Fysisk tilstand av alkoholer. Konseptet med alkoholer. Hvilke trekk finnes i strukturen til faste stoffer?

Forelesning 4. Aggregerte materietilstander

1. Fast tilstand av materie.

2. Materiens flytende tilstand.

3. Gassformig tilstand av materie.

Stoffer kan være i tre aggregeringstilstander: fast, flytende og gassformig. Ved svært høye temperaturer oppstår en type gassform - plasma (plasmatilstand).

1. Materiens faste tilstand er preget av det faktum at interaksjonsenergien mellom partikler er høyere enn den kinetiske energien til deres bevegelse. De fleste stoffer i fast tilstand har en krystallinsk struktur. Hvert stoff danner krystaller av en bestemt form. For eksempel har natriumklorid krystaller i form av terninger, alun i form av oktaeder og natriumnitrat i form av prismer.

Den krystallinske formen av stoffet er den mest stabile. Arrangementet av partikler i et fast stoff er avbildet i form av et gitter, ved nodene som det er visse partikler forbundet med imaginære linjer. Det er fire hovedtyper av krystallgitter: atomære, molekylære, ioniske og metalliske.

Atomisk krystallgitter dannet av nøytrale atomer som er forbundet med kovalente bindinger (diamant, grafitt, silisium). Molekylært krystallgitter har naftalen, sukrose, glukose. De strukturelle elementene i dette gitteret er polare og upolare molekyler. Ionisk krystallgitter dannet av positivt og negativt ladede ioner (natriumklorid, kaliumklorid) som regelmessig veksler i rommet. Alle metaller har et metallkrystallgitter. Nodene inneholder positivt ladede ioner, mellom hvilke det er elektroner i fri tilstand.

Krystallinske stoffer har en rekke egenskaper. En av dem er anisotropi - ulikheten mellom de fysiske egenskapene til en krystall i forskjellige retninger inne i krystallen.

2. I materiens flytende tilstand er energien til intermolekylær interaksjon av partikler i samsvar med den kinetiske energien til deres bevegelse. Denne tilstanden er mellomliggende mellom gassformig og krystallinsk. I motsetning til gasser virker store krefter av gjensidig tiltrekning mellom væskemolekyler, noe som bestemmer arten av molekylær bevegelse. Den termiske bevegelsen til et flytende molekyl inkluderer vibrasjon og translasjon. Hvert molekyl svinger rundt et visst likevektspunkt i noen tid, og beveger seg deretter og inntar igjen en likevektsposisjon. Dette bestemmer dens flytbarhet. Kreftene til intermolekylær tiltrekning hindrer molekyler i å bevege seg langt fra hverandre når de beveger seg.

Egenskapene til væsker avhenger også av volumet av molekyler og formen på overflaten. Hvis molekylene i væsken er polare, kombineres (assosierer) de til et komplekst kompleks. Slike væsker kalles assosiert (vann, aceton, alkohol). Οʜᴎ har høyere t kip, har lavere volatilitet og høyere dielektrisk konstant.

Som du vet har væsker overflatespenning. Overflatespenning- ϶ᴛᴏ overflateenergi per overflateenhet: ϭ = E/S, der ϭ er overflatespenning; E – overflateenergi; S – overflateareal. Jo sterkere de intermolekylære bindingene i en væske, desto større er overflatespenningen. Stoffer som reduserer overflatespenningen kalles overflateaktive stoffer.

En annen egenskap ved væsker er viskositet. Viskositet er motstanden som oppstår når noen lag av en væske beveger seg i forhold til andre når den beveger seg. Noen væsker har høy viskositet (honning, mala), mens andre har lav viskositet (vann, etylalkohol).

3. I gasstilstanden til et stoff er energien til intermolekylær interaksjon mellom partikler mindre enn deres kinetiske energi. Av denne grunn holdes ikke gassmolekyler sammen, men beveger seg fritt i volumet. Gasser er karakterisert ved følgende egenskaper: 1) jevn fordeling gjennom hele volumet av fartøyet der de er plassert; 2) lav tetthet sammenlignet med væsker og faste stoffer; 3) enkel komprimerbarhet.

I en gass er molekyler plassert i veldig stor avstand fra hverandre, tiltrekningskreftene mellom dem er små. Ved store avstander mellom molekyler er disse kreftene praktisk talt fraværende. En gass i denne tilstanden kalles vanligvis ideell. Ekte gasser ved høyt trykk og lave temperaturer overholder ikke tilstandsligningen til en ideell gass (Mendeleev-Clapeyron-ligningen), siden det under disse forholdene begynner å oppstå interaksjonskrefter mellom molekyler.

