ساختارهای مختلف بلوری است.

هنگامی که توزیع بار الکتریکی در اتمهای خنثی تغییر می کند ، فعل و انفعالات ضعیفی بین همسایگان رخ می دهد. این پیوند مولکولی یا وندروالس (مانند مولکول هیدروژن) نامیده می شود. اما نیروهای جاذبه الکترواستاتیک نیز می توانند بین اتمهای خنثی بوجود آیند ، در این صورت هیچ بازآرایی در پوسته های الکترون اتم رخ نمی دهد. دافعه متقابل هنگام نزدیک شدن پوسته های الکترون به یکدیگر ، مرکز ثقل بارهای منفی را نسبت به بارهای مثبت جابجا می کند. هر یک از اتم ها دو قطبی الکتریکی را در دیگری ایجاد می کنند و این منجر به جذب آنها می شود. این عمل نیروهای بین مولکولی یا نیروهای ون در والس است که شعاع عمل زیادی دارند.

از آنجا که اتم هیدروژن بسیار کوچک است و الکترون آن به راحتی جا به جا می شود ، اغلب به یکباره به دو اتم جذب می شود و پیوند هیدروژن ایجاد می کند. پیوند هیدروژن همچنین عامل تعامل مولکول های آب با یکدیگر است. بسیاری از خصوصیات منحصر به فرد آب و یخ را توضیح می دهد (شکل 7.4).

پیوند کووالانسی(یا اتمی) به دلیل برهم کنش داخلی اتمهای خنثی حاصل می شود. نمونه ای از چنین پیوندی پیوند در یک مولکول متان است. نوعی کربن با پیوند قوی الماس است (چهار اتم هیدروژن با چهار اتم کربن جایگزین می شود).

بنابراین ، کربن ساخته شده بر روی پیوند کووالانسی ، کریستالی به شکل الماس را تشکیل می دهد. هر اتم توسط چهار اتم احاطه شده و یک چهار ضلعی منظم تشکیل می دهد. اما هر یک از آنها در همان زمان راس چهار ضلعی همسایه است. در شرایط دیگر ، همین اتم های کربن به صورت تبلور در می آیند گرافیتدر گرافیت ، آنها نیز توسط پیوندهای اتمی به هم متصل می شوند ، اما صفحاتی از سلولهای لانه زنبوری شش ضلعی را تشکیل می دهند که توانایی برش دارند. فاصله بین اتمهای واقع در رأس شش ضلعی ها 142/0 نانومتر است. لایه ها در فاصله 0.335 نانومتر واقع شده اند ، یعنی ضعیف متصل است ، بنابراین گرافیت پلاستیکی و نرم است (شکل 7.5). در سال 1990 ، اوج کار تحقیقاتی ناشی از اعلام دریافت ماده جدید بود - فولریت ،متشکل از مولکول های کربن - فولرن ها. این شکل از کربن مولکولی است ، به عنوان مثال حداقل عنصر یک اتم نیست ، بلکه یک مولکول است. این نام از معمار R. Fuller گرفته شده است ، که در سال 1954 حق ثبت اختراع برای ساخت سازه های شش ضلعی و پنج ضلعی را که نیمکره را تشکیل می دهند دریافت کرد. مولکول از 60 اتمهای کربن با قطر 71/0 نانومتر در سال 1985 کشف شد ، سپس مولکولها کشف شدند و غیره همه آنها دارای سطح پایدار بودند ،

اما پایدارترین مولکولها C 60 و از جانب 70 . منطقی است که فرض کنیم گرافیت به عنوان ماده اولیه سنتز فولرن ها استفاده می شود. در این صورت ، شعاع قطعه شش ضلعی باید 0.37 نانومتر باشد. اما معلوم شد برابر با 0.357 نانومتر است. این اختلاف 2٪ به این دلیل است که اتمهای کربن بر روی یک سطح کروی در راس 20 هگزاهدرون منظم که از گرافیت و 12 پنتاهدرون منظم به ارث برده اند ، قرار دارند. این طرح شبیه یک توپ فوتبال است. به نظر می رسد که هنگام "دوختن" به یک کره بسته ، بخشی از شش ضلعی های مسطح به پنج ضلعی تبدیل می شوند. در دمای اتاق ، مولکولهای C 60 به یک ساختار متراکم می شوند ، جایی که هر مولکول 12 همسایه با فاصله 0.3 نانومتر دارد. چه زمانی تی\u003d 349 K ، یک انتقال فاز مرتبه اول رخ می دهد - شبکه به یک مکعب مرتب می شود. کریستال خود یک نیمه هادی است ، اما وقتی یک فلز قلیایی به یک فیلم بلورین C 60 اضافه می شود ، ابررسانایی در دمای 19 درجه سانتیگراد رخ می دهد. اگر یک یا یک اتم دیگر به این مولکول توخالی وارد شود ، می توان از آن به عنوان پایه ای برای ایجاد یک محیط ذخیره سازی با تراکم اطلاعات فوق العاده بالا استفاده کرد: 4-10 12 بیت / سانتی متر 2. برای مقایسه ، یک فیلم از یک ماده فرومغناطیسی تراکم ضبط 10 7 bit / cm 2 و دیسک های نوری را نشان می دهد ، فناوری لیزر ، - 10 8 بیت / سانتی متر 2. این کربن همچنین دارای خواص منحصر به فرد دیگری است که از اهمیت ویژه ای در پزشکی و داروسازی برخوردار است.

