Vprašanja o tem, kaj je agregacijsko stanje, katere lastnosti in lastnosti imajo trdne snovi, tekočine in plini, so obravnavana v več tečajih usposabljanja. Obstajajo tri klasična stanja snovi, s svojimi lastnimi značilnostmi strukture. Njihovo razumevanje je pomembna točka pri razumevanju znanosti o Zemlji, živih organizmih in proizvodnih dejavnostih. Ta vprašanja preučujejo fizika, kemija, geografija, geologija, fizikalna kemija in druge znanstvene discipline. Snovi, ki so pod določenimi pogoji v enem od treh osnovnih tipov stanja, se lahko spreminjajo s povečanjem ali znižanjem temperature ali tlaka. Razmislimo o možnih prehodih iz enega agregacijskega stanja v drugo, saj se izvajajo v naravi, tehnologiji in vsakdanjem življenju.

Kaj je agregacijsko stanje?

Beseda latinskega izvora "aggrego" v prevodu v ruščino pomeni "priložiti". Znanstveni izraz se nanaša na stanje istega telesa, snovi. Obstoj trdnih snovi, plinov in tekočin pri določenih temperaturnih vrednostih in različnih tlakih je značilen za vse lupine Zemlje. Poleg treh osnovnih agregatnih stanj obstaja še četrto. Pri povišani temperaturi in stalnem tlaku se plin spremeni v plazmo. Da bi bolje razumeli, kaj je agregacijsko stanje, se je treba spomniti najmanjših delcev, ki sestavljajo snovi in ​​telesa.

Zgornji diagram prikazuje: a - plin; b - tekočina; c je togo telo. Na takšnih slikah krogi označujejo strukturne elemente snovi. To je simbol, pravzaprav atomi, molekule, ioni niso trdne kroglice. Atomi so sestavljeni iz pozitivno nabitega jedra, okoli katerega se z veliko hitrostjo premikajo negativno nabiti elektroni. Poznavanje mikroskopske strukture snovi pomaga bolje razumeti razlike, ki obstajajo med različnimi oblikami agregata.

Ideje o mikrosvetu: od antične Grčije do 17. stoletja

Prve informacije o delcih, ki sestavljajo fizična telesa, so se pojavile v stari Grčiji. Razmišljalca Demokrit in Epikur sta uvedla tak koncept kot atom. Verjeli so, da imajo ti najmanjši nedeljivi delci različnih snovi obliko, določene velikosti, so sposobni gibanja in medsebojnega delovanja. Atomistika je za svoj čas postala najnaprednejši nauk antične Grčije. Toda njegov razvoj se je v srednjem veku upočasnil. Od takrat je znanstvenike preganjala inkvizicija Rimskokatoliške cerkve. Zato do sodobnega časa ni bilo jasnega pojma, kaj je agregacijsko stanje snovi. Šele po 17. stoletju so znanstveniki R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier oblikovali določila atomsko-molekularne teorije, ki še danes niso izgubila svojega pomena.

Atomi, molekule, ioni - mikroskopski delci strukture snovi

Pomemben preboj v razumevanju mikrokozmosa se je zgodil v 20. stoletju, ko je bil izumljen elektronski mikroskop. Ob upoštevanju prejšnjih odkritij znanstvenikov je bilo mogoče sestaviti harmonično sliko mikrosveta. Teorije, ki opisujejo stanje in obnašanje najmanjših delcev snovi, so precej zapletene, spadajo v področje.Za razumevanje značilnosti različnih agregatnih stanj snovi je dovolj poznati imena in značilnosti glavnih strukturnih delcev, ki tvorijo različne snovi.

1. Atomi so kemično nedeljivi delci. Ohranjeno v kemičnih reakcijah, a uničeno v jedrski. Kovine in številne druge snovi atomske strukture imajo v normalnih pogojih trdno agregacijsko stanje.
2. Molekule so delci, ki se razgradijo in tvorijo v kemičnih reakcijah. kisik, voda, ogljikov dioksid, žveplo. Agregacijsko stanje kisika, dušika, žveplovega dioksida, ogljika, kisika v normalnih pogojih je plinasto.
3. Ioni so nabiti delci, v katere se atomi in molekule spremenijo, ko pridobijo ali izgubijo elektrone – mikroskopski negativno nabiti delci. Mnoge soli imajo ionsko strukturo, na primer kuhinjska sol, železov in bakrov sulfat.

Obstajajo snovi, katerih delci se na določen način nahajajo v prostoru. Urejen medsebojni položaj atomov, ionov, molekul se imenuje kristalna mreža. Običajno so ionske in atomske kristalne mreže značilne za trdne snovi, molekularne - za tekočine in pline. Diamant ima visoko trdoto. Njegovo atomsko kristalno mrežo tvorijo ogljikovi atomi. Toda mehki grafit je sestavljen tudi iz atomov tega kemičnega elementa. Le da se v prostoru nahajajo drugače. Običajno agregacijsko stanje žvepla je trdna snov, vendar se pri visokih temperaturah snov spremeni v tekočo in amorfno maso.

Snovi v trdnem agregacijskem stanju

Trdne snovi v normalnih pogojih ohranijo svoj volumen in obliko. Na primer, zrno peska, zrno sladkorja, soli, kos kamna ali kovine. Če se sladkor segreje, se snov začne topiti in se spremeni v viskozno rjavo tekočino. Nehajte segrevati - spet dobimo trdno snov. To pomeni, da je eden od glavnih pogojev za prehod trdne snovi v tekočino njeno segrevanje oziroma povečanje notranje energije delcev snovi. Spremenimo lahko tudi trdno agregatno stanje soli, ki se uporablja v hrani. Toda za taljenje kuhinjske soli potrebujete višjo temperaturo kot pri segrevanju sladkorja. Dejstvo je, da je sladkor sestavljen iz molekul, kuhinjska sol pa iz nabitih ionov, ki se med seboj močneje privlačijo. Trdne snovi v tekoči obliki ne ohranijo svoje oblike, ker se kristalne rešetke porušijo.

Tekoče agregacijsko stanje soli med taljenjem je razloženo s pretrganjem vezi med ioni v kristalih. Sproščajo se nabiti delci, ki lahko nosijo električne naboje. Staljene soli prevajajo elektriko in so prevodniki. V kemični, metalurški in inženirski industriji se trdne snovi pretvorijo v tekočine, da iz njih dobijo nove spojine ali jim dajo različne oblike. Kovinske zlitine se pogosto uporabljajo. Obstaja več načinov za njihovo pridobitev, povezanih s spremembami agregacijskega stanja trdnih surovin.

Tekočina je eno od osnovnih agregacijskih stanj

Če v bučko z okroglim dnom nalijete 50 ml vode, boste opazili, da snov takoj prevzame obliko kemične posode. Toda takoj, ko izlijemo vodo iz bučke, se bo tekočina takoj razširila po površini mize. Količina vode bo ostala enaka - 50 ml, njena oblika pa se bo spremenila. Te lastnosti so značilne za tekočo obliko obstoja snovi. Tekočine so številne organske snovi: alkoholi, rastlinska olja, kisline.

Mleko je emulzija, torej tekočina, v kateri so kapljice maščobe. Uporaben tekoči mineral je olje. Pridobiva se iz vrtin z vrtalnimi napravami na kopnem in v oceanu. Morska voda je tudi surovina za industrijo. Njegova razlika od sladke vode rek in jezer je v vsebnosti raztopljenih snovi, predvsem soli. Med izhlapevanjem s površine vodnih teles samo molekule H 2 O preidejo v stanje pare, ostanejo topljene snovi. Na tej lastnosti temeljijo metode za pridobivanje koristnih snovi iz morske vode in metode za njeno čiščenje.

S popolno odstranitvijo soli dobimo destilirano vodo. Vre pri 100°C in zmrzne pri 0°C. Slanice zavrejo in se pri različnih temperaturah spremenijo v led. Na primer, voda v Arktičnem oceanu zmrzne pri površinski temperaturi 2 °C.

Agregatno stanje živega srebra v normalnih pogojih je tekočina. Ta srebrno siva kovina je običajno napolnjena z medicinskimi termometri. Ko se segreje, se stolpec živega srebra dvigne na lestvici, snov se razširi. Zakaj se uporablja alkohol obarvan z rdečo barvo in ne živo srebro? To je razloženo z lastnostmi tekoče kovine. Pri 30-stopinjski zmrzali se agregacijsko stanje živega srebra spremeni, snov postane trdna.

Če je medicinski termometer pokvarjen in se je živo srebro razlilo, je nevarno zbiranje srebrnih kroglic z rokami. Vdihavanje hlapov živega srebra je škodljivo, ta snov je zelo strupena. Otroci v takih primerih morajo poiskati pomoč pri starših, odraslih.

plinasto stanje

Plini ne morejo ohraniti svojega volumna ali oblike. Bučko do vrha napolnite s kisikom (njena kemijska formula je O 2). Takoj, ko odpremo bučko, se bodo molekule snovi začele mešati z zrakom v prostoru. To je posledica Brownovega gibanja. Tudi starogrški znanstvenik Demokrit je verjel, da so delci snovi v nenehnem gibanju. V trdnih snoveh v normalnih pogojih atomi, molekule, ioni nimajo možnosti zapustiti kristalne mreže, da bi se osvobodili vezi z drugimi delci. To je mogoče le, če je velika količina energije dobavljena od zunaj.

V tekočinah je razdalja med delci nekoliko večja kot v trdnih snoveh; potrebujejo manj energije za prekinitev medmolekularnih vezi. Na primer, tekoče agregatno stanje kisika opazimo šele, ko temperatura plina pade na -183 °C. Pri -223 ° C molekule O 2 tvorijo trdno snov. Ko se temperatura dvigne nad dano vrednost, se kisik spremeni v plin. V tej obliki je v normalnih pogojih. V industrijskih podjetjih obstajajo posebne naprave za ločevanje atmosferskega zraka in pridobivanje dušika in kisika iz njega. Najprej se zrak ohladi in utekočini, nato pa se temperatura postopoma zvišuje. Dušik in kisik se pod različnimi pogoji spremenita v pline.

