Pitanja o tome što agregatne države, koje imaju značajke, krutine, tekućine i plinove i plinove, smatraju se u nekoliko tečajeva obuke. Postoje tri klasična stanja materije, sa svojim karakterističnim značajkama strukture. Njihovo razumijevanje je važna točka u razumijevanju znanosti zemljišta, živih organizama, proizvodnih aktivnosti. Ova pitanja studiraju fiziku, kemiju, geografiju, geologiju, fizičku kemiju i druge znanstvene discipline. Tvari pod određenim uvjetima u jednoj od tri osnovne vrste države mogu varirati s povećanjem ili smanjenjem temperature, tlaka. Razmislite o mogućim prijelazima iz nekih agregatnih država u druge, jer se provode u prirodi, tehnici i svakodnevnom životu.

Što je agregatna država?

Riječ latiničnog podrijetla "agrego" prevedena na ruski znači "priloži". Znanstveni izraz odnosi se na stanje istog tijela, supstanca. Postojanje za određene temperaturne vrijednosti i različiti tlak krutih tvari, plinova i tekućine karakteristično je za sve zemne školjke. Osim tri osnovna agregata, postoji i četvrti. Na povišenoj temperaturi i dosljednom tlaku, plin se pretvara u plazmu. Kako bi bolje razumjeli što je agregatna država, potrebno je prisjetiti se najmanjih čestica iz koje se sastoje tvari i tijelo.

Dijagram na vrhu prikazuje: a - plin; b - tekućina; C je krutina. Na sličnim uzorcima, strukturni elementi tvari su označeni krugovima. Ova uvjetna oznaka je zapravo atomi, molekule, ioni nisu čvrste kuglice. Atomi se sastoje od pozitivno nabijenog kernela oko kojeg se negativno napunjeni elektroni kreću brzinom. Znanje o mikroskopskoj strukturi tvari pomaže joj bolje razumjeti razlike koje postoje između različitih oblika agregata.

Prezentacije mikroWorrda: od drevne Grčke do XVII.

Prve informacije o česticama iz koje su fizička tijela sastavljena u drevnoj Grčkoj. Misterije Romova i Epicuri uveli su takav koncept kao atom. Vjerovali su da su ove najmanji nedjeljivi čestice različitih tvari imali oblik definirane dimenzijama, sposobnim za kretanje i interakciju jedni s drugima. Atomistički je bio najnapredniji učenje drevne Grčke za svoje vrijeme. Ali njegov razvoj je usporen u srednjem vijeku. Od tada su znanstvenici slijedili inkviziciju Rimokatoličke crkve. Stoga, do novog vremena nije bilo interabilnog koncepta da je tako agregatno stanje materije. Tek nakon XVII stoljeća, znanstvenici R. BOIL, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavauzier formulirao je situaciju atomske molekularne teorije, nije izgubio važnost i danas.

Atomi, molekule, ione - mikroskopske čestice strukture tvari

Značajan proboj u razumijevanju mikrožerstva dogodio se u 20. stoljeću, kada je izumljen elektronski mikroskop. S obzirom na otkrića znanstvenika ranije, bilo je moguće preklopiti tanku sliku Micromira. Teorije koje opisuju stanje i ponašanje najmanjih čestica tvari su prilično složene, odnose se na polje kako bi razumjeli karakteristike različitih agregatnih stanja materije dovoljno da znaju imena i obilježja osnovnih strukturnih čestica koje tvore različite tvari.

1. Atomi su kemijski nedjeljivi čestice. Ustrajali su u kemijskim reakcijama, ali su uništene u nuklearnu. Metali i mnoge druge tvari atomske strukture imaju kruti agregat u normalnim uvjetima.
2. Molekule - čestice koje su uništene i formiraju se u kemijskim reakcijama. Kisik, voda, ugljični dioksid, sumpor. Ukupno stanje kisika, dušika, sumpornih dioksida, ugljika, kisika pod normalnim uvjetima - plinoviti.
3. Ioni - nabijene čestice u kojima se atomi i molekule pretvaraju kada su elektroni pričvršćeni ili gube mikroskopnim negativno nabijenim česticama. Ionska struktura ima mnogo soli, kao što su kuhar, željezo i bakreni sipop.

Postoje tvari čije se čestice definitivno smještene u prostoru. Naređeni uzajamni položaj atoma, iona, molekula nazivaju se kristalna rešetka. Obično su ionske i atomske kristalne rešetke karakteristične za krute tvari, molekularne - za tekućine i plinove. Dijamant se karakterizira visoka tvrdoća. Njegova atomska kristalna rešetka je formirana ugljikovim atomima. Ali meka grafit također se sastoji od atoma ovog kemijskog elementa. Samo su različiti u prostoru. Uobičajeno agregatno stanje sumpora je čvrsto, ali na visokim temperaturama, tvar se pretvara u tekuću i amorfnu masu.

Tvari u čvrstom stanju agregata

Čvrste tijela pod normalnim uvjetima zadržavaju volumen i oblik. Na primjer, ispaše, razrede, sol, kriška stijene ili metala. Ako se šećer zagrijava, tvar počinje topiti, pretvarajući se u viskoznu smeđu tekućinu. Stop grijanje - opet dobivamo krutinu. To znači da je jedan od glavnih uvjeta za prijelaz čvrstog tijela u tekućinu njegovo grijanje ili povećanje unutarnje energije čestica tvari. Može se mijenjati i kruti agregat stanje soli, koja se koristi u hrani. Ali da bi se otopio sol kuhanja, potrebna vam je viša temperatura nego kad se zagrijava šećer. Činjenica je da se šećer sastoji od molekula, a sol kuhara je iz nabijenih iona koji su jači nego privlačimo jedni druge. Kruti tvari u tekućem obliku ne zadržavaju svoj oblik, jer su kristalni rešetki uništeni.