این خود را در بلورهای فلزی نشان می دهد پیوند فلزی ،وقتی همه اتمهای موجود در فلز الکترونهای ظرفیت خود را "برای استفاده جمعی" می دهند. آنها ضعیف به هسته های اتمی متصل هستند و می توانند آزادانه در طول شبکه بلوری حرکت کنند. فلزات حدود 2/5 عناصر شیمیایی را تشکیل می دهند. در فلزات (به غیر از جیوه) ، پیوندی ایجاد می شود که اوربیتالهای خالی اتمهای فلز با هم همپوشانی داشته و الکترونها به دلیل تشکیل شبکه بلوری از هم جدا شوند. به نظر می رسد که کاتیون های شبکه در یک گاز الکترون قرار دارند. پیوند فلزی زمانی اتفاق می افتد که اتم ها در فاصله کمتر از ابعاد ابر الکترون خارجی به یکدیگر نزدیک شوند. با این پیکربندی (اصل پائولی) ، انرژی الکترونهای خارجی رشد می کند و هسته های همسایگان شروع به جذب این الکترونهای خارجی می کنند ، ابرهای الکترونی را تاری می کنند ، آنها را به طور مساوی بر روی فلز توزیع می کنند و به گاز الکترون تبدیل می کنند. بدین ترتیب الکترونهای رسانایی بوجود می آیند و رسانایی الکتریکی بالای فلزات را توضیح می دهند. در بلورهای یونی و کووالانسی ، الکترونهای خارجی عملاً متصل می شوند و رسانایی این مواد جامد بسیار ناچیز است ، به آنها می گویند مقره ها

انرژی داخلی مایعات با مجموع انرژی درونی سیستمهای فرعی ماکروسکوپی ، که می تواند به صورت ذهنی در آنها تقسیم شود ، و انرژیهای متقابل این زیر سیستمها تعیین می شود. فعل و انفعال از طریق نیروهای مولکولی با شعاع عمل از 10 تا 9 متر انجام می شود. برای سیستم های ماکرو ، انرژی برهم کنش متناسب با منطقه تماس است ، بنابراین مانند کسر لایه سطح کوچک است ، اما لازم نیست. به این انرژی سطح گفته می شود و باید در کاربردهای کشش سطحی مورد توجه قرار گیرد. به طور معمول ، مایعات حجم بیشتری را با وزن برابر اشغال می کنند ، یعنی چگالی کمتری دارند. اما چرا حجم یخ و بیسموت در حین ذوب شدن و حتی پس از نقطه ذوب برای مدتی این تمایل را حفظ می کند؟ به نظر می رسد که این مواد در حالت مایع چگال تر هستند.

در یک مایع ، هر اتم توسط همسایگان خود عمل می کند و در داخل پتانسیل ناهمسانگردی که ایجاد می کنند ، مرتعش می شود. برخلاف ماده جامد ، این گودال کم عمق است ، زیرا همسایگان دور تقریباً هیچ تأثیری ندارند. نزدیکترین محیط ذرات در یک مایع تغییر می کند ، یعنی مایع جریان می یابد. با رسیدن به درجه حرارت مشخص ، مایعات می جوشد ؛ در هنگام جوشاندن ، دما ثابت می ماند. انرژی ورودی صرف شکستن پیوندها می شود و مایع وقتی کاملاً شکسته می شوند ، به گاز تبدیل می شود.

