Fizičko stanje alkohola. Koncept alkohola. Koje karakteristike postoje u strukturi čvrstih tijela?

Predavanje 4. Agregatna stanja materije

1. Čvrsto stanje materije.

2. Tečno stanje materije.

3. Gasovito stanje materije.

Supstance mogu biti u tri agregatna stanja: čvrstom, tečnom i gasovitom. Na vrlo visokim temperaturama pojavljuje se vrsta plinovitog stanja - plazma (stanje plazme).

1. Čvrsto stanje materije karakteriše činjenica da je energija interakcije između čestica veća od kinetičke energije njihovog kretanja. Većina tvari u čvrstom stanju ima kristalnu strukturu. Svaka tvar formira kristale određenog oblika. Na primjer, natrijum hlorid ima kristale u obliku kocke, stipsu u obliku oktaedara, a natrijum nitrat u obliku prizme.

Kristalni oblik supstance je najstabilniji. Raspored čestica u čvrstom tijelu prikazan je u obliku rešetke, na čijim se čvorovima nalaze određene čestice povezane zamišljenim linijama. Postoje četiri glavne vrste kristalnih rešetki: atomske, molekularne, jonske i metalne.

Atomska kristalna rešetka formirani od neutralnih atoma koji su povezani kovalentnim vezama (dijamant, grafit, silicijum). Molekularna kristalna rešetka imaju naftalin, saharozu, glukozu. Strukturni elementi ove rešetke su polarni i nepolarni molekuli. Jonska kristalna rešetka formiraju pozitivno i negativno nabijeni joni (natrijum hlorid, kalijum hlorid) koji se redovno smenjuju u prostoru. Svi metali imaju metalnu kristalnu rešetku. Njegovi čvorovi sadrže pozitivno nabijene ione, između kojih se nalaze elektroni u slobodnom stanju.

Kristalne supstance imaju niz karakteristika. Jedna od njih je anizotropija - različitost fizičkih svojstava kristala u različitim smjerovima unutar kristala.

2. U tekućem stanju materije, energija međumolekulske interakcije čestica srazmerna je kinetičkoj energiji njihovog kretanja. Ovo stanje je srednje između gasovitog i kristalnog. Za razliku od plinova, između tekućih molekula djeluju velike sile međusobnog privlačenja, što određuje prirodu molekularnog kretanja. Toplotno kretanje molekula tekućine uključuje vibracijsko i translacijsko. Svaki molekul neko vrijeme oscilira oko određene točke ravnoteže, a zatim se kreće i ponovo zauzima ravnotežni položaj. Ovo određuje njegovu fluidnost. Sile međumolekularne privlačnosti sprečavaju molekule da se udaljavaju jedna od druge kada se kreću.

Svojstva tečnosti takođe zavise od zapremine molekula i oblika njihove površine. Ako su molekuli tekućine polarni, onda se spajaju (udruže) u složeni kompleks. Takve tečnosti se nazivaju udružene (voda, aceton, alkohol). Οʜᴎ imaju veći t kip, imaju manju volatilnost i višu dielektričnu konstantu.

Kao što znate, tečnosti imaju površinsku napetost. Površinski napon- ϶ᴛᴏ površinska energija po jedinici površine: ϭ = E/S, gdje je ϭ površinski napon; E – površinska energija; S – površina. Što su međumolekularne veze u tečnosti jače, to je veća njena površinska napetost. Tvari koje smanjuju površinsku napetost nazivaju se surfaktanti.

Još jedno svojstvo tečnosti je viskoznost. Viskoznost je otpor koji se javlja kada se neki slojevi tečnosti pomeraju u odnosu na druge kada se pomera. Neke tečnosti imaju visoku viskoznost (med, mala), dok druge imaju niski viskozitet (voda, etil alkohol).

3. U plinovitom stanju tvari, energija međumolekularne interakcije čestica manja je od njihove kinetičke energije. Iz tog razloga, molekuli plina se ne drže zajedno, već se slobodno kreću u volumenu. Gasove karakterišu sledeća svojstva: 1) ravnomerna distribucija po celoj zapremini posude u kojoj se nalaze; 2) mala gustina u poređenju sa tečnim i čvrstim materijama; 3) laka kompresibilnost.

U plinu se molekule nalaze na vrlo velikoj udaljenosti jedna od druge, sile privlačenja između njih su male. Na velikim udaljenostima između molekula, ove sile praktički izostaju. Gas u ovom stanju obično se naziva idealnim. Realni gasovi pri visokim pritiscima i niskim temperaturama ne povinuju se jednadžbi stanja idealnog gasa (Mendelejev-Klapejronova jednačina), jer pod tim uslovima počinju da se pojavljuju sile interakcije između molekula.

Sve supstance mogu biti u različitim agregacionim stanjima – čvrsta, tečna, gasovita i plazma. U antičko doba se vjerovalo da se svijet sastoji od zemlje, vode, zraka i vatre. Agregatna stanja supstanci odgovaraju ovoj vizuelnoj podeli. Iskustvo pokazuje da su granice između stanja agregacije vrlo proizvoljne. Plinovi pri niskim pritiscima i niskim temperaturama smatraju se idealnim; molekule u njima odgovaraju materijalnim tačkama koje se mogu sudarati samo prema zakonima elastičnog udara. Sile interakcije između molekula u trenutku udara su zanemarljive, a sami sudari nastaju bez gubitka mehaničke energije. Ali kako se udaljenost između molekula povećava, interakcija molekula također se mora uzeti u obzir. Ove interakcije počinju da utiču na prelazak iz gasovitog stanja u tečno ili čvrsto. Različite vrste interakcija se mogu javiti između molekula.

Sile međumolekularne interakcije nisu zasićene, za razliku od sila kemijske interakcije atoma, što dovodi do stvaranja molekula. Mogu biti elektrostatički zbog interakcije između nabijenih čestica. Iskustvo je pokazalo da je kvantnomehanička interakcija, koja zavisi od udaljenosti i međusobne orijentacije molekula, zanemarljiva na udaljenostima između molekula većim od 10 -9 m. Kod razrijeđenih plinova može se zanemariti ili se može pretpostaviti da je potencijalna energija interakcije zanemarljiva. je praktično jednak nuli. Na kratkim udaljenostima ta energija je mala i djeluju međusobne privlačne sile

at - međusobno odbijanje i sila

privlačenje i odbijanje molekula su uravnoteženi i F= 0. Ovdje su sile određene njihovom vezom s potencijalnom energijom.Ali čestice se kreću, posjedujući određenu rezervu kinetičke energije.

gii. Neka jedan molekul bude nepomičan, a drugi se sudari s njim, imajući takvu zalihu energije. Kako se molekuli približavaju jedni drugima, privlačne sile vrše pozitivan rad i potencijalna energija njihove interakcije se smanjuje na daljinu, a kinetička energija (i brzina) raste. Kada udaljenost postane manja, privlačne sile će biti zamijenjene silama odbijanja. Rad molekula protiv ovih sila je negativan.

Molekul će se kretati bliže stacionarnoj molekuli sve dok se njena kinetička energija potpuno ne pretvori u potencijalnu. Minimalna udaljenost d, udaljenost na kojoj se molekuli mogu približiti naziva se efektivni prečnik molekula. Nakon zaustavljanja, molekul će se početi udaljavati pod utjecajem odbojnih sila sve većom brzinom. Nakon što ponovo pređe udaljenost, molekul će pasti u područje privlačnih sila, što će usporiti njegovo uklanjanje. Efektivni prečnik zavisi od početne rezerve kinetičke energije, tj. ova vrijednost nije konstantna. Na jednakim udaljenostima, potencijalna energija interakcije ima beskonačno veliku vrijednost ili „barijeru“ koja sprječava da se centri molekula približe manjoj udaljenosti. Odnos prosječne potencijalne interakcijske energije i prosječne kinetičke energije određuje stanje agregacije tvari: za plinove, za tekućine, za čvrste tvari

Kondenzovana materija uključuje tečnosti i čvrste materije. U njima su atomi i molekuli smješteni blizu, gotovo dodirujući. Prosečna udaljenost između centara molekula u tečnostima i čvrstim materijama je reda (2 -5) 10 -10 m. Njihove gustine su takođe približno iste. Međuatomske udaljenosti premašuju udaljenosti na kojima oblaci elektrona toliko prodiru jedni u druge da nastaju odbojne sile. Poređenja radi, u gasovima u normalnim uslovima prosečna udaljenost između molekula je oko 33 10 -10 m.

IN tečnosti intermolekularna interakcija ima jače djelovanje, toplinsko kretanje molekula se manifestira u slabim vibracijama oko ravnotežnog položaja pa čak i skokovima iz jednog položaja u drugi. Zbog toga imaju samo kratkoročni poredak u rasporedu čestica, odnosno konzistentnost u rasporedu samo najbližih čestica i karakterističnu fluidnost.

Čvrste materije Odlikuju se strukturnom krutošću, imaju precizno definisan volumen i oblik, koji se znatno manje mijenjaju pod utjecajem temperature i pritiska. U čvrstim materijama moguća su amorfna i kristalna stanja. Postoje i intermedijarne supstance - tečni kristali. Ali atomi u čvrstim tijelima uopće nisu stacionarni, kako bi se moglo misliti. Svaki od njih cijelo vrijeme fluktuira pod utjecajem elastičnih sila koje nastaju između njegovih susjeda. Većina elemenata i spojeva ima kristalnu strukturu pod mikroskopom.

Tako zrna kuhinjske soli izgledaju kao savršene kocke. U kristalima, atomi su fiksirani na mjestima kristalne rešetke i mogu vibrirati samo blizu mjesta rešetke. Kristali su prave čvrste tvari, a čvrste tvari poput plastike ili asfalta zauzimaju međupoziciju između čvrstih tvari i tekućina. Amorfno tijelo, poput tekućine, ima poredak kratkog dometa, ali je vjerovatnoća skokova mala. Stoga se staklo može smatrati prehlađenom tekućinom povećanog viskoziteta. Tečni kristali imaju fluidnost tečnosti, ali zadržavaju uredan raspored atoma i imaju anizotropiju svojstava.