Tekući agregat stanje soli tijekom taljenja je objašnjeno prekidom između iona u kristalima. Naplaćene čestice se oslobađaju koje mogu nositi električne naknade. Listovanje soli nose struju, su vodiči. U kemijskoj, metalurškoj i strojnogradnji industriji, krute tvari se pretvaraju u tekućinu za dobivanje novih spojeva ili im daju različite oblike. Metalne legure dobile su sjajnu distribuciju. Postoji nekoliko načina za pripremu koje se odnose na promjene u ukupnom stanju čvrstih sirovina.

Tekućina - jedan od osnovnih agregata

Ako ulijte 50 ml vode u okruglu boknu, onda se može napomenuti da tvar odmah uzima oblik kemijske posude. Ali čim uhvatimo vodu iz tikvice, tekućina se odmah proširila preko površine tablice. Volumen vode ostat će isti - 50 ml, a oblik će se promijeniti. Navedene značajke karakteristične su za tekući oblik materije. Tekućine su mnoge organske tvari: alkoholi, biljna ulja, kiseline.

Mlijeko - emulzija, tj. Tekućina u kojoj se nalaze kapljice masti. Korisni tekući fosilni - ulje. Ona je minirana iz bušotina koristeći bušenje platforma na kopnu iu oceanu. Morska voda je također sirovina za industriju. Razlika od slatke vode rijeka i jezera je sadržaj otopljenih tvari, uglavnom soli. Kada se ispari s površine vodenih tijela, samo h2O molekule se prenose u paru, ostaju otopljeni otopljeni. Na ovoj imovini, metode dobivanja hranjivih tvari iz morske vode i metode čišćenja temelje se.

Uz potpuno uklanjanje soli, dobiva se destilirana voda. Ona čire na 100 ° C, zamrzava se na 0 ° C. Brines se kuhaju i pretvaraju u led s drugim temperaturnim pokazateljima. Na primjer, voda u arktičkom oceanu zamrzava na temperaturi na površini 2 ° C.

Ukupno stanje žive u normalnim uvjetima je tekućina. Ovaj srebro-sivi metal obično ispunjava medicinske termometre. Kada se zagrijava, stupca žive raste na ljestvici, javlja se ekspanzija tvari. Zašto se koristi s crvenim alkoholom, a ne Mercury? To se objašnjava svojstva tekućeg metala. S 30 stupnjeva, agregatno stanje žive mijenja, tvar postaje čvrsta.

Ako se medicinski termometar srušio, i pokazala se Merkur, a zatim skupljanje srebrnih kuglica je opasno. Štetno je udisati parove žive, ova tvar je vrlo otrovna. Djeca u takvim slučajevima treba tražiti pomoć roditeljima, odraslima.

Plinoviti

Plinovi ne mogu sačuvati bilo koji volumen ili oblik. Ispunite tikvicu na vrh kisika (njegova kemijska formula O2). Čim otvorimo tikvicu, molekule tvari će se početi miješati s zrakom u zatvorenom prostoru. To je posljedica smeđeg pokreta. Drugi drevni grčki znanstvenik Demokrat je vjerovao da su čestice tvari u stalnom pokretu. U krutim tijelima pod normalnim uvjetima atoma, molekule, ioni nisu moguće ostaviti kristalnu rešetku, bez veza s drugim česticama. To je moguće samo kada se izvana prima velika količina energije.

U tekućinama, udaljenost između čestica je nešto veća nego u krutim tvarima, trebaju manje energije za razbijanje međumolekularnih veza. Na primjer, tekuće agregatno stanje kisika promatra se samo s smanjenjem temperature plina na -183 ° C. Na -223 ° C, molekule 2 tvore krutinu. Uz povećanje temperature preko gore navedenih vrijednosti, kisik se pretvara u plin. U ovom obliku je pod normalnim uvjetima. U industrijskim poduzećima postoje posebne instalacije za odvajanje zraka atmosfere i dobivaju od njega dušik i kisik. Prvo, zrak je ohlađen i ukapljen, a zatim postupno povećava temperaturu. Dušik i kisik se pretvaraju u plinove pod različitim uvjetima.

Atmosfera Zemlje sadrži 21% volumena kisika i 78% dušika. U tekućem obliku, ove tvari u plinske ljuske nisu pronađene. Tekući kisik ima svijetloplavu boju, pri visokom tlaku, ispunjavaju cilindre za uporabu u medicinskim ustanovama. U industriji i konstrukciji ukapljeni plinovi potrebni su za održavanje vrlo mnogo procesa. Kisik je potreban za zavarivanje plina i rezanje metala, u kemiji - za oksidacijske reakcije anorganskih i organskih tvari. Ako otvorite ventil cilindra kisika, tlak se smanjuje, tekućina se pretvara u plin.

Ukupna propana, metan i butan naširoko se koriste u energiji, u transportu, u industriji i aktivnosti kućanstva stanovništva. Oni primaju te tvari iz prirodnog plina ili s pucanjem (cijepanje) naftnih sirovina. Tekućina ugljika i plinovitih smjesa igraju važnu ulogu u gospodarstvu mnogih zemalja. Ali rezerve nafte i prirodnog plina snažno su iscrpljene. Prema znanstvenicima, ova sirovina je dovoljna za 100-120 godina. Alternativni izvor energije - protok zraka (vjetar). Koristi se za rad elektrana brze rijeke, plime na obalama mora i oceana.