Zemljina atmosfera vsebuje 21 % kisika in 78 % dušika po prostornini. V tekoči obliki teh snovi ni v plinasti lupini planeta. Tekoči kisik je svetlo modre barve in se pod visokim tlakom polni v jeklenke za uporabo v zdravstvenih ustanovah. V industriji in gradbeništvu so utekočinjeni plini potrebni za številne procese. Kisik je potreben za plinsko varjenje in rezanje kovin, v kemiji - za oksidacijske reakcije anorganskih in organskih snovi. Če odprete ventil kisikove jeklenke, se tlak zmanjša, tekočina se spremeni v plin.

Utekočinjeni propan, metan in butan se pogosto uporabljajo v energetiki, prometu, industriji in gospodinjstvu. Te snovi se pridobivajo iz zemeljskega plina ali med krekingom (cepljenjem) naftnih surovin. Ogljikove tekoče in plinaste mešanice igrajo pomembno vlogo v gospodarstvu mnogih držav. Toda zaloge nafte in zemeljskega plina so močno izčrpane. Po mnenju znanstvenikov bo ta surovina trajala 100-120 let. Alternativni vir energije je pretok zraka (veter). Za delovanje elektrarn se uporabljajo hitre reke, plima na obalah morij in oceanov.

Kisik je, tako kot drugi plini, lahko v četrtem agregacijskem stanju, ki predstavlja plazmo. Nenavaden prehod iz trdnega v plinasto stanje je značilnost kristalnega joda. Temno vijolična snov se sublimira - spremeni v plin, mimo tekočega stanja.

Kako se izvajajo prehodi iz ene agregatne oblike snovi v drugo?

Spremembe agregatnega stanja snovi niso povezane s kemičnimi preobrazbami, to so fizikalni pojavi. Ko se temperatura dvigne, se veliko trdnih snovi stopi in spremeni v tekočine. Nadaljnje zvišanje temperature lahko povzroči izhlapevanje, to je plinasto stanje snovi. V naravi in ​​gospodarstvu so takšni prehodi značilni za eno glavnih snovi na Zemlji. Led, tekočina, para so stanja vode v različnih zunanjih pogojih. Spojina je enaka, njena formula je H 2 O. Pri temperaturi 0 ° C in pod to vrednostjo voda kristalizira, se pravi, da se spremeni v led. Ko se temperatura dvigne, se nastali kristali uničijo - led se topi, ponovno dobimo tekočo vodo. Ko se segreje, nastane izhlapevanje - pretvorba vode v plin - poteka tudi pri nizkih temperaturah. Na primer, zamrznjene luže postopoma izginejo, ker voda izhlapi. Tudi v mrzlem vremenu se mokra oblačila posušijo, vendar je ta proces daljši kot v vročem dnevu.

Vsi našteti prehodi vode iz enega stanja v drugo so velikega pomena za naravo Zemlje. Atmosferski pojavi, podnebje in vreme so povezani z izhlapevanjem vode s površine oceanov, prenosom vlage v obliki oblakov in megle na kopno, padavinami (dež, sneg, toča). Ti pojavi so osnova svetovnega vodnega kroga v naravi.

Kako se spreminjajo agregatna stanja žvepla?

V normalnih pogojih je žveplo svetli sijoči kristali ali svetlo rumen prah, torej trdna snov. Agregatno stanje žvepla se pri segrevanju spremeni. Prvič, ko se temperatura dvigne na 190 ° C, se rumena snov stopi in se spremeni v gibljivo tekočino.

Če tekoče žveplo hitro vlijete v hladno vodo, dobite rjavo amorfno maso. Z nadaljnjim segrevanjem žveplove taline postaja vse bolj viskozna in potemni. Pri temperaturah nad 300 ° C se agregacijsko stanje žvepla ponovno spremeni, snov pridobi lastnosti tekočine, postane mobilna. Ti prehodi nastanejo zaradi sposobnosti atomov elementa, da tvorijo verige različnih dolžin.

Zakaj so lahko snovi v različnih agregatnih stanjih?

Agregacijsko stanje žvepla - preproste snovi - je v normalnih pogojih trdno. Žveplov dioksid je plin, žveplova kislina je oljnata tekočina, težja od vode. Za razliko od klorovodikove in dušikove kisline ni hlapljiv, molekule ne izhlapevajo z njegove površine. Kakšno agregacijsko stanje ima plastično žveplo, ki ga dobimo s segrevanjem kristalov?

V amorfni obliki ima snov strukturo tekočine, ki ima rahlo pretočnost. Toda plastično žveplo hkrati ohrani svojo obliko (kot trdna snov). Obstajajo tekoči kristali, ki imajo številne značilne lastnosti trdnih snovi. Tako je stanje snovi v različnih pogojih odvisno od njene narave, temperature, tlaka in drugih zunanjih pogojev.

Kakšne so značilnosti strukture trdnih snovi?

Obstoječe razlike med glavnimi agregatnimi stanji snovi pojasnjujemo z interakcijo med atomi, ioni in molekulami. Zakaj na primer trdno agregatno stanje snovi vodi do sposobnosti teles, da ohranijo prostornino in obliko? V kristalni mreži kovine ali soli se strukturni delci med seboj privlačijo. V kovinah pozitivno nabiti ioni medsebojno delujejo s tako imenovanim "elektronskim plinom" - kopičenjem prostih elektronov v kosu kovine. Kristali soli nastanejo zaradi privlačnosti nasprotno nabitih delcev - ionov. Razdalja med zgornjimi strukturnimi enotami trdnih snovi je veliko manjša od velikosti samih delcev. V tem primeru deluje elektrostatična privlačnost, daje moč, odboj pa ni dovolj močan.

Da bi uničili trdno agregacijsko stanje snovi, si je treba prizadevati. Kovine, soli, atomski kristali se topijo pri zelo visokih temperaturah. Na primer, železo postane tekoče pri temperaturah nad 1538 °C. Volfram je ognjevzdržen in se uporablja za izdelavo žarilnih niti za žarnice. Obstajajo zlitine, ki postanejo tekoče pri temperaturah nad 3000 °C. Mnogi na Zemlji so v trdnem stanju. Ta surovina se pridobiva s pomočjo opreme v rudnikih in kamnolomih.

Da bi od kristala ločili celo en ion, je potrebno porabiti veliko energije. A navsezadnje je dovolj, da raztopite sol v vodi, da kristalna mreža razpade! Ta pojav je razložen z neverjetnimi lastnostmi vode kot polarnega topila. Molekule H 2 O medsebojno delujejo z ioni soli in uničijo kemično vez med njimi. Tako raztapljanje ni preprosto mešanje različnih snovi, temveč fizična in kemična interakcija med njimi.

Kako medsebojno delujejo molekule tekočin?

Voda je lahko tekoča, trdna in plinasta (para). To so njegova glavna agregirana stanja v normalnih pogojih. Molekule vode so sestavljene iz enega atoma kisika, na katerega sta vezana dva vodikova atoma. V molekuli pride do polarizacije kemične vezi, na atomih kisika se pojavi delni negativni naboj. Vodik postane pozitivni pol v molekuli in ga privlači atom kisika druge molekule. To se imenuje "vodikova vez".

Za tekoče agregacijsko stanje so značilne razdalje med strukturnimi delci, ki so primerljive z njihovimi velikostmi. Privlačnost obstaja, vendar je šibka, zato voda ne obdrži svoje oblike. Izhlapevanje nastane zaradi uničenja vezi, ki se pojavi na površini tekočine tudi pri sobni temperaturi.

Ali obstajajo medmolekularne interakcije v plinih?

Plinasto stanje snovi se od tekočega in trdnega razlikuje po številnih parametrih. Med strukturnimi delci plinov so velike reže, veliko večje od velikosti molekul. V tem primeru privlačne sile sploh ne delujejo. Plinasto agregacijsko stanje je značilno za snovi, ki so v sestavi zraka: dušik, kisik, ogljikov dioksid. Na spodnji sliki je prva kocka napolnjena s plinom, druga s tekočino in tretja s trdno snovjo.

Veliko tekočin je hlapnih; molekule snovi se odtrgajo od njihove površine in preidejo v zrak. Na primer, če v odprtino odprte steklenice klorovodikove kisline prinesete vatirano palčko, namočeno v amoniak, se pojavi bel dim. Prav v zraku pride do kemične reakcije med klorovodikovo kislino in amoniakom, dobimo amonijev klorid. V kakšnem agregatnem stanju je ta snov? Njeni delci, ki tvorijo bel dim, so najmanjši trdni kristali soli. Ta poskus je treba izvesti pod izpušnim pokrovom, snovi so strupene.

Zaključek

Agregatno stanje plina so preučevali številni izjemni fiziki in kemiki: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Claiperon, Mendeleev, Le Chatelier. Znanstveniki so oblikovali zakone, ki pojasnjujejo obnašanje plinastih snovi v kemičnih reakcijah, ko se spremenijo zunanji pogoji. Odprte zakonitosti niso vstopile le v šolske in univerzitetne učbenike fizike in kemije. Številne kemične industrije temeljijo na znanju o obnašanju in lastnostih snovi v različnih agregacijskih stanjih.

Vse snovi so lahko v različnih agregacijskih stanjih – trdna, tekoča, plinasta in plazma. V starih časih so verjeli: svet je sestavljen iz zemlje, vode, zraka in ognja. Tej vizualni delitvi ustrezajo agregatna stanja snovi. Izkušnje kažejo, da so meje med agregatnimi stanji zelo poljubne. Plini pri nizkih tlakih in nizkih temperaturah veljajo za idealne, molekule v njih ustrezajo materialnim točkam, ki lahko trčijo le po zakonih elastičnega udarca. Sile interakcije med molekulami v trenutku udarca so zanemarljive, sami trki se zgodijo brez izgube mehanske energije. Toda ko se razdalja med molekulami povečuje, je treba upoštevati tudi interakcijo molekul. Te interakcije začnejo vplivati ​​na prehod iz plinastega stanja v tekoče ali trdno. Med molekulami se lahko pojavijo različne vrste interakcij.