Alle stoffer kan være i forskjellige aggregeringstilstander - fast, flytende, gassformig og plasma. I gamle tider trodde man at verden består av jord, vann, luft og ild. Stoffets aggregerte tilstander tilsvarer denne visuelle inndelingen. Erfaring viser at grensene mellom aggregeringstilstander er svært vilkårlige. Gasser ved lavt trykk og lave temperaturer anses som ideelle; molekylene i dem tilsvarer materielle punkter som bare kan kollidere i henhold til lovene om elastisk påvirkning. Samspillskreftene mellom molekyler i støtøyeblikket er ubetydelige, og selve kollisjonene skjer uten tap av mekanisk energi. Men etter hvert som avstanden mellom molekylene øker, må også interaksjonen mellom molekyler tas i betraktning. Disse interaksjonene begynner å påvirke overgangen fra gassform til væske eller fast stoff. Ulike typer interaksjoner kan forekomme mellom molekyler.

Kreftene til intermolekylær interaksjon er ikke mettbare, forskjellig fra kreftene til kjemisk interaksjon av atomer, noe som fører til dannelse av molekyler. De kan være elektrostatiske på grunn av interaksjoner mellom ladede partikler. Erfaring har vist at kvantemekanisk interaksjon, som avhenger av avstand og gjensidig orientering av molekyler, er neglisjerbar ved avstander mellom molekyler på mer enn 10 -9 m. I sjeldne gasser kan den neglisjeres eller det kan antas at den potensielle interaksjonsenergien er praktisk talt lik null. På korte avstander er denne energien liten, og gjensidige tiltrekningskrefter virker

at - gjensidig frastøtning og kraft

tiltrekning og frastøting av molekyler er balansert og F= 0. Her bestemmes kreftene av deres sammenheng med potensiell energi, men partiklene beveger seg og har en viss reserve av kinetisk energi.

gii. La ett molekyl være ubevegelig, og et annet kollidere med det, og ha en slik tilførsel av energi. Når molekylene nærmer seg hverandre, gjør attraktive krefter positivt arbeid og den potensielle energien i deres interaksjon avtar til en avstand, samtidig øker den kinetiske energien (og hastigheten). Når avstanden blir mindre, vil tiltrekningskreftene bli erstattet av frastøtende krefter. Arbeidet som molekylet gjør mot disse kreftene er negativt.

Molekylet vil bevege seg nærmere et stasjonært molekyl til dets kinetiske energi er fullstendig omdannet til potensial. Minimum avstand d, avstanden som molekyler kan nærme seg kalles effektiv diameter på molekylet. Etter å ha stoppet, vil molekylet begynne å bevege seg bort under påvirkning av frastøtende krefter med økende hastighet. Etter å ha passert avstanden igjen, vil molekylet falle inn i regionen med attraktive krefter, noe som vil bremse fjerningen. Den effektive diameteren avhenger av startreserven av kinetisk energi, dvs. denne verdien er ikke konstant. Ved like avstander har den potensielle interaksjonsenergien en uendelig stor verdi eller en "barriere" som hindrer molekylsentrene i å nærme seg en mindre avstand. Forholdet mellom den gjennomsnittlige potensielle interaksjonsenergien og den gjennomsnittlige kinetiske energien bestemmer aggregeringstilstanden til et stoff: for gasser, for væsker, for faste stoffer

Kondensert materiale inkluderer væsker og faste stoffer. I dem er atomer og molekyler plassert nært, nesten rørende. Den gjennomsnittlige avstanden mellom sentrene til molekyler i væsker og faste stoffer er i størrelsesorden (2 -5) 10 -10 m. Deres tettheter er også omtrent de samme. Interatomiske avstander overskrider avstandene der elektronskyer trenger så mye inn i hverandre at det oppstår frastøtende krefter. Til sammenligning, i gasser under normale forhold er den gjennomsnittlige avstanden mellom molekylene ca. 33 10 -10 m.

I væsker intermolekylær interaksjon har en sterkere effekt, den termiske bevegelsen av molekyler manifesterer seg i svake vibrasjoner rundt likevektsposisjonen og hopper til og med fra en posisjon til en annen. Derfor har de bare kort rekkefølge i arrangementet av partikler, det vil si konsistens i arrangementet av bare de nærmeste partiklene, og karakteristisk fluiditet.

Faste stoffer De er preget av strukturell stivhet, har et nøyaktig definert volum og form, som endres mye mindre under påvirkning av temperatur og trykk. I faste stoffer er amorfe og krystallinske tilstander mulige. Det er også mellomstoffer - flytende krystaller. Men atomer i faste stoffer er slett ikke stasjonære, som man kanskje skulle tro. Hver av dem svinger hele tiden under påvirkning av elastiske krefter som oppstår mellom naboene. De fleste grunnstoffer og forbindelser har en krystallinsk struktur under et mikroskop.

Dermed ser bordsaltkorn ut som perfekte terninger. I krystaller er atomer festet på stedene til krystallgitteret og kan bare vibrere nær gitterstedene. Krystaller utgjør ekte faste stoffer, og faste stoffer som plast eller asfalt inntar en mellomposisjon mellom faste stoffer og væsker. En amorf kropp, som en væske, har kort rekkevidde, men sannsynligheten for hopp er lav. Dermed kan glass betraktes som en underkjølt væske med økt viskositet. Flytende krystaller har fluiditeten til væsker, men beholder det ordnede arrangementet av atomer og har anisotropi av egenskaper.