Kisik, kao i drugi plinovi, mogu biti u četvrtom stanju agregata, što predstavlja plazmu. Neobični prijelaz iz čvrstog stanja u plinovitost je karakteristična značajka kristalnog joda. Suština tamne ljubičaste boje podvrgava se sublimaciji - pretvara u plin, zaobilazeći tekuće stanje.

Kako su prijelazi iz jednog ukupnog oblika materije?

Promjene u ukupnom stanju tvari nisu povezane s kemijskim transformacijama, to su fizički fenomeni. Uz sve veću temperaturu, mnoga kruta tijela rastaljeni, pretvaraju se u tekućinu. Daljnje povećanje temperature može dovesti do uparavanja, odnosno u plinovitom stanju tvari. U prirodi i farmi, takve prijelaze karakteristične su za jednu od glavnih tvari na Zemlji. Led, tekućina, parovi su vodene države pod različitim vanjskim uvjetima. Spoj je isti, njegova formula - H2O. Na temperaturi od 0 ° C i ispod te vrijednosti, voda je kristalizirana, tj. Se pretvara u led. Uz sve veću temperaturu, kristalinies nastaju uništeni - led se topi, a tekuća voda se ponovno dobiva. Svojim zagrijavanjem formira se isparavanje - konverzija vode u plin - ide čak i na niskim temperaturama. Na primjer, smrznute lokve postupno nestaju, jer voda isparava. Čak iu smrzavanju, mokro donje rublje su se suši, ali samo proces je duži nego na vrući dan.

Svi navedeni vodeni prijelazi iz jedne države do drugog su od velike važnosti za prirodu zemlje. Atmosferski fenomeni, klime i vremenske uvjete povezane su s isparavanjem vode s površine svjetskog oceana, prijenosa vlage u obliku oblaka i magle do kopna, padajućih oborina (kiša, snijeg, tuče). Ove fenomene čine osnovu svjetskog vodnog ciklusa u prirodi.

Kako se ukupne stanja sumpora mijenjaju?

U normalnim uvjetima, to su svijetli sjajni kristali ili svijetlo žuti prah, tj. To je čvrsta. Agregatno stanje sumpornih promjena pri zagrijavanju. Isprva, s povećanjem temperature do 190 ° C, žuta tvar se topi, pretvara u pokretnu tekućinu.

Ako brzo ulijte tekući sumpor u hladnu vodu, dobije se smeđa amorfna masa. Uz daljnje zagrijavanje taline sumpora, postaje sve viskozniji, najtamniji. Pri temperaturama iznad 300 ° C, agregatno stanje sumpora ponovno se mijenja, tvar dobiva svojstva tekućine, postaje mobilna. Ove prijelaze nastaju zbog sposobnosti atoma elementa da formiraju lance različitih duljina.

Zašto tvari mogu biti u različitim fizičkim stanjima?

Agregatno stanje sumpora je jednostavna tvar - krutina u normalnim uvjetima. Sumporni dioksid - plin, sumporna kiselina - masna tekućina je teža od vode. Za razliku od soli i dušičnih kiselina, to nije šišmiš, molekule neće ispariti s njegove površine. Koje agregatne države ima plastični sumpor, koji se dobiva pri zagrijanim kristalima?

U amorfnom obliku, tvar ima tekuću strukturu, ima manju fluidnost. Ali plastični sumpor istovremeno zadržava oblik (kao krutina). Postoje tekući kristali s brojnim karakterističnim svojstvima krutina. Dakle, stanje tvari u različitim uvjetima ovisi o njegovoj prirodi, temperaturi, tlaku i drugim vanjskim uvjetima.

Koje su značajke u strukturi krutina?

Razlike između glavnih agregatnih stanja materije objašnjene su interakcijom između atoma, iona i molekula. Na primjer, zašto čvrsto agregatno stanje tvari dovodi do sposobnosti tijela za održavanje volumena i oblika? U kristalnoj rešetki od metala ili soli, strukturne čestice privlače prijatelju. U metalima, pozitivno nabijeni ioni komuniciraju s takozvanim "elektronskim plinom" - akumulacijom slobodnih elektrona u metalu. Kristali soli nastaju zbog privlačnosti višedimenzionalno nabijenih čestica - iona. Udaljenost između gore navedenih strukturnih jedinica krutih tijela mnogo je manja od dimenzija same čestice. U tom slučaju postoji elektrostatička atrakcija, daje snagu, a odbijanje nije dovoljno jaka.

Uništiti kruti agregat stanje tvari, morate uložiti napor. Metali, soli, atomski kristali se rastopiju na vrlo visokim temperaturama. Na primjer, željezo postaje tekući na temperaturama iznad 1538 ° C. Prijevoznik tegljača je volfram, čini filament sa žarnom niti za električne žarulje. Postoje legure koje postaju tekući na temperaturama iznad 3000 ° C. Mnogi na zemlji su u čvrstom stanju. Proizvodi se sirovinama koristeći tehnologiju u rudnicima i kamenolomima.

Za odvajanje čak i jednog iona iz kristala potrebno je potrošiti veliku količinu energije. Ali dovoljno je otopiti sol u vodi tako da se kristalna rešetka prekinula! Ovaj fenomen je objašnjen nevjerojatnim svojstvima vode kao polarno otapalo. H20 molekule komuniciraju s solnim ionima, uništavajući kemijsku vezu između njih. Dakle, otapanje nije jednostavno miješanje različitih tvari, već fizikalno-kemijske interakcije između njih.