Hemijske veze atoma (i otprilike u) u kristalima su iste kao i u molekulima. Struktura i krutost čvrstih tijela određuju se razlikama u elektrostatičkim silama koje međusobno vezuju atome koji čine tijelo. Mehanizam koji veže atome u molekule može dovesti do stvaranja čvrstih periodičnih struktura koje se mogu smatrati makromolekulama. Poput jonskih i kovalentnih molekula, postoje jonski i kovalentni kristali. Jonske rešetke u kristalima drže zajedno jonske veze (vidi sliku 7.1). Struktura kuhinjske soli je takva da svaki ion natrijuma ima šest susjeda - jona hlora. Ova raspodjela odgovara minimalnoj energiji, tj. kada se formira takva konfiguracija, oslobađa se maksimalna energija. Stoga, kako temperatura padne ispod tačke topljenja, postoji tendencija formiranja čistih kristala. Kako temperatura raste, toplinska kinetička energija je dovoljna da prekine vezu, kristal će početi da se topi, a struktura će početi da se urušava. Polimorfizam kristala je sposobnost formiranja stanja s različitim kristalnim strukturama.

Kada se distribucija električnog naboja u neutralnim atomima promijeni, može doći do slabih interakcija među susjedima. Ova veza se naziva molekularna ili van der Waalsova (kao u molekulu vodonika). Ali sile elektrostatičkog privlačenja mogu nastati i između neutralnih atoma, tada ne dolazi do preuređivanja u elektronskim omotačima atoma. Uzajamno odbijanje kako se elektronske ljuske približavaju jedna drugoj, pomiče težište negativnih naboja u odnosu na pozitivne. Svaki od atoma inducira električni dipol u drugom, a to dovodi do njihovog privlačenja. To je djelovanje intermolekularnih sila ili van der Waalsovih sila koje imaju veliki radijus djelovanja.

Budući da je atom vodika tako mali i da se njegov elektron može lako pomjeriti, često ga privlače dva atoma odjednom, formirajući vodikovu vezu. Vodikova veza je također odgovorna za međusobnu interakciju molekula vode. To objašnjava mnoga jedinstvena svojstva vode i leda (slika 7.4).

Kovalentna veza(ili atomski) se postiže zbog unutrašnje interakcije neutralnih atoma. Primjer takve veze je veza u molekuli metana. Visoko vezana varijanta ugljika je dijamant (četiri atoma vodika su zamijenjena sa četiri atoma ugljika).

Tako ugljenik, izgrađen na kovalentnoj vezi, formira kristal u obliku dijamanta. Svaki atom je okružen sa četiri atoma, formirajući pravilan tetraedar. Ali svaki od njih je također vrh susjednog tetraedra. Pod drugim uslovima, isti atomi ugljenika kristališu u grafit. U grafitu su također povezani atomskim vezama, ali tvore ravni heksagonalnih ćelija saća koje se mogu smicati. Udaljenost između atoma koji se nalaze na vrhovima heksaedara je 0,142 nm. Slojevi se nalaze na udaljenosti od 0,335 nm, tj. slabo su vezani, pa je grafit plastičan i mekan (slika 7.5). Godine 1990. došlo je do procvata istraživanja uzrokovanog najavom otkrića nove supstance - fulerit, koji se sastoje od molekula ugljika - fulerena. Ovaj oblik ugljika je molekularni, tj. Minimalni element nije atom, već molekul. Ime je dobio po arhitekti R. Fulleru, koji je 1954. godine dobio patent za građevinske konstrukcije od šesterokuta i peterokuta koji čine hemisferu. Molekula iz 60 atomi ugljika promjera 0,71 nm otkriveni su 1985. godine, zatim su otkriveni molekuli itd. Svi su imali stabilne površine,

ali najstabilniji molekuli bili su C 60 i WITH 70 . Logično je pretpostaviti da se grafit koristi kao polazni materijal za sintezu fulerena. Ako je to tako, onda bi radijus heksagonalnog fragmenta trebao biti 0,37 nm. Ali ispostavilo se da je jednaka 0,357 nm. Ova razlika od 2% je zbog činjenice da se atomi ugljika nalaze na sfernoj površini na vrhovima 20 pravilnih heksaedara naslijeđenih od grafita i 12 pravilnih pentaedara, tj. Dizajn podsjeća na fudbalsku loptu. Ispostavilo se da su se neki od ravnih heksaedara, kada su "ušiveni" u zatvorenu sferu, pretvorili u pentaedre. Na sobnoj temperaturi, molekuli C60 kondenziraju se u strukturu u kojoj svaki molekul ima 12 susjeda razmaknutih 0,3 nm. At T= 349 K, dolazi do faznog prijelaza prvog reda - rešetka se preuređuje u kubnu. Sam kristal je poluprovodnik, ali kada se kristalnom filmu C 60 doda alkalni metal, superprovodljivost se javlja na temperaturi od 19 K. Ako se u ovu šuplju molekulu unese jedan ili drugi atom, može se koristiti kao osnova za stvaranje medija za skladištenje sa ultra-visokom gustinom informacija: gustina snimanja će dostići 4-10 12 bita/cm 2 . Poređenja radi, film od feromagnetnog materijala daje gustinu snimanja reda veličine 10 7 bita/cm 2, a optički diskovi, tj. laserska tehnologija, - 10 8 bita/cm 2. Ovaj ugljenik ima i druga jedinstvena svojstva, posebno važna u medicini i farmakologiji.

Manifestira se u metalnim kristalima metalni spoj, kada svi atomi u metalu daju svoje valentne elektrone “za kolektivnu upotrebu”. Slabo su vezani za atomske skelete i mogu se slobodno kretati duž kristalne rešetke. Oko 2/5 hemijskih elemenata su metali. U metalima (osim žive) veza nastaje kada se prazne orbitale atoma metala preklapaju i elektroni se uklanjaju zbog formiranja kristalne rešetke. Ispostavilo se da su kationi rešetke obavijeni elektronskim gasom. Metalna veza nastaje kada se atomi spoje na udaljenosti manjoj od veličine oblaka vanjskih elektrona. Sa ovom konfiguracijom (Paulijev princip), energija vanjskih elektrona se povećava, a susjedna jezgra počinju da privlače te vanjske elektrone, zamagljujući elektronske oblake, ravnomjerno ih raspoređujući po metalu i pretvarajući ih u elektronski plin. Tako nastaju elektroni provodljivosti, koji objašnjavaju visoku električnu provodljivost metala. U ionskim i kovalentnim kristalima, vanjski elektroni su praktično vezani, a provodljivost ovih čvrstih tijela je vrlo mala, tzv. izolatori.

Unutrašnja energija tečnosti određena je zbirom unutrašnjih energija makroskopskih podsistema na koje se mentalno može podeliti i energijama interakcije ovih podsistema. Interakcija se odvija preko molekularnih sila poluprečnika djelovanja reda 10 -9 m. Za makrosisteme, energija interakcije je proporcionalna površini kontakta, pa je mala, poput udjela površinskog sloja, ali ovo nije potrebno. Zove se površinska energija i treba je uzeti u obzir u problemima koji uključuju površinsku napetost. Obično tečnosti zauzimaju veći volumen sa jednakom težinom, odnosno imaju manju gustoću. Ali zašto se količine leda i bizmuta smanjuju tokom topljenja i, čak i nakon tačke topljenja, održavaju ovaj trend neko vrijeme? Ispostavilo se da su te tvari u tekućem stanju gušće.

U tekućini, na svaki atom djeluju njegovi susjedi i on oscilira unutar anizotropne potencijalne bušotine koju oni stvaraju. Za razliku od čvrstog tijela, ova rupa je plitka, jer udaljeni susjedi gotovo da nemaju utjecaja. Neposredno okruženje čestica u tečnosti se menja, tj. tečnost teče. Kada se dostigne određena temperatura, tečnost će ključati; tokom ključanja temperatura ostaje konstantna. Dolazna energija se troši na razbijanje veza, a tečnost, kada se potpuno razbije, pretvara se u gas.

Gustine tečnosti su mnogo veće od gustine gasova pri istim pritiscima i temperaturama. Dakle, zapremina vode pri ključanju iznosi samo 1/1600 zapremine iste mase vodene pare. Zapremina tečnosti malo zavisi od pritiska i temperature. U normalnim uslovima (20 °C i pritisak 1,013 10 5 Pa), voda zauzima zapreminu od 1 litra. Kada temperatura padne na 10 °C, zapremina se smanjuje samo za 0,0021, a kada se pritisak poveća, smanjuje se za polovinu.

Iako još ne postoji jednostavan idealan model tečnosti, njena mikrostruktura je dovoljno proučena i omogućava kvalitativno objašnjenje većine njenih makroskopskih svojstava. Galileo je primetio da je u tečnostima kohezija molekula slabija nego u čvrstom telu; Iznenadilo ga je što su se velike kapi vode nakupile na listovima kupusa i nisu se širile po listu. Prolivena živa ili kapi vode na masnoj površini imaju oblik malih kuglica zbog prianjanja. Ako molekule jedne supstance privlače molekuli druge supstance, govorimo o tome vlaženje, na primjer ljepilo i drvo, ulje i metal (uprkos ogromnom pritisku, ulje se zadržava u ležajevima). Ali voda se diže u tankim cijevima zvanim kapilare, a što je cijev tanja, to se više diže. Ne može postojati drugo objašnjenje osim efekta vlaženja vode i stakla. Sile vlaženja između stakla i vode veće su nego između molekula vode. Kod žive je efekat suprotan: vlaženje žive i stakla je slabije od sila prianjanja između atoma žive. Galileo je primijetio da igla podmazana mašću može plivati ​​na vodi, iako je to bilo u suprotnosti sa Arhimedovim zakonom. Kada igla ispliva, možete

ali primijetite blagi otklon površine vode, pokušavajući da se takoreći ispravi. Sile prianjanja između molekula vode dovoljne su da spriječe da igla padne u vodu. Površinski sloj štiti vodu poput filma, to je površinski napon, koja teži da obliku vode daje najmanju površinu – sferičnu. Ali igla više neće plutati na površini alkohola, jer kada se alkohol doda u vodu, površinska napetost se smanjuje i igla tone. Sapun također smanjuje površinsku napetost, pa vruća pjena od sapuna, prodirući u pukotine i pukotine, bolje ispire prljavštinu, posebno onu koja sadrži masnoću, dok bi se čista voda jednostavno uvijala u kapljice.