چگالی مایعات بسیار بیشتر از گازهای موجود در همان فشار و دما است. بنابراین ، حجم آب در هنگام جوشیدن فقط 1/1600 از حجم همان توده بخار آب است. حجم مایع کمی به فشار و دما بستگی دارد. در شرایط عادی (20 درجه سانتیگراد و فشار 1.013 10 5 Pa) ، آب حجم 1 لیتر را اشغال می کند. با کاهش دما تا 10 درجه سانتیگراد ، حجم فقط 0.0021 کاهش می یابد ، با افزایش فشار ، دو برابر می شود.

اگرچه هنوز هیچ مدل ایده آل ساده ای از مایع وجود ندارد ، ساختار آن به اندازه کافی مورد مطالعه قرار گرفته است و امکان توضیح کیفی بیشتر خصوصیات ماکروسکوپی آن را فراهم می کند. این واقعیت که انسجام مولکول ها در مایعات ضعیف تر از ماده جامد است ، توسط گالیله مشاهده شد. او تعجب کرد که قطره های زیادی از آب روی برگ های کلم جمع شده و روی برگ پخش نمی شود. قطرات آب جیوه یا آب ریخته شده روی سطح چرب به دلیل چسبندگی به شکل گلوله های کوچکی در می آیند. اگر مولکول های یک ماده به مولکول های ماده دیگر جذب شوند ، از آنها صحبت می شود خیس کردن ،به عنوان مثال ، چسب و چوب ، روغن و فلز (با وجود فشار زیاد ، روغن در یاتاقان ها نگه داشته می شود). اما آب در لوله های نازکی افزایش می یابد که لوله های مویرگی نامیده می شوند و هرچه لوله نازک تر باشد بالا می رود. هیچ توضیحی غیر از تأثیر خیس شدن آب و شیشه وجود ندارد. نیروهای خیس شدن بین شیشه و آب بیشتر از مولکول های آب است. با جیوه ، اثر برعکس است: خیس شدن جیوه و شیشه ضعیف تر از نیروهای چسبندگی بین اتم های جیوه است. گالیله خاطرنشان کرد که یک سوزن چرب شده می تواند روی آب بماند ، اگرچه این مغایر قانون ارشمیدس است. وقتی سوزن شناور است ، می توانید

اما کمی انحراف از سطح آب را مشاهده کنید ، انگار که سعی در راست شدن دارد. نیروهای چسبندگی بین مولکول های آب برای جلوگیری از افتادن سوزن در آب کافی است. لایه سطحی مانند یک فیلم از آب محافظت می کند ، این است کشش سطحی،که تمایل دارد کوچکترین سطح - کروی - را به آب بدهد. اما سوزن دیگر روی سطح الکل شناور نخواهد بود ، زیرا وقتی الکل به آب اضافه شود ، کشش سطحی کاهش می یابد و سوزن غرق می شود. صابون همچنین تنش سطحی را کاهش می دهد ، بنابراین لجن صابون گرم ، شکاف ها و شکاف های نفوذی ، بهتر است خاک را به خصوص چرب بشویید ، در حالی که آب تمیز فقط به صورت قطره حلقه می شود.

پلاسما چهارمین حالت تجمع ماده است که گازی از مجموعه ذرات باردار است که در فواصل زیادی برهمکنش می کنند. در این حالت ، تعداد بارهای مثبت و منفی تقریباً برابر است ، به طوری که پلاسما از نظر الکتریکی خنثی است. از چهار عنصر ، پلاسما با آتش مطابقت دارد. برای تبدیل گاز به حالت پلاسما ، به آن نیاز دارید یونیزه کردن ،الکترون ها را از اتم ها پاره کنید. یونیزاسیون را می توان با گرمایش ، تخلیه الکتریکی یا تابش سخت انجام داد. ماده در جهان بیشتر در یونیزه است. در ستاره ها ، یونیزاسیون از طریق اشعه ماوراlet بنفش ستاره ها ، در سحابی های نادر و گاز بین ستاره ای ایجاد می شود. خورشید ما همچنین از پلاسما تشکیل شده است ، تابش آن لایه های بالایی جو زمین را یونیزه می کند یون کره،امکان ارتباط رادیویی از راه دور به شرایط آن بستگی دارد. در شرایط زمینی ، پلاسما نادر است - در لامپهای فلورسنت یا در یک قوس جوشکاری الکتریکی. در آزمایشگاه ها و فناوری ها ، پلاسما اغلب با تخلیه الکتریکی بدست می آید. صاعقه این کار را در طبیعت انجام می دهد. در طی یونیزاسیون توسط تخلیه ، بهمنهای الکترونی ، شبیه به روند واکنش زنجیره ای ، ظاهر می شوند. برای به دست آوردن انرژی هسته ای ، از روش تزریق استفاده می شود: یون های گاز شتاب گرفته تا سرعت بسیار بالا به تله های مغناطیسی تزریق می شوند و الکترون ها را از محیط به خود جذب می کنند و یک پلاسما تشکیل می دهند. یونیزاسیون توسط فشار - امواج شوک نیز استفاده می شود. این روش یونیزاسیون در ستاره های فوق متراکم و احتمالاً در هسته زمین یافت می شود.