Kako molekule tekućine komuniciraju?

Voda može biti tekuća, krutina i plin (trajekt). To su njezine glavne agregatne države pod normalnim uvjetima. Molekule vode se sastoje od jednog atoma kisika, s kojima su povezani dva atoma vodika. Polarizacija kemijske veze u molekuli se pojavljuje djelomična negativna punjenje na atomima kisika. Vodik postaje pozitivan stup u molekuli, privlači atom kisika druge molekule. To je bilo ime "vodik komunikacija".

Tekuće stanje agregata karakterizira udaljenosti između strukturnih čestica usporedivih s njihovim dimenzijama. Atrakcija postoji, ali je slaba, tako da voda ne čuva oblik. Isparavanje se događa zbog uništenja veza, koji se nalaze na površini tekućine čak i na sobnoj temperaturi.

Postoje li intermolekularne interakcije u plinovima?

Plinosna stanja tvari za brojne parametre razlikuje se od tekućine i krutine. Između strukturnih čestica plinova, postoje velike praznine, mnogo više od dimenzija molekula. U isto vrijeme, sile privlačnosti ne djeluju uopće. Plinozna agregatna država karakteristično je za tvari prisutne u sastavu zraka: dušik, kisik, ugljični dioksid. Na slici ispod, prva kocka je napunjena plinom, drugom tekućinom i trećoj čvrstom tvari.

Mnoge tekućine su nestabilne, s njihove površine, odrezane su i prenosi molekule tvari. Na primjer, ako dovedete cjepivo s klorovodičnom kiselinom na otvor otvorene boce s klorovodičnom kiselinom, pojavljuje se bijeli dim. Kemijski odgovor između klorovodične kiseline i amonijaka se javlja u zraku, dobije se amonijev klorid. Koje je ukupno stanje ta tvar? Njegove čestice koje tvore bijeli dim su najmanji kruti kristali soli. Ovo iskustvo treba provoditi pod ispušnim plinovima, tvari su toksične.

Zaključak

Agregatno stanje plina proučavano je mnogim izvanrednim fizičarima i kemičarima: Avogadro, Boyle, Gay Loussak, Klaperon, Mendeleev, Le Charnel. Znanstvenici su formulirali zakone koji objašnjavaju ponašanje plinovitih tvari u kemijskim reakcijama pri mijenjanju vanjskih uvjeta. Otvoreni uzorci ne samo da su ušli u školu i sveučilišne udžbenike fizike i kemije. Mnogi kemijski procesi temelje se na poznavanju ponašanja i svojstava tvari u različitim agregatnim državama.

Predavanje 4. Agregatna stanja materije

1. Čvrsto stanje tvari.

2. tekuće stanje tvari.

3. plinoviti stanje tvari.

Tvari mogu biti u tri agregatna stanja: kruta, tekuća i plinovita. Na vrlo visokim temperaturama dolazi do razne plinovite države - plazma (stanja u plazmi).

1. Čvrsto stanje tvari karakterizira činjenica da je energija interakcije čestica između njih veća od kineske energije njihovog pokreta. Većina tvari u čvrstom stanju ima kristalnu strukturu. Svaka tvar oblikuje kristale oblika definicije. Na primjer, natrijev klorid ima kristale u obliku kocki, alum u obliku oktaedra, natrijevog nitrata u obliku prizme.

Kristalni oblik tvari je najstabilniji. Položaj čestica u krutom tijelu prikazana je kao rešetka, čiji su u čvorovima određene čestice povezane imaginarnim linijama. Četiri glavna tipa kristalnih rešetaka se razlikuju: atomski, molekularni, ion i metal.

Atomska kristalna rešetka Ona se formira neutralnim atomima koji su povezani s kovalentnim vezama (dijamant, grafit, silicij). Rešetka za molekularne kristalne Imaju naftalenu, saharozu, glukozu. Strukturni elementi ove rešetke su polarne i ne-polarne molekule. Ionska kristalna rešetka Ona se formira ispravno naizmjenično u prostoru pozitivno i negativno nabijenih iona (natrijev klorid, kalijev klorid). Metalna kristalna rešetka ima sve metale. U svojim čvorovima postoje pozitivno nabijeni ioni, između kojih se nalaze elektroni u slobodnom stanju.

Kristalne tvari imaju brojne značajke. Jedan od njih je anizotropy - ϶ᴛᴏ nejednakost fizikalnih svojstava kristala u različitim smjerovima unutar kristala.

2. U tekućem stanju tvari, energija međumolekularne interakcije čestica je razmjerna s kinom -metrijskom energijom njihovog pokreta. Ovo stanje je međuprodukt između plinovitih i kristalnih. Za razliku od plinova između tekućih molekula, velike sile uzajamne atrakcije vrijede, što određuje prirodu molekularnog gibanja. Termalno kretanje molekule tekućine uključuje oscilatorni i translacijski. Svaka molekula neko vrijeme mijenja blizu definicije ravnoteže, a zatim se pomiče i ponovno zauzima ravnotežnu poziciju. To određuje svoj promet. Snage intermolekularne privlačnosti ne daju molekule kada se pomaknu daleko jedan od drugoga.

Svojstva tekućine također ovise o volumenu molekula, obliku njihove površine. U slučaju da su molekule tekućine polarni, tada se kombiniraju (udruživanje) u složeni kompleks. Takve tekućine se nazivaju povezani (voda, aceton, alkohol). ʜᴎʜᴎ imaju veću T instrumentaciju, imaju manje volatilnosti, višu dielektričnu konstantu.

