Toplanma durumunun ne olduğu, katıların, sıvıların ve gazların hangi özellik ve özelliklere sahip olduğu ile ilgili sorular çeşitli şekillerde ele alınmaktadır. Eğitim Kursları. Maddenin kendine has yapısal özellikleri olan üç klasik hali vardır. Onların anlayışı önemli nokta Dünya bilimlerini, canlı organizmaları ve üretim faaliyetlerini anlamada. Bu sorular fizik, kimya, coğrafya, jeoloji, fizikokimya ve diğer bilimsel disiplinler tarafından incelenmektedir. Belirli koşullar altında üç temel hal türünden birinde bulunan maddeler, sıcaklık ve basınçtaki artış veya azalışla değişebilir. Doğada, teknolojide ve günlük yaşamda meydana geldikleri şekliyle bir toplanma durumundan diğerine olası geçişleri ele alalım.

Toplanma durumu nedir?

Latince kökenli "aggrego" kelimesi Rusçaya çevrildiğinde "katılmak" anlamına gelir. Bilimsel terim aynı bedenin, maddenin durumunu ifade eder. Belirli sıcaklıklarda ve farklı basınçlarda katıların, gazların ve sıvıların varlığı, Dünya'nın tüm kabuklarının karakteristik özelliğidir. Toplamanın üç temel durumuna ek olarak dördüncüsü de vardır. Şu tarihte: yükselmiş sıcaklık ve sabit basınçta gaz plazmaya dönüşür. Toplanma durumunun ne olduğunu daha iyi anlamak için maddeleri ve cisimleri oluşturan en küçük parçacıkları hatırlamak gerekir.

Yukarıdaki diyagramda şunlar gösterilmektedir: a - gaz; b—sıvı; c katı bir cisimdir. Bu tür resimlerde daireler maddelerin yapısal unsurlarını gösterir. Bu sembol Aslında atomlar, moleküller, iyonlar katı toplar değildir. Atomlar, çevresinde negatif yüklü elektronların yüksek hızda hareket ettiği pozitif yüklü bir çekirdekten oluşur. Maddenin mikroskobik yapısına ilişkin bilgi, farklı agrega formları arasındaki farklılıkların daha iyi anlaşılmasına yardımcı olur.

Mikro dünyayla ilgili fikirler: Antik Yunan'dan 17. yüzyıla

Oluşan parçacıklar hakkında ilk bilgiler fiziksel bedenler, ortaya çıkan Antik Yunan. Düşünürler Demokritos ve Epikuros atom diye bir kavramı ortaya attılar. Bu en küçük bölünemez parçacıkların olduğuna inanıyorlardı. farklı maddeler Belli bir şekle, belli bir boyuta sahip, hareket etme ve birbirleriyle etkileşime girme yeteneğine sahipler. Atomculuk, Antik Yunan'ın kendi dönemi için en ileri öğretisi haline geldi. Ancak Orta Çağ'da gelişimi yavaşladı. O zamandan beri bilim adamları Roma Katolik Kilisesi'nin Engizisyonu tarafından zulüm gördü. Bu nedenle modern zamanlara kadar maddenin durumunun ne olduğuna dair net bir kavram yoktu. Ancak 17. yüzyıldan sonra bilim adamları R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier atom-moleküler teorinin bugün önemini kaybetmeyen hükümlerini formüle ettiler.

Atomlar, moleküller, iyonlar - maddenin yapısının mikroskobik parçacıkları

Mikro dünyayı anlamada önemli bir atılım, 20. yüzyılda elektron mikroskobunun icat edilmesiyle gerçekleşti. Bilim adamlarının daha önce yaptığı keşifleri hesaba katarak mikro dünyanın tutarlı bir resmini oluşturmak mümkün oldu. Maddenin en küçük parçacıklarının durumunu ve davranışını tanımlayan teoriler oldukça karmaşıktır; maddenin farklı toplu hallerinin özelliklerini anlamak için, onları oluşturan ana yapısal parçacıkların adlarını ve özelliklerini bilmek yeterlidir. farklı maddeler.

1. Atomlar kimyasal olarak bölünemeyen parçacıklardır. Kimyasal reaksiyonlarda korunurlar, ancak nükleer reaksiyonlarda yok edilirler. Metaller ve atomik yapıya sahip diğer birçok madde, normal koşullar altında katı bir toplanma durumuna sahiptir.
2. Moleküller kimyasal reaksiyonlarda parçalanıp oluşan parçacıklardır. oksijen, su, karbondioksit, kükürt. Toplama durumu oksijen, nitrojen, kükürt dioksit, karbon, normal koşullar altında oksijen - gaz halinde.
3. İyonlar, atomların ve moleküllerin elektron kazandıklarında veya kaybettiklerinde dönüştükleri yüklü parçacıklardır; mikroskobik negatif yüklü parçacıklardır. Sofra tuzu, demir sülfat ve bakır sülfat gibi birçok tuz iyonik yapıya sahiptir.

Parçacıkları uzayda belirli bir şekilde konumlanan maddeler vardır. Atomların, iyonların ve moleküllerin düzenli karşılıklı konumuna kristal kafes denir. Tipik olarak iyonik ve atomik kristal kafesler katıların, moleküler - sıvılar ve gazların karakteristiğidir. Elmas yüksek sertliğiyle öne çıkıyor. Atomik kristal kafesi karbon atomlarından oluşur. Ancak yumuşak grafit de bu kimyasal elementin atomlarından oluşur. Sadece uzayda farklı konumlardalar. Kükürtün olağan toplanma durumu katıdır, ancak yüksek sıcaklıklar madde sıvıya ve amorf bir kütleye dönüşür.

Katı agregasyon halindeki maddeler

Normal koşullar altında katılar hacimlerini ve şekillerini korurlar. Örneğin bir kum tanesi, bir şeker tanesi, tuz, bir taş veya metal parçası. Şekeri ısıtırsanız, madde erimeye başlar ve viskoz kahverengi bir sıvıya dönüşür. Isıtmayı bırakalım ve tekrar katılaşalım. Bu, geçişin ana koşullarından birinin olduğu anlamına gelir. sağlam bir sıvıya dönüştürmek - onu ısıtmak veya bir maddenin parçacıklarının iç enerjisini arttırmak. Gıda için kullanılan tuzun katı halde toplanması da değiştirilebilir. Ancak sofra tuzunu eritmek için şekeri ısıtmaktan daha yüksek bir sıcaklığa ihtiyaç vardır. Gerçek şu ki, şeker moleküllerden oluşur ve sofra tuzu, birbirlerine daha güçlü bir şekilde çekilen yüklü iyonlardan oluşur. Sıvı formdaki katılar, kristal kafesleri tahrip olduğundan şekillerini korumazlar.

