Физичка состојба на алкохоли. Концептот на алкохоли. Кои карактеристики постојат во структурата на цврстите материи?

Предавање 4. Агрегирани состојби на материјата

1. Цврста состојба на материјата.

2. Течна состојба на материјата.

3. Гасовита состојба на материјата.

Супстанциите можат да бидат во три состојби на агрегација: цврста, течна и гасовита. На многу високи температури се јавува еден вид гасовита состојба - плазма (плазма состојба).

1. Цврстата состојба на материјата се карактеризира со тоа што енергијата на интеракција помеѓу честичките е повисока од кинетичката енергија на нивното движење. Повеќето супстанции во цврста состојба имаат кристална структура. Секоја супстанција формира кристали со одредена форма. На пример, натриум хлоридот има кристали во форма на коцки, стипса во форма на октаедрони и натриум нитрат во форма на призми.

Кристалната форма на супстанцијата е најстабилна. Распоредот на честичките во цврсто тело е прикажан во форма на решетка, на чии јазли има одредени честички поврзани со имагинарни линии. Постојат четири главни типа на кристални решетки: атомски, молекуларни, јонски и метални.

Атомска кристална решеткаформирани од неутрални атоми кои се поврзани со ковалентни врски (дијамант, графит, силициум). Молекуларна кристална решеткаимаат нафталин, сахароза, гликоза. Структурните елементи на оваа решетка се поларни и неполарни молекули. Јонска кристална решеткаформирана од позитивно и негативно наелектризирани јони (натриум хлорид, калиум хлорид) кои редовно се менуваат во просторот. Сите метали имаат метална кристална решетка. Неговите јазли содржат позитивно наелектризирани јони, меѓу кои има електрони во слободна состојба.

Кристалните супстанции имаат голем број карактеристики. Една од нив е анизотропијата - различноста на физичките својства на кристалот во различни насоки внатре во кристалот.

2. Во течна состојба на материјата, енергијата на меѓумолекуларната интеракција на честичките е пропорционална со кинетичката енергија на нивното движење. Оваа состојба е средна помеѓу гасовити и кристални. За разлика од гасовите, големите сили на взаемно привлекување дејствуваат помеѓу течните молекули, што ја одредува природата на молекуларното движење. Термичкото движење на течната молекула вклучува вибрационо и транслаторно. Секоја молекула осцилира околу одредена точка на рамнотежа некое време, а потоа се движи и повторно зазема рамнотежна позиција. Ова ја одредува неговата флуидност. Силите на меѓумолекуларната привлечност ги спречуваат молекулите да се движат подалеку една од друга кога се движат.

Својствата на течностите зависат и од волуменот на молекулите и обликот на нивната површина. Ако молекулите на течноста се поларни, тогаш тие се комбинираат (соединуваат) во комплексен комплекс. Таквите течности се нарекуваат поврзани (вода, ацетон, алкохол). Oʜᴎ имаат поголем t kip, имаат помала испарливост и повисока диелектрична константа.

Како што знаете, течностите имаат површинска напнатост. Површински напон- ϶ᴛᴏ површинска енергија по единица површина: ϭ = E/S, каде што ϭ е површински напон; Е – површинска енергија; S – површина. Колку се посилни меѓумолекуларните врски во течноста, толку е поголема нејзината површинска напнатост. Супстанциите кои го намалуваат површинскиот напон се нарекуваат сурфактанти.

Друго својство на течностите е вискозноста. Вискозноста е отпорот што се јавува кога некои слоеви на течност се движат во однос на другите кога таа се движи. Некои течности имаат висок вискозитет (мед, мала), додека други имаат низок вискозитет (вода, етил алкохол).

3. Во гасовита состојба на супстанцијата, енергијата на меѓумолекуларната интеракција на честичките е помала од нивната кинетичка енергија. Поради оваа причина, молекулите на гасот не се држат заедно, туку се движат слободно во волуменот. Гасовите се карактеризираат со следните својства: 1) рамномерна распределба низ целиот волумен на садот во кој се наоѓаат; 2) мала густина во споредба со течности и цврсти материи; 3) лесна компресибилност.

Во гасот, молекулите се наоѓаат на многу големо растојание едни од други, силите на привлекување меѓу нив се мали. На големи растојанија помеѓу молекулите, овие сили се практично отсутни. Гасот во оваа состојба обично се нарекува идеален. Вистинските гасови при високи притисоци и ниски температури не се покоруваат на равенката на состојбата на идеален гас (равенка Менделеев-Клапејрон), бидејќи под овие услови почнуваат да се појавуваат сили на интеракција помеѓу молекулите.

Сите супстанции можат да бидат во различни состојби на агрегација - цврсти, течни, гасовити и плазма. Во античко време се верувало дека светот се состои од земја, вода, воздух и оган. Агрегатните состојби на супстанциите одговараат на оваа визуелна поделба. Искуството покажува дека границите помеѓу состојбите на агрегација се многу произволни. Гасовите при низок притисок и ниски температури се сметаат за идеални; молекулите во нив одговараат на материјалните точки кои можат да се судрат само според законите на еластичното влијание. Силите на интеракција помеѓу молекулите во моментот на ударот се занемарливи, а самите судири се случуваат без губење на механичка енергија. Но, како што се зголемува растојанието помеѓу молекулите, мора да се земе предвид и интеракцијата на молекулите. Овие интеракции почнуваат да влијаат на преминот од гасовита состојба во течна или цврста состојба. Различни видови на интеракции може да се појават помеѓу молекулите.

Силите на меѓумолекуларната интеракција не се заситливи, се разликуваат од силите на хемиската интеракција на атомите, што доведува до формирање на молекули. Тие можат да бидат електростатички поради интеракциите помеѓу наелектризираните честички. Искуството покажа дека квантната механичка интеракција, која зависи од растојанието и меѓусебната ориентација на молекулите, е занемарлива на растојанија помеѓу молекулите од повеќе од 10 -9 m. Кај ретки гасови може да се занемари или може да се претпостави дека енергијата на потенцијалната интеракција практично е еднаква на нула. На кратки растојанија оваа енергија е мала и дејствуваат меѓусебните привлечни сили

на - меѓусебно одбивност и сила

привлекувањето и одбивањето на молекулите се избалансирани и F= 0. Овде силите се одредуваат со нивната поврзаност со потенцијалната енергија.Но честичките се движат, поседувајќи одредена резерва на кинетичка енергија.

gii. Нека една молекула е неподвижна, а друга се судри со неа, имајќи такво снабдување со енергија. Како што молекулите се приближуваат една кон друга, привлечните сили вршат позитивна работа и потенцијалната енергија на нивната интеракција се намалува на далечина.Во исто време, кинетичката енергија (и брзината) се зголемува. Кога растојанието станува помало, привлечните сили ќе бидат заменети со одбивни сили. Работата што ја врши молекулата против овие сили е негативна.

Молекулата ќе се приближи до стационарна молекула додека нејзината кинетичка енергија целосно не се претвори во потенцијал. Минимално растојание г,се вика растојанието до кое молекулите можат да се приближат ефективен дијаметар на молекулата.По запирањето, молекулата ќе почне да се оддалечува под влијание на одбивни сили со зголемена брзина. Откако ќе го помине растојанието повторно, молекулата ќе падне во регионот на привлечни сили, што ќе го забави неговото отстранување. Ефективниот дијаметар зависи од почетната резерва на кинетичка енергија, т.е. оваа вредност не е константна. На еднакви растојанија, потенцијалната енергија на интеракцијата има бескрајно голема вредност или „бариера“ што ги спречува центрите на молекулите да се приближат на помало растојание. Односот на просечната потенцијална енергија на интеракција со просечната кинетичка енергија ја одредува состојбата на агрегација на супстанцијата: за гасови, за течности, за цврсти материи

Кондензираната материја вклучува течности и цврсти материи. Во нив, атомите и молекулите се наоѓаат блиску, речиси допираат. Просечното растојание помеѓу центрите на молекулите во течности и цврсти материи е од редот на (2 -5) 10 -10 m. Нивните густини се исто така приближно исти. Меѓуатомските растојанија ги надминуваат растојанијата на кои електронските облаци продираат еден во друг толку многу што се појавуваат одбивни сили. За споредба, кај гасовите во нормални услови просечното растојание помеѓу молекулите е околу 33 10 -10 m.

ВО течностимеѓумолекуларната интеракција има посилен ефект, термичкото движење на молекулите се манифестира во слаби вибрации околу положбата на рамнотежа, па дури и скока од една позиција во друга. Затоа, тие имаат само редослед со краток дострел во распоредот на честичките, односно конзистентност во распоредот само на најблиските честички и карактеристична флуидност.

Цврсти материиСе карактеризираат со структурна ригидност, имаат точно дефиниран волумен и форма, кои многу помалку се менуваат под влијание на температурата и притисокот. Во цврсти материи, можни се аморфни и кристални состојби. Постојат и меѓусупстанции - течни кристали. Но, атомите во цврстите материи воопшто не се неподвижни, како што може да се помисли. Секој од нив флуктуира цело време под влијание на еластичните сили што се јавуваат меѓу неговите соседи. Повеќето елементи и соединенија имаат кристална структура под микроскоп.