Kao što znate, tekućine imaju površinsku napetost. Površinska napetost - ϶ᴛᴏ površinske energije, dodijeljena jedinici površine: ϭ \u003d e / s, gdje je ϭ površinska napetost; E - površinska energija; S - površina. Što su međumolekularne veze u tekućini, to je veća površinska napetost. Tvari koje smanjuju površinska tijela nazivaju se surfaktanti.

Druga imovina tekućine je viskoznost. Viskoznost - ϶ᴛᴏ otpor koji proizlazi iz kretanja samog slojeva tekućine u odnosu na druge kada se pomakne. Neke tekućine imaju visoku viskoznost (med, mali), a druge su male (vode, etil alkohol).

3. U plinovitim stanju tvari, energija intermolekularne interakcije čestica je manja od njihove kineske energije. Zbog toga se molekula plina ne drži zajedno i slobodno se kreće u volumenu. Za plinove, svojstva su karakteristična: 1) jedinstvenu raspodjelu preko cijelog volumena posude u kojoj su; 2) niska gustoća u usporedbi s tekućinama i krutim tvarima; 3) Slaženost svjetla.

Molekule su na vrlo velikoj udaljenosti jedna od druge, snaga privlačnosti između njih je mala. Na velikim udaljenosti između molekula, te su sile praktički odsutne. Plin u takvom stanju naziva se savršeno. Pravi plinovi na visokim tlakovima i niskim temperaturama nisu podložni jednadžbi stanja idealnog plina (Mendeline jednadžba-klapaireron), tako da u tim uvjetima, prednosti interakcije između molekula počinju pojavljivati.

Sve tvari mogu biti u različitim agregatnim stanjima - čvrstim, tekućim, plinovitim i plazmom. U antici se vjerovalo: svijet se sastoji od tla, vode, zraka i vatre. Agregatne stanja tvari odgovaraju ovom vizualnom odvajanju. Iskustvo pokazuje da su granice između agregatnih stanja vrlo uvjetovane. Plinovi na niskim tlakovima i niskim temperaturama smatraju se idealnim, molekule u njima odgovaraju materijalnim točkama koje se mogu suočiti samo prema zakonima elastičnog štrajka. Snaga interakcije između molekula u trenutku štrajka je zanemariva, sami sudari se javljaju bez gubitka mehaničke energije. No, s povećanjem udaljenosti između molekula, interakcija molekula mora se uzeti u obzir. Te interakcije počinju utjecati na prijelaz iz plinovitih stanja u tekućinu ili krutinu. Mogu postojati različite vrste interakcije između molekula.

Sile intermolekularne interakcije nemaju zasićenost, razlikuju se od sila kemijske interakcije atoma koji dovode do formiranja molekula. Oni mogu biti elektrostatički pri interakciji između nabijenih čestica. Iskustvo je pokazalo da je kvantno-mehanička interakcija, ovisno o udaljenosti i međusobnoj orijentaciji molekula, zanemariva na udaljenosti između molekula više od 10-9 m. U rijetkim plinovima, mogu se zanemariti ili osigurati da je potencijalna energija interakcije gotovo je jednaka nuli. Na kratkim udaljenostima, ova energija je mala, sa silama međusobne privlačnosti

kada - uzajamno odbijanje i prihvat

atrakcija i odbijanje molekula uravnoteženih i F \u003d.0. Ovdje se sile određuju s mogućnošću potencijalne energije, ali se čestice kreću, posjeduju određenu maržu kinetičke energije

gia. Neka jedna molekula bude fiksirana, a drugi se suočava s takvom zalicom energije. U približavanju molekula, snaga privlačnosti čini pozitivan rad i potencijalna energija njihove interakcije se smanjuje na daljinu u isto vrijeme kinetička energija (i brzina) raste. Kada udaljenost postane manja od snage atrakcije zamjenjuje sile odbijanja. Rad izveden od strane molekule protiv tih sila je negativan.

Molekula će se zatvoriti fiksnom molekulom sve dok njegova kinetička energija ne ide potpuno u potencijalni. Minimalna udaljenost d,koje molekule mogu doći blizu, poziv učinkovit promjer molekule.Nakon zaustavljanja, molekula će početi biti uklonjena pod djelovanjem sila odbijanja s povećanjem brzine. Nakon što je ponovno prošao udaljenost molekule će pasti u područje privlačnosti koje usporavaju njegovo uklanjanje. Učinkovit promjer ovisi o početnoj zalihi kinetičke energije, tj. Ova vrijednost nije konstantna. Uz udaljenosti jednake potencijalnoj energiji interakcije, to je beskonačno važna ili "barijera", koja sprječava da molekule približavaju centre za manju udaljenost. Omjer prosječne potencijalne energije interakcije prosječnoj kinetičkoj energiji i određuje agregatno stanje tvari: za plinove za tekućinu, za kruta tijela

Kondenzirani mediji su tekućine i kruta tijela. U njima su atomi i molekule blizu, gotovo dodiruju. Prosječnu udaljenost između centara molekula u tekućinama i krutim tijelima reda (2 -5) 10 -10 m. Približno iste i njihove gustoće. Interatomske udaljenosti premašuju udaljenosti na koje se elektroničkih oblaka prodiru međusobno kako bi se pojave od odbijanja. Za usporedbu, u plinovima u normalnim uvjetima, prosječna udaljenost između molekula od oko 33 10-10 m.