Plazma je četvrto stanje materije, što je plin sastavljen od skupa nabijenih čestica koje međusobno djeluju na velikim udaljenostima. U ovom slučaju, broj pozitivnih i negativnih naboja je približno jednak, tako da je plazma električno neutralna. Od četiri elementa, plazma odgovara vatri. Da bi se gas transformisao u stanje plazme, mora biti jonizirati, ukloniti elektrone iz atoma. Ionizacija se može postići zagrijavanjem, električnim pražnjenjem ili tvrdim zračenjem. Materija u Univerzumu je uglavnom u jonizovanom stanju. Kod zvijezda, jonizacija je uzrokovana termički, u rijetkim maglinama i međuzvjezdanom plinu - ultraljubičastim zračenjem zvijezda. Naše Sunce se takođe sastoji od plazme; njeno zračenje jonizuje gornje slojeve Zemljine atmosfere, tzv. jonosfera, mogućnost daljinske radio komunikacije zavisi od njenog stanja. U zemaljskim uvjetima plazma se rijetko nalazi - u fluorescentnim svjetiljkama ili u električnom luku za zavarivanje. U laboratorijima i tehnologiji plazma se najčešće dobiva električnim pražnjenjem. U prirodi to radi munja. Tokom jonizacije pražnjenjem dolazi do lavina elektrona, slično procesu lančane reakcije. Za dobivanje termonuklearne energije koristi se metoda ubrizgavanja: ioni plina ubrzani do vrlo velikih brzina se ubrizgavaju u magnetne zamke, privlačeći elektrone iz okoline, formirajući plazmu. Koristi se i jonizacija pritiska - udarni talasi. Ova metoda jonizacije javlja se u super-gustim zvijezdama i možda u Zemljinom jezgru.

Svaka sila koja djeluje na ione i elektrone uzrokuje električnu struju. Ako nije spojen s vanjskim poljima i nije zatvoren unutar plazme, postaje polariziran. Plazma poštuje zakone o plinu, ali kada se primijeni magnetsko polje, koje regulira kretanje nabijenih čestica, pokazuje svojstva koja su potpuno neuobičajena za plin. U jakom magnetnom polju, čestice počinju da se okreću oko linija polja i slobodno se kreću duž magnetnog polja. Kažu da ovo spiralno kretanje pomera strukturu linija polja i polje je „zamrznuto“ u plazmu. Razrijeđena plazma opisana je sistemom čestica, dok je gušća plazma opisana tečnim modelom.

Visoka električna provodljivost plazme je njena glavna razlika od gasa. Provodljivost hladne plazme sunčeve površine (0,8 10 -19 J) dostiže provodljivost metala, a na termonuklearnoj temperaturi (1,6 10 -15 J) vodikova plazma provodi struju 20 puta bolje od bakra u normalnim uslovima. Budući da je plazma sposobna provoditi struju, na nju se često primjenjuje model provodljive tekućine. Smatra se kontinuiranim medijem, iako ga njegova kompresibilnost razlikuje od obične tekućine, ali se ta razlika pojavljuje samo kod tokova čija je brzina veća od brzine zvuka. Ponašanje provodne tekućine proučava se u nauci tzv magnetna hidrodinamika. U svemiru je svaka plazma idealan provodnik, a zakoni zamrznutog polja imaju široku primjenu. Model provodljive tekućine nam omogućava da razumijemo mehanizam zatvaranja plazme magnetnim poljem. Dakle, tokovi plazme se emituju sa Sunca, utičući na Zemljinu atmosferu. Sam tok nema magnetno polje, ali strano polje ne može prodrijeti u njega prema zakonu smrzavanja. Sunčevi tokovi plazme potiskuju strana međuplanetarna magnetna polja iz blizine Sunca. Magnetna šupljina se pojavljuje tamo gdje je polje slabije. Kada se ti korpuskularni tokovi plazme približavaju Zemlji, sudaraju se sa Zemljinim magnetnim poljem i prisiljeni su da kruže oko njega po istom zakonu. Ispostavilo se da je to neka vrsta šupljine u kojoj se skuplja magnetno polje i u koju tokovi plazme ne prodiru. Na njenoj površini akumuliraju se nabijene čestice koje su otkrile rakete i sateliti - ovo je vanjski radijacijski pojas Zemlje. Ove ideje su korištene i u rješavanju problema zatvaranja plazme magnetnim poljem u posebnim uređajima - tokamacima (od skraćenice: toroidalna komora, magnet). Sa potpuno jonizovanom plazmom sadržanom u ovim i drugim sistemima, nade se polažu u dobijanje kontrolisane termonuklearne reakcije na Zemlji. To bi omogućilo čist i jeftin izvor energije (morska voda). U toku je i rad na proizvodnji i zadržavanju plazme pomoću fokusiranog laserskog zračenja.

Prezentacija na temu "Alkoholi" iz hemije u powerpoint formatu. Prezentacija za školarce sadrži 12 slajdova koji, sa hemijske tačke gledišta, govore o alkoholima, njihovim fizičkim svojstvima i reakcijama sa halogenovodonicima.

Fragmenti iz prezentacije

Iz istorije

Da li ste to znali još u 4. veku. BC e. da li su ljudi znali da prave napitke koji sadrže etil alkohol? Vino se proizvodilo fermentacijom voćnih i bobičastih sokova. Međutim, mnogo kasnije su naučili da iz njega izvuku opojnu komponentu. U 11. veku alhemičari su otkrili pare hlapljive tvari koje su se oslobađale kada se vino zagrijavalo.

Fizička svojstva

• Niži alkoholi su tečnosti koje su dobro rastvorljive u vodi, bezbojne i bez mirisa.
• Viši alkoholi su čvrste supstance koje su nerastvorljive u vodi.

Karakteristike fizičkih svojstava: stanje agregacije

• Metil alkohol (prvi predstavnik homolognog niza alkohola) je tečnost. Možda ima veliku molekularnu težinu? br. Mnogo manje od ugljičnog dioksida. Šta je onda?
• Ispostavilo se da je cijela poenta u vodikovim vezama koje se stvaraju između molekula alkohola i sprječavaju pojedinačne molekule da odlete.

Karakteristika fizičkih svojstava: rastvorljivost u vodi

• Niži alkoholi su rastvorljivi u vodi, viši alkoholi su nerastvorljivi. Zašto?
• Vodikove veze su preslabe da zadrže molekul alkohola, koji ima veliki nerastvorljivi dio, između molekula vode.

Karakteristika fizičkih svojstava: kontrakcija

• Zašto ljudi nikada ne koriste zapreminu, već samo masu, kada rješavaju računske probleme?
• Pomiješajte 500 ml alkohola i 500 ml vode. Dobijamo 930 ml rastvora. Vodikove veze između molekula alkohola i vode toliko su jake da se ukupni volumen otopine smanjuje, njegova "kompresija" (od latinskog contraktio - kompresija).

Da li su alkoholi kiseline?

• Alkoholi reaguju sa alkalnim metalima. U ovom slučaju, atom vodika hidroksilne grupe je zamijenjen metalom. Izgleda kao kiselina.
• Ali kisela svojstva alkohola su preslaba, toliko slaba da alkoholi ne utiču na indikatore.

Prijateljstvo sa saobraćajnom policijom.

• Da li su alkoholi prijateljski raspoloženi sa saobraćajnom policijom? Ali kako!
• Da li vas je ikada zaustavio inspektor saobraćajne policije? Jeste li ikada udahnuli u cijev?
• Ako nemate sreće, alkohol prolazi kroz reakciju oksidacije, što uzrokuje promjenu boje i morate platiti kaznu.

Dajemo vodu 1

Uklanjanje vode – dehidracija može biti intramolekularna ako je temperatura veća od 140 stepeni. Za to je potreban katalizator - koncentrirana sumporna kiselina.

Vratite vodu 2

Ako se temperatura smanji, a katalizator ostane isti, dolazi do intermolekularne dehidracije.

Reakcija sa vodonik halogenidima.

Ova reakcija je reverzibilna i zahtijeva katalizator - koncentriranu sumpornu kiselinu.

Biti prijatelj ili ne biti prijatelj sa alkoholom.

Zanimljivo pitanje. Alkohol je ksenobiotik - supstance koje se ne nalaze u ljudskom tijelu, ali utiču na njegove vitalne funkcije. Sve zavisi od doze.

1. Alkohol je nutrijent koji tijelu obezbjeđuje energiju. U srednjem vijeku tijelo je dobijalo oko 25% svoje energije konzumiranjem alkohola.
2. Alkohol je lijek koji ima dezinfekcijsko i antibakterijsko djelovanje.
3. Alkohol je otrov koji narušava prirodne biološke procese, uništava unutrašnje organe i psihu i dovodi do smrti ako se prekomjerno konzumira.