Така, зрната сол за јадење изгледаат како совршени коцки. Кај кристалите, атомите се фиксирани на местата на кристалната решетка и можат да вибрираат само во близина на местата на решетката. Кристалите сочинуваат вистински цврсти материи, а цврстите материи како пластиката или асфалтот заземаат средна позиција помеѓу цврстите и течностите. Аморфното тело, како течност, има редослед со краток дострел, но веројатноста за скокови е мала. Така, стаклото може да се смета за супер ладена течност со зголемена вискозност. Течните кристали имаат флуидност на течности, но го задржуваат уредниот распоред на атомите и имаат анизотропија на својствата.

Хемиските врски на атомите (и околу во) во кристалите се исти како кај молекулите. Структурата и цврстината на цврстите материи се одредуваат со разликите во електростатските сили кои ги поврзуваат атомите што го сочинуваат телото. Механизмот што ги врзува атомите во молекулите може да доведе до формирање на цврсти периодични структури кои може да се сметаат како макромолекули. Како јонски и ковалентни молекули, постојат јонски и ковалентни кристали. Јонските решетки во кристалите се држат заедно со јонски врски (види Сл. 7.1). Структурата на кујнската сол е таква што секој натриум јон има шест соседи - јони на хлор. Оваа дистрибуција одговара на минимална енергија, т.е., кога се формира таква конфигурација, максималната енергија се ослободува. Затоа, како што температурата паѓа под точката на топење, постои тенденција да се формираат чисти кристали. Како што се зголемува температурата, топлинската кинетичка енергија е доволна за да се прекине врската, кристалот ќе почне да се топи, а структурата ќе почне да се урива. Кристалниот полиморфизам е способност да се формираат состојби со различни кристални структури.

Кога се менува распределбата на електричниот полнеж во неутралните атоми, може да се појават слаби интеракции меѓу соседите. Оваа врска се нарекува молекуларна или ван дер Валс (како во молекула на водород). Но, силите на електростатско привлекување можат да се појават и помеѓу неутралните атоми, тогаш не се случуваат преуредувања во електронските обвивки на атомите. Взаемното одбивање додека електронските обвивки се приближуваат една кон друга го поместува центарот на гравитација на негативни полнежи во однос на позитивните. Секој од атомите индуцира електричен дипол во другиот, а тоа доведува до нивно привлекување. Ова е дејство на меѓумолекуларните сили или силите на Ван дер Валс, кои имаат голем радиус на дејство.

Бидејќи водородниот атом е толку мал и неговиот електрон може лесно да се отсели, тој често се привлекува кон два атома одеднаш, формирајќи водородна врска. Водородното поврзување е исто така одговорно за интеракцијата на молекулите на водата едни со други. Тоа објаснува многу од уникатните својства на водата и мразот (сл. 7.4).

Ковалентна врска(или атомски) се постигнува поради внатрешната интеракција на неутралните атоми. Пример за таква врска е врската во молекулата на метанот. Високо врзаната разновидност на јаглерод е дијамант (четири водородни атоми се заменети со четири јаглеродни атоми).

Така, јаглеродот, изграден на ковалентна врска, формира кристал во форма на дијамант. Секој атом е опкружен со четири атоми, формирајќи правилен тетраедар. Но, секој од нив е и теме на соседниот тетраедар. Под други услови, истите јаглеродни атоми се кристализираат во графит.Во графитот тие се исто така поврзани со атомски врски, но формираат рамнини од хексагонални саќе ќелии способни за стрижење. Растојанието помеѓу атомите лоцирани на темињата на хексаедроните е 0,142 nm. Слоевите се наоѓаат на растојание од 0,335 nm, т.е. се слабо врзани, па графитот е пластичен и мек (сл. 7.5). Во 1990 година, имаше бум во истражувањето предизвикан од најавата за откривање на нова супстанција - фулерит,се состои од јаглеродни молекули - фулерени. Оваа форма на јаглерод е молекуларна, т.е. Минималниот елемент не е атом, туку молекула. Името го добил по архитектот Р. Фулер, кој во 1954 година добил патент за градење конструкции направени од шестоаголници и петаголници кои сочинуваат хемисфера. Молекула од 60 јаглеродни атоми со дијаметар од 0,71 nm беа откриени во 1985 година, потоа беа откриени молекули итн. Сите тие имаа стабилни површини,

но најстабилни молекули биле C 60 и СО 70 . Логично е да се претпостави дека графитот се користи како почетен материјал за синтеза на фулерени. Ако е така, тогаш радиусот на хексагоналниот фрагмент треба да биде 0,37 nm. Но, се покажа дека е еднакво на 0,357 nm. Оваа разлика од 2% се должи на фактот што атомите на јаглеродот се наоѓаат на сферична површина на темињата на 20 правилни хексаедони наследени од графитот и 12 правилни пентаедари, т.е. Дизајнот наликува на фудбалска топка. Излегува дека кога се „зашиени“ во затворена сфера, некои од рамните шестоаголници се претвориле во пентаедари. На собна температура, молекулите C60 се кондензираат во структура каде што секоја молекула има 12 соседи на растојание од 0,3 nm. На Т= 349 K, се јавува фазна транзиција од прв ред - решетката е преуредена во кубна. Самиот кристал е полупроводник, но кога се додава алкален метал на C 60 кристалниот филм, суперспроводливоста се јавува на температура од 19 K. Ако еден или друг атом се внесе во оваа шуплива молекула, може да се користи како основа за создавање медиум за складирање со ултра висока густина на информации: густината на снимање ќе достигне 4-10 12 бита/cm 2 . За споредба, филм од феромагнетен материјал дава густина на снимање од редот на 10 7 бита/cm 2, а оптичките дискови, т.е. ласерска технологија, - 10 8 бита/см 2. Овој јаглерод има и други уникатни својства, особено важни во медицината и фармакологијата.

Се манифестира во метални кристали метална врска,кога сите атоми во металот се откажуваат од своите валентни електрони „за колективна употреба“. Тие се слабо врзани за атомските скелети и можат слободно да се движат по кристалната решетка. Околу 2/5 од хемиските елементи се метали. Кај металите (освен живата), врската се формира кога празни орбитали на атоми на метал се преклопуваат и електроните се отстрануваат поради формирање на кристална решетка. Излегува дека катјоните на решетката се обвиени со електронски гас. Метална врска се јавува кога атомите се спојуваат на растојание помало од големината на облакот од надворешни електрони. Со оваа конфигурација (принципот на Паули), енергијата на надворешните електрони се зголемува, а соседните јадра почнуваат да ги привлекуваат овие надворешни електрони, замаглувајќи ги електронските облаци, рамномерно распоредувајќи ги низ металот и претворајќи ги во електронски гас. Така настануваат спроводливите електрони, кои ја објаснуваат високата електрична спроводливост на металите. Во јонските и ковалентни кристали, надворешните електрони се практично врзани, а спроводливоста на овие цврсти материи е многу мала, тие се нарекуваат изолатори.

Внатрешната енергија на течностите се определува со збирот на внатрешните енергии на макроскопските потсистеми на кои може ментално да се подели, и енергиите на интеракцијата на овие потсистеми. Интеракцијата се изведува преку молекуларни сили со радиус на дејство од редот од 10 -9 m. За макросистемите, енергијата на интеракцијата е пропорционална на површината на контактот, па затоа е мала, како фракцијата на површинскиот слој, но ова не е потребно. Таа се нарекува површинска енергија и треба да се земе предвид при проблеми кои вклучуваат површински напон. Обично, течностите заземаат поголем волумен со еднаква тежина, т.е. имаат помала густина. Но, зошто волуменот на мразот и бизмутот се намалуваат за време на топењето и, дури и по точката на топење, го одржуваат овој тренд некое време? Излегува дека овие супстанции во течна состојба се погусти.

Во течност, на секој атом дејствуваат неговите соседи и тој осцилира во внатрешноста на анизотропниот потенцијал што тие го создаваат. За разлика од цврстото тело, оваа дупка е плитка, бидејќи далечните соседи немаат речиси никакво влијание. Непосредната средина на честичките во течноста се менува, односно течноста тече. Кога ќе се достигне одредена температура, течноста ќе зоврие, додека за време на вриење, температурата останува константна. Дојдовната енергија се троши на раскинување на врските, а течноста, кога целосно ќе се скрши, се претвора во гас.

Густината на течностите е многу поголема од густината на гасовите при исти притисоци и температури. Така, волуменот на водата при вриење е само 1/1600 од волуменот на истата маса на водена пареа. Волуменот на течноста малку зависи од притисокот и температурата. Во нормални услови (20 °C и притисок 1,013 10 5 Pa), водата зафаќа волумен од 1 литар. Кога температурата паѓа на 10 °C, волуменот се намалува само за 0,0021, а кога притисокот се зголемува, се намалува за половина.