De kjemiske bindingene til atomer (og omtrent inn) i krystaller er de samme som i molekyler. Strukturen og stivheten til faste stoffer bestemmes av forskjeller i de elektrostatiske kreftene som binder sammen atomene som utgjør kroppen. Mekanismen som binder atomer til molekyler kan føre til dannelse av faste periodiske strukturer som kan betraktes som makromolekyler. Som ioniske og kovalente molekyler, er det ioniske og kovalente krystaller. Ionegitter i krystaller holdes sammen av ioniske bindinger (se fig. 7.1). Strukturen til bordsalt er slik at hvert natriumion har seks naboer - klorioner. Denne fordelingen tilsvarer en minimumsenergi, dvs. når en slik konfigurasjon dannes, frigjøres den maksimale energien. Derfor, når temperaturen synker under smeltepunktet, er det en tendens til å danne rene krystaller. Når temperaturen stiger, er den termiske kinetiske energien tilstrekkelig til å bryte bindingen, krystallen vil begynne å smelte, og strukturen vil begynne å kollapse. Krystallpolymorfisme er evnen til å danne tilstander med forskjellige krystallstrukturer.

Når fordelingen av elektrisk ladning i nøytrale atomer endres, kan det oppstå svake interaksjoner mellom naboer. Denne bindingen kalles molekylær eller van der Waals (som i et hydrogenmolekyl). Men elektrostatiske tiltrekningskrefter kan også oppstå mellom nøytrale atomer, da skjer det ingen omorganiseringer i atomenes elektroniske skall. Gjensidig frastøtning når elektronskall nærmer seg hverandre, forskyver tyngdepunktet til negative ladninger i forhold til positive. Hvert av atomene induserer en elektrisk dipol i det andre, og dette fører til deres tiltrekning. Dette er virkningen av intermolekylære krefter eller van der Waals-krefter, som har en stor virkningsradius.

Fordi et hydrogenatom er så lite og elektronet lett kan løsnes, blir det ofte tiltrukket av to atomer samtidig, og danner en hydrogenbinding. Hydrogenbinding er også ansvarlig for samspillet mellom vannmolekyler med hverandre. Den forklarer mange av de unike egenskapene til vann og is (fig. 7.4).

Kovalent binding(eller atom) oppnås på grunn av den interne interaksjonen mellom nøytrale atomer. Et eksempel på en slik binding er bindingen i metanmolekylet. Den sterkt bundne varianten av karbon er diamant (fire hydrogenatomer er erstattet med fire karbonatomer).

Dermed danner karbon, bygget på en kovalent binding, en krystall i form av en diamant. Hvert atom er omgitt av fire atomer, og danner et vanlig tetraeder. Men hver av dem er også toppunktet til det nærliggende tetraederet. Under andre forhold krystalliserer de samme karbonatomene til grafitt. I grafitt er de også forbundet med atombindinger, men danner plan av sekskantede honeycomb-celler som er i stand til å skjære. Avstanden mellom atomene som befinner seg ved toppunktene til heksaedrene er 0,142 nm. Lagene ligger i en avstand på 0,335 nm, dvs. er svakt bundet, så grafitt er plastisk og mykt (fig. 7.5). I 1990 var det en boom i forskning forårsaket av kunngjøringen av oppdagelsen av et nytt stoff - fulleritt, bestående av karbonmolekyler - fullerener. Denne formen for karbon er molekylær, dvs. Minimumselementet er ikke et atom, men et molekyl. Den er oppkalt etter arkitekten R. Fuller, som i 1954 fikk patent på bygningskonstruksjoner laget av sekskanter og femkanter som utgjør en halvkule. Molekyl fra 60 karbonatomer med en diameter på 0,71 nm ble oppdaget i 1985, da ble det oppdaget molekyler osv. De hadde alle stabile overflater,

men de mest stabile molekylene var C 60 og MED 70 . Det er logisk å anta at grafitt brukes som utgangsmateriale for syntese av fullerener. Hvis dette er tilfelle, bør radien til det sekskantede fragmentet være 0,37 nm. Men det viste seg å være lik 0,357 nm. Denne forskjellen på 2 % skyldes det faktum at karbonatomer befinner seg på en sfærisk overflate ved toppunktene til 20 regulære heksaeder som er arvet fra grafitt og 12 regulære pentaeder, dvs. Designet ligner en fotball. Det viser seg at når de ble "sydd" til en lukket sfære, ble noen av de flate heksaedrene til pentaedere. Ved romtemperatur kondenserer C60-molekyler til en struktur der hvert molekyl har 12 naboer med en avstand på 0,3 nm fra hverandre. På T= 349 K, en førsteordens faseovergang skjer - gitteret omorganiseres til et kubikk. Selve krystallen er en halvleder, men når et alkalimetall tilsettes den C 60 krystallinske filmen, oppstår superledning ved en temperatur på 19 K. Hvis et eller annet atom føres inn i dette hule molekylet, kan det brukes som grunnlag for lage et lagringsmedium med ultrahøy informasjonstetthet: opptakstettheten vil nå 4-10 12 bits/cm 2 . Til sammenligning gir en film av ferromagnetisk materiale en registreringstetthet i størrelsesorden 10 7 bits/cm 2, og optiske disker, dvs. laserteknologi, - 10 8 bits/cm 2. Dette karbonet har også andre unike egenskaper, spesielt viktige innen medisin og farmakologi.