Najčešća saznanja su o tri agregatna stanja: tečno, čvrsto, gasovito; ponekad pamte plazmu, rjeđe tečno kristalno. Nedavno se internetom proširila lista od 17 faza materije, preuzeta od poznatog () Stephena Fryja. Stoga ćemo vam o njima detaljnije govoriti, jer... trebali biste znati nešto više o materiji, makar samo da biste bolje razumjeli procese koji se dešavaju u Univerzumu.

Dolje navedena lista agregatnih stanja materije povećava se od najhladnijih do najtoplijih itd. može se nastaviti. Istovremeno, treba shvatiti da se od gasovitog stanja (br. 11), najnekomprimovanijeg, na obe strane liste, stepen kompresije supstance i njen pritisak (uz neke rezerve za takve neispitane hipotetička stanja kao što su kvantna, snop ili slabo simetrična) se povećavaju.Iza teksta je prikazan vizuelni grafikon faznih prelaza materije.

1. Quantum- stanje agregacije materije, koje se postiže kada temperatura padne na apsolutnu nulu, usled čega nestaju unutrašnje veze i materija se raspada u slobodne kvarkove.

2. Bose-Einstein kondenzat- stanje agregacije materije, čiju osnovu čine bozoni, ohlađeni na temperature blizu apsolutne nule (manje od milionitog dijela stepena iznad apsolutne nule). U tako jako ohlađenom stanju, dovoljno veliki broj atoma se nađe u svojim minimalnim mogućim kvantnim stanjima i kvantni efekti počinju da se manifestuju na makroskopskom nivou. Bose-Einstein kondenzat (često nazvan Bose kondenzat, ili jednostavno "beck") nastaje kada ohladite hemijski element na ekstremno niske temperature (obično nešto iznad apsolutne nule, minus 273 stepena Celzijusa). , je teoretska temperatura na kojoj sve prestaje da se kreće).
Ovdje se sa supstancom počinju događati potpuno čudne stvari. Procesi koji se obično posmatraju samo na atomskom nivou sada se dešavaju na razmerama koje su dovoljno velike da se posmatraju golim okom. Na primjer, ako stavite "pozadinu" u laboratorijsku čašu i omogućite željenu temperaturu, supstanca će početi puzati uz zid i na kraju sama izaći.
Očigledno, ovdje imamo posla sa uzaludnim pokušajem supstance da snizi sopstvenu energiju (koja je već na najnižem od svih mogućih nivoa).
Usporavanje atoma pomoću opreme za hlađenje proizvodi singularno kvantno stanje poznato kao Bose ili Bose-Einstein kondenzat. Ovaj fenomen je 1925. godine predvidio A. Einstein, kao rezultat generalizacije rada S. Bosea, gdje je izgrađena statistička mehanika za čestice u rasponu od fotona bez mase do atoma koji nose masu (Ajnštajnov rukopis, koji se smatra izgubljenim, otkriven je u biblioteci Univerziteta u Lajdenu 2005.). Napori Bosea i Einsteina rezultirali su Boseovim konceptom gasa koji podliježe Bose–Einstein statistici, koja opisuje statističku distribuciju identičnih čestica sa cjelobrojnim spinom zvanim bozoni. Bozoni, koji su, na primjer, pojedinačne elementarne čestice - fotoni i cijeli atomi, mogu biti u istim kvantnim stanjima jedni s drugima. Einstein je predložio da bi hlađenje atoma bozona na vrlo niske temperature izazvalo njihovu transformaciju (ili, drugim riječima, kondenzaciju) u najniže moguće kvantno stanje. Rezultat takve kondenzacije će biti pojava novog oblika materije.
Ovaj prijelaz se događa ispod kritične temperature, što je za homogeni trodimenzionalni plin koji se sastoji od čestica koje nisu u interakciji bez ikakvih unutrašnjih stupnjeva slobode.

3. Fermion kondenzat- stanje agregacije supstance, slično podlozi, ali različite strukture. Kako se približavaju apsolutnoj nuli, atomi se ponašaju različito ovisno o veličini vlastitog ugaonog momenta (spin). Bozoni imaju cjelobrojne spinove, dok fermioni imaju spinove koji su višestruki od 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). Fermioni se pokoravaju Paulijevom principu isključenja, koji kaže da dva fermiona ne mogu imati isto kvantno stanje. Za bozone ne postoji takva zabrana, pa stoga oni imaju mogućnost da postoje u jednom kvantnom stanju i na taj način formiraju takozvani Bose-Einstein kondenzat. Proces formiranja ovog kondenzata odgovoran je za prelazak u supravodljivo stanje.
Elektroni imaju spin 1/2 i stoga su klasifikovani kao fermioni. Kombinuju se u parove (zvani Cooper parovi), koji zatim formiraju Bose kondenzat.
Američki naučnici su pokušali da dobiju neku vrstu molekula od atoma fermiona dubokim hlađenjem. Razlika od stvarnih molekula bila je u tome što nije postojala hemijska veza između atoma - oni su se jednostavno kretali zajedno na korelirani način. Ispostavilo se da je veza između atoma čak jača nego između elektrona u Cooperovim parovima. Rezultirajući parovi fermiona imaju ukupni spin koji više nije višekratnik 1/2, stoga se već ponašaju kao bozoni i mogu formirati Bose kondenzat s jednim kvantnim stanjem. Tokom eksperimenta, gas od atoma kalijuma-40 je ohlađen na 300 nanokelvina, dok je gas bio zatvoren u takozvanoj optičkoj zamci. Zatim je primijenjeno vanjsko magnetsko polje, uz pomoć kojeg je bilo moguće promijeniti prirodu interakcija između atoma - umjesto snažnog odbijanja počelo se opažati snažno privlačenje. Analizirajući utjecaj magnetskog polja, bilo je moguće pronaći vrijednost pri kojoj su se atomi počeli ponašati kao Cooperovi parovi elektrona. U sljedećoj fazi eksperimenta, naučnici očekuju da će dobiti efekte supravodljivosti za fermionski kondenzat.

4. Superfluidna supstanca- stanje u kojem supstanca praktički nema viskoznost, a tokom strujanja ne doživljava trenje o čvrstoj površini. Posljedica toga je, na primjer, tako zanimljiv efekat kao što je potpuno spontano „ispuzavanje“ superfluidnog helijuma iz posude duž njenih zidova protiv sile gravitacije. Naravno, ovdje nema kršenja zakona održanja energije. U nedostatku sila trenja, na helijum djeluju samo sile gravitacije, sile međuatomske interakcije između helijuma i stijenki posude te između atoma helijuma. Dakle, sile međuatomske interakcije prevazilaze sve ostale sile zajedno. Kao rezultat toga, helij teži da se širi što je više moguće po svim mogućim površinama, te stoga "putuje" duž zidova posude. Sovjetski naučnik Pjotr ​​Kapica je 1938. godine dokazao da helijum može postojati u superfluidnom stanju.
Vrijedi napomenuti da su mnoga neobična svojstva helijuma poznata već duže vrijeme. Međutim, posljednjih godina ovaj kemijski element mazi nas zanimljivim i neočekivanim efektima. Tako su 2004. Moses Chan i Eun-Syong Kim sa Univerziteta u Pensilvaniji zaintrigirali naučni svijet objavom da su uspjeli da dobiju potpuno novo stanje helijuma - superfluidnu čvrstu supstancu. U ovom stanju, neki atomi helijuma u kristalnoj rešetki mogu strujati oko drugih, a helijum tako može teći kroz sebe. Efekat "supertvrdoće" je teoretski predviđen još 1969. godine. A onda se 2004. činilo da je došlo do eksperimentalne potvrde. Međutim, kasniji i vrlo zanimljivi eksperimenti pokazali su da nije sve tako jednostavno i možda je ova interpretacija fenomena, koja je ranije prihvaćena kao superfluidnost čvrstog helijuma, netačna.
Eksperiment naučnika koje je vodio Humphrey Maris sa Univerziteta Brown u SAD bio je jednostavan i elegantan. Naučnici su stavili naopačke epruvete u zatvoreni rezervoar koji sadrži tečni helijum. Zamrznuli su dio helijuma u epruveti i u rezervoaru na način da je granica između tekućine i krute tvari unutar epruvete bila viša nego u rezervoaru. Drugim riječima, u gornjem dijelu epruvete bio je tečni helijum, u donjem dijelu je bio čvrst helijum, glatko je prešao u čvrstu fazu rezervoara, iznad koje je izliveno malo tekućeg helijuma - niže od tekućeg nivo u epruveti. Kada bi tečni helijum počeo da curi kroz čvrsti helijum, tada bi se razlika u nivoima smanjila i tada možemo govoriti o čvrstom superfluidnom helijumu. I u principu, u tri od 13 eksperimenata, razlika u nivoima se zapravo smanjila.

5. Supertvrda supstanca- agregatno stanje u kojem je materija providna i može „teći“ poput tečnosti, ali je u stvari lišena viskoznosti. Takve tečnosti poznate su godinama, nazivaju se superfluidi. Činjenica je da ako se superfluid promeša, on će cirkulisati skoro zauvek, dok će se normalna tečnost na kraju smiriti. Prva dva superfluida stvorili su istraživači koristeći helijum-4 i helijum-3. Ohlađeni su na skoro apsolutnu nulu - minus 273 stepena Celzijusa. A od helijuma-4 američki naučnici uspjeli su dobiti superčvrsto tijelo. Komprimirali su smrznuti helij sa više od 60 puta većim pritiskom, a zatim su staklo ispunjeno supstancom postavili na rotirajući disk. Na temperaturi od 0,175 stepeni Celzijusa, disk je odjednom počeo slobodnije da se okreće, što naučnici kažu da ukazuje na to da je helijum postao supertelo.