Sile medmolekularne interakcije nimajo nasičenosti, za razliko od sil kemične interakcije atomov, kar vodi do tvorbe molekul. Pri interakciji med nabitimi delci so lahko elektrostatični. Izkušnje so pokazale, da je kvantno mehanska interakcija, ki je odvisna od oddaljenosti in medsebojne orientacije molekul, zanemarljiva pri razdaljah med molekulami, večjih od 10 -9 m. Pri redkih plinih jo lahko zanemarimo ali pa domnevamo, da je potencial energija interakcije je praktično nič. Na majhnih razdaljah je ta energija majhna, pri , delujejo sile medsebojne privlačnosti

at - medsebojni odboj in sila

privlačnost in odboj molekul sta uravnotežena in F= 0. Tukaj so sile določene glede na njihovo povezavo s potencialno energijo, vendar se delci premikajo z določeno rezervo kinetične energije

ojoj. Naj je ena molekula negibljiva, druga pa trči vanjo, ki ima tako zalogo energije. Ko se molekule približujejo druga drugi, privlačne sile opravljajo pozitivno delo in potencialna energija njihove interakcije se zmanjša na razdaljo, hkrati pa se poveča kinetična energija (in hitrost). Ko se razdalja zmanjša, bodo privlačne sile zamenjane z odbojnimi silami. Delo, ki ga opravi molekula proti tem silam, je negativno.

Molekula se bo približala nepremični molekuli, dokler se njena kinetična energija popolnoma ne pretvori v potencialno. Najmanjša razdalja d, katere molekule se lahko približajo druga drugi imenujemo učinkovit molekularni premer. Po ustavitvi se bo molekula začela odmikati pod delovanjem odbojnih sil z naraščajočo hitrostjo. Ko bo molekula ponovno prešla razdaljo, bo padla v območje privlačnih sil, kar bo upočasnilo njeno odstranjevanje. Učinkoviti premer je odvisen od začetne zaloge kinetične energije, t.j. ta vrednost ni konstantna. Na razdaljah, ki so enake potencialni energiji, ima interakcija neskončno veliko vrednost ali "pregrado", ki preprečuje konvergenco središč molekul na krajši razdalji. Razmerje med povprečno potencialno energijo interakcije in povprečno kinetično energijo določa agregatno stanje snovi: za pline za tekočine, za trdne snovi

Kondenzirani mediji so tekočine in trdne snovi. V njih se atomi in molekule nahajajo blizu, skoraj dotikajo se. Povprečna razdalja med središči molekul v tekočinah in trdnih snoveh je približno (2 -5) 10 -10 m. Njihove gostote so približno enake. Medatomske razdalje toliko presegajo razdalje, na katerih se elektronski oblaki prodirajo med seboj, da nastanejo odbojne sile. Za primerjavo, v plinih v normalnih pogojih je povprečna razdalja med molekulami približno 33 10 -10 m.

AT tekočine medmolekularna interakcija je izrazitejša, toplotno gibanje molekul se kaže v šibkih nihanjih okoli ravnotežnega položaja in celo skoki iz enega položaja v drugega. Zato imajo pri razporeditvi delcev le red kratkega dosega, torej doslednost v razporeditvi le najbližjih delcev in značilno pretočnost.

Trdne snovi zanje je značilna togost konstrukcije, imajo natančno določeno prostornino in obliko, ki se pod vplivom temperature in tlaka bistveno manj spreminjata. V trdnih snoveh so možna amorfna in kristalna stanja. Obstajajo tudi vmesne snovi - tekoči kristali. Toda atomi v trdnih snoveh sploh niso nepremični, kot bi si kdo mislil. Vsak od njih ves čas niha pod vplivom elastičnih sil, ki nastanejo med sosedi. Večina elementov in spojin ima kristalno strukturo pod mikroskopom.

Torej so zrna soli videti kot idealne kocke. V kristalih so atomi fiksirani na vozliščih kristalne mreže in lahko vibrirajo le v bližini vozlišč rešetke. Kristali so prave trdne snovi in ​​takšne trdne snovi, kot sta plastika ali asfalt, zasedajo tako rekoč vmesni položaj med trdnimi snovmi in tekočinami. Amorfno telo, tako kot tekočina, ima red kratkega dosega, vendar je verjetnost skokov majhna. Torej lahko steklo štejemo za prehlajeno tekočino, ki ima povečano viskoznost. Tekoči kristali imajo pretočnost tekočin, vendar ohranjajo urejenost razporeditve atomov in imajo anizotropijo lastnosti.

Kemične vezi atomov (in približno v) v kristalih so enake kot v molekulah. Strukturo in togost trdnih snovi določa razlika v elektrostatičnih silah, ki povezujejo atome, ki sestavljajo telo. Mehanizem, ki veže atome v molekule, lahko vodi do nastanka trdnih periodičnih struktur, ki jih lahko obravnavamo kot makromolekule. Tako kot ionske in kovalentne molekule, obstajajo ionski in kovalentni kristali. Ionske rešetke v kristalih držijo skupaj z ionskimi vezmi (glej sliko 7.1). Struktura kuhinjske soli je takšna, da ima vsak natrijev ion šest sosedov – kloridnih ionov. Ta porazdelitev ustreza minimalni energiji, to pomeni, da se pri oblikovanju takšne konfiguracije sprosti največja energija. Zato, ko temperatura pade pod tališče, opazimo nagnjenost k tvorbi čistih kristalov. S povečanjem temperature je toplotna kinetična energija zadostna za prekinitev vezi, kristal se bo začel taliti in struktura se bo zrušila. Polimorfizem kristalov je sposobnost tvorjenja stanj z različnimi kristalnimi strukturami.

Ko se spremeni porazdelitev električnega naboja v nevtralnih atomih, lahko pride do šibke interakcije med sosedi. Ta vez se imenuje molekularna ali van der Waalsova vez (kot v molekuli vodika). Toda sile elektrostatične privlačnosti lahko nastanejo tudi med nevtralnimi atomi, takrat ne pride do preureditve v elektronskih lupinah atomov. Medsebojno odbijanje med približevanjem elektronskih lupin premakne težišče negativnih nabojev glede na pozitivne. Vsak od atomov v drugem inducira električni dipol, kar vodi do njihove privlačnosti. To je delovanje medmolekularnih sil ali van der Waalsovih sil, ki imajo velik polmer delovanja.

Ker je atom vodika zelo majhen in se njegov elektron zlahka premakne, ga pogosto privlačita dva atoma hkrati in tvorita vodikovo vez. Vodikova vez je odgovorna tudi za medsebojno delovanje molekul vode. Pojasnjuje številne edinstvene lastnosti vode in ledu (slika 7.4).

kovalentna vez(ali atomsko) se doseže zaradi notranje interakcije nevtralnih atomov. Primer takšne vezi je vez v molekuli metana. Zelo vezana oblika ogljika je diamant (štirje vodikovi atomi se nadomestijo s štirimi atomi ogljika).

Torej, ogljik, zgrajen na kovalentni vezi, tvori kristal v obliki diamanta. Vsak atom je obdan s štirimi atomi, ki tvorijo pravilen tetraeder. Toda vsak od njih je hkrati vrh sosednjega tetraedra. Pod drugimi pogoji kristalizirajo isti ogljikovi atomi grafit. V grafitu so povezani tudi z atomskimi vezmi, vendar tvorijo ravnine šesterokotnih celic satja, ki se lahko strižejo. Razdalja med atomi, ki se nahajajo na ogliščih šesterokotnikov, je 0,142 nm. Plasti se nahajajo na razdalji 0,335 nm, t.j. šibko vezan, zato je grafit plastičen in mehak (slika 7.5). Leta 1990 je prišlo do razcveta raziskovalnega dela, ki ga je povzročilo sporočilo o prejemu nove snovi - fulerit, sestavljen iz molekul ogljika - fulerenov. Ta oblika ogljika je molekularna; Najmanjši element ni atom, ampak molekula. Poimenovana je po arhitektu R. Fullerju, ki je leta 1954 prejel patent za gradbene konstrukcije iz šesterokotnikov in peterokotnikov, ki sestavljajo hemisfero. Molekula iz 60 leta 1985 so odkrili ogljikove atome s premerom 0,71 nm, nato so odkrili molekule itd. Vsi so imeli stabilne površine,

ampak molekule C 60 in Z 70 . Logično je domnevati, da se grafit uporablja kot surovina za sintezo fulerenov. Če je tako, potem mora biti polmer šesterokotnega fragmenta 0,37 nm. Toda izkazalo se je, da je enako 0,357 nm. Ta razlika v višini 2 % je posledica dejstva, da se atomi ogljika nahajajo na sferični površini na ogliščih 20 pravilnih šesterokotnikov, podedovanih iz grafita, in 12 pravilnih pentaedrov, t.j. dizajn spominja na nogometno žogo. Izkazalo se je, da so se pri "šivanju" v zaprto kroglo nekateri ravni šesterokotniki spremenili v peterokotnike. Pri sobni temperaturi se molekule C 60 kondenzirajo v strukturo, kjer ima vsaka molekula 12 sosedov, ki so med seboj oddaljeni 0,3 nm. Pri T= 349 K pride do faznega prehoda prvega reda - rešetka se preuredi v kubično. Kristal sam po sebi je polprevodnik, toda ko kristalnemu filmu C 60 dodamo alkalijsko kovino, pride do superprevodnosti pri temperaturi 19 K. Če v to votlo molekulo vnesemo enega ali drugega atoma, ga lahko uporabimo kot osnovo za ustvarjanje pomnilniškega medija z izjemno visoko gostoto informacij: gostota zapisa bo dosegla 4-10 12 bitov/cm2. Za primerjavo, film iz feromagnetnega materiala daje gostoto snemanja reda 10 7 bitov / cm 2, optični diski, t.j. laserska tehnologija, - 10 8 bitov/cm 2 . Ta ogljik ima tudi druge edinstvene lastnosti, ki so še posebej pomembne v medicini in farmakologiji.

se kaže v kovinskih kristalih kovinska vez, ko vsi atomi v kovini darujejo svoje valenčne elektrone "za kolektivno uporabo". Na atomska jedra so šibko vezani in se lahko prosto gibljejo vzdolž kristalne mreže. Približno 2/5 kemičnih elementov je kovin. V kovinah (razen živega srebra) nastane vez, ko se prazne orbitale kovinskih atomov prekrivajo in se elektroni ločijo zaradi nastanka kristalne mreže. Izkazalo se je, da so kationi rešetke zaviti v elektronski plin. Kovinska vez nastane, ko se atomi približajo drug drugemu na razdalji, manjši od velikosti zunanjega elektronskega oblaka. S to konfiguracijo (načelo Pauli) se poveča energija zunanjih elektronov in jedra sosedov začnejo privlačiti te zunanje elektrone, zamegljujejo elektronske oblake, jih enakomerno porazdelijo po kovini in jih spremenijo v elektronski plin. Tako nastanejo prevodni elektroni, ki pojasnjujejo visoko električno prevodnost kovin. V ionskih in kovalentnih kristalih so zunanji elektroni praktično vezani, prevodnost teh trdnih snovi pa je zelo nizka, imenujemo jih izolatorji.