Иако сè уште не постои едноставен идеален модел на течност, неговата микроструктура е доволно проучена и овозможува квалитативно објаснување на повеќето негови макроскопски својства. Фактот дека во течностите кохезијата на молекулите е послаба отколку во цврсто тело, забележал Галилео; Беше изненаден што големи капки вода се насобраа на листовите зелка и не се шират над листот. Истурената жива или капки вода на мрсна површина добиваат форма на мали топчиња поради адхезија. Ако молекулите на една супстанција се привлечени од молекули на друга супстанција, зборуваме за мокрење,на пример лепак и дрво, масло и метал (и покрај огромниот притисок, маслото се задржува во лежиштата). Но, водата се крева во тенки цевки наречени капилари, и колку е потенка цевката, толку повисоко се крева. Не може да има друго објаснување освен ефектот на мокрење на вода и стакло. Силите на мокрење помеѓу стаклото и водата се поголеми отколку помеѓу молекулите на водата. Кај живата, ефектот е спротивен: навлажнувањето на живата и стаклото е послабо од силите на адхезија помеѓу атомите на живата. Галилео забележал дека иглата подмачкана со маснотии може да лебди на вода, иако тоа е во спротивност со законот на Архимед. Кога иглата плови, можете

но забележете мало отклонување на површината на водата, обидувајќи се да се исправи, како што беше. Силите на адхезија помеѓу молекулите на водата се доволни за да се спречи иглата да падне во водата. Површинскиот слој ја штити водата како филм, ова е површински напон,која има тенденција на обликот на водата да и ја даде најмалата површина – сферична. Но, иглата повеќе нема да лебди на површината на алкохолот, бидејќи кога се додава алкохол во водата, површинскиот напон се намалува и иглата тоне. Сапунот, исто така, го намалува површинскиот напон, така што врелата пена од сапуница, која продира во пукнатините и пукнатините, подобро ја измива нечистотијата, особено оние што содржат маснотии, додека чистата вода едноставно би се виткала во капки.

Плазмата е четвртата состојба на материјата, која е гас составен од збирка наелектризирани честички кои комуницираат на долги растојанија. Во овој случај, бројот на позитивни и негативни полнежи е приближно еднаков, така што плазмата е електрично неутрална. Од четирите елементи, плазмата одговара на оган. За да се трансформира гасот во состојба на плазма, мора да биде јонизира,отстранете ги електроните од атомите. Јонизацијата може да се постигне со загревање, електрично празнење или тешко зрачење. Материјата во Универзумот е главно во јонизирана состојба. Кај ѕвездите, јонизацијата е предизвикана термички, во ретки маглини и меѓуѕвезден гас - од ултравиолетовото зрачење од ѕвездите. Нашето Сонце исто така се состои од плазма; неговото зрачење ги јонизира горните слоеви на земјината атмосфера, т.н. јоносфера,можноста за радио комуникација на долги растојанија зависи од нејзината состојба. Во копнени услови, плазмата ретко се наоѓа - во флуоресцентни светилки или во електричен лак за заварување. Во лабораториите и технологијата, плазмата најчесто се добива со електрично празнење. Во природата, молњата го прави тоа. За време на јонизацијата со празнење, се јавуваат електронски лавини, слични на процесот на верижна реакција. За да се добие термонуклеарна енергија, се користи методот на инјектирање: гасните јони забрзани до многу големи брзини се инјектираат во магнетни стапици, привлекувајќи електрони од околината, формирајќи плазма. Се користи и јонизација на притисок - ударни бранови. Овој метод на јонизација се јавува кај супер-густи ѕвезди, а можеби и во јадрото на Земјата.

Секоја сила што дејствува на јоните и електроните предизвикува електрична струја. Ако не е поврзан со надворешни полиња и не е затворен во плазмата, станува поларизиран. Плазмата ги почитува законите за гасот, но кога се применува магнетно поле, кое го регулира движењето на наелектризираните честички, таа покажува својства кои се сосема невообичаени за гасот. Во силно магнетно поле, честичките почнуваат да се вртат околу линиите на полето и тие слободно се движат по магнетното поле. Тие велат дека ова спирално движење ја поместува структурата на линиите на полето и полето е „замрзнато“ во плазмата. Ретка плазма се опишува со систем на честички, додека погустата плазма е опишана со течен модел.

Високата електрична спроводливост на плазмата е нејзината главна разлика од гасот. Спроводливоста на студената плазма на сончевата површина (0,8 10 -19 J) ја достигнува спроводливоста на металите, а при термонуклеарна температура (1,6 10 -15 J) водородната плазма спроведува струја 20 пати подобро од бакар во нормални услови. Бидејќи плазмата е способна да спроведува струја, на неа често се применува моделот на спроводлива течност. Се смета за континуиран медиум, иако неговата компресибилност го разликува од обичната течност, но оваа разлика се појавува само во тековите чија брзина е поголема од брзината на звукот. Однесувањето на спроводлива течност се изучува во науката наречена магнетна хидродинамика.Во вселената, секоја плазма е идеален проводник, а законите на замрзнатото поле имаат широка примена. Моделот на спроводлива течност ни овозможува да го разбереме механизмот на затворање на плазмата со магнетно поле. Така, плазма потоци се емитуваат од Сонцето, што влијае на атмосферата на Земјата. Самиот тек нема магнетно поле, но во него не може да навлезе надворешно поле според законот за замрзнување. Сончевите текови на плазмата ги туркаат вонредните меѓупланетарни магнетни полиња надвор од околината на Сонцето. Онаму каде што полето е послабо се појавува магнетна празнина. Кога овие корпускуларни плазма текови се приближуваат до Земјата, тие се судираат со магнетното поле на Земјата и се принудени да течат околу него според истиот закон. Излегува дека е еден вид празнина каде што се собира магнетното поле и каде што протокот на плазма не продира. На неговата површина се акумулираат наелектризирани честички кои биле откриени од ракети и сателити - ова е надворешниот радијационен појас на Земјата. Овие идеи беа користени и при решавање на проблемите на затворање на плазмата со магнетно поле во специјални уреди - токамаци (од кратенката на зборовите: тороидална комора, магнет). Со целосно јонизирана плазма содржана во овие и други системи, надежите се полагаат за добивање контролирана термонуклеарна реакција на Земјата. Ова би обезбедило чист и евтин извор на енергија (морска вода). Исто така, се работи на производство и задржување на плазма со помош на фокусирано ласерско зрачење.

Презентација на тема „Алкохоли“ по хемија во формат Powerpoint. Презентацијата за ученици содржи 12 слајдови на кои од хемиски аспект се зборува за алкохолите, нивните физички својства и реакциите со водородни халиди.

Фрагменти од презентацијата

Од историјата

Дали сте знаеле дека уште во 4 век. п.н.е д. дали луѓето знаеле да направат пијалоци што содржат етил алкохол? Виното се произведувало со ферментирање на сокови од овошје и бобинки. Меѓутоа, многу подоцна научиле да ја извлечат опојната компонента од неа. Во 11 век Алхемичарите откриле испарување на испарлива супстанција што се ослободува кога виното се загревало.

Физички својства

Пониските алкохоли се течности кои се многу растворливи во вода, без боја и без мирис.
Повисоките алкохоли се цврсти материи кои се нерастворливи во вода.

Карактеристика на физичките својства: состојба на агрегација

Метил алкохолот (првиот претставник на хомологната серија на алкохоли) е течност. Можеби има висока молекуларна тежина? Бр. Многу помалку од јаглерод диоксид. Тогаш што е тоа?
Излегува дека целата поента е во водородните врски кои се формираат помеѓу молекулите на алкохолот и спречуваат поединечни молекули да одлетаат.

Карактеристика на физичките својства: растворливост во вода

Пониските алкохоли се растворливи во вода, повисоките алкохоли се нерастворливи. Зошто?
Водородните врски се премногу слаби за да ја задржат молекулата на алкохолот, која има голем нерастворлив дел, помеѓу молекулите на водата.

Карактеристика на физичките својства: контракција

Зошто луѓето никогаш не користат волумен, туку само маса, кога решаваат пресметковни проблеми?
Измешајте 500 ml алкохол и 500 ml вода. Добиваме 930 ml раствор. Водородните врски помеѓу молекулите на алкохол и вода се толку силни што вкупниот волумен на растворот се намалува, неговата „компресија“ (од латинскиот contraktio - компресија).

Дали алкохолите се киселини?

Алкохолите реагираат со алкалните метали. Во овој случај, водородниот атом на хидроксилната група се заменува со метал. Изгледа како киселина.
Но, киселинските својства на алкохолите се премногу слаби, толку слаби што алкохолите не влијаат на индикаторите.

Пријателство со сообраќајната полиција.

Дали алкохолот е пријателски настроен со сообраќајната полиција? Но како!
Дали некогаш сте биле запрени од инспектор на сообраќајната полиција? Дали некогаш сте дишеле во цевка?
Ако немате среќа, алкохолот трпи реакција на оксидација, предизвикувајќи промена на бојата и мора да платите казна.

Даваме вода 1

Отстранување на водата - дехидрацијата може да биде интрамолекуларна ако температурата е повеќе од 140 степени. За ова е потребен катализатор - концентрирана сулфурна киселина.

Вратете вода 2

Ако температурата се намали и катализаторот остане ист, тогаш ќе дојде до интермолекуларна дехидрација.

Реакција со водородни халиди.

Оваа реакција е реверзибилна и бара катализатор - концентрирана сулфурна киселина.

Да се дружиш или да не се дружиш со алкохолот.

Интересно прашање. Алкохолот е ксенобиотик - супстанции кои не се наоѓаат во човечкото тело, но влијаат на неговите витални функции. Се зависи од дозата.