6. Čvrsto- stanje agregacije supstance, koju karakteriše stabilnost oblika i priroda toplotnog kretanja atoma, koji vrše male vibracije oko ravnotežnih položaja. Stabilno stanje čvrstih materija je kristalno. Postoje čvrste tvari s ionskim, kovalentnim, metalnim i drugim vrstama veza između atoma, što određuje raznolikost njihovih fizičkih svojstava. Električna i neka druga svojstva čvrstih tijela uglavnom su određena prirodom kretanja vanjskih elektrona njenih atoma. Na osnovu svojih električnih svojstava, čvrsta tela se dele na dielektrike, poluprovodnike i metale; na osnovu svojih magnetnih svojstava čvrsta tela se dele na dijamagnetna, paramagnetna i tela sa uređenom magnetskom strukturom. Proučavanje svojstava čvrstih tijela spojilo se u veliku oblast - fiziku čvrstog stanja, čiji je razvoj podstaknut potrebama tehnologije.

7. Amorfna čvrsta supstanca- kondenzirano agregacijsko stanje tvari, koje karakterizira izotropija fizičkih svojstava zbog nesređenog rasporeda atoma i molekula. U amorfnim čvrstim materijama, atomi vibriraju oko nasumično lociranih tačaka. Za razliku od kristalnog stanja, prijelaz iz čvrstog amorfnog u tekuće se odvija postepeno. U amorfnom stanju su razne tvari: staklo, smole, plastika itd.

8. Tečni kristal je specifično stanje agregacije tvari u kojem istovremeno pokazuje svojstva kristala i tekućine. Odmah treba napomenuti da ne mogu sve tvari biti u tekućem kristalnom stanju. Međutim, neke organske supstance sa složenim molekulima mogu formirati specifično stanje agregacije - tečno kristalno. Ovo stanje nastaje kada se kristali određenih supstanci tope. Kada se tope, formira se tečna kristalna faza, koja se razlikuje od običnih tečnosti. Ova faza postoji u rasponu od temperature topljenja kristala do neke više temperature, pri zagrijavanju do koje se tečni kristal pretvara u običnu tekućinu.
Po čemu se tečni kristal razlikuje od tekućeg i običnog kristala i po čemu je sličan njima? Kao i obična tečnost, tečni kristal ima fluidnost i poprima oblik posude u koju je smešten. Po tome se razlikuje od svima poznatih kristala. Međutim, uprkos ovom svojstvu, koje ga spaja s tekućinom, ima svojstvo karakteristično za kristale. Ovo je poredak u prostoru molekula koji formiraju kristal. Istina, ovaj poredak nije tako potpun kao kod običnih kristala, ali, ipak, značajno utječe na svojstva tekućih kristala, što ih razlikuje od običnih tekućina. Nepotpuna prostorna sređenost molekula koji formiraju tečni kristal očituje se u činjenici da u tekućim kristalima nema potpunog reda u prostornom rasporedu težišta molekula, iako može postojati djelomični red. To znači da nemaju krutu kristalnu rešetku. Stoga tečni kristali, kao i obične tečnosti, imaju svojstvo tečnosti.
Obavezno svojstvo tekućih kristala, koje ih približava običnim kristalima, je prisustvo reda prostorne orijentacije molekula. Ovaj redoslijed u orijentaciji može se očitovati, na primjer, u činjenici da su sve dugačke ose molekula u uzorku tekućeg kristala orijentirane na isti način. Ovi molekuli moraju imati izdužen oblik. Pored najjednostavnijeg imenovanog uređenja molekularnih osa, u tekućem kristalu može se pojaviti i složeniji orijentacijski red molekula.
Ovisno o vrsti poretka molekularnih osa, tekući kristali se dijele na tri tipa: nematični, smektički i holesterični.
Istraživanja fizike tečnih kristala i njihove primjene trenutno se provode na širokom planu u svim najrazvijenijim zemljama svijeta. Domaća istraživanja koncentrisana su kako u akademskim tako iu industrijskim istraživačkim institucijama i imaju dugu tradiciju. Radovi V.K., završeni tridesetih godina u Lenjingradu, postali su nadaleko poznati i priznati. Fredericks V.N. Cvetkova. Posljednjih godina, ubrzano proučavanje tečnih kristala uticalo je da domaći istraživači daju značajan doprinos razvoju proučavanja tečnih kristala uopšte, a posebno optike tečnih kristala. Tako su radovi I.G. Čistjakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovski, S.A. Pikina, L.M. Blinov i mnogi drugi sovjetski istraživači nadaleko su poznati naučnoj zajednici i služe kao osnova za brojne efektivne tehničke primjene tečnih kristala.
Postojanje tečnih kristala ustanovljeno je davno, tačnije 1888. godine, odnosno pre skoro jednog veka. Iako su se naučnici susreli sa ovim stanjem materije pre 1888. godine, zvanično je otkriveno kasnije.
Prvi koji je otkrio tekuće kristale bio je austrijski botaničar Reinitzer. Proučavajući novu supstancu holesteril benzoat koju je sintetizirao, otkrio je da se na temperaturi od 145°C kristali te supstance tope, formirajući mutnu tečnost koja snažno raspršuje svjetlost. Kako se zagrijavanje nastavlja, po dostizanju temperature od 179°C, tekućina postaje bistra, odnosno počinje se optički ponašati kao obična tekućina, na primjer voda. Holesteril benzoat je pokazao neočekivana svojstva u zamućenoj fazi. Ispitujući ovu fazu pod polarizacionim mikroskopom, Reinitzer je otkrio da ona pokazuje dvolomnost. To znači da indeks prelamanja svjetlosti, odnosno brzina svjetlosti u ovoj fazi, zavisi od polarizacije.

9. Tečnost- stanje agregacije supstance, kombinujući karakteristike čvrstog stanja (očuvanje zapremine, određena vlačna čvrstoća) i gasovitog stanja (varijabilnost oblika). Tečnosti karakteriše kratkoročni poredak u rasporedu čestica (molekula, atoma) i mala razlika u kinetičkoj energiji toplotnog kretanja molekula i njihovoj potencijalnoj interakcijskoj energiji. Toplotno kretanje molekula tekućine sastoji se od oscilacija oko ravnotežnih položaja i relativno rijetkih skokova iz jednog ravnotežnog položaja u drugi; s tim je povezana fluidnost tekućine.

10. Superkritični fluid(SCF) je stanje agregacije tvari u kojem nestaje razlika između tekuće i plinovite faze. Svaka supstanca na temperaturi i pritisku iznad kritične tačke je superkritična tečnost. Osobine tvari u superkritičnom stanju su posredne između njenih svojstava u plinovitoj i tečnoj fazi. Dakle, SCF ima visoku gustinu, blizu tečnosti, i nisku viskoznost, kao gasovi. Koeficijent difuzije u ovom slučaju ima vrijednost srednju između tekućine i plina. Supstance u superkritičnom stanju mogu se koristiti kao zamjene za organske rastvarače u laboratorijskim i industrijskim procesima. Superkritična voda i superkritični ugljični dioksid dobili su najveći interes i rasprostranjenost zbog određenih svojstava.
Jedno od najvažnijih svojstava superkritičnog stanja je sposobnost rastvaranja supstanci. Promjenom temperature ili pritiska tekućine možete promijeniti njena svojstva u širokom rasponu. Tako je moguće dobiti fluid čija su svojstva bliska ili tečnosti ili gasu. Dakle, sposobnost rastvaranja fluida raste sa povećanjem gustine (na konstantnoj temperaturi). Pošto se gustina povećava sa povećanjem pritiska, promena pritiska može uticati na sposobnost rastvaranja fluida (na konstantnoj temperaturi). U slučaju temperature, zavisnost svojstava fluida je nešto složenija – pri konstantnoj gustini raste i sposobnost rastvaranja fluida, ali blizu kritične tačke, blagi porast temperature može dovesti do oštrog pada. u gustini i, shodno tome, sposobnosti rastvaranja. Superkritični fluidi se međusobno mešaju bez ograničenja, tako da kada se dostigne kritična tačka smeše, sistem će uvek biti jednofazni. Približna kritična temperatura binarne smjese može se izračunati kao aritmetička sredina kritičnih parametara supstanci Tc(mix) = (molni udio A) x TcA + (molni udio B) x TcB.

11. Gasni- (francuski gaz, od grčkog chaos - haos), stanje agregacije tvari u kojem kinetička energija toplotnog kretanja njenih čestica (molekula, atoma, jona) znatno premašuje potencijalnu energiju interakcija između njih, te stoga čestice se kreću slobodno, ravnomerno ispunjavajući u odsustvu spoljašnjih polja ceo volumen koji im je obezbeđen.

12. Plazma- (od grčkog plazma - izvajan, oblikovan), stanje materije koje je jonizovani gas u kojem su koncentracije pozitivnih i negativnih naelektrisanja jednake (kvazineutralnost). Velika većina materije u Univerzumu je u stanju plazme: zvijezde, galaktičke magline i međuzvjezdani medij. U blizini Zemlje, plazma postoji u obliku solarnog vjetra, magnetosfere i jonosfere. Visokotemperaturna plazma (T ~ 106 - 108K) iz mješavine deuterija i tricijuma se proučava s ciljem implementacije kontrolirane termonuklearne fuzije. Plazma niskih temperatura (T J 105K) koristi se u raznim uređajima sa gasnim pražnjenjem (gasni laseri, jonski uređaji, MHD generatori, plazmatroni, plazma motori, itd.), kao i u tehnologiji (vidi Plazma metalurgija, Plazma bušenje, Plazma tehnologija).

13. Degenerisana materija— je međufaza između plazme i neutronija. Primjećuje se kod bijelih patuljaka i igra važnu ulogu u evoluciji zvijezda. Kada su atomi izloženi ekstremno visokim temperaturama i pritiscima, oni gube svoje elektrone (postaju elektronski gas). Drugim riječima, potpuno su jonizirani (plazma). Pritisak takvog gasa (plazme) određen je pritiskom elektrona. Ako je gustina vrlo visoka, sve čestice se primoravaju bliže jedna drugoj. Elektroni mogu postojati u stanjima sa specifičnim energijama, a dva elektrona ne mogu imati istu energiju (osim ako su njihovi spinovi suprotni). Tako su u gustom gasu svi niži energetski nivoi ispunjeni elektronima. Takav gas se naziva degenerisanim. U ovom stanju, elektroni pokazuju degenerisani pritisak elektrona, koji se suprotstavlja silama gravitacije.