Notranja energija tekočin je določena z vsoto notranjih energij makroskopskih podsistemov, na katere jo lahko miselno razdelimo, in interakcijskih energij teh podsistemov. Interakcija poteka preko molekularnih sil z razponom približno 10 -9 m. Pri makrosistemih je energija interakcije sorazmerna s kontaktno površino, zato je majhna, tako kot delež površinske plasti, vendar to ni potrebno. Imenuje se površinska energija in jo je treba upoštevati pri težavah, povezanih s površinsko napetostjo. Običajno imajo tekočine večji volumen z enako težo, torej imajo manjšo gostoto. Toda zakaj se količine ledu in bizmuta ob taljenju zmanjšujejo in tudi po tališču še nekaj časa ohranjajo ta trend? Izkazalo se je, da so te snovi v tekočem stanju bolj goste.

V tekočini na vsak atom delujejo njegovi sosedje in niha znotraj anizotropne potencialne vrtine, ki jo ustvarijo. Za razliko od trdnega telesa ta vodnjak ni globok, saj oddaljeni sosedje skoraj nimajo učinka. Najbližje okolje delcev v tekočini se spremeni, to je, tekočina teče. Ko dosežemo določeno temperaturo, tekočina zavre, med vrenjem ostane temperatura konstantna. Prihajajoča energija se porabi za prekinitev vezi, in ko se popolnoma pretrgajo, se tekočina spremeni v plin.

Gostote tekočin so veliko večje od gostote plinov pri enakih tlakih in temperaturah. Tako je prostornina vode pri vrenju le 1/1600 prostornine enake mase vodne pare. Prostornina tekočine je malo odvisna od tlaka in temperature. V normalnih pogojih (20 °C in tlak 1,013 10 5 Pa) zavzema voda prostornino 1 liter. Z znižanjem temperature na 10 ° C se bo prostornina zmanjšala le za 0,0021, s povečanjem tlaka - za faktor dva.

Čeprav enostavnega idealnega modela tekočine še ni, je njena mikrostruktura dovolj raziskana in omogoča kvalitativno razlago večine njenih makroskopskih lastnosti. Da je kohezija molekul v tekočinah šibkejša kot v trdnem, je opazil Galileo; presenetilo ga je, da se velike kapljice vode nabirajo na listih zelja in se ne razlijejo po listu. Razlito živo srebro ali kapljice vode na mastni površini dobijo zaradi oprijema obliko majhnih kroglic. Ko molekule ene snovi privlačijo molekule druge snovi, se imenuje vlaženje, na primer lepilo in les, olje in kovina (kljub enormnemu pritisku se olje zadrži v ležajih). Toda voda se dviga v tankih ceveh, imenovanih kapilare, in se dviga čim višje, tanjša je cev. Druge razlage kot učinka omočenja vode in stekla ne more biti. Omočilne sile med steklom in vodo so večje kot med molekulami vode. Pri živem srebru je učinek obrnjen: omočenje živega srebra in stekla je šibkejše od kohezijskih sil med atomi živega srebra. Galileo je opazil, da lahko namazana igla lebdi na vodi, čeprav je to v nasprotju z Arhimedovim zakonom. Ko igla plava,

vendar opazite rahel odklon površine vode, ki se nagiba k temu, da se tako rekoč izravna. Kohezivne sile med vodnimi molekulami zadostujejo, da preprečijo, da bi igla padla v vodo. Površinska plast, kot film, ščiti vodo, to je površinska napetost, ki teži k temu, da daje obliki vode najmanjšo površino – sferično. Toda igla ne bo več plavala na površini alkohola, saj se ob dodajanju alkohola vodi površinska napetost zmanjša in igla potone. Milo tudi zmanjša površinsko napetost, zato je vroča milna pena, ki prodre v razpoke in špranje, boljša pri odstranjevanju umazanije, predvsem maščobe, medtem ko bi se čista voda preprosto zvila v kapljice.

Plazma je četrto agregatno stanje snovi, ki je plin iz zbirke nabitih delcev, ki medsebojno delujejo na velikih razdaljah. V tem primeru je število pozitivnih in negativnih nabojev približno enako, tako da je plazma električno nevtralna. Od štirih elementov plazma ustreza ognju. Za pretvorbo plina v stanje plazme je potrebno ionizirati odstraniti elektrone z atomov. Ionizacijo lahko izvedemo s segrevanjem, z delovanjem električnega razelektritve ali s trdim sevanjem. Snov v vesolju je večinoma v ioniziranem stanju. Pri zvezdah ionizacijo povzroči toplotno, v redkih meglicah in medzvezdnem plinu ultravijolično sevanje zvezd. Naše Sonce je sestavljeno tudi iz plazme, njeno sevanje ionizira zgornje plasti zemeljske atmosfere, imenovane ionosfera, možnost radijske komunikacije na velike razdalje je odvisna od njenega stanja. V zemeljskih razmerah je plazma redka - v fluorescenčnih žarnicah ali v električnem loku. V laboratorijih in tehnologiji se plazma najpogosteje proizvaja z električnim razelektritvijo. V naravi to počne strela. Med ionizacijo z razelektritvijo nastanejo elektronski plazovi, podobno kot pri verižni reakciji. Za pridobitev termonuklearne energije se uporablja metoda vbrizgavanja: plinski ioni, pospešeni na zelo visoke hitrosti, se vbrizgajo v magnetne pasti, pritegnejo elektrone iz okolja in tvorijo plazmo. Uporablja se tudi tlačna ionizacija - udarni valovi. Ta način ionizacije najdemo v super gostih zvezdah in morda v zemeljskem jedru.

Vsaka sila, ki deluje na ione in elektrone, povzroči električni tok. Če ni povezan z zunanjimi polji in ni zaprt znotraj plazme, je polariziran. Plazma spoštuje plinske zakone, a ob uporabi magnetnega polja, ki uravnava gibanje nabitih delcev, pokaže lastnosti, ki so za plin popolnoma nenavadne. V močnem magnetnem polju se delci začnejo vrteti okoli silnih linij, vzdolž magnetnega polja pa se prosto gibljejo. Rečeno je, da to vijačno gibanje premakne strukturo poljskih linij in polje je "zamrznjeno" v plazmo. Redko plazmo opisuje sistem delcev, gostejšo plazmo pa fluidni model.

Visoka električna prevodnost plazme je njena glavna razlika od plina. Prevodnost hladne plazme na površini Sonca (0,8 10 -19 J) doseže prevodnost kovin, pri termonuklearni temperaturi (1,6 10 -15 J) vodikova plazma v normalnih pogojih prevaja tok 20-krat bolje kot baker. Ker je plazma sposobna prevajati tok, se nanjo pogosto uporablja model prevodne tekočine. Šteje se za neprekinjen medij, čeprav ga stisljivost razlikuje od navadne tekočine, vendar se ta razlika kaže le pri tokovih, katerih hitrost je večja od hitrosti zvoka. Obnašanje prevodne tekočine se preučuje v znanosti, ki se imenuje magnetna hidrodinamika. V vesolju je vsaka plazma idealen prevodnik, zakoni zamrznjenega polja pa se pogosto uporabljajo. Model prevodne tekočine omogoča razumevanje mehanizma zadrževanja plazme z magnetnim poljem. Tako se iz Sonca izločajo tokovi plazme, ki vplivajo na zemeljsko atmosfero. Sam tok nima magnetnega polja, vendar tuje polje ne more prodreti vanj po zakonu zmrzovanja. Sončni tokovi plazme potiskajo tuja medplanetarna magnetna polja iz bližine Sonca. Pojavi se magnetna votlina, kjer je polje šibkejše. Ko se ti korpuskularni tokovi plazme približajo Zemlji, trčijo v zemeljsko magnetno polje in so prisiljeni teči okoli njega po istem zakonu. Izkaže se nekakšna votlina, kjer se zbira magnetno polje in kamor plazemski tokovi ne prodrejo. Na njeni površini se kopičijo nabiti delci, ki so jih zaznale rakete in sateliti - to je zunanji sevalni pas Zemlje. Te ideje so bile uporabljene tudi pri reševanju problemov omejevanja plazme z magnetnim poljem v posebnih napravah - tokamaksih (iz okrajšave: toroidalna komora, magnet). S popolnoma ionizirano plazmo, ki je v teh in drugih sistemih, se polagajo upi, da bi na Zemlji dosegli nadzorovano termonuklearno reakcijo. To bi zagotovilo čist in poceni vir energije (morska voda). Prav tako potekajo dela za pridobivanje in zadrževanje plazme z uporabo fokusiranega laserskega sevanja.

Najbolj razširjeno znanje je o treh agregacijskih stanjih: tekoče, trdno, plinasto, včasih pomislijo na plazmo, redkeje tekoči kristal. Pred kratkim se je po internetu razširil seznam 17 faz materije, vzet iz slavnega () Stephena Fryja. Zato bomo o njih govorili podrobneje, ker. o materiji bi morali vedeti nekaj več, četudi le zato, da bi bolje razumeli procese, ki se odvijajo v vesolju.

Spodaj naveden seznam agregatnih stanj snovi se povečuje od najhladnejših do najbolj vročih itd. se lahko nadaljuje. Hkrati je treba razumeti, da sta iz plinastega stanja (št. 11), na obeh straneh seznama, najbolj "razširjena" stopnja stiskanja snovi in ​​njen tlak (z nekaj zadržki za tako neraziskane hipotetična stanja kot kvantna, žarkovna ali šibko simetrična) se povečajo.Za besedilom je podan vizualni graf faznih prehodov snovi.

1. Kvantna- stanje agregacije snovi, doseženo, ko temperatura pade na absolutno nič, zaradi česar notranje vezi izginejo in snov se razpade v proste kvarke.