Tuzun erime sonrasındaki sıvı agrega durumu, kristallerdeki iyonlar arasındaki bağların kopmasıyla açıklanır. Elektrik yüklerini taşıyabilen yüklü parçacıklar serbest bırakılır. Erimiş tuzlar elektriği iletir ve iletkendir. Kimya, metalurji ve mühendislik endüstrilerinde katı maddeler, onlardan yeni bileşikler elde etmek veya onlara vermek üzere sıvılara dönüştürülür. farklı şekiller. Metal alaşımları yaygınlaştı. Katı hammaddelerin toplanma durumundaki değişikliklerle ilişkili olarak bunları elde etmenin birkaç yolu vardır.

Sıvı, toplanmanın temel hallerinden biridir

Tabanı yuvarlak bir şişeye 50 ml su dökerseniz maddenin hemen kimyasal madde kabı şeklini aldığını fark edeceksiniz. Ancak suyu şişeden döktüğümüz anda sıvı hemen masanın yüzeyine yayılacaktır. Suyun hacmi aynı kalacak - 50 ml, ancak şekli değişecek. Listelenen özellikler, maddenin sıvı varlığının karakteristiğidir. Birçok organik madde sıvıdır: alkoller, sebze yağları, asitler.

Süt bir emülsiyondur, yani yağ damlacıkları içeren bir sıvıdır. Yararlı bir sıvı kaynak petroldür. Karada ve okyanusta sondaj kuleleri kullanılarak kuyulardan çıkarılır. Deniz suyu aynı zamanda sanayinin de ham maddesidir. Nehirlerdeki ve göllerdeki tatlı sudan farkı, başta tuzlar olmak üzere çözünmüş maddelerin içeriğinde yatmaktadır. Rezervuarların yüzeyinden buharlaşırken sadece H2O molekülleri buhar durumuna geçer, çözünmüş maddeler kalır. Elde etme yöntemleri bu özelliğe dayanmaktadır. yararlı maddeler Deniz suyundan ve arıtma yöntemleri.

Tuzlar tamamen uzaklaştırıldığında damıtılmış su elde edilir. 100°C’de kaynar, 0°C’de donar. Salamuralar başka sıcaklıklarda kaynar ve buza dönüşür. Örneğin Arktik Okyanusu'ndaki su, 2 °C yüzey sıcaklığında donar.

Normal koşullar altında cıvanın fiziksel hali sıvıdır. Bu gümüşi gri metal genellikle tıbbi termometreleri doldurmak için kullanılır. Isıtıldığında cıva sütunu terazide yükselir ve madde genişler. Neden cıva yerine kırmızı boyayla renklendirilmiş alkol kullanılıyor? Bu, sıvı metalin özellikleriyle açıklanmaktadır. 30 derecelik donlarda cıvanın toplanma durumu değişir, madde katılaşır.

Tıbbi termometre kırılırsa ve cıva dökülürse gümüş topları elinizle toplamak tehlikelidir. Cıva buharını solumak zararlıdır; bu madde çok zehirlidir. Bu gibi durumlarda çocukların yardım için ebeveynlerine ve yetişkinlere başvurmaları gerekir.

Gaz hali

Gazlar hacimlerini ve şekillerini koruyamazlar. Şişeyi ağzına kadar oksijenle dolduralım (kimyasal formülü O2'dir). Şişeyi açtığımız anda maddenin molekülleri odadaki havayla karışmaya başlayacaktır. Bu Brownian hareketi nedeniyle oluşur. Antik Yunan bilim adamı Demokritos bile madde parçacıklarının sürekli hareket halinde olduğuna inanıyordu. Katılarda normal koşullar altında atomların, moleküllerin ve iyonların kristal kafesinden ayrılma veya diğer parçacıklarla olan bağlardan kurtulma şansı yoktur. Bu ancak dışarıdan büyük miktarda enerji sağlandığı zaman mümkündür.

Sıvılarda parçacıklar arasındaki mesafe katılara göre biraz daha fazladır; moleküller arası bağları kırmak için daha az enerji gerekir. Örneğin oksijenin sıvı hali yalnızca gaz sıcaklığı -183 °C'ye düştüğünde gözlemlenir. -223 °C'de O2 molekülleri bir katı oluşturur. Sıcaklık bu değerlerin üzerine çıktığında oksijen gaza dönüşür. Normal şartlarda bu formda bulunur. Açık endüstriyel Girişimcilik Atmosferdeki havanın ayrıştırılarak nitrojen ve oksijen elde edilmesi için özel tesisler bulunmaktadır. Önce hava soğutulup sıvılaştırılır, ardından sıcaklık kademeli olarak artırılır. Azot ve oksijen gazlara dönüşür. farklı koşullar.

Dünya atmosferi hacimce %21 oksijen ve %78 nitrojen içerir. Bu maddeler gezegenin gaz kabuğunda sıvı halde bulunmaz. Sıvı oksijen açık mavi renktedir ve tıbbi ortamlarda kullanılmak üzere yüksek basınçta silindirleri doldurmak için kullanılır. Endüstride ve inşaatta birçok işlemi gerçekleştirmek için sıvılaştırılmış gazlara ihtiyaç vardır. Gaz kaynağı ve metallerin kesilmesi için ve kimyada inorganik ve organik maddelerin oksidasyon reaksiyonları için oksijene ihtiyaç vardır. Oksijen tüpünün valfini açarsanız basınç düşer ve sıvı gaza dönüşür.

Sıvılaştırılmış propan, metan ve bütan enerji, ulaşım, sanayi ve ev faaliyetlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu maddeler doğal gazdan veya petrol ham maddesinin parçalanması (bölünmesi) sırasında elde edilir. Karbon sıvı ve gaz karışımları birçok ülkenin ekonomisinde önemli bir rol oynamaktadır. Ancak petrol ve doğalgaz rezervleri ciddi oranda tükenmiş durumda. Bilim adamlarına göre bu hammadde 100-120 yıl dayanacak. Alternatif bir enerji kaynağı hava akışıdır (rüzgar). Deniz ve okyanus kıyılarındaki hızlı akan nehirler ve gelgitler, enerji santrallerinin işletilmesinde kullanılıyor.