Алкохоле хранлива материја која му обезбедува на телото енергија. Во средниот век, телото добивало околу 25% од својата енергија преку консумирање алкохол.
Алкохолот е лек кој има дезинфекција и антибактериско дејство.
Алкохолот е отров кој ги нарушува природните биолошки процеси, ги уништува внатрешните органи и психата и доведува до смрт доколку се консумира прекумерно.

Најчестите сознанија се за три состојби на агрегација: течна, цврста, гасовита; понекогаш ја паметат плазмата, поретко течна кристална. Неодамна на интернет се прошири листа од 17 фази на материјата, преземена од познатиот () Стивен Фрај. Затоа, за нив ќе ви кажеме подетално, бидејќи... треба да знаете малку повеќе за материјата, само за подобро да ги разберете процесите што се случуваат во Универзумот.

Списокот на збирни состојби на материјата дадена подолу се зголемува од најстудените состојби до најжешките итн. може да се продолжи. Во исто време, треба да се разбере дека од гасовитата состојба (бр. 11), најмногу „некомпресирана“, до двете страни на листата, степенот на компресија на супстанцијата и нејзиниот притисок (со одредени резерви за таквите непроучени хипотетички состојби како квантни, зрак или слабо симетрични) се зголемуваат.По текстот е прикажан визуелен график на фазни транзиции на материјата.

1. Квантна- состојба на агрегација на материјата, постигната кога температурата паѓа на апсолутна нула, како резултат на што исчезнуваат внатрешните врски и материјата се распаѓа во слободни кваркови.

2. Бозе-Ајнштајн кондензат- состојба на агрегација на материјата, чија основа се бозоните, оладени до температури блиску до апсолутната нула (помалку од милионити дел од степенот над апсолутната нула). Во таква силно ладена состојба, доволно голем број атоми се наоѓаат во нивните минимални можни квантни состојби и квантните ефекти почнуваат да се манифестираат на макроскопско ниво. Бозе-Ајнштајн кондензат (често наречен Бозе кондензат, или едноставно „бек“) се појавува кога ќе се излади хемиски елемент на екстремно ниски температури (обично нешто над апсолутната нула, минус 273 степени Целзиусови). , е теоретска температура на која сè престанува да се движи).
Тука почнуваат да се случуваат сосема чудни работи со супстанцијата. Процесите обично забележани само на атомско ниво сега се случуваат на скали доволно големи за да се набљудуваат со голо око. На пример, ако ставите „назад“ во лабораториска чаша и ја обезбедите саканата температура, супстанцијата ќе почне да лази по ѕидот и на крајот ќе излезе сама.
Очигледно, овде имаме работа со залуден обид на супстанција да ја намали сопствената енергија (која е веќе на најниско од сите можни нивоа).
Забавувањето на атомите со користење на опрема за ладење произведува единствена квантна состојба позната како Bose, или Bose-Ainstein, кондензат. Овој феномен беше предвиден во 1925 година од А. Ајнштајн, како резултат на генерализација на работата на С. Бозе, каде што беше изградена статистичка механика за честички кои се движат од фотони без маса до атоми со маса (ракописот на Ајнштајн, кој се смета за изгубен, беше откриен во библиотеката на Универзитетот Лајден во 2005 година). Напорите на Бозе и Ајнштајн резултираа со концептот на Бозе за гас кој е предмет на статистиката на Бозе-Ајнштајн, кој ја опишува статистичката дистрибуција на идентични честички со целоброен спин наречен бозони. Бозоните, кои се, на пример, поединечни елементарни честички - фотони и цели атоми, можат да бидат во исти квантни состојби едни со други. Ајнштајн предложил дека ладењето на атомите на бозоните на многу ниски температури ќе предизвика нивно трансформирање (или, со други зборови, кондензирање) во најниската можна квантна состојба. Резултатот од таквата кондензација ќе биде појавата на нова форма на материја.
Оваа транзиција се случува под критичната температура, што е за хомоген тродимензионален гас кој се состои од честички кои не се во интеракција без никакви внатрешни степени на слобода.

3. Фермионски кондензат- состојба на агрегација на супстанција, слична на подлогата, но различна по структура. Како што се приближуваат до апсолутната нула, атомите се однесуваат различно во зависност од големината на нивниот аголен моментум (спин). Бозоните имаат спини со цели броеви, додека фермионите имаат спини кои се множители на 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). Фермионите го почитуваат принципот на исклучување на Паули, кој вели дека ниту еден фермион не може да има иста квантна состојба. Не постои таква забрана за бозоните и затоа тие имаат можност да постојат во една квантна состојба и со тоа да го формираат таканаречениот Бозе-Ајнштајн кондензат. Процесот на формирање на овој кондензат е одговорен за преминот во суперспроводлива состојба.
Електроните имаат спин 1/2 и затоа се класифицирани како фермиони. Тие се комбинираат во парови (наречени Cooper парови), кои потоа формираат Bose кондензат.
Американските научници се обиделе да добијат еден вид молекули од атоми на фермион со длабоко ладење. Разликата од вистинските молекули беше во тоа што немаше хемиска врска помеѓу атомите - тие едноставно се движеа заедно на корелиран начин. Врската помеѓу атомите се покажа дека е уште посилна отколку помеѓу електроните во паровите Купер. Добиените парови на фермиони имаат вкупен спин кој повеќе не е множител на 1/2, затоа, тие веќе се однесуваат како бозони и можат да формираат Bose кондензат со една квантна состојба. За време на експериментот, гас од атоми на калиум-40 бил ладен до 300 нанокелвини, додека гасот бил затворен во таканаречената оптичка стапица. Потоа беше применето надворешно магнетно поле, со помош на кое беше можно да се промени природата на интеракциите помеѓу атомите - наместо силно одбивност, почна да се забележува силна привлечност. При анализа на влијанието на магнетното поле, беше можно да се најде вредност со која атомите почнаа да се однесуваат како Куперови парови електрони. Во следната фаза од експериментот, научниците очекуваат да добијат ефекти на суперспроводливост за фермионскиот кондензат.

4. Суперфлуидна супстанција- состојба во која супстанцијата практично нема вискозитет, а за време на протокот не доживува триење со цврста површина. Последица на ова е, на пример, толку интересен ефект како целосното спонтано „излетување“ на суперфлуидниот хелиум од садот долж неговите ѕидови против силата на гравитацијата. Се разбира, тука нема прекршување на законот за зачувување на енергијата. Во отсуство на сили на триење, хелиумот дејствува само од силите на гравитацијата, силите на меѓуатомската интеракција помеѓу хелиумот и ѕидовите на садот и помеѓу атомите на хелиум. Значи, силите на меѓуатомската интеракција ги надминуваат сите други сили заедно. Како резултат на тоа, хелиумот има тенденција да се шири колку што е можно повеќе на сите можни површини, и затоа „патува“ по ѕидовите на садот. Во 1938 година, советскиот научник Пјотр Капица докажа дека хелиумот може да постои во суперфлуидна состојба.
Вреди да се напомене дека многу од необичните својства на хелиумот се познати подолго време. Меѓутоа, во последните години овој хемиски елемент не разгалува со интересни и неочекувани ефекти. Така, во 2004 година, Мозес Чан и Еун-Сјонг Ким од Универзитетот во Пенсилванија го заинтригираа научниот свет со објавата дека успеале да добијат сосема нова состојба на хелиум - суперфлуидна цврстина. Во оваа состојба, некои атоми на хелиум во кристалната решетка можат да течат околу другите, а хелиумот може да тече низ себе. Ефектот на „супертврдост“ беше теоретски предвиден уште во 1969 година. И тогаш во 2004 година се чинеше дека имаше експериментална потврда. Меѓутоа, подоцнежните и многу интересни експерименти покажаа дека не е сè толку едноставно и можеби оваа интерпретација на феноменот, која претходно беше прифатена како суперфлуидност на цврстиот хелиум, е неточна.
Експериментот на научниците предводени од Хемфри Марис од Универзитетот Браун во САД бил едноставен и елегантен. Научниците поставија наопаку епрувета во затворен резервоар кој содржи течен хелиум. Тие замрзнаа дел од хелиумот во епрувета и во резервоарот на таков начин што границата помеѓу течноста и цврстото внатре во епрувета беше повисока отколку во резервоарот. Со други зборови, во горниот дел од епрувета имаше течен хелиум, во долниот дел имаше цврст хелиум, непречено преминуваше во цврстата фаза на резервоарот, над кој се истури малку течен хелиум - пониско од течноста. ниво во епрувета. Ако течниот хелиум почне да истекува низ цврст хелиум, тогаш разликата во нивоата би се намалила, а потоа можеме да зборуваме за цврст суперфлуид хелиум. И во принцип, во три од 13 експерименти, разликата во нивоата всушност се намали.

5. Супертврда супстанција- состојба на агрегација во која материјата е транспарентна и може да „тече“ како течност, но всушност е лишена од вискозност. Таквите течности се познати многу години, тие се нарекуваат суперфлуиди. Факт е дека ако некој суперфлуид се промешува, тој ќе циркулира речиси засекогаш, додека нормалната течност на крајот ќе се смири. Првите два суперфлуиди беа создадени од истражувачи користејќи хелиум-4 и хелиум-3. Тие беа изладени на речиси апсолутна нула - минус 273 степени Целзиусови. И од хелиум-4, американските научници успеаја да добијат суперцврсто тело. Тие го компресирале замрзнатиот хелиум со повеќе од 60 пати поголем притисок, а потоа го ставиле стаклото исполнето со супстанцијата на ротирачки диск. На температура од 0,175 степени Целзиусови, дискот одеднаш почна да се врти послободно, што според научниците укажува дека хелиумот станал супертело.