2. Bose-Einsteinov kondenzat- agregatno stanje snovi, ki temelji na bozonih, ohlajenih na temperature blizu absolutne ničle (manj kot milijoninka stopinje nad absolutno ničlo). V tako močno ohlajenem stanju se dovolj veliko število atomov znajde v svojih minimalnih možnih kvantnih stanjih in kvantni učinki se začnejo manifestirati na makroskopskem nivoju. Bose-Einsteinov kondenzat (pogosto imenovan "Bozeov kondenzat" ali preprosto "nazaj") se pojavi, ko ohladite kemični element na izjemno nizke temperature (običajno tik nad absolutno ničlo, minus 273 stopinj Celzija). , je teoretična temperatura pri ki se vse neha premikati).
Tu se začnejo dogajati čudne stvari. Procesi, ki jih običajno opazimo le na atomski ravni, se zdaj pojavljajo na lestvicah, ki so dovolj velika, da jih je mogoče opazovati s prostim očesom. Na primer, če v čašo postavite "hrbtniček" in zagotovite želeno temperaturo, se bo snov začela plaziti po steni in sčasoma sama izstopila.
Očitno imamo tukaj opravka z zaman poskusom materije, da zniža svojo lastno energijo (ki je že na najnižji od vseh možnih ravni).
Upočasnitev atomov z uporabo hladilne opreme povzroči singularno kvantno stanje, znano kot Bose kondenzat ali Bose-Einstein. Ta pojav je leta 1925 napovedal A. Einstein kot rezultat posplošitve dela S. Boseja, kjer je bila zgrajena statistična mehanika za delce, od fotonov brez mase do atomov z maso (Einsteinov rokopis, ki je veljal za izgubljenega, je bila najdena v knjižnici Univerze v Leidnu leta 2005). Rezultat prizadevanj Boseja in Einsteina je bil Bosejev koncept plina, ki je podrejen Bose-Einsteinovi statistiki, ki opisuje statistično porazdelitev enakih delcev s celim spinom, imenovanih bozoni. Bozoni, ki so na primer tako posamezni elementarni delci - fotoni, kot celi atomi, so lahko med seboj v enakih kvantnih stanjih. Einstein je predlagal, da bi hlajenje atomov - bozonov na zelo nizke temperature povzročilo, da bi šli (ali, z drugimi besedami, kondenzirali) v najnižje možno kvantno stanje. Rezultat takšne kondenzacije bo nastanek nove oblike snovi.
Ta prehod se zgodi pod kritično temperaturo, ki je za homogeni tridimenzionalni plin, sestavljen iz neinteragirajočih delcev brez notranjih stopenj svobode.

3. Fermionski kondenzat- agregacijsko stanje snovi, podobno kot podlaga, vendar se razlikuje po strukturi. Ko se približujejo absolutni ničli, se atomi obnašajo različno, odvisno od velikosti lastne kotne količine (spin). Bozoni imajo celo število vrtljajev, medtem ko imajo fermioni vrtljaje, ki so večkratniki 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). Fermioni upoštevajo Paulijevo izključitveno načelo, ki pravi, da dva fermiona ne moreta imeti enakega kvantnega stanja. Za bozone takšne prepovedi ni, zato imajo možnost, da obstajajo v enem kvantnem stanju in s tem tvorijo tako imenovani Bose-Einsteinov kondenzat. Proces nastajanja tega kondenzata je odgovoren za prehod v superprevodno stanje.
Elektroni imajo spin 1/2 in so zato fermioni. Združujejo se v pare (tako imenovani Cooperjevi pari), ki nato tvorijo Bose kondenzat.
Ameriški znanstveniki so poskušali pridobiti nekakšno molekulo iz fermionskih atomov z globokim hlajenjem. Razlika od resničnih molekul je bila v tem, da med atomi ni bilo nobene kemične vezi - le premikali so se skupaj na koreliran način. Izkazalo se je, da je vez med atomi celo močnejša kot med elektroni v Cooperjevih parih. Pri nastalih parih fermionov skupni spin ni več večkratnik 1/2, zato se že obnašajo kot bozoni in lahko tvorijo bozejev kondenzat z enim samim kvantnim stanjem. Med poskusom je bil plin z atomi kalija-40 ohlajen na 300 nanokelvinov, medtem ko je bil plin zaprt v tako imenovani optični pasti. Nato je bilo uporabljeno zunanje magnetno polje, s pomočjo katerega je bilo mogoče spremeniti naravo interakcij med atomi - namesto močnega odbijanja se je začelo opazovati močno privlačnost. Pri analizi vpliva magnetnega polja je bilo mogoče najti takšno vrednost, pri kateri so se atomi začeli obnašati kot Cooperjevi pari elektronov. Na naslednji stopnji eksperimenta znanstveniki predlagajo pridobitev učinkov superprevodnosti za fermionski kondenzat.

4. Super tekoča snov- stanje, v katerem snov praktično nima viskoznosti in ko teče, ne doživlja trenja s trdno površino. Posledica tega je na primer tako zanimiv učinek, kot je popolno spontano "polzenje" super tekočega helija iz posode vzdolž njenih sten proti gravitaciji. Seveda tukaj ni kršitve zakona o ohranjanju energije. V odsotnosti sil trenja na helij delujejo le sile gravitacije, sile medatomske interakcije med helijem in stenami posode ter med atomi helija. Torej sile medatomske interakcije presegajo vse druge sile skupaj. Posledično se helij nagiba k čim večjemu širjenju po vseh možnih površinah in zato »potuje« po stenah posode. Leta 1938 je sovjetski znanstvenik Pyotr Kapitsa dokazal, da helij lahko obstaja v superfluidnem stanju.
Omeniti velja, da so številne nenavadne lastnosti helija znane že kar nekaj časa. Vendar nas ta kemični element tudi zadnja leta »razvaja« z zanimivimi in nepričakovanimi učinki. Tako sta leta 2004 Moses Chan in Eun-Syong Kim z Univerze v Pensilvaniji navdušila znanstveni svet s trditvijo, da jima je uspelo pridobiti popolnoma novo stanje helija – super tekočo trdno snov. V tem stanju lahko nekateri atomi helija v kristalni mreži tečejo okoli drugih in helij tako lahko teče skozi samega sebe. Učinek "supertrdote" je bil teoretično napovedan že leta 1969. In leta 2004 - kot eksperimentalna potrditev. Vendar pa so kasnejši in zelo radovedni poskusi pokazali, da vse ni tako preprosto in morda je takšna interpretacija pojava, ki je bila prej sprejeta za pretočnost trdnega helija, napačna.
Eksperiment znanstvenikov pod vodstvom Humphreyja Marisa z univerze Brown v ZDA je bil preprost in eleganten. Znanstveniki so epruveto, obrnjeno na glavo, postavili v zaprt rezervoar tekočega helija. Del helija v epruveti in v rezervoarju je bil zamrznjen tako, da je bila meja med tekočino in trdno snovjo v epruveti višja kot v rezervoarju. Z drugimi besedami, v zgornjem delu epruvete je bil tekoči helij, v spodnjem delu pa trdni helij; gladko je prehajal v trdno fazo posode, na katero se je prelilo malo tekočega helija - nižje od nivoja tekočine v epruveti. Če bi tekoči helij začel pronicati skozi trdno snov, bi se razlika v nivoju zmanjšala in takrat lahko govorimo o trdnem superfluidnem heliju. In načeloma se je v treh od 13 poskusov razlika v nivoju zmanjšala.

5. Supertrda snov- agregacijsko stanje, v katerem je snov prozorna in lahko "teče" kot tekočina, v resnici pa je brez viskoznosti. Takšne tekočine poznamo že vrsto let in jih imenujemo superfluidi. Dejstvo je, da če presežemo tekočino, bo krožila skoraj za vedno, medtem ko se bo normalna tekočina sčasoma umirila. Prvi dve superfluidi so ustvarili raziskovalci z uporabo helija-4 in helija-3. Ohlajeni so bili skoraj na absolutno nič – na minus 273 stopinj Celzija. In iz helija-4 so ameriški znanstveniki uspeli dobiti supertrdo telo. Zamrznjen helij so stisnili s pritiskom več kot 60-krat, nato pa so steklo, napolnjeno s snovjo, namestili na vrteči se disk. Pri temperaturi 0,175 stopinje Celzija se je disk nenadoma začel bolj svobodno vrteti, kar po mnenju znanstvenikov nakazuje, da je helij postal supertelo.

6. Trdna- stanje agregacije snovi, za katero je značilna stabilnost oblike in narava toplotnega gibanja atomov, ki povzročajo majhne vibracije okoli ravnotežnih položajev. Stabilno stanje trdnih snovi je kristalno. Razlikujte trdne snovi z ionskimi, kovalentnimi, kovinskimi in drugimi vrstami vezi med atomi, kar določa raznolikost njihovih fizikalnih lastnosti. Električne in nekatere druge lastnosti trdnih snovi so v glavnem določene z naravo gibanja zunanjih elektronov njenih atomov. Po električnih lastnostih se trdne snovi delijo na dielektrike, polprevodnike in kovine, glede na magnetne lastnosti pa na diamagnete, paramagnete in telesa z urejeno magnetno strukturo. Raziskave lastnosti trdnih snovi so se združile v veliko področje – fiziko trdnega telesa, katerega razvoj spodbujajo potrebe tehnologije.

7. Amorfna trdna snov- kondenzirano agregacijsko stanje snovi, za katero je značilna izotropnost fizikalnih lastnosti zaradi neurejene razporeditve atomov in molekul. V amorfnih trdnih snoveh atomi vibrirajo okoli naključno lociranih točk. Za razliko od kristalnega stanja, prehod iz trdnega amorfnega v tekoče poteka postopoma. V amorfnem stanju so različne snovi: stekla, smole, plastike itd.