Oksijen, diğer gazlar gibi, bir plazmayı temsil eden dördüncü toplanma durumunda olabilir. Katı halden gaz haline olağandışı geçiş, kristalin iyotun karakteristik bir özelliğidir. Koyu mor madde süblimleşmeye uğrar - sıvı halini atlayarak gaza dönüşür.

Maddenin bir toplu halinden diğerine geçişler nasıl yapılır?

Maddelerin toplam halindeki değişiklikler kimyasal dönüşümlerle ilişkili değildir, bunlar fiziksel olgulardır. Sıcaklık arttıkça birçok katı madde erir ve sıvıya dönüşür. Sıcaklığın daha da artması buharlaşmaya, yani maddenin gaz halindeki durumuna yol açabilir. Doğada ve ekonomide bu tür geçişler Dünya'daki ana maddelerden birinin karakteristiğidir. Buz, sıvı, buhar suyun farklı dış koşullar altındaki halleridir. Bileşik aynıdır, formülü H2O'dur. 0°C sıcaklıkta ve bu değerin altında su kristalleşir, yani buza dönüşür. Sıcaklık yükseldiğinde oluşan kristaller yok edilir - buz erir ve tekrar ortaya çıkar Sıvı su. Isıtıldığında, düşük sıcaklıklarda bile buharlaşma - suyun gaza dönüşümü - oluşur. Örneğin donmuş su birikintileri, suyun buharlaşması nedeniyle yavaş yavaş kaybolur. Soğuk havalarda bile ıslak çamaşırlar kurur ancak bu işlem sıcak bir güne göre daha uzun sürer.

Suyun bir durumdan diğerine listelenen tüm geçişleri, Dünya'nın doğası için büyük önem taşımaktadır. Atmosfer olayları, iklim ve hava, Dünya Okyanusunun yüzeyinden suyun buharlaşması, nemin bulut ve sis şeklinde karaya aktarılması ve yağış (yağmur, kar, dolu) ile ilişkilidir. Bu olaylar doğadaki Dünya su döngüsünün temelini oluşturur.

Kükürtün toplam durumları nasıl değişir?

Normal koşullar altında kükürt parlak parlak kristaller veya açık sarı toz halindedir, yani katı bir maddedir. Kükürtün fiziksel durumu ısıtıldığında değişir. İlk olarak sıcaklık 190 °C'ye yükseldiğinde sarı madde eriyerek hareketli bir sıvıya dönüşür.

Hızlı bir şekilde sıvı kükürt dökerseniz soğuk su daha sonra kahverengi amorf bir kütle elde edilir. Kükürt eriyiğinin daha fazla ısıtılmasıyla giderek daha viskoz hale gelir ve koyulaşır. 300 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kükürtün toplanma durumu tekrar değişir, madde sıvı özelliklerini kazanır ve hareketli hale gelir. Bu geçişler, bir elementin atomlarının farklı uzunluklarda zincirler oluşturabilme yeteneği nedeniyle ortaya çıkar.

Maddeler neden farklı fiziksel hallerde olabilir?

Basit bir madde olan kükürtün toplanma durumu normal koşullar altında katıdır. Kükürt dioksit bir gazdır, sülfürik asit ise sudan daha ağır yağlı bir sıvıdır. Tuzdan farklı olarak nitrik asitler uçucu değildir, moleküller yüzeyinden buharlaşmaz. Kristallerin ısıtılmasıyla elde edilen plastik kükürtün topaklanma durumu nedir?

Amorf formunda madde, önemsiz akışkanlığa sahip bir sıvı yapısına sahiptir. Ancak plastik kükürt aynı anda şeklini (katı olarak) korur. Katıların bir takım karakteristik özelliklerine sahip sıvı kristaller vardır. Bu nedenle, bir maddenin farklı koşullar altındaki durumu onun doğasına, sıcaklığına, basıncına ve diğer faktörlere bağlıdır. dış koşullar.

Katıların yapısında hangi özellikler bulunur?

Maddenin temel toplam halleri arasındaki mevcut farklılıklar atomlar, iyonlar ve moleküller arasındaki etkileşimle açıklanmaktadır. Örneğin, maddenin katı hali neden cisimlerin hacmini ve şeklini koruma yeteneğine yol açıyor? Bir metalin veya tuzun kristal kafesinde yapısal parçacıklar birbirine çekilir. Metallerde pozitif yüklü iyonlar, bir metal parçasındaki serbest elektron topluluğu olan "elektron gazı" adı verilen şeyle etkileşime girer. Tuz kristalleri, zıt yüklü parçacıkların - iyonların çekilmesi nedeniyle ortaya çıkar. Yukarıdaki katı yapısal birimleri arasındaki mesafe, parçacıkların boyutlarından çok daha küçüktür. Bu durumda elektrostatik çekim etki eder, kuvvet verir, ancak itme yeterince güçlü değildir.

Bir maddenin katı agregasyon durumunu yok etmek için çaba sarf edilmelidir. Metaller, tuzlar ve atomik kristaller çok yüksek sıcaklıklarda erir. Örneğin demir 1538 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda sıvı hale gelir. Tungsten refrakterdir ve ampuller için akkor filamanların yapımında kullanılır. 3000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda sıvı hale gelen alaşımlar vardır. Dünyadaki pek çok şey katı haldedir. Bu hammaddeler madenlerde ve taş ocaklarında teknoloji kullanılarak çıkarılmaktadır.

Bir kristalden tek bir iyonu bile ayırmak için büyük miktarda enerji harcanması gerekir. Ancak kristal kafesin parçalanması için tuzun suda çözülmesi yeterlidir! Bu fenomen, suyun polar bir çözücü olarak şaşırtıcı özellikleriyle açıklanmaktadır. H2O molekülleri tuz iyonlarıyla etkileşime girerek aralarındaki kimyasal bağı yok eder. Dolayısıyla çözünme, farklı maddelerin basit bir şekilde karıştırılması değil, aralarındaki fizikokimyasal bir etkileşimdir.

Sıvı moleküller nasıl etkileşir?