14. Neutronijum- stanje agregacije u koje materija prelazi pod ultravisokim pritiskom, što je još uvijek nedostižno u laboratoriji, ali postoji unutar neutronskih zvijezda. Tokom prijelaza u neutronsko stanje, elektroni tvari stupaju u interakciju s protonima i pretvaraju se u neutrone. Kao rezultat toga, materija u neutronskom stanju sastoji se u potpunosti od neutrona i ima gustoću reda nuklearne. Temperatura tvari ne bi trebala biti previsoka (u energetskom ekvivalentu, ne više od sto MeV).
Sa snažnim porastom temperature (stotine MeV i više), razni mezoni počinju da se rađaju i anihiliraju u neutronskom stanju. Daljnjim povećanjem temperature dolazi do dekonfiniranja i tvar prelazi u stanje kvark-gluonske plazme. Više se ne sastoji od hadrona, već od stalnog rađanja i nestajanja kvarkova i gluona.

15. Kvark-gluonska plazma(hromoplazma) - stanje agregacije materije u fizici visokih energija i fizici elementarnih čestica, u kojem hadronska materija prelazi u stanje slično stanju u kojem se nalaze elektroni i ioni u običnoj plazmi.
Tipično, materija u hadronima je u takozvanom bezbojnom („bijelom“) stanju. To jest, kvarkovi različitih boja međusobno se poništavaju. Slično stanje postoji i u običnoj materiji – kada su svi atomi električno neutralni, tj.
pozitivni naboji u njima se nadoknađuju negativnim. Na visokim temperaturama može doći do jonizacije atoma, pri čemu se naboji razdvajaju, a supstanca postaje, kako kažu, "kvazineutralna". To jest, cijeli oblak materije kao cjelina ostaje neutralan, ali njegove pojedinačne čestice prestaju biti neutralne. Ista stvar se, očigledno, može dogoditi i s hadronskom materijom - pri vrlo visokim energijama, boja se oslobađa i čini supstancu "kvazibezbojnom".
Pretpostavlja se da je materija Univerzuma bila u stanju kvark-gluonske plazme u prvim trenucima nakon Velikog praska. Sada se kvark-gluonska plazma može formirati za kratko vrijeme tokom sudara čestica vrlo visokih energija.
Kvark-gluonska plazma je eksperimentalno proizvedena u RHIC akceleratoru u Brookhaven National Laboratory 2005. godine. Tamo je u februaru 2010. postignuta maksimalna temperatura plazme od 4 triliona stepeni Celzijusa.

16. Čudna supstanca- stanje agregacije u kojem je materija komprimirana do maksimalnih vrijednosti gustine; može postojati u obliku „kvark supe“. Kubni centimetar materije u ovom stanju će biti težak milijarde tona; osim toga, transformiraće svaku normalnu supstancu s kojom dođe u kontakt u isti “čudan” oblik uz oslobađanje značajne količine energije.
Energija koja se može osloboditi kada se jezgro zvijezde pretvori u "čudnu materiju" dovešće do super-moćne eksplozije "kvark nove" - ​​a, prema Leahyju i Uyedu, to je upravo ono što su astronomi primijetili u septembru 2006. godine.
Proces formiranja ove supstance započeo je običnom supernovom, u koju se pretvorila masivna zvijezda. Kao rezultat prve eksplozije nastala je neutronska zvijezda. Ali, prema Leahyju i Uyedu, nije potrajao dugo - kako se činilo da je njegova rotacija usporena vlastitim magnetnim poljem, počela je još više da se skuplja, formirajući nakupinu "čudne materije", što je dovelo do ravnomjerne snažnije za vrijeme obične eksplozije supernove, oslobađanje energije - i vanjski slojevi materije bivše neutronske zvijezde, leteći u okolni prostor brzinom bliskom brzini svjetlosti.

17. Jako simetrična supstanca- ovo je supstanca koja je komprimirana do te mjere da se mikročestice unutar nje naslanjaju jedna na drugu, a samo tijelo kolabira u crnu rupu. Pojam "simetrija" se objašnjava na sljedeći način: Uzmimo agregatna stanja materije poznata svima iz škole - čvrsta, tečna, plinovita. Radi određenosti, razmotrimo idealan beskonačan kristal kao čvrstu materiju. Postoji određena, takozvana diskretna simetrija u odnosu na transfer. To znači da ako pomaknete kristalnu rešetku za udaljenost jednaku intervalu između dva atoma, ništa se u njoj neće promijeniti - kristal će se poklopiti sam sa sobom. Ako se kristal otopi, tada će simetrija rezultirajuće tekućine biti drugačija: ona će se povećati. U kristalu su bile ekvivalentne samo tačke udaljene jedna od druge na određenim udaljenostima, takozvani čvorovi kristalne rešetke, u kojima su se nalazili identični atomi.
Tečnost je homogena po celoj zapremini, sve njene tačke se ne razlikuju jedna od druge. To znači da se tekućine mogu pomicati za bilo koje proizvoljne udaljenosti (a ne samo na nekim diskretnim, kao u kristalu) ili rotirati za bilo koji proizvoljni ugl (što se u kristalima uopće ne može) i poklopit će se sam sa sobom. Njegov stepen simetrije je veći. Gas je još simetričniji: tečnost zauzima određeni volumen u posudi, a unutar posude postoji asimetrija gdje je tekućina i točke gdje je nema. Gas zauzima čitavu zapreminu koja mu se daje, iu tom smislu, sve njegove tačke se ne razlikuju jedna od druge. Ipak, ovdje bi bilo ispravnije govoriti ne o tačkama, već o malim, ali makroskopskim elementima, jer na mikroskopskom nivou još uvijek postoje razlike. U nekim trenucima u datom trenutku postoje atomi ili molekuli, dok u drugim ne postoje. Simetrija se opaža samo u prosjeku, bilo na nekim makroskopskim parametrima volumena ili tokom vremena.
Ali još uvijek nema trenutne simetrije na mikroskopskom nivou. Ako se supstanca sabije vrlo jako, do pritisaka koji su neprihvatljivi u svakodnevnom životu, stisne se tako da se atomi zgnječe, njihove ljuske prodiru jedna u drugu, a jezgra počnu dodirivati, nastaje simetrija na mikroskopskom nivou. Sva jezgra su identična i pritisnuta jedna uz drugu, ne postoje samo međuatomske, već i međunuklearne udaljenosti, a supstanca postaje homogena (čudna supstanca).
Ali postoji i submikroskopski nivo. Jezgra se sastoje od protona i neutrona koji se kreću unutar jezgra. Između njih postoji i neki razmak. Ako nastavite sa sabijanjem tako da se jezgra zgnječe, nukleoni će se čvrsto pritisnuti jedan uz drugi. Tada će se na submikroskopskom nivou pojaviti simetrija, koja ne postoji čak ni unutar običnih jezgara.
Iz onoga što je rečeno, može se razabrati vrlo definitivan trend: što je viša temperatura i veći pritisak, to supstanca postaje simetričnija. Na osnovu ovih razmatranja, tvar komprimirana do maksimuma naziva se visoko simetrična.

18. Slabo simetrična materija- stanje suprotno jako simetričnoj materiji po svojim svojstvima, prisutno u vrlo ranom Univerzumu na temperaturi bliskoj Planckovoj, možda 10-12 sekundi nakon Velikog praska, kada su jake, slabe i elektromagnetne sile predstavljale jednu supersilu. U tom stanju, tvar je komprimirana do te mjere da se njena masa pretvara u energiju, koja počinje da se naduvava, odnosno da se neograničeno širi. Još nije moguće postići energiju za eksperimentalno dobijanje supermoći i prenošenje materije u ovu fazu u zemaljskim uslovima, iako su takvi pokušaji učinjeni na Velikom hadronskom sudaraču da se proučava rani univerzum. Zbog odsustva gravitacijske interakcije u supersili koja formira ovu supstancu, supersila nije dovoljno simetrična u poređenju sa supersimetričnom silom koja sadrži sve 4 vrste interakcija. Stoga je ovo stanje agregacije dobilo takav naziv.

19. Zračna supstanca- ovo, zapravo, više uopšte nije materija, već energija u svom čistom obliku. Međutim, upravo ovo hipotetičko stanje agregacije će zauzeti tijelo koje je dostiglo brzinu svjetlosti. Može se dobiti i zagrijavanjem tijela na Planckovu temperaturu (1032K), odnosno ubrzavanjem molekula tvari do brzine svjetlosti. Kao što slijedi iz teorije relativnosti, kada brzina dostigne više od 0,99 s, masa tijela počinje rasti mnogo brže nego s "normalnim" ubrzanjem; osim toga, tijelo se izdužuje, zagrijava, odnosno počinje zrače u infracrvenom spektru. Kada se pređe prag od 0,999 s, tijelo se radikalno mijenja i počinje brzi fazni prijelaz u stanje zraka. Kao što slijedi iz Einsteinove formule, uzete u cijelosti, rastuća masa konačne tvari sastoji se od masa odvojenih od tijela u obliku toplinskog, rendgenskog, optičkog i drugog zračenja, od kojih se energija svake opisuje pomoću sljedeći pojam u formuli. Tako će tijelo koje se približava brzini svjetlosti početi emitovati u svim spektrima, rasti u dužinu i usporavati se u vremenu, stanjivši se na Planckovu dužinu, odnosno po dostizanju brzine c tijelo će se pretvoriti u beskonačno dugo i tanak snop, koji se kreće brzinom svjetlosti i sastoji se od fotona koji nemaju dužinu, a njegova beskonačna masa će se u potpunosti pretvoriti u energiju. Stoga se takva tvar naziva zraka.