8. Tekoči kristal- to je specifično agregacijsko stanje snovi, v katerem hkrati kaže lastnosti kristala in tekočine. Takoj se moramo pridržati, da vse snovi ne morejo biti v stanju tekočih kristalov. Nekatere organske snovi s kompleksnimi molekulami pa lahko tvorijo specifično agregacijsko stanje – tekoči kristal. To stanje se izvaja med taljenjem kristalov določenih snovi. Ko se stopijo, nastane tekoče-kristalna faza, ki se razlikuje od običajnih tekočin. Ta faza obstaja v območju od temperature taljenja kristala do neke višje temperature, na katero se tekoči kristal ob segrevanju spremeni v običajno tekočino.
Kako se tekoči kristal razlikuje od tekočega in navadnega kristala in v čem jima je podoben? Tako kot navadna tekočina ima tekoči kristal tekočnost in ima obliko posode, v katero je nameščen. V tem se razlikuje od kristalov, ki jih poznajo vsi. Vendar ima kljub tej lastnosti, ki ga združuje s tekočino, lastnost, značilno za kristale. To je ureditev v prostoru molekul, ki tvorijo kristal. Res je, da to razvrščanje ni tako popolno kot pri navadnih kristalih, a kljub temu bistveno vpliva na lastnosti tekočih kristalov, kar jih razlikuje od navadnih tekočin. Nepopolna prostorska urejenost molekul, ki tvorijo tekoči kristal, se kaže v tem, da v tekočih kristalih ni popolnega reda v prostorski razporeditvi težišč molekul, čeprav lahko obstaja delni red. To pomeni, da nimajo toge kristalne mreže. Zato imajo tekoči kristali, tako kot navadne tekočine, lastnost pretočnosti.
Obvezna lastnost tekočih kristalov, ki jih približuje navadnim kristalom, je prisotnost reda v prostorski orientaciji molekul. Takšen red v orientaciji se lahko kaže na primer v tem, da so vse dolge osi molekul v vzorcu tekočih kristalov usmerjene na enak način. Te molekule morajo imeti podolgovato obliko. Poleg najpreprostejšega imenovanega urejanja osi molekul je mogoče v tekočem kristalu realizirati bolj zapleten orientacijski red molekul.
Glede na vrsto urejenosti molekularnih osi so tekoči kristali razdeljeni na tri vrste: nematske, smektične in holesterične.
Raziskave fizike tekočih kristalov in njihove uporabe se trenutno izvajajo obsežno v vseh najbolj razvitih državah sveta. Domače raziskave so koncentrirane tako v akademskih kot industrijskih raziskovalnih ustanovah in imajo dolgo tradicijo. Dela V.K. Frederiksa do V.N. Cvetkov. V zadnjih letih s hitrim preučevanjem tekočih kristalov ruski raziskovalci pomembno prispevajo tudi k razvoju teorije tekočih kristalov na splošno in zlasti optike tekočih kristalov. Torej, dela I.G. Čistjakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovski, S.A. Pikina, L.M. Blinov in številni drugi sovjetski raziskovalci so znanstveni skupnosti splošno znani in služijo kot temelj za številne učinkovite tehnične uporabe tekočih kristalov.
Obstoj tekočih kristalov je bil ugotovljen že zelo dolgo nazaj, in sicer leta 1888, torej pred skoraj stoletjem. Čeprav so se znanstveniki s tem agregatnim stanjem srečali že pred letom 1888, so ga uradno odkrili pozneje.
Prvi, ki je odkril tekoče kristale, je bil avstrijski botanik Reinitzer. Ko je preiskoval novo snov holesteril benzoat, ki jo je sintetiziral, je ugotovil, da se pri temperaturi 145 ° C kristali te snovi stopijo in tvorijo motno tekočino, ki močno razprši svetlobo. Z nadaljnjim segrevanjem, ko doseže temperaturo 179 ° C, tekočina postane bistra, torej se začne optično obnašati kot navadna tekočina, na primer voda. Holesteril benzoat je pokazal nepričakovane lastnosti v motni fazi. Ko je to fazo preučil pod polarizacijskim mikroskopom, je Reinitzer ugotovil, da ima dvolomnost. To pomeni, da je lomni količnik svetlobe, torej hitrost svetlobe v tej fazi, odvisen od polarizacije.

9. Tekočina- agregacijsko stanje snovi, ki združuje značilnosti trdnega stanja (ohranjanje prostornine, določena natezna trdnost) in plinastega stanja (spremenljivost oblike). Za tekočino je značilen red kratkega dosega v razporeditvi delcev (molekul, atomov) in majhna razlika v kinetični energiji toplotnega gibanja molekul in njihovi potencialni energiji interakcije. Toplotno gibanje molekul tekočine je sestavljeno iz nihanj okoli ravnotežnih položajev in razmeroma redkih skokov iz enega ravnotežnega položaja v drugega, kar je povezano s pretočnostjo tekočine.

10. Superkritična tekočina(GFR) je agregacijsko stanje snovi, pri katerem izgine razlika med tekočo in plinasto fazo. Vsaka snov pri temperaturi in tlaku nad kritično točko je superkritična tekočina. Lastnosti snovi v superkritičnem stanju so vmesne med njenimi lastnostmi v plinski in tekoči fazi. Tako ima SCF visoko gostoto, blizu tekočine, in nizko viskoznost, kot plini. Difuzijski koeficient ima v tem primeru vmesno vrednost med tekočino in plinom. Snovi v superkritičnem stanju se lahko uporabljajo kot nadomestki za organska topila v laboratorijskih in industrijskih procesih. Največje zanimanje in razširjenost v povezavi z določenimi lastnostmi sta deležna superkritična voda in nadkritični ogljikov dioksid.
Ena najpomembnejših lastnosti superkritičnega stanja je sposobnost raztapljanja snovi. S spreminjanjem temperature ali tlaka tekočine lahko spremenimo njene lastnosti v širokem razponu. Tako je mogoče dobiti tekočino, katere lastnosti so blizu tekočine ali plina. Tako se moč raztapljanja tekočine povečuje z naraščajočo gostoto (pri konstantni temperaturi). Ker se gostota povečuje z naraščajočim tlakom, lahko spreminjanje tlaka vpliva na raztapljajočo moč tekočine (pri konstantni temperaturi). V primeru temperature je odvisnost lastnosti tekočine nekoliko bolj zapletena - pri konstantni gostoti se poveča tudi moč raztapljanja tekočine, v bližini kritične točke pa lahko rahlo zvišanje temperature povzroči močan padec gostote, in s tem tudi moč raztapljanja. Superkritične tekočine se med seboj mešajo v nedogled, tako da bo sistem, ko bo dosežena kritična točka mešanice, vedno enofazen. Približno kritično temperaturo binarne zmesi lahko izračunamo kot aritmetično sredino kritičnih parametrov snovi Tc(mix) = (molski delež A) x TcA + (molni delež B) x TcB.

11. Plinasti- (francosko gaz, iz grščine chaos - kaos), agregatno stanje snovi, v katerem kinetična energija toplotnega gibanja njenih delcev (molekul, atomov, ionov) znatno presega potencialno energijo interakcij med njimi in zato delci prosto gibljejo in enakomerno zapolnjujejo v odsotnosti zunanjih polj, ki jim je zagotovljena celotna prostornina.

12. Plazma- (iz grške plazme - oblikovan, oblikovan), stanje snovi, ki je ioniziran plin, v katerem so koncentracije pozitivnih in negativnih nabojev enake (kvazi-nevtralnost). Velika večina snovi v vesolju je v stanju plazme: zvezde, galaktične meglice in medzvezdni medij. V bližini Zemlje obstaja plazma v obliki sončnega vetra, magnetosfere in ionosfere. Visokotemperaturna plazma (T ~ 106 - 108 K) iz mešanice devterija in tritija se raziskuje z namenom izvajanja nadzorovane termonuklearne fuzije. Nizkotemperaturna plazma (T Ј 105K) se uporablja v različnih napravah za praznjenje plina (plinski laserji, ionske naprave, MHD generatorji, plazemske gorilnike, plazemski motorji itd.), pa tudi v tehnologiji (glej Plazemska metalurgija, Plazemsko vrtanje, Plazemska tehnologija).

13. Degenerirana snov- je vmesna stopnja med plazmo in nevtronijem. Opazimo ga pri belih pritlikavkah in ima pomembno vlogo pri razvoju zvezd. Ko so atomi v pogojih izredno visokih temperatur in tlakov, izgubijo svoje elektrone (preidejo v elektronski plin). Z drugimi besedami, popolnoma so ionizirani (plazma). Tlak takšnega plina (plazme) je določen z elektronskim tlakom. Če je gostota zelo visoka, se vsi delci prisilijo, da se približajo drug drugemu. Elektroni so lahko v stanjih z določenimi energijami, dva elektrona pa ne moreta imeti enake energije (razen če sta njuna vrtenja nasprotna). Tako se v gostem plinu izkaže, da so vse nižje energetske ravni napolnjene z elektroni. Takšen plin se imenuje degeneriran. V tem stanju imajo elektroni degeneriran elektronski tlak, ki nasprotuje silam gravitacije.

14. Nevtronij— agregacijsko stanje, v katerega snov preide pod ultravisokim tlakom, ki je v laboratoriju še nedosegljiv, obstaja pa znotraj nevtronskih zvezd. Med prehodom v nevtronsko stanje elektroni snovi medsebojno delujejo s protoni in se spremenijo v nevtrone. Posledično je snov v nevtronskem stanju v celoti sestavljena iz nevtronov in ima gostoto reda jedrskega. Temperatura snovi v tem primeru ne sme biti previsoka (v energijskem ekvivalentu ne več kot sto MeV).
Z močnim dvigom temperature (na stotine MeV in več) se v nevtronskem stanju začnejo rojevati in uničevati različni mezoni. Z nadaljnjim dvigom temperature pride do dekonfiniranja in snov preide v stanje kvark-gluonske plazme. Ne sestavljajo ga več hadroni, temveč nenehno rojeni in izginjajoči kvarki in gluoni.

15. Kvark-gluonska plazma(kromoplazma) je agregatno stanje snovi v fiziki visokih energij in fiziki elementarnih delcev, pri katerem hadronska snov preide v stanje, podobno stanju, v katerem so elektroni in ioni v navadni plazmi.
Običajno je snov v hadronih v tako imenovanem brezbarvnem (»belem«) stanju. To pomeni, da se kvarki različnih barv medsebojno kompenzirajo. Podobno stanje obstaja v navadni snovi - ko so vsi atomi električno nevtralni, tj.
pozitivni naboji v njih se kompenzirajo z negativnimi. Pri visokih temperaturah lahko pride do ionizacije atomov, medtem ko se naboji ločijo in snov postane, kot pravijo, "kvazi nevtralna". To pomeni, da celoten oblak snovi kot celota ostane nevtralen, njegovi posamezni delci pa prenehajo biti nevtralni. Verjetno se lahko isto zgodi tudi s hadronsko snovjo – pri zelo visokih energijah se barva sprosti in naredi snov »kvazi brezbarvno«.
Predvideva se, da je bila snov vesolja v prvih trenutkih po velikem poku v stanju kvark-gluonske plazme. Zdaj lahko kvark-gluonska plazma nastane za kratek čas v trkih delcev zelo visokih energij.
Quark-gluonska plazma je bila eksperimentalno pridobljena v pospeševalniku RHIC v Brookhaven National Laboratory leta 2005. Februarja 2010 je bila tam dosežena najvišja temperatura plazme 4 trilijone stopinj Celzija.