6. Цврст- состојба на агрегација на супстанција, која се карактеризира со стабилност на обликот и природата на термичкото движење на атомите, кои вршат мали вибрации околу рамнотежните позиции. Стабилната состојба на цврстите материи е кристална. Постојат цврсти материи со јонски, ковалентни, метални и други видови врски помеѓу атомите, што ја одредува разновидноста на нивните физички својства. Електричните и некои други својства на цврстите материи главно се одредени од природата на движењето на надворешните електрони на неговите атоми. Врз основа на нивните електрични својства, цврстите тела се делат на диелектрици, полупроводници и метали; врз основа на нивните магнетни својства, цврстите тела се делат на дијамагнетни, парамагнетни и тела со подредена магнетна структура. Студиите за својствата на цврстите материи се споија во големо поле - физика на цврста состојба, чиј развој е поттикнат од потребите на технологијата.

7. Аморфна цврстина- кондензирана состојба на агрегација на супстанција, која се карактеризира со изотропија на физичките својства поради нарушениот распоред на атомите и молекулите. Во аморфните цврсти материи, атомите вибрираат околу случајно лоцирани точки. За разлика од кристалната состојба, преминот од цврст аморфен во течен се случува постепено. Различни материи се во аморфна состојба: стакло, смоли, пластика итн.

8. Течен кристале специфична состојба на агрегација на супстанција во која таа истовремено покажува својства на кристал и течност. Веднаш треба да се забележи дека не сите супстанции можат да бидат во течна кристална состојба. Сепак, некои органски супстанции со сложени молекули можат да формираат специфична состојба на агрегација - течни кристални. Оваа состојба се јавува кога се топат кристалите на одредени супстанции. Кога се топат, се формира течна кристална фаза, која се разликува од обичните течности. Оваа фаза постои во опсегот од температурата на топење на кристалот до некоја повисока температура, кога ќе се загрее до која течниот кристал се претвора во обична течност.
Како течниот кристал се разликува од течниот и обичниот кристал и како е сличен на нив? Како обична течност, течниот кристал има флуидност и го добива обликот на садот во кој е сместен. Вака се разликува од сите познати кристали. Сепак, и покрај ова својство, кое го соединува со течност, има својство карактеристично за кристалите. Ова е распоредот во просторот на молекулите што го формираат кристалот. Навистина, ова нарачка не е толку комплетно како кај обичните кристали, но, сепак, значително влијае на својствата на течните кристали, што ги разликува од обичните течности. Нецелосното просторно уредување на молекулите што формираат течен кристал се манифестира во фактот што кај течните кристали не постои целосен ред во просторното распоредување на центрите на гравитација на молекулите, иако може да има делумен ред. Тоа значи дека тие немаат цврста кристална решетка. Затоа, течните кристали, како и обичните течности, имаат својство на флуидност.
Задолжително својство на течните кристали, што ги доближува до обичните кристали, е присуството на редослед на просторна ориентација на молекулите. Овој редослед во ориентација може да се манифестира, на пример, во фактот дека сите долги оски на молекули во течен кристален примерок се ориентирани на ист начин. Овие молекули мора да имаат издолжена форма. Покрај наједноставното именувано подредување на молекуларните оски, во течниот кристал може да се појави и покомплексен ориентациски редослед на молекули.
Во зависност од видот на подредување на молекуларните оски, течните кристали се делат на три вида: нематски, смектички и холестерични.
Истражувањата за физиката на течните кристали и нивните апликации во моментов се спроведуваат на широк фронт во сите најразвиени земји во светот. Домашното истражување е концентрирано и во академските и во индустриските истражувачки институции и има долга традиција. Делата на В.К., завршени уште во триесеттите години во Ленинград, станаа широко познати и признати. Фредерикс на В.Н. Цветкова. Во последниве години, брзото проучување на течните кристали покажа дека домашните истражувачи, исто така, имаат значаен придонес во развојот на проучувањето на течните кристали воопшто и, особено, на оптиката на течните кристали. Така, делата на И.Г. Чистјакова, А.П. Капустина, С.А. Бразовски, С.А. Пикина, Л.М. Блинов и многу други советски истражувачи се широко познати на научната заедница и служат како основа за голем број ефективни технички апликации на течните кристали.
Постоењето на течни кристали е воспоставено многу одамна, поточно во 1888 година, односно пред речиси еден век. Иако научниците се сретнале со оваа состојба на материјата пред 1888 година, таа официјално била откриена подоцна.
Првиот кој открил течни кристали бил австрискиот ботаничар Рајницер. Додека ја проучувал новата супстанција холестерил бензоат што ја синтетизирал, открил дека на температура од 145°C кристалите на оваа супстанца се топат, формирајќи заматена течност која силно ја расфрла светлината. Како што продолжува загревањето, со достигнување на температура од 179°C, течноста станува бистра, т.е. почнува да се однесува оптички како обична течност, на пример вода. Холестерил бензоат покажа неочекувани својства во матна фаза. Испитувајќи ја оваа фаза под поларизирачки микроскоп, Рајницер открил дека таа покажува двојно прекршување. Ова значи дека индексот на рефракција на светлината, односно брзината на светлината во оваа фаза, зависи од поларизацијата.

9. Течност- состојба на агрегација на супстанција, комбинирајќи ги карактеристиките на цврста состојба (зачувување на волуменот, одредена цврстина на истегнување) и гасовита состојба (променливост на обликот). Течностите се карактеризираат со краток дострел во распоредот на честичките (молекули, атоми) и мала разлика во кинетичката енергија на топлинското движење на молекулите и нивната потенцијална енергија на интеракција. Термичкото движење на течните молекули се состои од осцилации околу рамнотежните позиции и релативно ретки скокови од една рамнотежна позиција во друга; флуидноста на течноста е поврзана со ова.

10. Суперкритична течност(SCF) е состојба на агрегација на супстанција во која исчезнува разликата помеѓу течната и гасната фаза. Секоја супстанција на температура и притисок над нејзината критична точка е суперкритична течност. Својствата на супстанцијата во суперкритична состојба се средни помеѓу нејзините својства во гасната и течната фаза. Така, SCF има висока густина, блиску до течност и низок вискозитет, како гасовите. Коефициентот на дифузија во овој случај има средна вредност помеѓу течноста и гасот. Супстанциите во суперкритична состојба може да се користат како замена за органски растворувачи во лабораториски и индустриски процеси. Најголем интерес и дистрибуција добија суперкритичната вода и суперкритичниот јаглерод диоксид поради одредени својства.
Едно од најважните својства на суперкритичната состојба е способноста да се раствораат супстанции. Со менување на температурата или притисокот на течноста, можете да ги промените неговите својства во широк опсег. Така, можно е да се добие течност чии својства се блиску до течност или гас. Така, способноста за растворање на течноста се зголемува со зголемување на густината (на константна температура). Бидејќи густината се зголемува со зголемување на притисокот, промената на притисокот може да влијае на способноста за растворање на течноста (на константна температура). Во случај на температура, зависноста на својствата на течноста е нешто посложена - при постојана густина, се зголемува и способноста за растворање на течноста, но во близина на критичната точка, мало зголемување на температурата може да доведе до нагло опаѓање во густина и, соодветно, способност за растворање. Суперкритичните течности се мешаат меѓу себе без ограничување, така што кога ќе се достигне критичната точка на смесата, системот секогаш ќе биде еднофазен. Приближната критична температура на бинарна смеса може да се пресмета како аритметичка средина на критичните параметри на супстанциите Tc(mix) = (молска фракција A) x TcA + (молска фракција B) x TcB.

11. Гасовита- (француски газ, од грчки хаос - хаос), состојба на агрегација на супстанција во која кинетичката енергија на топлинското движење на нејзините честички (молекули, атоми, јони) значително ја надминува потенцијалната енергија на интеракциите меѓу нив, и затоа честичките се движат слободно, рамномерно пополнувајќи го во отсуство на надворешни полиња целиот волумен што им е предвиден.

12. Плазма- (од грчката плазма - извајана, обликувана), состојба на материјата која е јонизиран гас во кој концентрациите на позитивните и негативните полнежи се еднакви (квазинеутралност). Огромното мнозинство на материјата во Универзумот е во состојба на плазма: ѕвезди, галактички маглини и меѓуѕвездена средина. Во близина на Земјата, плазмата постои во форма на сончев ветер, магнетосфера и јоносфера. Високотемпературната плазма (T ~ 106 - 108K) од мешавина на деутериум и тритиум се проучува со цел да се спроведе контролирана термонуклеарна фузија. Плазмата со ниска температура (T Ј 105K) се користи во различни уреди за испуштање гас (гасни ласери, јонски уреди, MHD генератори, плазматрони, плазма мотори итн.), како и во технологијата (види плазма металургија, плазма дупчење, плазма технологија).