Su sıvı, katı ve gaz (buhar) olabilir. Bunlar normal koşullar altında temel toplanma durumlarıdır. Su molekülleri, iki hidrojen atomunun bağlı olduğu bir oksijen atomundan oluşur. Moleküldeki kimyasal bağın polarizasyonu meydana gelir ve oksijen atomlarında kısmi bir negatif yük belirir. Hidrojen, başka bir molekülün oksijen atomu tarafından çekilerek moleküldeki pozitif kutup haline gelir. Buna "hidrojen bağı" denir.

Agregasyonun sıvı durumu, yapısal parçacıklar arasındaki boyutlarıyla karşılaştırılabilecek mesafelerle karakterize edilir. Çekim vardır ancak zayıftır, dolayısıyla su şeklini korumaz. Buharlaşma, sıvının yüzeyinde oluşan bağların tahrip olmasına bağlı olarak meydana gelir. oda sıcaklığı.

Gazlarda moleküller arası etkileşimler var mıdır?

Bir maddenin gaz hali, bir takım parametreler açısından sıvı ve katıdan farklılık gösterir. Gazların yapısal parçacıkları arasında moleküllerin boyutlarından çok daha büyük olan büyük boşluklar vardır. Bu durumda çekim kuvvetleri hiçbir şekilde etki etmez. Gaz halindeki toplanma durumu havada bulunan maddelerin karakteristiğidir: nitrojen, oksijen, karbondioksit. Aşağıdaki resimde birinci küp gazla, ikincisi sıvıyla, üçüncüsü ise katıyla doldurulmuştur.

Birçok sıvı uçucudur; maddenin molekülleri yüzeylerinden koparak havaya karışır. Örneğin hidroklorik asitle ıslatılmış bir pamuk yünü açık bir hidroklorik asit şişesinin ağzına getirirseniz, amonyak ardından beyaz duman belirir. Hidroklorik asit ile amonyak arasında doğrudan havada kimyasal bir reaksiyon meydana gelir ve amonyum klorür oluşur. Bu madde hangi toplanma durumundadır? Beyaz duman oluşturan parçacıkları küçük, katı tuz kristalleridir. Bu deney bir başlık altında yapılmalıdır; maddeler zehirlidir.

Çözüm

Gazın fiziksel durumu birçok kişi tarafından incelenmiştir. seçkin fizikçiler ve kimyagerler: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Clayperon, Mendeleev, Le Chatelier. Bilim adamları, dış koşullar değiştiğinde gaz halindeki maddelerin kimyasal reaksiyonlardaki davranışını açıklayan yasalar formüle ettiler. Açık modeller sadece fizik ve kimya üzerine okul ve üniversite ders kitaplarında yer almıyordu. Pek çok kimya endüstrisi, maddelerin farklı toplanma durumlarındaki davranışları ve özellikleri hakkındaki bilgilere dayanmaktadır.

Ders 4. Maddenin toplu halleri

1. Maddenin katı hali.

2. Maddenin sıvı hali.

3. Maddenin gaz halindeki hali.

Maddeler üç toplanma durumunda olabilir: katı, sıvı ve gaz. Çok yüksek sıcaklıklarda, bir tür gaz halindeki durum ortaya çıkar - plazma (plazma durumu).

1. Maddenin katı hali, parçacıklar arasındaki etkileşimin enerjisinin, hareketlerinin kinetik enerjisinden daha yüksek olmasıyla karakterize edilir. Katı haldeki çoğu madde kristal yapıya sahiptir. Her madde belirli bir şekle sahip kristaller oluşturur. Örneğin, sodyum klorürün küp şeklinde kristalleri, oktahedron formunda şap ve prizma formunda sodyum nitrat vardır.

Maddenin kristal formu en kararlı olanıdır. Bir katı içindeki parçacıkların düzeni, düğümlerinde hayali çizgilerle bağlanan belirli parçacıkların bulunduğu bir kafes şeklinde gösterilmektedir. Dört ana kristal kafes türü vardır: atomik, moleküler, iyonik ve metalik.

Atomik kristal kafes kovalent bağlarla (elmas, grafit, silikon) bağlanan nötr atomlardan oluşur. Moleküler kristal kafes naftalin, sakkaroz, glikoz var. Yapısal elemanlar Bu kafes polar ve polar olmayan moleküller içerir. İyonik kristal kafes pozitif ve negatif yüklü iyonların (sodyum klorür, potasyum klorür) uzayda düzenli olarak değişmesiyle oluşur. Tüm metallerin metal kristal kafesi vardır. Düğümleri, aralarında serbest durumda elektronların bulunduğu pozitif yüklü iyonlar içerir.

Kristal maddelerin bir takım özellikleri vardır. Bunlardan biri anizotropi - farklılıktır fiziki ozellikleri kristalin içinde farklı yönlerde kristal.

2. Maddenin sıvı halinde, parçacıkların moleküller arası etkileşiminin enerjisi, hareketlerinin kinetik enerjisi ile orantılıdır. Bu durum gaz ve kristalin arasında bir ara durumdur. Gazlardan farklı olarak sıvı moleküller arasında büyük kuvvetler etki eder. karşılıklı çekim Moleküler hareketin doğasını belirleyen. Sıvı bir molekülün termal hareketi titreşim ve ötelemeyi içerir. Her molekül bir süre belirli bir denge noktası etrafında salınır, sonra hareket eder ve tekrar denge konumuna gelir. Bu onun akışkanlığını belirler. Moleküller arası çekim kuvvetleri, moleküllerin hareket ederken birbirlerinden uzaklaşmasına izin vermez.

Sıvıların özellikleri aynı zamanda moleküllerin hacmine ve yüzeylerinin şekline de bağlıdır. Sıvının molekülleri polar ise, karmaşık bir kompleks halinde birleşirler (birleşirler). Bu tür sıvılara ilişkili (su, aseton, alkol) denir. Οʜᴎ daha yüksek t kip'e, daha düşük uçuculuğa ve daha yüksek dielektrik sabitine sahiptir.

Bildiğiniz gibi sıvıların yüzey gerilimi vardır. Yüzey gerilimi- ϶ᴛᴏ birim yüzey başına yüzey enerjisi: ϭ = E/S, burada ϭ yüzey gerilimidir; E – yüzey enerjisi; S – yüzey alanı. Bir sıvıdaki moleküller arası bağlar ne kadar güçlüyse yüzey gerilimi de o kadar büyük olur. Yüzey gerilimini azaltan maddelere yüzey aktif maddeler denir.