Manifesterer seg i metallkrystaller metallforbindelse, når alle atomer i et metall gir fra seg valenselektronene "for kollektiv bruk." De er svakt bundet til atomskjelettene og kan bevege seg fritt langs krystallgitteret. Omtrent 2/5 av de kjemiske grunnstoffene er metaller. I metaller (unntatt kvikksølv) dannes en binding når ledige orbitaler av metallatomer overlapper hverandre og elektroner fjernes på grunn av dannelsen av et krystallgitter. Det viser seg at gitterkationene er innhyllet i elektrongass. En metallisk binding oppstår når atomer kommer sammen i en avstand som er mindre enn størrelsen på skyen av ytre elektroner. Med denne konfigurasjonen (Pauli-prinsippet) øker energien til de ytre elektronene, og nabokjernene begynner å tiltrekke seg disse ytre elektronene, gjør elektronskyene uskarpe, fordeler dem jevnt gjennom metallet og gjør dem om til en elektrongass. Det er slik ledningselektroner oppstår, som forklarer den høye elektriske ledningsevnen til metaller. I ioniske og kovalente krystaller er de ytre elektronene praktisk talt bundet, og ledningsevnen til disse faste stoffene er svært liten, de kalles isolatorer.

Den indre energien til væsker bestemmes av summen av de indre energiene til makroskopiske delsystemer som den kan deles inn i, og interaksjonsenergiene til disse delsystemene. Samhandlingen utføres gjennom molekylære krefter med en virkningsradius i størrelsesorden 10 -9 m. For makrosystemer er interaksjonsenergien proporsjonal med kontaktflaten, så den er liten, som brøkdelen av overflatelaget, men denne det er ikke nødvendig. Det kalles overflateenergi og bør tas i betraktning i problemer som involverer overflatespenning. Vanligvis opptar væsker et større volum med lik vekt, det vil si at de har en lavere tetthet. Men hvorfor avtar volumene av is og vismut under smelting og, selv etter smeltepunktet, opprettholder denne trenden en stund? Det viser seg at disse stoffene i flytende tilstand er tettere.

I en væske påvirkes hvert atom av naboene, og det oscillerer inne i den anisotrope potensialbrønnen de skaper. I motsetning til en solid kropp, er dette hullet grunt, siden fjerne naboer har nesten ingen innflytelse. Det umiddelbare miljøet til partikler i en væske endres, det vil si at væsken strømmer. Når en viss temperatur er nådd, vil væsken koke, under koking forblir temperaturen konstant. Den innkommende energien brukes på å bryte bindingene, og væsken, når den brytes fullstendig, blir til gass.

Tettheten til væsker er mye større enn tettheten til gasser ved samme trykk og temperaturer. Dermed er volumet av vann ved koking bare 1/1600 av volumet av samme masse vanndamp. Volumet av væske avhenger lite av trykk og temperatur. Under normale forhold (20 °C og trykk 1,013 10 5 Pa) opptar vann et volum på 1 liter. Når temperaturen synker til 10 °C, synker volumet bare med 0,0021, og når trykket øker, synker det med det halve.

Selv om det ikke finnes noen enkel ideell modell av en væske ennå, har dens mikrostruktur blitt tilstrekkelig studert og gjør det mulig å kvalitativt forklare de fleste av dens makroskopiske egenskaper. Det faktum at i væsker er kohesjonen av molekyler svakere enn i et fast legeme ble bemerket av Galileo; Han ble overrasket over at store dråper vann samlet seg på kålblader og ikke spredte seg over bladet. Sølt kvikksølv eller dråper vann på en fet overflate har form av små kuler på grunn av vedheft. Hvis molekyler av ett stoff tiltrekkes av molekyler av et annet stoff, snakker vi om fukting, for eksempel lim og tre, olje og metall (til tross for det enorme trykket, holdes oljen tilbake i lagrene). Men vann stiger i tynne rør kalt kapillærer, og jo tynnere røret er, jo høyere stiger det. Det kan ikke være noen annen forklaring enn effekten av å fukte vann og glass. Fuktingskreftene mellom glass og vann er større enn mellom vannmolekyler. Med kvikksølv er effekten motsatt: fuktingen av kvikksølv og glass er svakere enn adhesjonskreftene mellom kvikksølvatomer. Galileo la merke til at en nål smurt med fett kunne flyte på vann, selv om dette var i strid med Arkimedes' lov. Når nålen flyter, kan du

men legg merke til en liten avbøyning av overflaten av vannet, prøver å rette seg ut, som det var. Adhesjonskreftene mellom vannmolekylene er tilstrekkelige til å hindre at nålen faller ned i vannet. Overflatelaget beskytter vann som en film, dette er overflatespenning, som har en tendens til å gi vannets form den minste overflaten - sfærisk. Men nålen vil ikke lenger flyte på overflaten av alkoholen, for når alkohol tilsettes vannet synker overflatespenningen og nålen synker. Såpe reduserer også overflatespenningen, så varmt såpeskum, som trenger inn i sprekker og sprekker, vasker bedre bort smuss, spesielt de som inneholder fett, mens rent vann ganske enkelt krøller seg sammen til dråper.