13. Дегенерирана материја— е средна фаза помеѓу плазмата и неутрониумот. Забележан е кај белите џуџиња и игра важна улога во еволуцијата на ѕвездите. Кога атомите се подложени на екстремно високи температури и притисоци, тие ги губат своите електрони (тие стануваат електронски гас). Со други зборови, тие се целосно јонизирани (плазма). Притисокот на таков гас (плазма) се одредува со притисокот на електроните. Ако густината е многу висока, сите честички се присилуваат поблиску една до друга. Електроните можат да постојат во состојби со специфични енергии и ниту еден два електрона не може да има иста енергија (освен ако нивните вртења се спротивни). Така, во густ гас, сите пониски енергетски нивоа се полни со електрони. Таквиот гас се нарекува дегенериран. Во оваа состојба, електроните покажуваат дегенериран електронски притисок, кој се спротивставува на силите на гравитацијата.

14. Неутрониум- состојба на агрегација во која материјата поминува при ултра висок притисок, што сè уште е недостижно во лабораторија, но постои внатре во неутронските ѕвезди. За време на транзицијата кон неутронската состојба, електроните на супстанцијата комуницираат со протоните и се претвораат во неутрони. Како резултат на тоа, материјата во неутронска состојба целосно се состои од неутрони и има густина од редот на јадрото. Температурата на супстанцијата не треба да биде премногу висока (во енергетски еквивалент, не повеќе од сто MeV).
Со силно зголемување на температурата (стотици MeV и повеќе), различни мезони почнуваат да се раѓаат и да се уништуваат во неутронска состојба. Со понатамошно зголемување на температурата, се јавува деконфинција, а супстанцијата преминува во состојба на кварк-глуонска плазма. Веќе не се состои од хадрони, туку постојано се раѓаат и исчезнуваат кваркови и глуони.

15. Кварк-глуонска плазма(хромоплазма) - состојба на агрегација на материјата во физиката со висока енергија и физиката на елементарните честички, во која хадронската материја поминува во состојба слична на состојбата во која електроните и јоните се наоѓаат во обичната плазма.
Вообичаено, материјата во хадроните е во таканаречената безбојна („бела“) состојба. Односно, кварковите со различни бои се поништуваат едни со други. Слична состојба постои и во обичната материја - кога сите атоми се електрично неутрални, т.е.
позитивните полнежи во нив се компензираат со негативни. На високи температури, може да дојде до јонизација на атомите, при што полнежите се одвојуваат, а супстанцијата станува, како што велат, „квази-неутрална“. Односно, целиот облак на материјата како целина останува неутрален, но неговите поединечни честички престануваат да бидат неутрални. Истото, очигледно, може да се случи и со хадронската материја - при многу високи енергии, бојата се ослободува и ја прави супстанцијата „квази-безбојна“.
Веројатно, материјата на Универзумот била во состојба на кварк-глуонска плазма во првите моменти по Големата експлозија. Сега кварк-глуонската плазма може да се формира за кратко време при судири на честички со многу високи енергии.
Кварк-глуонската плазма беше произведена експериментално во акцелераторот RHIC во Националната лабораторија Брукхевен во 2005 година. Максималната плазма температура од 4 трилиони степени Целзиусови беше добиена таму во февруари 2010 година.

16. Чудна супстанција- состојба на агрегација во која материјата е компресирана до максимални вредности на густина, може да постои во форма на „кварк супа“. Кубен сантиметар материја во оваа состојба ќе тежи милијарди тони; дополнително, ќе ја трансформира секоја нормална супстанција со која ќе дојде во контакт во истата „чудна“ форма со ослободување на значителна количина на енергија.
Енергијата што може да се ослободи кога јадрото на ѕвездата ќе се претвори во „чудна материја“ ќе доведе до супермоќна експлозија на „кварк нова“ - и, според Лихи и Ујед, токму тоа го забележале астрономите во септември 2006 година.
Процесот на формирање на оваа супстанца започна со обична супернова, во која се претвори масивна ѕвезда. Како резултат на првата експлозија, беше формирана неутронска ѕвезда. Но, според Лихи и Ујед, тој не траел многу долго - бидејќи се чинеше дека неговата ротација е забавена од сопственото магнетно поле, почна да се намалува уште повеќе, формирајќи куп „чудна материја“, што доведе до рамномерна помоќни за време на обична експлозија на супернова, ослободување на енергија - и надворешните слоеви на материјата на поранешната неутронска ѕвезда, кои летаат во околниот простор со брзина блиска до брзината на светлината.

17. Силно симетрична супстанција- ова е супстанца компресирана до тој степен што микрочестичките во неа се наслонети една врз друга, а самото тело пропаѓа во црна дупка. Терминот „симетрија“ се објаснува на следниов начин: Да ги земеме агрегативните состојби на материјата познати на сите од училиштето - цврста, течна, гасовита. За дефинитивно, да го разгледаме идеалниот бесконечен кристал како цврсто тело. Постои одредена, таканаречена дискретна симетрија во однос на преносот. Ова значи дека ако ја поместите кристалната решетка за растојание еднакво на интервалот помеѓу два атома, ништо нема да се промени во него - кристалот ќе се совпадне со себе. Ако кристалот се стопи, тогаш симетријата на добиената течност ќе биде различна: ќе се зголеми. Во кристал, само точките оддалечени една од друга на одредени растојанија, таканаречените јазли на кристалната решетка, во кои се наоѓале идентични атоми, биле еквивалентни.
Течноста е хомогена во текот на целиот волумен, сите нејзини точки не се разликуваат една од друга. Ова значи дека течностите може да се поместат за произволни растојанија (а не само некои дискретни, како во кристал) или да се ротираат со произволни агли (што воопшто не може да се направи кај кристалите) и ќе се совпадне со себе. Нејзиниот степен на симетрија е поголем. Гасот е уште посиметричен: течноста зафаќа одреден волумен во садот и има асиметрија внатре во садот каде што има течност и точки каде што ја нема. Гасот го зафаќа целиот волумен што му е обезбеден, и во оваа смисла, сите негови точки не се разликуваат една од друга. Сепак, овде би било поправилно да не зборуваме за точки, туку за мали, но макроскопски елементи, бидејќи на микроскопско ниво сè уште има разлики. Во некои точки во даден момент во времето има атоми или молекули, додека во други нема. Симетријата се забележува само во просек, или преку некои макроскопски параметри за волумен или со текот на времето.
Но, сè уште нема моментална симетрија на микроскопско ниво. Ако супстанцијата е многу силно компресирана, до притисоци кои се неприфатливи во секојдневниот живот, компресирана така што атомите се здробени, нивните лушпи продираат една во друга и јадрата почнуваат да се допираат, на микроскопско ниво се јавува симетрија. Сите јадра се идентични и притиснати едни против други, не постојат само меѓуатомски, туку и меѓунуклеарни растојанија, а супстанцијата станува хомогена (чудна супстанција).
Но, постои и субмикроскопско ниво. Јадрата се составени од протони и неутрони кои се движат наоколу внатре во јадрото. Има и одреден простор меѓу нив. Ако продолжите да се компресирате така што јадрата ќе бидат згмечени, нуклеоните цврсто ќе се притиснат еден на друг. Тогаш на субмикроскопско ниво ќе се појави симетрија, која не постои ниту внатре во обичните јадра.
Од она што е кажано, може да се забележи еден многу дефинитивен тренд: колку е поголема температурата и колку е поголем притисокот, толку супстанцијата станува посиметрична. Врз основа на овие размислувања, супстанцијата компресирана до својот максимум се нарекува високо симетрична.

18. Слабо симетрична материја- состојба спротивна на силно симетричната материја во нејзините својства, присутна во многу раниот Универзум на температура блиска до Планковата, можеби 10-12 секунди по Големата експлозија, кога силните, слабите и електромагнетните сили претставуваа една суперсила. Во оваа состојба, супстанцијата е компресирана до тој степен што нејзината маса се претвора во енергија, која почнува да се надува, односно се шири на неодредено време. Сè уште не е можно да се постигнат енергиите за експериментално добивање на супермоќ и пренесување на материјата во оваа фаза под копнени услови, иако таквите обиди беа направени во Големиот хадронски судирач за проучување на раниот универзум. Поради отсуството на гравитациска интеракција во суперсилата што ја формира оваа супстанца, суперсилата не е доволно симетрична во споредба со суперсиметричната сила што ги содржи сите 4 типа на интеракции. Затоа, оваа состојба на агрегација доби такво име.

19. Супстанција на зрачење- ова, всушност, веќе воопшто не е материја, туку енергија во чиста форма. Меѓутоа, токму оваа хипотетичка состојба на агрегација ќе ја преземе телото што ја достигнало брзината на светлината. Може да се добие и со загревање на телото до температурата на Планк (1032 К), односно забрзување на молекулите на супстанцијата до брзината на светлината. Како што следува од теоријата на релативноста, кога брзината достигнува повеќе од 0,99 секунди, масата на телото почнува да расте многу побрзо отколку со „нормално“ забрзување; покрај тоа, телото се издолжува, се загрева, односно почнува да зрачи во инфрацрвениот спектар. При преминување на прагот од 0,999 секунди, телото радикално се менува и започнува брза фазна транзиција до состојбата на зрачење. Како што следува од формулата на Ајнштајн, земена во целост, растечката маса на финалната супстанција се состои од маси одвоени од телото во форма на термичко, рендгенско, оптичко и друго зрачење, енергијата на секоја од нив е опишана со следниот термин во формулата. Така, тело што се приближува до брзината на светлината ќе почне да емитира во сите спектри, ќе расте во должина и ќе се забави со текот на времето, разредувајќи се до должината на Планк, односно кога ќе достигне брзина c, телото ќе се претвори во бескрајно долг и тенок зрак, кој се движи со брзина на светлината и се состои од фотони кои немаат должина, а неговата бесконечна маса целосно ќе се претвори во енергија. Затоа, таквата супстанција се нарекува зрак.