Sıvıların bir diğer özelliği ise viskozitedir. Viskozite, bir sıvının bazı katmanlarının hareket ederken diğerlerine göre hareket etmesi durumunda ortaya çıkan dirençtir. Bazı sıvıların viskozitesi yüksek (bal, mala), bazıları ise düşük viskoziteye sahiptir (su, etil alkol).

3. Bir maddenin gaz halinde, parçacıkların moleküller arası etkileşiminin enerjisi kinetik enerjisinden daha azdır. Bu nedenle gaz molekülleri bir arada tutulmaz, hacim içinde serbestçe hareket eder. Gazlar aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir: 1) bulundukları kabın tüm hacmi boyunca eşit dağılım; 2) sıvılara ve katılara kıyasla düşük yoğunluk; 3) kolay sıkıştırılabilirlik.

Bir gazda moleküller birbirlerinden çok uzak mesafelerde bulunurlar, aralarındaki çekim kuvvetleri küçüktür. Moleküller arasındaki büyük mesafelerde bu kuvvetler pratikte yoktur. Bu durumdaki bir gaza genellikle ideal denir. Gerçek gazlar yüksek basınçlar ve düşük sıcaklıklar durum denklemine uymaz Ideal gaz(Mendeleev-Clapeyron denklemi), çünkü bu koşullar altında moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri ortaya çıkmaya başlar.

Tüm maddeler farklı toplanma durumlarında olabilir - katı, sıvı, gaz ve plazma. Eski zamanlarda dünyanın toprak, su, hava ve ateşten oluştuğuna inanılıyordu. Maddelerin toplu halleri bu görsel bölünmeye karşılık gelir. Deneyimler, toplanma durumları arasındaki sınırların çok keyfi olduğunu göstermektedir. Gazlar düşük basınçlar ve düşük sıcaklıklar ideal kabul edilir, içlerindeki moleküller yalnızca elastik etki yasalarına göre çarpışabilecek maddi noktalara karşılık gelir. Çarpma anında moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri ihmal edilebilir düzeydedir ve çarpışmalar mekanik enerji kaybı olmadan meydana gelir. Ancak moleküller arasındaki mesafe arttıkça moleküllerin etkileşiminin de dikkate alınması gerekir. Bu etkileşimler gaz halinden sıvı veya katı duruma geçişi etkilemeye başlar. Moleküller arasında olabilir Çeşitli türler etkileşimler.

Moleküller arası etkileşimin kuvvetleri doyurulamaz, atomların kimyasal etkileşiminin kuvvetlerinden farklı olarak molekül oluşumuna yol açar. Yüklü parçacıklar arasındaki etkileşimler nedeniyle elektrostatik olabilirler. Deneyimler, moleküllerin mesafesine ve karşılıklı yönelimine bağlı olan kuantum mekaniksel etkileşimin, moleküller arasındaki 10-9 m'den daha uzak mesafelerde ihmal edilebilir olduğunu göstermiştir. Seyreltilmiş gazlarda bu ihmal edilebilir veya potansiyel etkileşim enerjisinin olduğu varsayılabilir. pratik olarak sıfıra eşittir. Kısa mesafelerde bu enerji küçüktür ve karşılıklı çekim kuvvetleri etki eder.

at - karşılıklı itme ve kuvvet

Moleküllerin çekim ve itme kuvvetleri dengelidir ve f= 0. Burada kuvvetler potansiyel enerjiyle olan bağlantılarına göre belirlenir. Ancak parçacıklar belirli bir kinetik enerji rezervine sahip olarak hareket eder.

gii. Böyle bir enerji kaynağına sahip bir molekülün hareketsiz kalmasına ve bir başkasının onunla çarpışmasına izin verin. Moleküller birbirine yaklaştıkça çekici kuvvetler pozitif iş yapar ve etkileşimlerinin potansiyel enerjisi mesafeye düşer. Aynı zamanda kinetik enerji (ve hız) artar. Mesafe azaldıkça çekici kuvvetlerin yerini itici kuvvetler alacaktır. Molekülün bu kuvvetlere karşı yaptığı iş negatiftir.

Molekül, kinetik enerjisi tamamen potansiyel enerjiye dönüşene kadar sabit bir moleküle yaklaşacaktır. Minimum mesafe D, Moleküllerin yaklaşabileceği mesafeye denir molekülün etkin çapı. Molekül durduktan sonra itici kuvvetlerin etkisi altında artan hızla uzaklaşmaya başlayacaktır. Mesafeyi tekrar geçtikten sonra molekül, çekici kuvvetler bölgesine düşecek ve bu da uzaklaştırılmasını yavaşlatacaktır. Etkin çap, başlangıçtaki kinetik enerji rezervine bağlıdır; bu değer sabit değildir. Birbirine eşit mesafelerde etkileşimin potansiyel enerjisi sonsuzdur büyük önem veya molekül merkezlerinin daha küçük mesafelere yaklaşmasını engelleyen bir “bariyer”. Ortalama potansiyel etkileşim enerjisinin ortalama kinetik enerjiye oranı, bir maddenin toplanma durumunu belirler: gazlar için, sıvılar için, katılar için

Yoğunlaştırılmış madde sıvılar ve katılardır. İçlerinde atomlar ve moleküller birbirine yakın, neredeyse birbirine değecek şekilde yerleştirilmiştir. Sıvı ve katılarda moleküllerin merkezleri arasındaki ortalama mesafe (2 -5) 10 -10 m civarındadır. Yoğunlukları da yaklaşık olarak aynıdır. Atomlararası mesafeler, elektron bulutlarının birbirine nüfuz ettiği mesafeleri o kadar aşar ki, itici kuvvetler ortaya çıkar. Karşılaştırma için, normal koşullar altındaki gazlarda moleküller arasındaki ortalama mesafe yaklaşık 33 × 10 -10 m'dir.

İÇİNDE sıvılar Moleküller arası etkileşim daha güçlü bir etkiye sahiptir, moleküllerin termal hareketi denge konumu etrafındaki zayıf titreşimlerle kendini gösterir ve hatta bir konumdan diğerine atlar. Bu nedenle, parçacıkların dizilişinde yalnızca kısa menzilli bir düzen, yani yalnızca en yakın parçacıkların dizilişinde tutarlılık ve karakteristik akışkanlık vardır.