Plasma er den fjerde tilstanden av materie, som er en gass som består av en samling ladede partikler som samhandler over lange avstander. I dette tilfellet er antallet positive og negative ladninger tilnærmet likt, slik at plasmaet er elektrisk nøytralt. Av de fire grunnstoffene tilsvarer plasma ild. For å transformere en gass til en plasmatilstand, må den være det ionisere, fjerne elektroner fra atomer. Ionisering kan oppnås ved oppvarming, elektrisk utladning eller hard stråling. Materie i universet er hovedsakelig i en ionisert tilstand. I stjerner er ionisering forårsaket termisk, i sjeldne tåker og interstellar gass - av ultrafiolett stråling fra stjerner. Solen vår består også av plasma; dens stråling ioniserer de øvre lagene av jordens atmosfære, kalt ionosfære, muligheten for langdistanse radiokommunikasjon avhenger av tilstanden. Under terrestriske forhold er plasma sjelden funnet - i fluorescerende lamper eller i en elektrisk sveisebue. I laboratorier og teknologi oppnås plasma oftest ved elektrisk utladning. I naturen gjør lyn dette. Under ionisering ved en utladning oppstår elektronskred, som ligner på en kjedereaksjonsprosess. For å oppnå termonukleær energi brukes injeksjonsmetoden: gassioner akselerert til svært høye hastigheter injiseres i magnetiske feller, tiltrekker elektroner fra miljøet og danner plasma. Trykkionisering - sjokkbølger - brukes også. Denne metoden for ionisering skjer i supertette stjerner og muligens i jordens kjerne.

Enhver kraft som virker på ioner og elektroner forårsaker en elektrisk strøm. Hvis det ikke er koblet til eksterne felt og ikke er lukket inne i plasmaet, blir det polarisert. Plasma adlyder gasslovene, men når et magnetfelt påføres, som regulerer bevegelsen til ladede partikler, viser det egenskaper som er helt uvanlige for en gass. I et sterkt magnetfelt begynner partikler å spinne rundt feltlinjer, og de beveger seg fritt langs magnetfeltet. De sier at denne spiralformede bevegelsen forskyver strukturen til feltlinjene og feltet blir "frosset" inn i plasmaet. Sjeldent plasma er beskrevet av et system av partikler, mens tettere plasma er beskrevet av en flytende modell.

Den høye elektriske ledningsevnen til plasma er hovedforskjellen fra gass. Konduktiviteten til det kalde plasmaet på soloverflaten (0,8 10 -19 J) når ledningsevnen til metaller, og ved termonukleær temperatur (1,6 10 -15 J) leder hydrogenplasma strøm 20 ganger bedre enn kobber under normale forhold. Siden plasma er i stand til å lede strøm, brukes ofte modellen av en ledende væske på den. Det regnes som et kontinuerlig medium, selv om dets komprimerbarhet skiller det fra vanlig væske, men denne forskjellen vises bare i strømmer hvis hastighet er større enn lydhastigheten. Oppførselen til en ledende væske studeres i en vitenskap som kalles magnetisk hydrodynamikk. I verdensrommet er ethvert plasma en ideell leder, og lovene til det frosne feltet har bred anvendelse. Modellen av en ledende væske lar oss forstå mekanismen for plasma inneslutning av et magnetfelt. Dermed sendes plasmastrømmer ut fra solen, og påvirker jordens atmosfære. Selve strømmen har ikke et magnetfelt, men et fremmedfelt kan ikke trenge inn i det i henhold til loven om frysing. Plasma-solstrømmer skyver fremmede interplanetariske magnetiske felt ut av solens nærhet. Et magnetisk hulrom vises der feltet er svakere. Når disse blodplasmastrømmene nærmer seg jorden, kolliderer de med jordens magnetfelt og blir tvunget til å strømme rundt det i henhold til samme lov. Det viser seg å være et slags hulrom hvor magnetfeltet samles og hvor plasmastrømmer ikke trenger inn. Ladede partikler som ble oppdaget av raketter og satellitter akkumuleres på overflaten - dette er jordens ytre strålingsbelte. Disse ideene ble også brukt til å løse problemer med plasma inneslutning av et magnetfelt i spesielle enheter - tokamaks (fra forkortelsen av ordene: toroidalt kammer, magnet). Med fullt ionisert plasma inneholdt i disse og andre systemer, er det håp om å oppnå en kontrollert termonukleær reaksjon på jorden. Dette vil gi en ren og billig energikilde (sjøvann). Det arbeides også med å produsere og beholde plasma ved hjelp av fokusert laserstråling.