Прашањата за тоа каква е состојбата на агрегација, какви карактеристики и својства имаат цврстите, течностите и гасовите се дискутирани на неколку курсеви за обука. Постојат три класични состојби на материјата, со свои карактеристични структурни карактеристики. Нивното разбирање е важна точка во разбирањето на науките за Земјата, живите организми и индустриските активности. Овие прашања ги проучуваат физиката, хемијата, географијата, геологијата, физичката хемија и други научни дисциплини. Супстанциите кои, под одредени услови, се во еден од трите основни типови на состојба може да се променат со зголемување или намалување на температурата и притисокот. Да ги разгледаме можните премини од една состојба на агрегација во друга, како што се случуваат во природата, технологијата и секојдневниот живот.

Што е состојба на агрегација?

Зборот од латинско потекло „агрего“ преведен на руски значи „да се приклучи“. Научниот термин се однесува на состојбата на истото тело, супстанција. Постоењето на цврсти материи, гасови и течности на одредени температури и различни притисоци е карактеристично за сите обвивки на Земјата. Покрај трите основни состојби на агрегација, постои и четврта. При покачена температура и постојан притисок, гасот се претвора во плазма. За подобро да се разбере што е состојба на агрегација, неопходно е да се запаметат најмалите честички што ги сочинуваат супстанциите и телата.

Дијаграмот погоре покажува: а - гас; б - течност; c е цврсто тело. На таквите слики, круговите ги означуваат структурните елементи на супстанциите. Ова е симбол; всушност, атомите, молекулите и јоните не се цврсти топчиња. Атомите се состојат од позитивно наелектризирано јадро околу кое негативно наелектризираните електрони се движат со голема брзина. Знаењето за микроскопската структура на материјата помага подобро да се разберат разликите што постојат помеѓу различните збирни форми.

Идеи за микрокосмосот: од Античка Грција до 17 век

Првите информации за честичките кои ги сочинуваат физичките тела се појавија во Античка Грција. Мислителите Демокрит и Епикур воведоа таков концепт како атомот. Тие веруваа дека овие најмали неделиви честички од различни супстанции имаат облик, одредени големини и се способни за движење и интеракција една со друга. Атомизмот стана најнапредното учење на античка Грција за своето време. Но, неговиот развој забави во средниот век. Оттогаш научниците биле прогонувани од Инквизицијата на Римокатоличката црква. Затоа, до модерните времиња, немаше јасен концепт за состојбата на материјата. Дури по 17 век, научниците R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier ги формулирале одредбите на атомско-молекуларната теорија, кои денес не го изгубиле своето значење.

Атоми, молекули, јони - микроскопски честички на структурата на материјата

Значителен пробив во разбирањето на микросветот се случи во 20 век, кога беше измислен електронскиот микроскоп. Земајќи ги предвид откритијата направени од научниците порано, беше можно да се состави кохерентна слика за микросветот. Теориите кои ја опишуваат состојбата и однесувањето на најмалите честички на материјата се доста сложени; тие се однесуваат на полето на За да се разберат карактеристиките на различните збирни состојби на материјата, доволно е да се знаат имињата и карактеристиките на главните структурни честички кои се формираат различни супстанции.

Атомите се хемиски неделиви честички. Тие се зачувани во хемиски реакции, но се уништуваат во нуклеарни реакции. Металите и многу други супстанции со атомска структура имаат цврста состојба на агрегација во нормални услови.
Молекулите се честички кои се разградуваат и формираат во хемиски реакции. кислород, вода, јаглерод диоксид, сулфур. Физичката состојба на кислород, азот, сулфур диоксид, јаглерод, кислород во нормални услови е гасовита.
Јоните се наелектризираните честички што атомите и молекулите ги добиваат кога добиваат или губат електрони - микроскопски негативно наелектризирани честички. Многу соли имаат јонска структура, на пример кујнска сол, железо сулфат и бакар сулфат.

Постојат супстанции чии честички се наоѓаат во вселената на одреден начин. Подредената меѓусебна положба на атомите, јоните и молекулите се нарекува кристална решетка. Типично, јонските и атомските кристални решетки се карактеристични за цврсти материи, молекуларни - за течности и гасови. Дијамантот се одликува со висока цврстина. Неговата атомска кристална решетка е формирана од јаглеродни атоми. Но, мекиот графит исто така се состои од атоми на овој хемиски елемент. Само тие се наоѓаат различно во вселената. Вообичаената состојба на агрегација на сулфур е цврста, но на високи температури супстанцијата се претвора во течност и аморфна маса.

Супстанции во цврста состојба на агрегација

Цврстите материи во нормални услови го задржуваат својот волумен и форма. На пример, зрно песок, зрно шеќер, сол, парче камен или метал. Ако го загреете шеќерот, супстанцијата почнува да се топи, претворајќи се во вискозна кафеава течност. Да престанеме да се грееме и пак ќе добиеме солидна. Ова значи дека еден од главните услови за преминување на цврста во течност е неговото загревање или зголемување на внатрешната енергија на честичките на супстанцијата. Цврстата состојба на агрегација на сол, која се користи за храна, исто така може да се промени. Но, за да се стопи кујнската сол потребна е повисока температура отколку кога се загрева шеќерот. Факт е дека шеќерот се состои од молекули, а кујнската сол се состои од наелектризирани јони кои посилно се привлекуваат еден кон друг. Цврстите материи во течна форма не ја задржуваат својата форма бидејќи се уништуваат кристалните решетки.

Течната агрегатна состојба на солта при топење се објаснува со кршењето на врските помеѓу јоните во кристалите. Се ослободуваат наполнети честички кои можат да носат електрични полнежи. Стопените соли спроведуваат електрицитет и се спроводници. Во хемиската, металуршката и инженерската индустрија, цврстите материи се претвораат во течности за да произведат нови соединенија или да им дадат различни форми. Металните легури станаа широко распространети. Постојат неколку начини за нивно добивање, поврзани со промени во состојбата на агрегација на цврсти суровини.

Течноста е една од основните состојби на агрегација

Ако истурете 50 ml вода во колба со тркалезно дно, ќе забележите дека супстанцијата веднаш ќе добие облик на хемиски сад. Но, штом ќе ја истуриме водата од колбата, течноста веднаш ќе се прошири на површината на масата. Волуменот на вода ќе остане ист - 50 ml, но неговата форма ќе се промени. Наведените карактеристики се карактеристични за течната форма на постоење на материјата. Многу органски материи се течности: алкохоли, растителни масла, киселини.

Млекото е емулзија, односно течност која содржи капки маснотии. Корисен течен ресурс е маслото. Се извлекува од бунари со помош на апарати за дупчење на копно и во океанот. Морската вода е исто така суровина за индустријата. Неговата разлика од слатката вода во реките и езерата лежи во содржината на растворени материи, главно соли. Кога испаруваат од површината на резервоарите, само молекулите на H 2 O преминуваат во состојба на пареа, остануваат растворените материи. На ова својство се засноваат методите за добивање корисни материи од морската вода и методите за нејзино прочистување.

Кога целосно ќе се отстранат солите, се добива дестилирана вода. Врие на 100°C и замрзнува на 0°C. Саламура се вари и се претвора во мраз на други температури. На пример, водата во Арктичкиот Океан се замрзнува на површинска температура од 2 °C.

Физичката состојба на живата во нормални услови е течна. Овој сребрено-сив метал најчесто се користи за полнење медицински термометри. Кога се загрева, живата колона се крева на скалата и супстанцијата се шири. Зошто се користи алкохол обоен со црвена боја, а не жива? Ова се објаснува со својствата на течниот метал. При мразови од 30 степени, состојбата на агрегација на жива се менува, супстанцијата станува цврста.

Ако медицинскиот термометар се скрши и живата се излее, тогаш собирањето на сребрените топчиња со раце е опасно. Штетно е да се вдишува жива пареа, оваа супстанца е многу токсична. Во такви случаи, децата треба да се обратат за помош кај родителите и возрасните.

Гасовита состојба

Гасовите не се во состојба да го одржат ниту својот волумен ниту обликот. Ајде да ја наполниме колбата до врвот со кислород (неговата хемиска формула е O2). Веднаш штом ќе ја отвориме колбата, молекулите на супстанцијата ќе почнат да се мешаат со воздухот во просторијата. Ова се случува поради Брауновото движење. Дури и античкиот грчки научник Демокрит верувал дека честичките од материјата се во постојано движење. Во цврсти материи, во нормални услови, атомите, молекулите и јоните немаат можност да ја напуштат кристалната решетка или да се ослободат од врските со други честички. Ова е можно само кога голема количина на енергија се снабдува однадвор.