U tekućineintermolekularna interakcija utječe na toplinsko kretanje molekula manifestiranih u slabim oscilacijama u blizini položaja ravnoteže, pa čak i skokovima s jednog položaja u drugu. Stoga, oni imaju samo susjedan nalog na mjestu čestica, tj. Dosljednost na mjestu samo najbližih čestica i karakteristične fluidnosti.

Čvrsta tijelakarakterizira rigidnost strukture, imaju točno definirani volumen i oblik, koji se pod utjecajem temperature i tlaka mijenja mnogo manje. U krutim tvarima, stanja su moguća amorfna i kristalna. Postoje srednje tvari - tekući kristali. Ali atomi u krutim tvarima uopće nisu stacionarni, kao što bi bilo moguće misliti. Svaki od njih cijelo vrijeme mijenja pod utjecajem elastičnih sila koje proizlaze između susjeda. U većini elemenata i spojeva pod mikroskopom, kristalna struktura se detektira.

Dakle, žitarice kuhinjske soli su idealne kocke. U kristalima atomi su fiksirani u čvorovima kristalne rešetke i mogu se mijenjati samo u blizini čvorova mreže. Kristali su pravi čvrstim tijelima, a takve krutine kao što su plastika ili asfalt zauzimaju kao međuprostor između krutih tijela i tekućina. Amorfno tijelo ima, poput tekućine, blizu red, ali vjerojatnost da je ogrtača mala. Dakle, staklo se može smatrati superhladom tekućinom koja je povećala viskoznost. Tekući kristali imaju protok tekućine, ali zadržavaju naručivanje rasporeda atoma i imaju anizotropy iz svojstava.

Kemijske veze atoma (i oko N O C) u kristalima su isti kao u molekulama. Struktura i krutost krutih tijela određuju se razlikom u elektrostatičkim silama koje zajedno kombiniraju komponente atoma tijela zajedno. Mehanizam koji povezuje atome u molekule može dovesti do stvaranja krutih periodičnih struktura, koje se mogu smatrati makromolekulama. Kao ionske i kovalentne molekule, postoje ionski i kovalentni kristali. Ionske rešetke u kristalima vezani su ionskim priključcima (vidi sliku 7.1). Struktura kuhara soli je takva da svaki natrijev ion ima šest susjeda - klorskih iona. Ova distribucija odgovara minimalnoj energiji, tj. Tijekom formiranja takve konfiguracije se oslobađa maksimalna energija. Stoga, kada se temperatura smanjuje ispod točke taljenja, opaža se želja za stvaranjem čistih kristala. Uz sve veću temperaturu, toplinska kinetička energija je dovoljna za razbijanje komunikacije, kristal će početi taliti, struktura je kolapsa. Polimorfizam kristala je sposobnost formiranja stanja s drugom kristalnom strukturom.

Kada se distribucija električnog naboja u neutralnim atomima mijenja, može doći do slabe interakcije između susjeda. Ta se veza naziva molekular ili van der Waalo (kao u molekuli vodika). No, sile elektrostatičke atrakcije mogu se pojaviti između neutralnih atoma, tada se ne pojave nikakve preraspodjele u elektroničkim školjkama. Međusobna odbijanja tijekom konvergencije elektroničkih školjki mijenja središte gravitacije negativnih optužbi relativno pozitivno. Svaki od atoma izaziva električni dipol u drugoj, a to dovodi do njihove atrakcije. To je učinak intermolekularne čvrstoće ili sile Van der Waalsa, ima veliki radijus djelovanja.

Budući da je atom vodika vrlo mali, a njezin elektron je jednostavan za pomicanje, često se privuče odmah na dva atoma, formirajući vodikovu vezu. Vodikovska veza je također odgovorna za interakciju s međusobnim molekulama vode. Objašnjava mnoga jedinstvena svojstva vode i leda (sl. 7.4).

Kovalentna komunikacija(ili atomski) postiže se zbog unutarnje interakcije neutralnih atoma. Primjer takve veze je veza u molekuli metana. Različiti ugljik s jakom vezom je dijamant (četiri atoma vodika zamijenjena su s četiri atoma ugljika).

Prema tome, ugljik konstruiran na kovalentnoj vezi tvori kristal u obliku dijamanta. Svaki atom je okružen s četiri atoma koji tvore ispravan tetrahedron. Ali svaki od njih je u isto vrijeme vrhunac susjednog tetrahedrona. U drugim uvjetima, isti atomi ugljika kristaliziraju u grafit.U grafitu, oni su također povezani atomskim vezama, ali formiraju ravnine iz šesterokutnih staničnih stanica sposobnih za pomicanje. Udaljenost između atoma koji se nalazi u vrhovima heksarangija je 0,142 nm. Slojevi se nalaze na udaljenosti od 0,335 nm, tj. Slabo je povezano, stoga je grafita plastična i mekana (slika 7.5). Godine 1990. postojao je bum istraživačkog rada koji je prouzročio izvješće o dobivanju nove tvari - fullitkoji se sastoje od molekula ugljika - punelene. Ovaj oblik ugljika je molekularan, tj. Minimalni element nije atom, već molekula. Nazvana je po arhitektu R. Foller, koji je 1954. dobio patent za građevinske strukture iz šesterokuta i pentagona koji čine hemisferu. Molekula 60 atomi ugljika s promjerom 0,71 nm otvoren je 1985. godine, a zatim su pronađene molekule, itd. Svi su imali stabilne površine,