Pitanja o tome šta je agregatno stanje, koja svojstva i svojstva imaju čvrste materije, tečnosti i gasovi, razmatraju se u nekoliko kurseva obuke. Postoje tri klasična stanja materije, sa svojim karakterističnim strukturnim karakteristikama. Njihovo razumevanje je važna tačka u razumevanju nauka o Zemlji, živim organizmima i industrijskim aktivnostima. Ova pitanja proučavaju fizika, hemija, geografija, geologija, fizička hemija i druge naučne discipline. Supstance koje se pod određenim uslovima nalaze u jednom od tri osnovna tipa stanja mogu se menjati sa povećanjem ili smanjenjem temperature i pritiska. Razmotrimo moguće prijelaze iz jednog agregatnog stanja u drugo, kako se javljaju u prirodi, tehnologiji i svakodnevnom životu.

Šta je stanje agregacije?

Riječ latinskog porijekla "aggrego" u prijevodu na ruski znači "pridružiti se". Naučni termin se odnosi na stanje istog tijela, supstance. Postojanje čvrstih materija, gasova i tečnosti na određenim temperaturama i različitim pritiscima karakteristično je za sve ljuske Zemlje. Pored tri osnovna stanja agregacije, postoji i četvrto. Pri povišenoj temperaturi i konstantnom pritisku, gas se pretvara u plazmu. Da bismo bolje razumjeli šta je agregatno stanje, potrebno je zapamtiti najsitnije čestice koje čine tvari i tijela.

Gornji dijagram prikazuje: a - gas; b—tečnost; c je čvrsto tijelo. Na takvim slikama krugovi označavaju strukturne elemente tvari. Ovo je simbol; u stvari, atomi, molekuli i ioni nisu čvrste lopte. Atomi se sastoje od pozitivno nabijenog jezgra oko kojeg se negativno nabijeni elektroni kreću velikom brzinom. Znanje o mikroskopskoj strukturi materije pomaže da se bolje razumiju razlike koje postoje između različitih agregatnih oblika.

Ideje o mikrokosmosu: od antičke Grčke do 17. stoljeća

Prve informacije o česticama koje čine fizička tijela pojavile su se u staroj Grčkoj. Mislioci Demokrit i Epikur uveli su takav koncept kao atom. Vjerovali su da ove najmanje nedjeljive čestice različitih supstanci imaju oblik, određene veličine i da su sposobne za kretanje i interakciju jedna s drugom. Atomizam je postao najnaprednije učenje antičke Grčke za svoje vrijeme. Ali njegov razvoj je usporen u srednjem vijeku. Od tada su naučnici bili proganjani od strane inkvizicije Rimokatoličke crkve. Stoga, sve do modernog doba, nije postojao jasan koncept o tome kakvo je stanje materije. Tek nakon 17. vijeka naučnici R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier formulišu odredbe atomsko-molekularne teorije, koje danas nisu izgubile na značaju.

Atomi, molekuli, ioni - mikroskopske čestice strukture materije

Značajan napredak u razumijevanju mikrosvijeta dogodio se u 20. vijeku, kada je izumljen elektronski mikroskop. Uzimajući u obzir ranija otkrića naučnika, bilo je moguće sastaviti koherentnu sliku mikrosvijeta. Teorije koje opisuju stanje i ponašanje najmanjih čestica materije su prilično složene; odnose se na oblast Da bismo razumeli karakteristike različitih agregatnih stanja materije, dovoljno je znati nazive i karakteristike glavnih strukturnih čestica koje formiraju različite supstance.

1. Atomi su hemijski nedjeljive čestice. Oni se čuvaju u hemijskim reakcijama, ali se uništavaju u nuklearnim reakcijama. Metali i mnoge druge tvari atomske strukture imaju čvrsto agregacijsko stanje u normalnim uvjetima.
2. Molekule su čestice koje se razgrađuju i formiraju u kemijskim reakcijama. kiseonik, voda, ugljen dioksid, sumpor. Fizičko stanje kiseonika, azota, sumpor-dioksida, ugljenika, kiseonika u normalnim uslovima je gasovito.
3. Joni su nabijene čestice koje atomi i molekule postaju kada dobiju ili izgube elektrone – mikroskopske negativno nabijene čestice. Mnoge soli imaju jonsku strukturu, na primjer kuhinjska sol, željezni sulfat i bakar sulfat.

Postoje supstance čije se čestice na određeni način nalaze u prostoru. Uređeni međusobni položaj atoma, jona i molekula naziva se kristalna rešetka. Tipično, ionske i atomske kristalne rešetke su karakteristične za čvrste tvari, molekularne - za tekućine i plinove. Dijamant se odlikuje visokom tvrdoćom. Njegovu atomsku kristalnu rešetku formiraju atomi ugljika. Ali meki grafit se također sastoji od atoma ovog kemijskog elementa. Samo što su različito smješteni u prostoru. Uobičajeno stanje agregacije sumpora je čvrsto, ali na visokim temperaturama tvar se pretvara u tekućinu i amorfnu masu.

Supstance u čvrstom agregatnom stanju

Čvrste tvari u normalnim uvjetima zadržavaju svoj volumen i oblik. Na primjer, zrno pijeska, zrno šećera, soli, komad kamena ili metala. Ako zagrijete šećer, tvar se počinje topiti, pretvarajući se u viskoznu smeđu tekućinu. Prestanimo sa grijanjem i opet ćemo dobiti čvrstu. To znači da je jedan od glavnih uvjeta za prijelaz čvrste tvari u tekućinu njeno zagrijavanje ili povećanje unutrašnje energije čestica tvari. Čvrsto agregatno stanje soli, koja se koristi za hranu, takođe se može promeniti. Ali za topljenje kuhinjske soli potrebna je viša temperatura nego kod zagrijavanja šećera. Činjenica je da se šećer sastoji od molekula, a kuhinjska so od nabijenih jona koji se međusobno jače privlače. Čvrste tvari u tekućem obliku ne zadržavaju svoj oblik jer su kristalne rešetke uništene.

Tečno agregatno stanje soli pri topljenju objašnjava se prekidom veza između jona u kristalima. Oslobađaju se nabijene čestice koje mogu nositi električne naboje. Otopljene soli provode elektricitet i provodnici su. U hemijskoj, metalurškoj i inženjerskoj industriji, čvrste materije se pretvaraju u tečnosti da bi proizvele nove spojeve ili im dale različite oblike. Legure metala postale su široko rasprostranjene. Postoji nekoliko načina za njihovo dobivanje, povezanih s promjenama u agregacijskom stanju čvrstih sirovina.

Tečnost je jedno od osnovnih agregatnih stanja

Ako sipate 50 ml vode u tikvicu okruglog dna, primijetit ćete da će supstanca odmah poprimiti oblik hemijske posude. Ali čim izlijemo vodu iz tikvice, tečnost će se odmah raširiti po površini stola. Količina vode će ostati ista - 50 ml, ali će se njen oblik promijeniti. Navedene karakteristike su karakteristične za tečni oblik postojanja materije. Mnoge organske supstance su tečnosti: alkoholi, biljna ulja, kiseline.

Mlijeko je emulzija, odnosno tekućina koja sadrži kapljice masti. Koristan tečni resurs je ulje. Vadi se iz bušotina uz pomoć opreme za bušenje na kopnu iu okeanu. Morska voda je takođe sirovina za industriju. Njena razlika od slatke vode u rijekama i jezerima leži u sadržaju otopljenih tvari, uglavnom soli. Prilikom isparavanja s površine rezervoara, samo molekuli H 2 O prelaze u stanje pare, ostaju otopljene tvari. Metode za dobivanje korisnih tvari iz morske vode i metode za njeno pročišćavanje temelje se na ovom svojstvu.

Kada se soli potpuno uklone, dobija se destilovana voda. Kipi na 100°C, a smrzava se na 0°C. Salamure prokuvaju i pretvaraju se u led na drugim temperaturama. Na primjer, voda u Arktičkom oceanu se smrzava na površinskoj temperaturi od 2 °C.

Fizičko stanje žive u normalnim uslovima je tečno. Ovaj srebrno-sivi metal se obično koristi za punjenje medicinskih termometara. Kada se zagrije, živin stupac se diže na vagu i tvar se širi. Zašto se koristi alkohol obojen crvenom bojom, a ne živa? Ovo se objašnjava svojstvima tečnog metala. Kod mrazeva od 30 stepeni, stanje agregacije žive se mijenja, tvar postaje čvrsta.

Ako se medicinski termometar pokvari i živa se izlije, onda je sakupljanje srebrnih kuglica rukama opasno. Štetno je udisati pare žive, ova supstanca je vrlo toksična. U takvim slučajevima djeca se moraju obratiti za pomoć roditeljima i odraslima.

Gasno stanje

Gasovi nisu u stanju da zadrže ni svoju zapreminu ni oblik. Napunimo tikvicu do vrha kiseonikom (njegova hemijska formula je O2). Čim otvorimo bocu, molekuli supstance će se početi mešati sa vazduhom u prostoriji. To se događa zbog Brownovog kretanja. Čak je i starogrčki naučnik Demokrit vjerovao da su čestice materije u stalnom kretanju. U čvrstim materijama, u normalnim uslovima, atomi, molekuli i ioni nemaju priliku da napuste kristalnu rešetku ili da se oslobode veza sa drugim česticama. To je moguće samo kada se velika količina energije dovodi izvana.