16. Čudna snov- agregacijsko stanje, v katerem je snov stisnjena na mejne vrednosti gostote, lahko obstaja v obliki "kvarkove juhe". Kubični centimeter snovi v tem stanju bi tehtal milijarde ton; poleg tega bo vsako normalno snov, s katero pride v stik, spremenila v isto "čudno" obliko s sproščanjem znatne količine energije.
Energija, ki se lahko sprosti med pretvorbo snovi jedra zvezde v "čudno snov", bo vodila do super-močne eksplozije "kvark nove" - ​​in po mnenju Leahyja in Wyeda je bilo ravno to ta eksplozija, ki so jo astronomi opazili septembra 2006.
Proces nastajanja te snovi se je začel z navadno supernovo, v katero se je spremenila masivna zvezda. Kot posledica prve eksplozije je nastala nevtronska zvezda. Toda po besedah ​​Leahyja in Wyeda ni trajalo dolgo - ker se je zdelo, da je njegovo vrtenje upočasnilo lastno magnetno polje, se je začelo še bolj krčiti, pri čemer je nastal strdek "čudnih stvari", kar je povzročilo še močnejši kot pri običajni eksploziji supernove, sproščanje energije - in zunanje plasti snovi nekdanje nevtronske zvezde, ki letijo v okoliški prostor s hitrostjo, ki je blizu svetlobni.

17. Močno simetrična snov- to je snov, stisnjena do te mere, da se mikrodelci v njej nanesejo drug na drugega, telo pa se samo zruši v črno luknjo. Izraz »simetrija« je razložen takole: Vzemimo iz šolske klopi vsem znana agregatna stanja snovi – trdno, tekoče, plinasto. Za natančnost razmislite o idealnem neskončnem kristalu kot trdnem stanju. Ima določeno, tako imenovano diskretno simetrijo glede na prevod. To pomeni, da če se kristalna mreža premakne za razdaljo, ki je enaka intervalu med dvema atomoma, se v njej ne bo nič spremenilo - kristal bo sovpadal sam s seboj. Če se kristal stopi, bo simetrija nastale tekočine drugačna: povečala se bo. V kristalu so bile enakovredne le točke, ki so bile med seboj oddaljene na določenih razdaljah, tako imenovana vozlišča kristalne mreže, v katerih so se nahajali enaki atomi.
Tekočina je po celotnem volumnu homogena, vse njene točke se med seboj ne razlikujejo. To pomeni, da se tekočine lahko premaknejo za poljubne razdalje (in ne samo za nekatere diskretne, kot v kristalu) ali zavrtijo za poljubne kote (česar v kristalih sploh ni mogoče) in bo sovpadalo s sabo. Njena stopnja simetrije je višja. Plin je še bolj simetričen: tekočina zaseda določeno prostornino v posodi in znotraj posode je asimetrija, kjer je tekočina, in točke, kjer je ni. Po drugi strani pa plin zavzema celotno količino, ki mu je zagotovljena, in v tem smislu se vse njegove točke med seboj ne razlikujejo. Kljub temu bi bilo tukaj bolj pravilno govoriti ne o točkah, ampak o majhnih, a makroskopskih elementih, saj na mikroskopski ravni še vedno obstajajo razlike. V nekaterih trenutkih so atomi ali molekule, v drugih pa ne. Simetrija je opažena le v povprečju, bodisi v nekaterih makroskopskih volumskih parametrih bodisi v času.
Toda na mikroskopski ravni še vedno ni trenutne simetrije. Če je snov stisnjena zelo močno, do pritiskov, ki so v vsakdanjem življenju nesprejemljivi, stisnjeni tako, da so bili atomi zdrobljeni, njihove lupine so prodrle druga v drugo in se jedra začela dotikati, nastane simetrija na mikroskopski ravni. Vsa jedra so enaka in stisnjena drug proti drugemu, ne obstajajo samo medatomske, ampak tudi medjedrne razdalje in snov postane homogena (čudna snov).
Obstaja pa tudi submikroskopska raven. Jedra so sestavljena iz protonov in nevtronov, ki se gibljejo znotraj jedra. Med njima je tudi nekaj prostora. Če še naprej stiskate tako, da se zmečkajo tudi jedra, se bodo nukleoni tesno pritisnili drug na drugega. Nato se bo na submikroskopski ravni pojavila simetrija, ki je ni niti znotraj običajnih jeder.
Iz povedanega je razvidno precej jasen trend: višja kot je temperatura in višji je tlak, bolj simetrična postaja snov. Na podlagi teh premislekov se snov, ki je maksimalno stisnjena, imenuje močno simetrična.

18. Šibko simetrična snov- stanje, nasprotno močno simetrični snovi po svojih lastnostih, ki je bilo prisotno v zelo zgodnjem vesolju pri temperaturi blizu Planckove temperature, morda 10-12 sekund po velikem poku, ko so bile močne, šibke in elektromagnetne sile ena sama supersila . V tem stanju se snov stisne do te mere, da se njena masa pretvori v energijo, ki se začne napihovati, torej širiti v nedogled. Energij za eksperimentalno proizvodnjo supermoči in prenos snovi v to fazo v zemeljskih pogojih še ni mogoče doseči, čeprav so bili takšni poskusi narejeni na Velikem hadronskem trkalniku, da bi preučili zgodnje vesolje. Zaradi odsotnosti gravitacijske interakcije v sestavi supersile, ki tvori to snov, supersila ni dovolj simetrična v primerjavi s supersimetrično silo, ki vsebuje vse 4 vrste interakcij. Zato je to agregacijsko stanje dobilo tako ime.

19. Sevalna snov- to pravzaprav ni več snov, ampak energija v najčistejši obliki. Vendar pa bo to hipotetično agregacijsko stanje prevzelo telo, ki je doseglo svetlobno hitrost. Dobimo ga lahko tudi s segrevanjem telesa na Planckovo temperaturo (1032K), torej z razpršitvijo molekul snovi do svetlobne hitrosti. Kot izhaja iz teorije relativnosti, ko hitrost doseže več kot 0,99 s, začne masa telesa rasti veliko hitreje kot pri "normalnem" pospešku, poleg tega se telo podaljša, segreje, torej začne sevajo v infrardečem spektru. Ko prečkate prag 0,999 s, se telo dramatično spremeni in začne hiter fazni prehod v stanje žarka. Kot izhaja iz Einsteinove formule, vzete v celoti, rastočo maso končne snovi sestavljajo mase, ki so ločene od telesa v obliki toplotnega, rentgenskega, optičnega in drugega sevanja, pri čemer je energija vsakega od njih enaka. opisano z naslednjim izrazom v formuli. Tako bo telo, ki se približuje svetlobni hitrosti, začelo sevati v vseh spektrih, rasti v dolžino in se sčasoma upočasniti ter se tanjšiti na Planckovo dolžino, torej ko bo doseglo hitrost c, se bo telo spremenilo v neskončno dolgo in tanko žarek, ki se giblje s svetlobno hitrostjo in je sestavljen iz fotonov, ki nimajo dolžine, njegova neskončna masa pa se bo popolnoma spremenila v energijo. Zato se takšna snov imenuje sevanje.