ali najstabilnija se pokazala molekulama od 60 i IZ 70 . Logično je pretpostaviti da se grafit koristi kao početna sirovina za sintezu potpunog novog. Ako je tako, radijus šesterokutnog fragmenta treba biti 0,37 nm. Ali ispostavilo se da je jednako 0,357 nm. Ova razlika je 2% zbog činjenice da se ugljikovi atomi nalaze na sferičnoj površini u vrhovima od 20 desnih heksagona naslijeđenih od grafita i 12 ispravnih pet eenatija, tj. Dizajn podsjeća na nogometnu loptu. Ispada da kada se "šivanje" u zatvorenu sferu, neki od ravnih šesterokuta pretvorili su se u pet načina. Na sobnoj temperaturi, C60 molekula se kondenzira u strukturu u kojoj svaka molekula ima 12 susjeda, smještenih jedan od drugoga na udaljenosti od 0,3 nm. Za T.\u003d 349 K Fazni prijelaz 1. roda - rešetka je obnovljena u kubični. Sam kristal je sam poluvodič, ali pri dodatku alkalnog metala u kristalni film C 60, supravodljivost se javlja na temperaturi od 19 K. Ako uvedete jedan ili drugi atoma na ovu šuplju molekulu, može se koristiti kao osnova za stvaranje Skladišni medij s ultra-visokom gustoćom informacija: gustoća snimanja doseže 4-10 12 bita / cm 2. Za usporedbu - film feromagnetskog materijala daje rekordnu gustoću od oko 10 7 bitova / cm 2, i optičkih diskova, tj. Laserska tehnologija - 10 8 bitova / cm 2. Ovaj ugljik ima druga jedinstvena svojstva, posebno važna u medicini i farmakologiji.

U kristalima metala manifestira se metalna komunikacijakada svi atomi u metalu daju "u kolektivnu uporabu" njihove valentne elektrone. Slabo su povezani s nuleracijama, mogu se slobodno kretati uz kristalnu rešetku. Oko 2/5 kemijskih elemenata čine metale. U metalima (osim žive), veza se formira preklapajućim orbitalima metalnih atoma i elektronskim razdvajanjem zbog formiranja kristalne rešetke. Ispostavilo se da su kationi rešetke obavijeni elektroničkim plinom. Metalna komunikacija nastaje kada su atomi blizu udaljenosti, manjim veličinama oblaka vanjskih elektrona. S takvom konfiguracijom (Pauli princip), energija vanjskih elektrona raste, a susjedna jezgra počinje privlačiti te vanjske elektrone, zamućene elektroničke oblake, ravnomjerno ih distribuiraju na metalu i pretvarajući se u elektronički plin. Dakle, postoje elektroni provodljivosti, objašnjavajući veću električnu vodljivost metala. U ionskim i kovalentnim kristalima, vanjski elektroni su praktički spojeni, a vodljivost tih krutina je vrlo mala, zove se izolatori.

Unutarnja energija tekućine određena je zbrojem unutarnjih energija makroskopskih podsustava, koji se mogu mentalno podijeliti i interakcije energija tih podsustava. Interakcija se provodi kroz molekulske sile s radijusom djelovanja od oko 10-9 m. Za makrosustav, energija interakcije je proporcionalna području kontakta, tako da je mala, kao i udio površinskog sloja , ali to nije potrebno. Zove se površinska energija i treba uzeti u obzir u zadacima povezanim s površinskom napetošću. Obično, tekućine zauzimaju veći volumen s jednakom težinom, tj. Imaju manju gustoću. Ali zašto se volumeni leda i bizmuta smanjuju kada se topi, pa čak i nakon točke taljenja neko vrijeme štedi ovaj trend? Ispada da su te tvari u tekućem stanju gusti.

U tekućini, njezini susjedi djeluju na svaki atom, a to fluktuira unutar anizotropne potencijalne jame, koju stvaraju. Za razliku od krutine, ova jama plitka, kao susjedi na daljinu gotovo ne utječu. Najbliže okruženje čestica u tekućim promjenama, the the fluid teče. Kada se dostigne određena temperatura, tekućina će kuhati, tijekom ključanja temperature ostaje konstantna. Dolazna energija se konzumira da razbije obveznice, a tekućina se pretvara u plin s punim prekidom.

Tekuće gustoće su značajno više gustoća plina za iste tlakove i temperature. Tako je volumen vode tijekom vrenja samo 1/1600 volumena iste mase vodene pare. Volumen tekućine ovisi o tlaku i temperaturi. Pod normalnim uvjetima (20 ° C i tlak 1,013 10 5 Pa), voda zauzima 1 l. S smanjenjem temperature do 10 ° C, volumen će se smanjiti samo za 0,0021, s povećanjem tlaka - dva puta.

Iako još ne postoji jednostavan idealan model fluida, mikrostruktura je dovoljno proučavana i omogućuje vam da kvalitativno objasnite većinu makroskopskih svojstava. Činjenica da u tekućinama ima kvačilo molekula slabijih nego u krutim, primijećenim galilerima; Iznenadila se da se velike kapi vode akumuliraju na lišće kupusa i ne šire se duž lista. Prolijena živa ili kapi vode na masnu površinu uzimaju se zbog oblika prianjanja malih kuglica. Ako se molekule iste tvari privlače molekule druge tvari, kažu o tome vlaženjena primjer, ljepilo i drvo, ulje i metal (unatoč ogromnom tlaku, ulje se drži u ležajevima). No, voda se uzdiže u tankim cijevima, zvanim kapilarno i raste veće od tanje cijevi. Još jedno objašnjenje, osim učinka vlage i stakla, ne može biti. Sile vlaženja između stakla i vode veće je nego između molekula vode. S Merkur - učinak je obrnut: vlaženje žive i staklo je slabije od sila kvačila između žive atoma. Galileja je primijetila da se igla podmazana igla može držati na vodi, iako je to suprotno zakonu arhimedova. Kada igla pluta, možete