Presentasjon om temaet "Alkoholer" i kjemi i powerpoint-format. Presentasjonen for skoleelever inneholder 12 lysbilder som fra et kjemisk synspunkt snakker om alkoholer, deres fysiske egenskaper og reaksjoner med hydrogenhalogenider.

Fragmenter fra presentasjonen

Fra historien

Visste du det på 400-tallet. f.Kr e. visste folk hvordan man lager drinker som inneholder etylalkohol? Vin ble produsert ved å fermentere frukt- og bærjuice. Imidlertid lærte de å trekke ut den berusende komponenten fra den mye senere. På 1000-tallet alkymister oppdaget damper av et flyktig stoff som ble frigjort når vin ble varmet opp.

Fysiske egenskaper

Lavere alkoholer er væsker som er svært løselige i vann, fargeløse og luktfrie.
Høyere alkoholer er faste stoffer som er uløselige i vann.

Funksjon av fysiske egenskaper: aggregeringstilstand

Metylalkohol (den første representanten for den homologe serien av alkoholer) er en væske. Kanskje den har høy molekylvekt? Nei. Mye mindre enn karbondioksid. Så hva er det?
Det viser seg at hele poenget ligger i hydrogenbindingene som dannes mellom alkoholmolekyler og hindrer enkeltmolekyler i å fly avgårde.

Funksjon av fysiske egenskaper: løselighet i vann

Lavere alkoholer er løselige i vann, høyere alkoholer er uløselige. Hvorfor?
Hydrogenbindinger er for svake til å holde alkoholmolekylet, som har en stor uløselig del, mellom vannmolekyler.

Funksjon av fysiske egenskaper: sammentrekning

Hvorfor bruker folk aldri volum, men bare masse, når de løser regneoppgaver?
Bland 500 ml alkohol og 500 ml vann. Vi får 930 ml løsning. Hydrogenbindingene mellom molekylene alkohol og vann er så sterke at det totale volumet av løsningen avtar, dens "komprimering" (fra latin contractio - kompresjon).

Er alkoholer syrer?

Alkoholer reagerer med alkalimetaller. I dette tilfellet erstattes hydrogenatomet i hydroksylgruppen med et metall. Ser ut som syre.
Men de sure egenskapene til alkoholer er for svake, så svake at alkoholer ikke påvirker indikatorer.

Vennskap med trafikkpolitiet.

Er alkohol vennlig med trafikkpolitiet? Men hvordan!
Har du noen gang blitt stoppet av en trafikkpolitiinspektør? Har du noen gang pustet inn i et rør?
Hvis du er uheldig, gjennomgår alkoholen en oksidasjonsreaksjon, noe som gjør at fargen endres og du må betale en bot.

Vi gir vann 1

Fjerning av vann - dehydrering kan være intramolekylær hvis temperaturen er over 140 grader. Dette krever en katalysator - konsentrert svovelsyre.

Gi tilbake vann 2

Hvis temperaturen reduseres og katalysatoren forblir den samme, vil intermolekylær dehydrering forekomme.

Reaksjon med hydrogenhalogenider.

Denne reaksjonen er reversibel og krever en katalysator - konsentrert svovelsyre.

Å være venner eller ikke være venner med alkohol.

Interessant spørsmål. Alkohol er et fremmedfrykt - stoffer som ikke finnes i menneskekroppen, men som påvirker dens vitale funksjoner. Alt avhenger av dosen.

Alkohol er et næringsstoff som gir kroppen energi. I middelalderen mottok kroppen rundt 25 % av energien gjennom alkoholforbruk.
Alkohol er et legemiddel som har en desinfiserende og antibakteriell effekt.
Alkohol er en gift som forstyrrer naturlige biologiske prosesser, ødelegger indre organer og psyke, og fører til døden hvis den konsumeres i overkant.

Den vanligste kunnskapen handler om tre aggregeringstilstander: flytende, fast, gassformig; noen ganger husker de plasma, sjeldnere flytende krystallinsk. Nylig har en liste over 17 faser av materie, hentet fra den berømte () Stephen Fry, spredt seg på Internett. Derfor vil vi fortelle deg mer om dem, fordi... du bør vite litt mer om materie, om så bare for å bedre forstå prosessene som skjer i universet.

Listen over aggregattilstander gitt nedenfor øker fra de kaldeste tilstandene til de varmeste osv. kan fortsettes. Samtidig bør det forstås at fra gassformen (nr. 11), den mest "ukomprimerte", til begge sider av listen, graden av kompresjon av stoffet og dets trykk (med noen forbehold for slike ustuderte hypotetiske tilstander som kvante, stråle eller svakt symmetriske) øker Etter teksten vises en visuell graf over faseoverganger av materie.

1. Kvante- en tilstand av aggregering av materie, oppnådd når temperaturen synker til absolutt null, som et resultat av at interne bindinger forsvinner og materie smuldrer opp til frie kvarker.