Katılar Yapısal sertlik ile karakterize edilirler, sıcaklık ve basıncın etkisi altında çok daha az değişen, kesin olarak tanımlanmış bir hacme ve şekle sahiptirler. Katılarda amorf ve kristal haller mümkündür. Ayrıca ara maddeler de vardır - sıvı kristaller. Ancak katılardaki atomlar sanıldığı gibi hiç de durağan değildir. Her biri, komşuları arasında ortaya çıkan elastik kuvvetlerin etkisi altında her zaman dalgalanır. Çoğu element ve bileşik, mikroskop altında kristal bir yapıya sahiptir.

Evet tahıllar sofra tuzu Mükemmel küplere benziyorlar. Kristallerde atomlar kristal kafesin bölgelerine sabitlenmiştir ve yalnızca kafes bölgelerinin yakınında titreşebilirler. Kristaller gerçek katıları oluşturur ve plastik veya asfalt gibi katılar, katılar ve sıvılar arasında bir ara pozisyonda bulunur. Amorf bir cisim, sıvı gibi kısa menzilli bir düzene sahiptir, ancak sıçrama olasılığı düşüktür. Bu nedenle cam, artan viskoziteye sahip, aşırı soğutulmuş bir sıvı olarak düşünülebilir. Sıvı kristaller, sıvıların akışkanlığına sahiptir, ancak atomların düzenli düzenini korurlar ve anizotropi özelliklerine sahiptirler.

Kimyasal bağlar Kristallerdeki atomlar (iyonlar) moleküllerdekilerle aynıdır. Katıların yapısı ve sertliği, cismi oluşturan atomları birbirine bağlayan elektrostatik kuvvetlerdeki farklılıklar tarafından belirlenir. Atomları moleküllere bağlayan mekanizma, makromolekül sayılabilecek katı periyodik yapıların oluşmasına yol açabilir. İyonik ve kovalent moleküller gibi iyonik ve kovalent kristaller de vardır. Kristallerdeki iyonik kafesler bir arada tutulur iyonik bağlar(bkz. Şekil 7.1). Sofra tuzunun yapısı, her sodyum iyonunun altı komşusu - klor iyonları olacak şekildedir. Bu dağılım minimum enerjiye karşılık gelir, yani böyle bir konfigürasyon oluştuğunda maksimum enerji açığa çıkar. Bu nedenle sıcaklık erime noktasının altına düştükçe saf kristallerin oluşma eğilimi vardır. Sıcaklık arttıkça termal kinetik enerji bağı kırmaya yeterli olur, kristal erimeye başlar ve yapı çökmeye başlar. Kristal polimorfizmi, farklı kristal yapılara sahip durumlar oluşturma yeteneğidir.

Dağıtım ne zaman elektrik şarjı Nötr atomlardaki değişiklikler komşular arasında zayıf etkileşimler meydana getirebilir. Bu bağa moleküler veya van der Waals adı verilir (hidrojen molekülünde olduğu gibi). Ancak nötr atomlar arasında da elektrostatik çekim kuvvetleri ortaya çıkabilir, bu durumda atomların elektronik kabuklarında hiçbir yeniden düzenleme meydana gelmez. Elektron kabukları birbirine yaklaşırken karşılıklı itme, negatif yüklerin ağırlık merkezini pozitif yüklere göre kaydırır. Her atom diğerinde bir elektrik dipolünü indükler ve bu onların çekimine yol açar. Bu, geniş bir etki yarıçapına sahip olan moleküller arası kuvvetlerin veya van der Waals kuvvetlerinin eylemidir.

Hidrojen atomu çok küçük olduğundan ve elektronu kolayca yerinden çıkabildiğinden, genellikle aynı anda iki atom tarafından çekilerek bir hidrojen bağı oluşur. Hidrojen bağı aynı zamanda su moleküllerinin birbirleriyle etkileşiminden de sorumludur. Suyun ve buzun birçok benzersiz özelliğini açıklar (Şekil 7.4).

Kovalent bağ(veya atomik), nötr atomların iç etkileşimi nedeniyle elde edilir. Böyle bir bağın örneği metan molekülündeki bağdır. Yüksek oranda bağlı karbon çeşidi elmastır (dört hidrojen atomunun yerini dört karbon atomu alır).

Böylece kovalent bağ üzerine kurulu karbon, elmas şeklinde bir kristal oluşturur. Her atom, düzenli bir tetrahedron oluşturan dört atomla çevrilidir. Ancak bunların her biri aynı zamanda komşu tetrahedronun da tepe noktasıdır. Diğer koşullar altında aynı karbon atomları kristalleşerek grafit. Grafitte bunlar da bağlantılıdır atom bağları ancak kayma yeteneğine sahip altıgen petek hücrelerinin düzlemlerini oluşturur. Altı yüzlülerin köşelerinde bulunan atomlar arasındaki mesafe 0,142 nm'dir. Katmanlar 0,335 nm'lik bir mesafede bulunur; zayıf bir şekilde bağlanmıştır, dolayısıyla grafit plastik ve yumuşaktır (Şekil 7.5). 1990'da bir patlama yaşandı Araştırma çalışması yeni bir maddenin alındığına dair bir mesajın neden olduğu - fullerit, karbon moleküllerinden oluşur - fullerenler. Karbonun bu formu molekülerdir, yani. Minimum element atom değil moleküldür. Adını, 1954 yılında yarım küreyi oluşturan altıgen ve beşgenlerden oluşan yapılar inşa etmek için patent alan mimar R. Fuller'den almıştır. Molekül 60 1985'te 0,71 nm çapında karbon atomları keşfedildi, ardından moleküller keşfedildi vb. Hepsinin sabit yüzeyleri vardı,