ali uočiti mali otklon površine vode, pitajući se kako se ispraviti. Sile spojke između molekula vode su dovoljne da ne omogućuju da se igla padne u vodu. Površinski sloj kao film štiti vodu, to je površinska napetost,koji ima tendenciju dati oblik vode najmanju površinu - loptu. Ali na površini alkohola, igla više neće plivati, jer prilikom dodavanja alkohola, površinska napetost se smanjuje u vodu, a igla tone. SOAP također smanjuje površinsku napetost, tako vruće sapun pjene, prodireći pukotine i pukotine, bolje je napustiti prljavštinu, posebno koja sadrži masnoću, dok bi čista voda jednostavno došla u kapljice.

Plazma je četvrto agregatno stanje tvari koja je plin iz skupa nabijenih čestica u interakciji na velikim udaljenostima. U isto vrijeme, broj pozitivnih i negativnih naknada je približno jednak, tako da je plazma električno neutralna. Od četiri elementa plazme odgovara vatri. Prevesti plin na stanje plazme, trebate ga jonizovatisuze elektrona iz atoma. Ionizacija se može provesti uz grijanje, izloženost električnom ispuštanju ili tvrdom zračenju. Tvar u svemiru uglavnom je u ioniziranom stanju. U zvijezdama, ionizacija je uzrokovana toplinski, u rijetkim nebulama i međuzvjezdanim plinom - ultraljubičasto zračenje zvijezda. Plazma se sastoji od našeg sunca, njegovo zračenje ionizira gornji slojevi Zemljine atmosfere, nazvan ionosferamogućnost radio komunikacija na daljinu ovisi o njegovom stanju. U zemaljskim uvjetima plazme rijetko je - u dnevnim svjetlima ili u električnom luku za zavarivanje. U laboratorijima i tehnikama plazme, električni pražnjenje se najčešće dobije. U prirodi to čini munje. U ionizaciji pražnjenja, elektronske lavine se pojavljuju slični procesu lančane reakcije. Da bi se dobila termonuklearna energija, koristi se metoda ubrizgavanja: plinski ioni overclockani na vrlo visoke brzine se ubrizgavaju u magnetske zamke, privlače elektrone iz okoliša, formirajući plazmu. Korištenje ionizacije s tlačnim valovima. Ova metoda ionizacije je u super-povoljnim zvijezdama i, možda, u srži zemlje.

Svaka sila koja djeluje na ione i elektrone uzrokuje električnu struju. Ako nije povezan s vanjskim poljima i nije zatvoren unutar plazme, polarizira. Plazma podliježe zakonima o plinima, ali pri primjeni magnetskog polja, organizira kretanje nabijenih čestica, postoji potpuno neobična svojstva za plin. U jakog magnetskog polja, čestice počinju okretati okola linije, a uz magnetsko polje se kreću slobodno. Rečeno je da ovaj vijkav pokret pomiče strukturu električnih linija polja i "zatvoreno" polje u plazmi. Raspratna plazma opisana je sustavom čestica i gustim modelom tekućine.

Visoka električna provodljivost plazme je glavna razlika između njega od plina. Vodljivost hladne plazme površine sunca (0,8 10-19 j) doseže provodljivost metala i termonuklearnu temperaturu (1,6 10 -15 j), vodikovu plazmu provodi struju 20 puta bolje od bakra pod normalom Uvjeti. Budući da je plazma sposobna provoditi struju, često se koristi model vodljive tekućine. Smatra se solidnim medijem, iako je stissibilnost razlikuje od konvencionalne tekućine, ali se ta razlika manifestira samo tijekom struja, čija je brzina veća brzina zvuka. Ponašanje vodljivog fluida istražuje se u znanosti, nazvan magnetska hidrodinamika.U prostoru, svaka plazma je idealan dirigent, a zakoni smrznutog polja se naširoko koriste. Vodljivi model tekućine omogućuje razumijevanje mehanizma zadržavanja plazme magnetskom poljem. Dakle, tokovi plazme koji utječu na atmosferu zemlje izbačeni su iz Sunca. Sam protok nema magnetsko polje, ali i vanjsko polje može ga prodrijeti pod zakon mraza. Plazma solarnih tokova potiskuju inozemne interplanetarne magnetske polja iz okolice Sunca. Postoji magnetska šupljina, gdje je polje slabije. Kada se ti corpuskularni tokovi plazme približavaju Zemlji, suočavaju se s magnetskom poljem zemlje i prisiljeni su ga tvrditi istim zakonom. Ispada određenu šupljinu, gdje se prikuplja magnetsko polje i tokovi plazme ne prodiru. Navedene čestice se nakupljaju na svojoj površini, koja su otkrivena raketama i satelitima, vanjski je zračni pojas zemlje. Te su ideje korištene u rješavanju zadataka u plazmi s magnetskim poljem u posebnim uređajima - tokamaka (od smanjenja riječi: toroidalna komora, magnet). Uz potpuno ioniziranu plazmu održanu u ovim i drugim sustavima, nada se nada za dobivanje kontrolirane termonuklearne reakcije na Zemlji. Dao bi čist i jeftin izvor energije (morska voda). Rad je u tijeku i na dobivanje i zadržavanje plazme uz pomoć fokusiranog laserskog zračenja.