Во течностите, растојанието помеѓу честичките е малку поголемо отколку во цврстите материи; тие бараат помалку енергија за да ги прекинат меѓумолекуларните врски. На пример, течната состојба на кислородот се забележува само кога температурата на гасот се намалува на -183 °C. На -223 °C, молекулите на O 2 формираат цврста материја. Кога температурата се зголемува над овие вредности, кислородот се претвора во гас. Во оваа форма се наоѓа во нормални услови. Индустриските претпријатија работат со посебни инсталации за одвојување на атмосферскиот воздух и добивање на азот и кислород од него. Прво, воздухот се лади и втечнува, а потоа температурата постепено се зголемува. Азотот и кислородот се претвораат во гасови под различни услови.

Земјината атмосфера содржи 21% по волумен кислород и 78% азот. Овие супстанции не се наоѓаат во течна форма во гасовитата обвивка на планетата. Течниот кислород има светло сина боја и се користи за полнење цилиндри под висок притисок за употреба во медицински услови. Во индустријата и градежништвото, течните гасови се потребни за извршување на многу процеси. Кислородот е потребен за гасно заварување и сечење метали, а во хемијата за реакции на оксидација на неоргански и органски материи. Ако го отворите вентилот на боца со кислород, притисокот се намалува и течноста се претвора во гас.

Течниот пропан, метан и бутан се широко користени во енергетиката, транспортот, индустријата и активностите во домаќинството. Овие супстанции се добиваат од природен гас или при пукање (расцепување) на нафтената суровина. Јаглеродните течни и гасовити мешавини играат важна улога во економиите на многу земји. Но, резервите на нафта и природен гас се значително исцрпени. Според научниците, оваа суровина ќе трае 100-120 години. Алтернативен извор на енергија е протокот на воздух (ветрот). Брзотечните реки и плимата и осеката на бреговите на морињата и океаните се користат за управување со електрани.

Кислородот, како и другите гасови, може да биде во четврта состојба на агрегација, што претставува плазма. Невообичаениот премин од цврста во гасовита состојба е карактеристична карактеристика на кристалниот јод. Темно виолетова супстанција се подложува на сублимација - се претвора во гас, заобиколувајќи ја течната состојба.

Како се прават транзиции од една збирна форма на материја во друга?

Промените во агрегатната состојба на супстанциите не се поврзани со хемиски трансформации, тоа се физички феномени. Како што се зголемува температурата, многу цврсти материи се топат и се претвораат во течност. Понатамошното зголемување на температурата може да доведе до испарување, односно до гасовита состојба на супстанцијата. Во природата и економијата, ваквите транзиции се карактеристични за една од главните супстанции на Земјата. Мразот, течноста, пареата се состојби на вода под различни надворешни услови. Соединението е исто, неговата формула е H 2 O. На температура од 0 ° C и под оваа вредност, водата кристализира, односно се претвора во мраз. Со зголемувањето на температурата, добиените кристали се уништуваат - мразот се топи и повторно се добива течна вода. Кога се загрева, се формира испарување - трансформација на водата во гас - дури и при ниски температури. На пример, замрзнатите барички постепено исчезнуваат бидејќи водата испарува. Дури и во ладно време, влажните алишта се сушат, но овој процес трае подолго отколку на топол ден.

Сите наведени премини на вода од една во друга состојба се од големо значење за природата на Земјата. Атмосферските феномени, климата и времето се поврзани со испарувањето на водата од површината на Светскиот океан, пренесувањето на влагата во форма на облаци и магла до копното и врнежите (дожд, снег, град). Овие феномени ја формираат основата на Светскиот воден циклус во природата.

Како се менуваат збирните состојби на сулфур?

Во нормални услови, сулфурот е светли сјајни кристали или светло жолт прав, односно е цврста материја. Физичката состојба на сулфурот се менува кога се загрева. Прво, кога температурата се зголемува до 190 °C, жолтата супстанција се топи, претворајќи се во мобилна течност.

Ако брзо истурете течен сулфур во ладна вода, добивате кафеава аморфна маса. Со понатамошно загревање на топењето на сулфурот, тој станува се повеќе вискозен и потемнува. На температури над 300 °C, состојбата на агрегација на сулфур повторно се менува, супстанцијата стекнува својства на течност и станува подвижна. Овие транзиции се јавуваат поради способноста на атомите на елементот да формираат синџири со различни должини.

Зошто супстанциите можат да бидат во различни физички состојби?

Состојбата на агрегација на сулфур, едноставна супстанција, е цврста во обични услови. Сулфур диоксидот е гас, сулфурната киселина е мрсна течност потешка од водата. За разлика од хлороводородната и азотна киселина, таа не е испарлива, молекулите не испаруваат од неговата површина. Каква состојба на агрегација има пластичниот сулфур кој се добива со загревање на кристалите?

Во својата аморфна форма, супстанцијата има структура на течност, со незначителна флуидност. Но, пластичниот сулфур истовремено ја задржува својата форма (како цврста супстанца). Постојат течни кристали кои имаат голем број на карактеристични својства на цврстите материи. Така, состојбата на супстанцијата под различни услови зависи од нејзината природа, температура, притисок и други надворешни услови.

Кои карактеристики постојат во структурата на цврстите материи?

Постојните разлики помеѓу основните агрегатни состојби на материјата се објаснуваат со интеракцијата помеѓу атомите, јоните и молекулите. На пример, зошто цврстата состојба на материјата доведува до способност на телата да одржуваат волумен и форма? Во кристалната решетка на метал или сол, структурните честички се привлекуваат една кон друга. Кај металите, позитивно наелектризираните јони комуницираат со она што се нарекува „електронски гас“, збирка на слободни електрони во парче метал. Кристалите на сол се појавуваат поради привлекување на спротивно наелектризирани честички - јони. Растојанието помеѓу горенаведените структурни единици на цврсти материи е многу помало од големините на самите честички. Во овој случај, електростатското привлекување дејствува, дава сила, но одбивноста не е доволно силна.

За да се уништи цврстата состојба на агрегација на супстанцијата, мора да се направи напор. Металите, солите и атомските кристали се топат на многу високи температури. На пример, железото станува течно на температури над 1538 °C. Волфрамот е огноотпорен и се користи за производство на блескаво влакно за светилки. Постојат легури кои стануваат течни на температури над 3000 °C. Многумина на Земјата се во цврста состојба. Овие суровини се извлекуваат со помош на технологија во рудници и каменоломи.

За да се одвои дури и еден јон од кристал, мора да се потроши голема количина на енергија. Но, доволно е да се раствори сол во вода за да се распадне кристалната решетка! Овој феномен се објаснува со неверојатните својства на водата како поларен растворувач. Молекулите H 2 O комуницираат со јони на сол, уништувајќи ја хемиската врска меѓу нив. Така, растворањето не е едноставно мешање на различни супстанции, туку физичко-хемиска интеракција меѓу нив.

Како комуницираат течните молекули?

Водата може да биде течна, цврста и гасна (пареа). Ова се неговите основни состојби на агрегација во нормални услови. Молекулите на водата се состојат од еден атом на кислород за кој се врзани два атоми на водород. Настанува поларизација на хемиската врска во молекулата, а делумен негативен полнеж се појавува на атомите на кислород. Водородот станува позитивен пол во молекулата, привлечен од атомот на кислород на друга молекула. Ова се нарекува „водородна врска“.

Течната состојба на агрегација се карактеризира со растојанија помеѓу структурните честички споредливи со нивните големини. Атракција постои, но е слаба, па водата не ја задржува својата форма. Испарувањето се јавува поради уништување на врските што се случуваат на површината на течноста дури и на собна температура.

Дали постојат меѓумолекуларни интеракции во гасовите?

Гасовитата состојба на супстанцијата се разликува од течната и цврстата по повеќе параметри. Постојат големи празнини помеѓу структурните честички на гасовите, многу поголеми од големини на молекулите. Во овој случај, силите на привлекување воопшто не дејствуваат. Гасовитата состојба на агрегација е карактеристична за супстанциите присутни во воздухот: азот, кислород, јаглерод диоксид. На сликата подолу, првата коцка е исполнета со гас, втората со течност, а третата со цврста.

Многу течности се испарливи; молекулите на супстанцијата се откинуваат од нивната површина и одат во воздухот. На пример, ако донесете памук натопено во амонијак до отворот на отворено шише со хлороводородна киселина, се појавува бел чад. Хемиска реакција помеѓу хлороводородна киселина и амонијак се јавува токму во воздухот, при што се произведува амониум хлорид. Во каква состојба на агрегација е оваа супстанца? Нејзините честички кои формираат бел чад се ситни цврсти кристали од сол. Овој експеримент мора да се спроведе под хауба; супстанциите се токсични.

Заклучок

Состојбата на агрегација на гас ја проучувале многу извонредни физичари и хемичари: Авогадро, Бојл, Геј-Лусак, Клејперон, Менделеев, Ле Шателје. Научниците формулирале закони кои го објаснуваат однесувањето на гасовитите материи во хемиските реакции кога се менуваат надворешните услови. Отворените обрасци не беа вклучени само во училишните и универзитетските учебници по физика и хемија. Многу хемиски индустрии се засноваат на знаење за однесувањето и својствата на супстанциите во различни состојби на агрегација.