هر نیرویی که روی یونها و الکترون ها وارد شود باعث ایجاد جریان الکتریکی می شود. اگر با زمینه های خارجی ارتباط نداشته باشد و در داخل پلاسما بسته نشود ، قطبی می شود. پلاسما از قوانین گاز پیروی می کند ، اما هنگامی که یک میدان مغناطیسی اعمال می شود ، که حرکت ذرات باردار را تنظیم می کند ، خصوصیاتی را نشان می دهد که برای یک گاز کاملاً غیر معمول است. در یک میدان مغناطیسی قوی ، ذرات به دور خطوط نیرو می چرخند و در امتداد میدان مغناطیسی آزادانه حرکت می کنند. گفته می شود که این حرکت مارپیچی ساختار خطوط میدان را جابجا می کند و میدان به درون پلاسما "یخ زده" می شود. پلاسمای نازک تر توسط سیستم ذرات و پلاسمای متراکم تر توسط مدل مایع توصیف می شود.

هدایت الکتریکی بالای پلاسما تفاوت اصلی آن با گاز است. رسانایی پلاسمای سرد سطح خورشیدی (0.8 10 -19 J) به رسانایی فلزات می رسد و در دمای هسته هسته ای (1.6 10 -15 J) ، پلاسمای هیدروژن در شرایط عادی جریان 20 برابر بهتر از مس را هدایت می کند. از آنجایی که پلاسما توانایی هدایت جریان را دارد ، مدل مایع رساننده اغلب روی آن اعمال می شود. این یک محیط مداوم در نظر گرفته می شود ، اگرچه قابلیت فشرده سازی آن را از یک مایع معمولی متمایز می کند ، اما این تفاوت فقط برای جریانهایی که سرعت آنها بیشتر از سرعت صوت است آشکار می شود. رفتار یک مایع رسانا در علمی تحت عنوان تحقیق می شود مغناطیس هیدرودینامیک.در فضا ، هر پلاسما رسانایی ایده آل است و قوانین مربوط به میدان منجمد به طور گسترده ای استفاده می شود. مدل مایع رسانا درک مکانیسم محدود شدن پلاسما توسط یک میدان مغناطیسی را ممکن می سازد. بنابراین ، جریانهای پلاسما از خورشید ساطع می شوند و جو زمین را تحت تأثیر قرار می دهند. جریان به خودی خود میدان مغناطیسی ندارد ، اما یک میدان خارجی مطابق قانون انجماد نمی تواند به آن نفوذ کند. جریانهای خورشیدی پلاسما ، میدانهای مغناطیسی بین سیاره ای خارج را از مجاورت خورشید خارج می کنند. یک حفره مغناطیسی ظاهر می شود ، جایی که میدان ضعیف تر است. هنگامی که این جریانهای پلاسمای بدن به زمین نزدیک می شوند ، با میدان مغناطیسی زمین برخورد می کنند و طبق همان قانون مجبور می شوند که در اطراف آن جریان داشته باشند. نوعی حفره به وجود می آید که در آن میدان مغناطیسی جمع شده و جریان پلاسما نفوذ نمی کند. ذرات باردار در سطح آن جمع می شوند ، که توسط موشک ها و ماهواره ها شناسایی شده اند - این کمربند تابش خارجی زمین است. توكامكس (از مخفف واژه ها: محفظه توروئیدال ، آهنربا) از این ایده ها در حل مسائل مربوط به محدودیت پلاسما توسط یك میدان مغناطیسی نیز استفاده شد. با داشتن پلاسمای کاملا یونیزه ، محدود در این سیستم ها و سایر سیستم ها ، امیدها برای دستیابی به یک واکنش حرارتی هسته ای کنترل شده روی زمین است. این یک منبع انرژی تمیز و ارزان (آب دریا) فراهم می کند. کار برای بدست آوردن و نگهداری پلاسما با استفاده از تابش لیزر متمرکز در حال انجام است.