ancak en kararlı moleküller C 60 ve İLE 70 . Grafitin fullerenlerin sentezi için başlangıç ​​malzemesi olarak kullanıldığını varsaymak mantıklıdır. Eğer öyleyse, altıgen parçanın yarıçapı 0,37 nm olmalıdır. Ancak 0,357 nm'ye eşit olduğu ortaya çıktı. Bu %2'lik fark, karbon atomlarının küresel bir yüzey üzerinde grafitten miras kalan 20 düzenli altı yüzlü ve 12 düzenli pentahedronun köşelerinde yer almasından kaynaklanmaktadır; Tasarım bir futbol topunu andırıyor. Kapalı bir küreye "dikildiğinde" bazı düz altı yüzlülerin beş yüzlülere dönüştüğü ortaya çıktı. Oda sıcaklığında C60 molekülleri, her molekülün 0,3 nm aralıklı 12 komşuya sahip olduğu bir yapı halinde yoğunlaşır. Şu tarihte: T= 349 K, birinci dereceden bir faz geçişi meydana gelir - kafes kübik olarak yeniden düzenlenir. Kristalin kendisi bir yarı iletkendir, ancak C 60 kristal filmine bir alkali metal eklendiğinde, 19 K sıcaklıkta süper iletkenlik meydana gelir. Bu içi boş moleküle bir veya başka bir atom dahil edilirse, bu, temel olarak kullanılabilir. ultra yüksek bilgi yoğunluğuna sahip bir depolama ortamı oluşturmak: kayıt yoğunluğu 4-10 12 bit/cm2'ye ulaşacaktır. Karşılaştırma için, ferromanyetik malzemeden yapılmış bir film, 107 bit/cm2 düzeyinde bir kayıt yoğunluğu ve optik diskler, yani. lazer teknolojisi, - 108 bit/cm2. Bu karbonun başka özellikleri de var benzersiz özelliklerÖzellikle tıp ve farmakolojide önemlidir.

Kendini metal kristallerinde gösterir metal bağlantı, Bir metaldeki tüm atomlar değerlik elektronlarını “toplu kullanım için” bıraktığında. Atomik iskeletlere zayıf bir şekilde bağlanırlar ve kristal kafes boyunca serbestçe hareket edebilirler. Yaklaşık 2/5 kimyasal elementler metallerden oluşur. Metallerde (cıva hariç), metal atomlarının boş yörüngeleri üst üste bindiğinde ve bir kristal kafes oluşumu nedeniyle elektronlar çıkarıldığında bir bağ oluşur. Kafes katyonlarının elektron gazıyla sarıldığı ortaya çıktı. Atomlar dış elektron bulutunun boyutundan daha küçük bir mesafede bir araya geldiğinde metalik bir bağ oluşur. Bu konfigürasyonla (Pauli prensibi) dış elektronların enerjisi artar ve komşu çekirdekler bu dış elektronları çekmeye başlar, elektron bulutlarını bulanıklaştırır, metal boyunca eşit şekilde dağıtır ve elektron gazına dönüştürür. Metallerin yüksek elektrik iletkenliğini açıklayan iletken elektronlar bu şekilde ortaya çıkar. İyonik ve kovalent kristallerde dış elektronlar pratik olarak bağlıdır ve bu katıların iletkenliği çok küçüktür. izolatörler.

Sıvıların iç enerjisi, zihinsel olarak bölünebildiği makroskopik alt sistemlerin iç enerjilerinin ve bu alt sistemlerin etkileşim enerjilerinin toplamı ile belirlenir. Etkileşim, 10-9 m'lik bir etki yarıçapına sahip moleküler kuvvetler yoluyla gerçekleştirilir. Makrosistemler için, etkileşim enerjisi temas alanıyla orantılıdır, bu nedenle yüzey katmanının fraksiyonu gibi küçüktür, ancak bu gerekli değil. Buna yüzey enerjisi denir ve yüzey gerilimi içeren problemlerde dikkate alınmalıdır. Tipik olarak sıvılar eşit ağırlıkta daha büyük bir hacim kaplarlar, yani yoğunlukları daha düşüktür. Peki neden buz ve bizmutun hacimleri erime sırasında azalıyor ve hatta erime noktasından sonra bile bu eğilimi bir süre koruyor? Sıvı haldeki bu maddelerin daha yoğun olduğu ortaya çıktı.

Bir sıvıda, her atom komşuları tarafından etkilenir ve onların yarattığı anizotropik potansiyel kuyusunun içinde salınır. Katı bir gövdeden farklı olarak bu delik sığdır çünkü uzak komşuların neredeyse hiçbir etkisi yoktur. Bir sıvıdaki parçacıkların yakın çevresi değişir, yani sıvı akar. Belirli bir sıcaklığa ulaşıldığında sıvı kaynamaya başlar, sıcaklık sabit kalır. Gelen enerji bağların kırılması için harcanır ve sıvı tamamen kırıldığında gaza dönüşür.

Aynı basınç ve sıcaklıkta sıvıların yoğunlukları gazların yoğunluklarından çok daha fazladır. Dolayısıyla kaynama anında suyun hacmi, aynı kütledeki su buharının hacminin yalnızca 1/1600'ü kadardır. Sıvının hacmi basınca ve sıcaklığa çok az bağlıdır. Normal koşullar altında (20 °C ve basınç 1,013 10 5 Pa), su 1 litre hacim kaplar. Sıcaklık 10 °C'ye düştüğünde hacim yalnızca 0,0021 oranında azalır, basınç arttığında ise yarı yarıya azalır.

Henüz bir sıvının basit ideal bir modeli olmamasına rağmen, mikro yapısı yeterince incelenmiştir ve makroskobik özelliklerinin çoğunu niteliksel olarak açıklamayı mümkün kılmaktadır. Sıvılardaki moleküllerin yapışmasının katı bir cisimdekinden daha zayıf olduğu gerçeği Galileo tarafından not edildi; Lahana yapraklarının üzerinde büyük su damlacıklarının biriktiğini ve yaprağa yayılmadığını görünce şaşırdı. Yağlı bir yüzeye dökülen cıva veya su damlaları yapışma nedeniyle küçük toplar şeklini alır. Bir maddenin molekülleri başka bir maddenin molekülleri tarafından çekiliyorsa, ıslatma,örneğin tutkal ve ahşap, yağ ve metal (muazzam basınca rağmen yağ yataklarda kalır). Ama su yükseliyor ince tüpler, kılcal olarak adlandırılır ve tüp ne kadar ince olursa o kadar yükselir. Suyun ve camın ıslatılmasının etkisinden başka bir açıklama olamaz. Cam ve su arasındaki ıslatma kuvvetleri, su molekülleri arasındakinden daha fazladır. Cıvada ise etki tam tersidir: Cıva ve camın ıslanması, cıva atomları arasındaki yapışma kuvvetlerinden daha zayıftır. Galileo, yağla yağlanan bir iğnenin su üzerinde yüzebildiğini fark etti, ancak bu Arşimet yasasına aykırıydı. İğne yüzdüğünde şunları yapabilirsiniz:

ancak su yüzeyinde hafif bir sapma olduğunu fark edin, sanki düzeltmeye çalışın. Su molekülleri arasındaki yapışma kuvvetleri iğnenin suya düşmesini engellemeye yeterlidir. Yüzey katmanı film suyu nasıl koruyor, işte bu yüzey gerilimi, suyun şeklini en küçük yüzey olan küresel olarak verme eğilimindedir. Ancak iğne artık alkolün yüzeyinde yüzmeyecektir çünkü suya alkol eklendiğinde yüzey gerilimi azalır ve iğne batar. Sabun aynı zamanda yüzey gerilimini de azaltır, bu nedenle çatlaklara ve yarıklara nüfuz eden sıcak sabun köpüğü, kiri, özellikle de yağ içerenleri daha iyi yıkayarak temizler. saf su Sadece damlacıklar halinde kıvrılırdı.