»Alkoholi« Iz zgodovine  Ali veste, da je že v IV. pr e. ali so ljudje znali narediti pijače, ki vsebujejo etilni alkohol? Vino je bilo pridobljeno s fermentacijo sadnih in jagodnih sokov. Vendar so se iz njega naučili izluščiti opojno komponento veliko pozneje. V XI stoletju. alkimisti so ujeli hlape hlapljive snovi, ki se je sproščala pri segrevanju vina Definicija n Splošna formula enovodnih nasičenih alkoholov СnН2n+1ОН Razvrstitev alkoholov Glede na število hidroksilnih skupin CxHy(OH)n Enohidrični alkoholi CH3 - CH2 - CH2 OH Dihidrični glikoli CH3 - CH - CH2 OH OH Po naravi ogljikovodikovega ogljikovodika radikala CxHy(OH)n CxHy(OH)n Mejna meja CH3 CH3 –– CH CH2 CH2 2 ––CH 2 OH OH Nenasičen Nenasičen CH CH2 = CH CH––CH CH2 2 = 2 OH OH Aromatični Aromatični CH CH2 OH 2 --OH vodik, ki ustreza alkoholu, dodajte (generično) pripono - OL. Številke za pripono označujejo položaj hidroksilne skupine v glavni verigi: H | H-C-OH | H metanol H H H |3 |2 |1 H- C – C – C -OH | | | H H H propanol-1 H H H | 1 | 2 |3 H - C - C - C -H | | | H OH H propanol -2 VRSTE IZOMERIZME 1. Izomerija položaja funkcionalne skupine (propanol–1 in propanol–2) 2. Izomerija ogljikovega skeleta CH3-CH2-CH2-CH2-OH butanol-1 CH3-CH -CH2-OH | CH3 2-metilpropanol-1 3. Medrazredna izomerija - alkoholi so izomerni za etre: CH3-CH2-OH etanol CH3-O-CH3 dimetil eter končnica -ol  Za večhidrične alkohole pred končnico -ol v grščini (-di-, -tri-, ...) je navedeno število hidroksilnih skupin  Na primer: CH3-CH2-OH etanol Vrste izomerizma alkoholov Strukturna 1. Ogljikova veriga 2. Položaji funkcionalnih skupin FIZIČNE LASTNOSTI  Nižji alkoholi (C1-C11) hlapne tekočine ostrega vonja  Višji alkoholi (C12- in višji) trdne snovi prijetnega vonja FIZIKALNE LASTNOSTI Ime Formula Pl. g/cm3 tmeltC tbpC Metil CH3OH 0,792 -97 64 Etil C2H5OH 0,790 -114 78 Propil CH3CH2CH2OH 0,804 -120 92 Izopropil CH3-CH(OH)-CH63 Lastnosti -CH80808080808028 Fizikalne lastnosti : agregacijsko stanje Metilni alkohol (prvi predstavnik homolognega niza alkoholov) je tekočina. Mogoče ima visoko molekulsko maso? št. Veliko manj kot ogljikov dioksid. Kaj je potem? R - O ... H - O ... H - O H R R zakaj? CH3 - O ... H - O ... N - O H N CH3 In če je radikal velik? CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - O ... H - O H N Vodikove vezi so prešibke, da bi med molekulami vode zadrževale molekulo alkohola, ki ima velik netopni del. Značilnost fizikalnih lastnosti: krčenje Zakaj pri reševanju izračuna težave, nikoli ne uporabljajo volumna, ampak samo težo? Zmešajte 500 ml alkohola in 500 ml vode. Dobimo 930 ml raztopine. Vodikove vezi med molekulami alkohola in vode so tako velike, da se skupni volumen raztopine zmanjša, njena "stiskanje" (iz latinskega contraktio - stiskanje). Posamezni predstavniki alkoholov Enohidrični alkohol - metanol  Brezbarvna tekočina z vreliščem 64C, značilen vonj Lažji od vode. Gori z brezbarvnim plamenom.  Uporablja se kot topilo in gorivo v motorjih z notranjim zgorevanjem Metanol je strup  Toksičen učinek metanola temelji na poškodbah živčnega in žilnega sistema. Zaužitje 5-10 ml metanola vodi do hude zastrupitve, 30 ml ali več pa do smrti. Monohidrični alkohol - etanol Brezbarvna tekočina z značilnim vonjem in pekočim okusom, vrelišče 78C. Lažji od vode. Meša se z njo v vsakem razmerju. Vnetljivo, gori z rahlo svetlečim modrikastim plamenom. Prijateljstvo s prometno policijo Ali so duhovi prijatelji s prometno policijo? Ampak kako! Vas je že kdaj ustavil inšpektor prometne policije? Si vdihnil v cev? Če ste imeli smolo, je prišlo do reakcije oksidacije alkohola, pri kateri se je barva spremenila in morali ste plačati globo. Vprašanje je zanimivo. Alkohol se nanaša na ksenobiotike - snovi, ki jih človeško telo ne vsebuje, vendar vplivajo na njegovo vitalno aktivnost. Vse je odvisno od odmerka. 1. Alkohol je hranilo, ki telesu zagotavlja energijo. V srednjem veku je telo približno 25 % energije prejemalo z uživanjem alkohola; 2. Alkohol je zdravilo, ki deluje razkuževalno in protibakterijsko; 3. Alkohol je strup, ki moti naravne biološke procese, uničuje notranje organe in psiho ter ob prekomernem uživanju vodi v smrt Uporaba etanola  Etilni alkohol se uporablja pri pripravi različnih alkoholnih pijač;  V medicini za pripravo izvlečkov iz zdravilnih rastlin, pa tudi za dezinfekcijo;  V kozmetiki in parfumeriji je etanol topilo za parfume in losjone Škodljivi učinki etanola  Na začetku zastrupitve trpijo strukture možganske skorje; aktivnost možganskih centrov, ki nadzorujejo vedenje, se zatre: izgubi se razumni nadzor nad dejanji in zmanjša se kritičen odnos do sebe. I. P. Pavlov je takšno stanje poimenoval "nasilje podkorteksa"  Z zelo visoko vsebnostjo alkohola v krvi je aktivnost motoričnih centrov možganov zavirana, trpi predvsem delovanje malih možganov - človek popolnoma izgubi orientacijo Škodljivo učinki etanola  Spremembe možganske strukture zaradi dolgoletne zastrupitve z alkoholom so nepopravljive in tudi po daljši abstinenci od pitja alkohola vztrajajo. Če se človek ne more ustaviti, se povečujejo organska in posledično psihična odstopanja od norme. Škodljivi učinki etanola  Alkohol izjemno neugodno vpliva na možganske žile. Na začetku zastrupitve se razširijo, pretok krvi v njih se upočasni, kar vodi v zastoje v možganih. Potem, ko se poleg alkohola začnejo v krvi kopičiti tudi škodljivi produkti njegovega nepopolnega razpada, se pojavi oster krč, pride do vazokonstrikcije in se razvijejo tako nevarni zapleti, kot so možganske kapi, ki vodijo v hudo invalidnost in celo smrt. VPRAŠANJA ZA SKLEJANJE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. V eni nepodpisani posodi je voda, v drugi pa alkohol. Ali je mogoče uporabiti indikator za njihovo prepoznavanje? Kdo ima čast pridobiti čisti alkohol? Ali je alkohol lahko trdna snov? Molekulska masa metanola je 32, ogljikovega dioksida pa 44. Naredite zaključek o agregacijskem stanju alkohola. Zmešajte liter alkohola in liter vode. Določite prostornino mešanice. Kako voditi inšpektorja prometne policije? Ali lahko brezvodni absolutni alkohol sprosti vodo? Kaj so ksenobiotiki in kako so povezani z alkoholi? ODGOVORI 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Ne moreš. Indikatorji ne vplivajo na alkohole in njihove vodne raztopine. Seveda alkimisti. Mogoče, če ta alkohol vsebuje 12 ogljikovih atomov ali več. Iz teh podatkov ni mogoče sklepati. Vodikove vezi med molekulami alkohola pri nizki molekulski masi teh molekul povzročijo nenormalno visoko vrelišče alkohola. Prostornina mešanice ne bo dva litra, ampak veliko manj, približno 1 liter - 860 ml. Ne pijte med vožnjo. Mogoče če segreješ in dodaš konc. žveplova kislina. Ne bodite leni in se spomnite vsega, kar ste slišali o alkoholih, sami se enkrat za vselej odločite, kakšen odmerek je vaš……. in ali je to sploh potrebno? Polihidrični alkohol etilenglikol  Etilenglikol je predstavnik omejujočih dihidričnih alkoholov – glikolov;  Glikoli so dobili ime zaradi sladkega okusa številnih predstavnikov serije (grško "glycos" - sladko);  Etilen glikol je sirupasta tekočina sladkega okusa, brez vonja, strupena. Dobro se meša z vodo in alkoholom, higroskopičen Uporaba etilen glikola  Pomembna lastnost etilen glikola je sposobnost zniževanja ledišča vode, iz česar je snov našla široko uporabo kot sestavina avtomobilskih antifriza in tekočin proti zmrzovanju;  Uporablja se za pridobivanje lavsana (dragoceno sintetično vlakno) Etilen glikol je strup  Odmerki, ki povzročijo smrtno zastrupitev z etilen glikolom, se zelo razlikujejo – od 100 do 600 ml. Po mnenju nekaterih avtorjev je smrtni odmerek za ljudi 50-150 ml. Smrtnost zaradi poškodbe etilen glikola je zelo visoka in predstavlja več kot 60 % vseh primerov zastrupitve;  Mehanizem toksičnega delovanja etilen glikola doslej ni bil dovolj raziskan. Etilen glikol se hitro absorbira (tudi skozi pore kože) in kroži v krvi v nespremenjeni obliki več ur, največjo koncentracijo pa doseže po 2-5 urah. Nato se njegova vsebnost v krvi postopoma zmanjšuje in se fiksira v tkivih. Brezbarvna, viskozna, higroskopna tekočina sladkega okusa. Meša se z vodo v vseh razmerjih, dobro topilo. Reagira z dušikovo kislino, da nastane nitroglicerin. Tvori maščobe in olja s karboksilnimi kislinami CH2 – CH – CH2 OH OH OH Uporaba glicerina  Uporablja se pri     proizvodnji nitroglicerinskih eksplozivov; Pri obdelavi kože; Kot sestavina nekaterih lepil; Pri proizvodnji plastike se glicerin uporablja kot mehčalec; Pri proizvodnji slaščic in pijač (kot aditiv za živila E422) Kvalitativna reakcija na polihidroksilne alkohole. -vijolična rešitev Naloge Celotna delovna kartica za lekcijo;  odgovorite na testna vprašanja;  Reši križanko  Delovna kartica lekcije »Alkoholi«  Splošna formula alkoholov  Poimenuj snovi:  CH3OH  CH3-CH2-CH2-CH2-OH  CH2(OH)-CH2(OH) atomičnost alkohol?  Naštej načine uporabe etanola  Kateri alkoholi se uporabljajo v živilski industriji?  Kateri alkohol pri zaužitju 30 ml povzroči smrtno zastrupitev?  Katera snov se uporablja kot tekočina proti zmrzovanju?  Kako razlikovati polihidrični alkohol od monohidričnega alkohola? Proizvodne metode Laboratorij  Hidroliza haloalkanov: R-CL+NaOH R-OH+NaCL  Hidracija alkenov: CH2=CH2+H2O C2H5OH  Hidrogenacija karbonilnih spojin Industrijska  Sinteza metanola iz sinteznega plina CO+2H2 CH3 povišan tlak, visoka temperatura in katalizator cinkovega oksida)  Hidracija alkenov  Fermentacija glukoze: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 Kemijske lastnosti I. Reakcije s lomljenjem RO–H vezi  Alkoholi reagirajo s spojino alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin alkoholati 2СH CH CH OH + 2Na  2CH CH CHONa + H  2CH CH OH + Ca  (CH CHO) Ca + H  3 2 3 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2  Interakcija z organskimi kislinami (esterska reakcija ) vodi do tvorbe estrov. CH COOH + HOC H  CHCOOC H (ocetni etil eter (etil acetat)) + HO 3 2 5 3 2 5 2 II. Reakcije s cepljenjem vezi R–OH Z vodikovimi halogenidi: R–OH + HBr  R–Br + H2O III. Oksidacijske reakcije Alkoholi gorijo: 2C3H7OH + 9O2  6CO2 + 8H2O Pod delovanjem oksidantov:  primarni alkoholi se pretvorijo v aldehide, sekundarni v ketone IV. Dehidracija Nastane pri segrevanju z reagenti za odstranjevanje vode (konc. H2SO4). 1. Intramolekularna dehidracija vodi do tvorbe alkenov CH3–CH2–OH  CH2=CH2 + H2O 2. Medmolekularna dehidracija daje etre R-OH + H-O–R  R–O–R(eter) + H2O