2. Bose-Einstein kondensat- en tilstand av aggregering av materie, hvis grunnlag er bosoner, avkjølt til temperaturer nær absolutt null (mindre enn en milliondel av en grad over absolutt null). I en så sterkt avkjølt tilstand befinner et tilstrekkelig stort antall atomer seg i sine minimum mulige kvantetilstander og kvanteeffekter begynner å manifestere seg på makroskopisk nivå. Et Bose-Einstein-kondensat (ofte kalt et Bose-kondensat, eller ganske enkelt "beck") oppstår når du avkjøler et kjemisk grunnstoff til ekstremt lave temperaturer (vanligvis like over absolutt null, minus 273 grader Celsius). , er den teoretiske temperaturen der alt slutter å bevege seg).
Det er her det begynner å skje helt merkelige ting med stoffet. Prosesser som vanligvis bare observeres på atomnivå skjer nå på skalaer som er store nok til å kunne observeres med det blotte øye. Hvis du for eksempel legger "tilbake" i et laboratoriebeger og gir ønsket temperatur, vil stoffet begynne å krype oppover veggen og til slutt komme ut av seg selv.
Tilsynelatende har vi her å gjøre med et fåfengt forsøk fra et stoff på å senke sin egen energi (som allerede er på det laveste av alle mulige nivåer).
Bremsing av atomer ved hjelp av kjøleutstyr produserer en enkelt kvantetilstand kjent som et Bose, eller Bose-Einstein, kondensat. Dette fenomenet ble spådd i 1925 av A. Einstein, som et resultat av en generalisering av arbeidet til S. Bose, der statistisk mekanikk ble bygget for partikler som spenner fra masseløse fotoner til massebærende atomer (Einsteins manuskript, ansett som tapt, ble oppdaget i biblioteket ved Universitetet i Leiden i 2005). Innsatsen til Bose og Einstein resulterte i Boses konsept om en gass som er underlagt Bose–Einstein-statistikk, som beskriver den statistiske fordelingen av identiske partikler med heltallsspinn kalt bosoner. Bosoner, som for eksempel er individuelle elementærpartikler - fotoner og hele atomer, kan være i samme kvantetilstand med hverandre. Einstein foreslo at avkjøling av bosonatomer til svært lave temperaturer ville få dem til å transformere (eller, med andre ord, kondensere) til lavest mulig kvantetilstand. Resultatet av slik kondensering vil være fremveksten av en ny form for materie.
Denne overgangen skjer under den kritiske temperaturen, som er for en homogen tredimensjonal gass bestående av ikke-samvirkende partikler uten noen indre frihetsgrader.

3. Fermionkondensat- en tilstand av aggregering av et stoff, lik backing, men forskjellig i struktur. Når de nærmer seg absolutt null, oppfører atomer seg annerledes avhengig av størrelsen på deres eget vinkelmoment (spinn). Bosoner har heltallspinn, mens fermioner har spinn som er multipler av 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). Fermioner følger Pauli-eksklusjonsprinsippet, som sier at ingen to fermioner kan ha samme kvantetilstand. Det er ikke noe slikt forbud for bosoner, og derfor har de muligheten til å eksistere i én kvantetilstand og dermed danne det såkalte Bose-Einstein-kondensatet. Prosessen med dannelse av dette kondensatet er ansvarlig for overgangen til den superledende tilstanden.
Elektroner har spin 1/2 og er derfor klassifisert som fermioner. De kombineres til par (kalt Cooper-par), som deretter danner et Bose-kondensat.
Amerikanske forskere har forsøkt å oppnå en slags molekyler fra fermionatomer ved dyp avkjøling. Forskjellen fra ekte molekyler var at det ikke var noen kjemisk binding mellom atomene - de beveget seg ganske enkelt sammen på en korrelert måte. Bindingen mellom atomer viste seg å være enda sterkere enn mellom elektroner i Cooper-par. De resulterende parene av fermioner har et totalt spinn som ikke lenger er et multiplum av 1/2, derfor oppfører de seg allerede som bosoner og kan danne et Bose-kondensat med en enkelt kvantetilstand. Under forsøket ble en gass med kalium-40 atomer avkjølt til 300 nanokelvin, mens gassen ble innelukket i en såkalt optisk felle. Deretter ble det påført et eksternt magnetfelt, ved hjelp av hvilket det var mulig å endre arten av interaksjoner mellom atomer - i stedet for sterk frastøtning begynte en sterk tiltrekning å bli observert. Når man analyserte påvirkningen av magnetfeltet, var det mulig å finne en verdi der atomene begynte å oppføre seg som Cooper-elektronpar. På neste stadium av eksperimentet forventer forskerne å oppnå superledningseffekter for fermionkondensatet.