U tečnostima je razmak između čestica nešto veći nego u čvrstim materijama; potrebno im je manje energije da razbiju međumolekularne veze. Na primjer, tekuće stanje kisika se opaža samo kada se temperatura plina smanji na -183 °C. Na -223 °C, molekuli O 2 formiraju čvrstu supstancu. Kada temperatura poraste iznad ovih vrijednosti, kisik se pretvara u plin. U ovom obliku se nalazi u normalnim uslovima. Industrijska preduzeća koriste posebne instalacije za odvajanje atmosferskog vazduha i dobijanje azota i kiseonika iz njega. Prvo se zrak hladi i ukapljuje, a zatim se temperatura postepeno povećava. Azot i kiseonik se pretvaraju u gasove pod različitim uslovima.

Zemljina atmosfera sadrži 21% zapremine kiseonika i 78% azota. Ove supstance se ne nalaze u tečnom obliku u gasovitoj ljusci planete. Tečni kiseonik je svetloplave boje i koristi se za punjenje boca pod visokim pritiskom za upotrebu u medicinskim ustanovama. U industriji i građevinarstvu, tečni plinovi su potrebni za obavljanje mnogih procesa. Kiseonik je potreban za gasno zavarivanje i rezanje metala, au hemiji za reakcije oksidacije neorganskih i organskih materija. Ako otvorite ventil boce s kisikom, tlak se smanjuje i tekućina se pretvara u plin.

Tečni propan, metan i butan se široko koriste u energetici, transportu, industriji i kućanstvima. Ove supstance se dobijaju iz prirodnog gasa ili prilikom krekiranja (cepanja) naftne sirovine. Tečne i gasovite mešavine ugljenika igraju važnu ulogu u ekonomijama mnogih zemalja. Ali rezerve nafte i prirodnog gasa su ozbiljno iscrpljene. Prema naučnicima, ova sirovina će trajati 100-120 godina. Alternativni izvor energije je strujanje zraka (vjetar). Brze rijeke i plime i oseke na obalama mora i okeana koriste se za pogon elektrana.

Kiseonik, kao i drugi gasovi, može biti u četvrtom agregatnom stanju, predstavljajući plazmu. Neobičan prijelaz iz čvrstog u plinovito stanje je karakteristična karakteristika kristalnog joda. Tamnoljubičasta tvar se podvrgava sublimaciji - pretvara se u plin, zaobilazeći tekuće stanje.

Kako se vrše prijelazi iz jednog agregatnog oblika materije u drugi?

Promjene u agregatnom stanju tvari nisu povezane s kemijskim transformacijama, to su fizičke pojave. Kako temperatura raste, mnoge čvrste tvari se tope i pretvaraju u tekućine. Daljnji porast temperature može dovesti do isparavanja, odnosno do plinovitog stanja tvari. U prirodi i ekonomiji, takvi prijelazi su karakteristični za jednu od glavnih supstanci na Zemlji. Led, tečnost, para su stanja vode pod različitim spoljnim uslovima. Jedinjenje je isto, njegova formula je H 2 O. Na temperaturi od 0°C i ispod ove vrijednosti voda kristalizira, odnosno pretvara se u led. Kako temperatura raste, nastali kristali se uništavaju - led se topi i ponovo se dobiva tečna voda. Kada se zagrije, nastaje isparavanje - transformacija vode u plin - čak i pri niskim temperaturama. Na primjer, smrznute lokve postepeno nestaju jer voda isparava. Čak i po hladnom vremenu, mokro rublje se suši, ali ovaj proces traje duže nego po vrućem danu.

Svi navedeni prelazi vode iz jednog stanja u drugo od velikog su značaja za prirodu Zemlje. Atmosferske pojave, klima i vrijeme povezani su sa isparavanjem vode sa površine Svjetskog okeana, prijenosom vlage u obliku oblaka i magle na kopno, te padavinama (kiša, snijeg, grad). Ove pojave čine osnovu svjetskog ciklusa vode u prirodi.

Kako se mijenjaju agregatna stanja sumpora?

U normalnim uslovima, sumpor je svetli sjajni kristali ili svetlo žuti prah, odnosno čvrsta je supstanca. Fizičko stanje sumpora se mijenja kada se zagrije. Prvo, kada temperatura poraste na 190 °C, žuta tvar se topi, pretvarajući se u pokretnu tekućinu.

Ako brzo sipate tečni sumpor u hladnu vodu, dobijate smeđu amorfnu masu. Daljnjim zagrijavanjem taline sumpora ona postaje sve viskoznija i tamni. Na temperaturama iznad 300 °C ponovo se mijenja agregatno stanje sumpora, tvar poprima svojstva tekućine i postaje pokretna. Ovi prijelazi nastaju zbog sposobnosti atoma elementa da formiraju lance različitih dužina.

Zašto supstance mogu biti u različitim agregatnim stanjima?

Stanje agregacije sumpora, jednostavne supstance, je čvrsto u normalnim uslovima. Sumpor dioksid je gas, sumporna kiselina je uljna tečnost teža od vode. Za razliku od klorovodične i dušične kiseline, nije hlapljiv; molekule ne isparavaju s njegove površine. Kakvo agregatno stanje ima plastični sumpor koji se dobija zagrijavanjem kristala?

U svom amorfnom obliku, supstanca ima strukturu tečnosti, sa neznatnom fluidnošću. Ali plastični sumpor istovremeno zadržava svoj oblik (kao krutina). Postoje tečni kristali koji imaju niz karakterističnih svojstava čvrstih materija. Dakle, stanje supstance u različitim uslovima zavisi od njene prirode, temperature, pritiska i drugih spoljašnjih uslova.

Koje karakteristike postoje u strukturi čvrstih tijela?

Postojeće razlike između osnovnih agregatnih stanja materije objašnjavaju se interakcijom između atoma, jona i molekula. Na primjer, zašto čvrsto stanje materije dovodi do sposobnosti tijela da održe volumen i oblik? U kristalnoj rešetki metala ili soli, strukturne čestice se privlače jedna drugoj. U metalima, pozitivno nabijeni joni stupaju u interakciju s onim što se naziva "elektronski plin", skup slobodnih elektrona u komadu metala. Kristali soli nastaju zbog privlačenja suprotno nabijenih čestica - iona. Udaljenost između gore navedenih strukturnih jedinica čvrstih tijela je mnogo manja od veličine samih čestica. U ovom slučaju djeluje elektrostatičko privlačenje, daje snagu, ali odbijanje nije dovoljno snažno.

Da bi se uništilo čvrsto stanje agregacije supstance, mora se uložiti napor. Metali, soli i atomski kristali se tope na vrlo visokim temperaturama. Na primjer, željezo postaje tečno na temperaturama iznad 1538 °C. Volfram je vatrostalan i koristi se za izradu žarulja sa žarnom niti za sijalice. Postoje legure koje postaju tečne na temperaturama iznad 3000 °C. Mnogi na Zemlji su u solidnom stanju. Ove sirovine se ekstrahuju tehnologijom u rudnicima i kamenolomima.

Da bi se odvojio čak i jedan ion iz kristala, mora se potrošiti velika količina energije. Ali dovoljno je otopiti sol u vodi da se kristalna rešetka raspadne! Ovaj fenomen se objašnjava nevjerovatnim svojstvima vode kao polarnog rastvarača. Molekuli H 2 O stupaju u interakciju sa ionima soli, uništavajući hemijsku vezu između njih. Dakle, rastvaranje nije jednostavno miješanje različitih supstanci, već fizičko-hemijska interakcija između njih.

Kako molekuli tečnosti međusobno djeluju?

Voda može biti tečnost, čvrsta materija i gas (para). Ovo su njegova osnovna stanja agregacije u normalnim uslovima. Molekule vode sastoje se od jednog atoma kisika za koji su vezana dva atoma vodika. Dolazi do polarizacije kemijske veze u molekuli, a na atomima kisika pojavljuje se djelomični negativni naboj. Vodik postaje pozitivni pol u molekuli, privučen atomom kisika druge molekule. To se zove "vodikova veza".

Tečno agregacijsko stanje karakteriziraju udaljenosti između strukturnih čestica uporedive s njihovim veličinama. Privlačnost postoji, ali je slaba, pa voda ne zadržava svoj oblik. Do isparavanja dolazi zbog razaranja veza koje se javlja na površini tekućine čak i na sobnoj temperaturi.

Postoje li međumolekularne interakcije u plinovima?

Gasovito stanje tvari razlikuje se od tečnog i čvrstog po nizu parametara. Postoje velike praznine između strukturnih čestica gasova, mnogo veće od veličine molekula. U ovom slučaju sile privlačenja uopće ne djeluju. Gasovito agregacijsko stanje je karakteristično za tvari prisutne u zraku: dušik, kisik, ugljični dioksid. Na slici ispod, prva kocka je napunjena gasom, druga tečnošću, a treća čvrstim.

Mnoge tekućine su hlapljive; molekuli tvari se odvajaju od njihove površine i odlaze u zrak. Na primjer, ako prinesete pamučni štapić umočen u amonijak na otvor otvorene boce klorovodične kiseline, pojavljuje se bijeli dim. Hemijska reakcija između hlorovodonične kiseline i amonijaka odvija se u vazduhu, stvarajući amonijum hlorid. U kakvom je stanju agregacije ova supstanca? Njegove čestice koje formiraju bijeli dim su sićušni čvrsti kristali soli. Ovaj eksperiment se mora izvesti pod haubom; supstance su otrovne.

Zaključak

Stanje agregacije gasa proučavali su mnogi istaknuti fizičari i hemičari: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Clayperon, Mendeleev, Le Chatelier. Naučnici su formulisali zakone koji objašnjavaju ponašanje gasovitih supstanci u hemijskim reakcijama kada se spoljni uslovi promene. Otvoreni obrasci nisu bili uključeni samo u školske i univerzitetske udžbenike fizike i hemije. Mnoge hemijske industrije zasnivaju se na znanju o ponašanju i svojstvima supstanci u različitim agregatnim stanjima.