Plazma, uzun mesafelerde etkileşime giren yüklü parçacıkların bir araya gelmesinden oluşan bir gaz olan maddenin dördüncü halidir. Bu durumda pozitif ve negatif yüklerin sayısı yaklaşık olarak eşittir, dolayısıyla plazma elektriksel olarak nötrdür. Dört elementten plazma ateşe karşılık gelir. Bir gazı plazma durumuna dönüştürmek için, olması gerekir iyonize, elektronları atomlardan uzaklaştırır. İyonizasyon ısıtma, elektrik deşarjı veya sert radyasyon yoluyla gerçekleştirilebilir. Evrendeki madde esas olarak iyonize haldedir. Yıldızlarda iyonlaşma termal olarak, seyrekleştirilmiş bulutsularda ve yıldızlararası gazda meydana gelir. morötesi radyasyon yıldızlar Güneşimiz de plazmadan oluşur; onun radyasyonu, dünya atmosferinin üst katmanlarını iyonize eder. iyonosfer, uzun mesafeli radyo iletişiminin olasılığı durumuna bağlıdır. Karasal koşullarda plazma nadirdir - lambalarda gün ışığı veya bir elektrik kaynak arkında. Laboratuvarlarda ve teknolojide plazma çoğunlukla elektrik deşarjı ile elde edilir. Doğada bunu yıldırım yapar. Bir deşarj yoluyla iyonizasyon sırasında, zincirleme reaksiyon prosesine benzer şekilde elektron çığları meydana gelir. Termonükleer enerji elde etmek için enjeksiyon yöntemi kullanılır: Çok yüksek hızlara hızlandırılan gaz iyonları manyetik tuzaklara enjekte edilir, çevreden elektronlar çekilir ve plazma oluşturulur. Basınç iyonizasyonu - şok dalgaları - da kullanılır. Bu iyonizasyon yöntemi süper yoğun yıldızlarda ve muhtemelen Dünya'nın çekirdeğinde meydana gelir.

İyonlara ve elektronlara etki eden herhangi bir kuvvet, bir elektrik akımı üretir. ile ilişkili değilse dış alanlar ve plazmanın içinde kapalı değildir, polarizedir. Plazma itaat ediyor gaz kanunları ancak yüklü parçacıkların hareketini düzenleyen bir manyetik alan uygulandığında, bir gaz için tamamen alışılmadık özellikler sergiler. Güçlü bir manyetik alanda parçacıklar alan çizgileri etrafında dönmeye başlar ve manyetik alan boyunca serbestçe hareket ederler. Bu sarmal hareketin alan çizgilerinin yapısını değiştirdiğini ve alanın plazmada "dondurulduğunu" söylüyorlar. Seyreltilmiş plazma bir parçacık sistemiyle tanımlanırken, daha yoğun plazma bir sıvı modeliyle tanımlanır.

Plazmanın yüksek elektriksel iletkenliği gazdan temel farkıdır. İletkenlik soğuk plazma Güneş'in yüzeyi (0,8 10 -19 J) metallerin iletkenliğine ulaşır ve termonükleer sıcaklıkta (1,6 10 -15 J) hidrojen plazması, normal koşullar altında akımı bakırdan 20 kat daha iyi iletir. Plazma akımı iletme yeteneğine sahip olduğundan, ona genellikle iletken bir sıvı modeli uygulanır. Sıkıştırılabilirliği onu sıradan sıvıdan ayırsa da, sürekli bir ortam olarak kabul edilir, ancak bu fark yalnızca hızı ses hızından daha büyük olan akışlarda ortaya çıkar. İletken bir sıvının davranışı, adı verilen bir bilimde incelenir. manyetik hidrodinamik. Uzayda herhangi bir plazma ideal bir iletkendir ve donmuş alan yasalarının geniş bir uygulaması vardır. İletken sıvı modeli, plazmanın manyetik alan tarafından hapsedilme mekanizmasını anlamamızı sağlar. Böylece Güneş'ten yayılan plazma akımları Dünya'nın atmosferini etkiliyor. Akışın kendisi manyetik bir alana sahip değildir, ancak donma yasasına göre yabancı bir alan ona nüfuz edemez. Plazma güneş akımları, gezegenlerarası manyetik alanları Güneş'in çevresinden dışarı iter. Alanın daha zayıf olduğu yerde manyetik bir boşluk ortaya çıkar. Bu parçacık plazma akışları Dünya'ya yaklaştığında Dünya'nın manyetik alanıyla çarpışır ve aynı yasaya göre onun etrafında akmaya zorlanırlar. Manyetik alanın toplandığı ve plazma akışlarının nüfuz etmediği bir tür boşluk olduğu ortaya çıkıyor. Roketler ve uydular tarafından tespit edilen yüklü parçacıklar yüzeyinde birikir - bu, Dünya'nın dış radyasyon kuşağıdır. Bu fikirler aynı zamanda manyetik alan tarafından plazmanın hapsedilmesi problemlerini çözmek için de kullanıldı. özel cihazlar- tokamak (kelimelerin kısaltmasından: toroidal oda, mıknatıs). Bu ve diğer sistemlerde bulunan tamamen iyonize plazmayla, Dünya üzerinde kontrollü bir termonükleer reaksiyon elde edilmesi umudunu taşıyor. Bu temiz ve ucuz bir enerji kaynağı sağlayacaktır ( deniz suyu). Odaklanmış lazer radyasyonu kullanarak plazma üretmek ve muhafaza etmek için de çalışmalar devam etmektedir.