4. Superflytende stoff- en tilstand der et stoff praktisk talt ikke har noen viskositet, og under flyt opplever det ikke friksjon med en fast overflate. Konsekvensen av dette er for eksempel en så interessant effekt som den fullstendige spontane "kryping ut" av superfluid helium fra fartøyet langs veggene mot tyngdekraften. Selvfølgelig er det ingen brudd på loven om bevaring av energi her. I fravær av friksjonskrefter påvirkes helium bare av gravitasjonskrefter, kreftene til interatomisk interaksjon mellom helium og fartøyets vegger og mellom heliumatomer. Så kreftene til interatomisk interaksjon overgår alle andre krefter kombinert. Som et resultat har helium en tendens til å spre seg så mye som mulig over alle mulige overflater, og derfor "reiser" langs fartøyets vegger. I 1938 beviste den sovjetiske forskeren Pyotr Kapitsa at helium kan eksistere i en superflytende tilstand.
Det er verdt å merke seg at mange av de uvanlige egenskapene til helium har vært kjent i ganske lang tid. Imidlertid har dette kjemiske elementet de siste årene skjemt bort oss med interessante og uventede effekter. Så i 2004 fascinerte Moses Chan og Eun-Syong Kim fra University of Pennsylvania den vitenskapelige verden med kunngjøringen om at de hadde lyktes i å oppnå en helt ny tilstand av helium - et superfluid fast stoff. I denne tilstanden kan noen heliumatomer i krystallgitteret strømme rundt andre, og helium kan dermed strømme gjennom seg selv. "Superhardness"-effekten ble teoretisk spådd tilbake i 1969. Og så i 2004 så det ut til å være eksperimentell bekreftelse. Senere og veldig interessante eksperimenter viste imidlertid at ikke alt er så enkelt, og kanskje er denne tolkningen av fenomenet, som tidligere ble akseptert som superfluiditeten til fast helium, feil.
Eksperimentet til forskere ledet av Humphrey Maris fra Brown University i USA var enkelt og elegant. Forskere plasserte et opp-ned reagensrør i en lukket tank som inneholdt flytende helium. De frøs ned en del av heliumet i reagensrøret og i reservoaret på en slik måte at grensen mellom væske og fast stoff inne i reagensrøret var høyere enn i reservoaret. Med andre ord, i den øvre delen av reagensrøret var det flytende helium, i den nedre delen var det fast helium, det gikk jevnt inn i den faste fasen av reservoaret, over hvilken litt flytende helium ble hellet - lavere enn væsken nivå i reagensrøret. Hvis flytende helium begynte å lekke gjennom fast helium, ville forskjellen i nivåer avta, og da kan vi snakke om fast superfluid helium. Og i prinsippet, i tre av de 13 eksperimentene, ble forskjellen i nivåer faktisk redusert.

5. Superhardt stoff- en aggregeringstilstand der materie er gjennomsiktig og kan "flyte" som en væske, men faktisk er den blottet for viskositet. Slike væsker har vært kjent i mange år, de kalles superfluider. Faktum er at hvis en supervæske røres, vil den sirkulere nesten for alltid, mens en normal væske til slutt vil roe seg ned. De to første superfluidene ble laget av forskere som brukte helium-4 og helium-3. De ble avkjølt til nesten absolutt null - minus 273 grader celsius. Og fra helium-4 klarte amerikanske forskere å skaffe en supersolid kropp. De komprimerte frossen helium med mer enn 60 ganger trykket, og plasserte deretter glasset fylt med stoffet på en roterende skive. Ved en temperatur på 0,175 grader Celsius begynte disken plutselig å spinne mer fritt, noe forskerne sier indikerer at helium har blitt en superkropp.

6. Solid- en tilstand av aggregering av et stoff, preget av formstabilitet og arten av den termiske bevegelsen til atomer, som utfører små vibrasjoner rundt likevektsposisjoner. Den stabile tilstanden til faste stoffer er krystallinsk. Det er faste stoffer med ioniske, kovalente, metalliske og andre typer bindinger mellom atomer, som bestemmer mangfoldet av deres fysiske egenskaper. De elektriske og noen andre egenskapene til faste stoffer bestemmes hovedsakelig av arten av bevegelsen til de ytre elektronene til atomene. Basert på deres elektriske egenskaper deles faste stoffer inn i dielektriske stoffer, halvledere og metaller; basert på deres magnetiske egenskaper deles faste stoffer inn i diamagnetiske, paramagnetiske og kropper med en ordnet magnetisk struktur. Studier av egenskapene til faste stoffer har slått seg sammen til et stort felt - faststofffysikk, hvis utvikling stimuleres av teknologiens behov.

7. Amorft fast stoff- en kondensert tilstand av aggregering av et stoff, preget av isotropi av fysiske egenskaper på grunn av uordnet arrangement av atomer og molekyler. I amorfe faste stoffer vibrerer atomer rundt tilfeldig plasserte punkter. I motsetning til den krystallinske tilstanden, skjer overgangen fra fast amorf til flytende gradvis. Ulike stoffer er i amorf tilstand: glass, harpiks, plast, etc.

8. Flytende krystall er en spesifikk aggregeringstilstand for et stoff der det samtidig viser egenskapene til en krystall og en væske. Det bør bemerkes med en gang at ikke alle stoffer kan være i flytende krystallinsk tilstand. Imidlertid kan noen organiske stoffer med komplekse molekyler danne en spesifikk aggregeringstilstand - flytende krystallinsk. Denne tilstanden oppstår når krystaller av visse stoffer smelter. Når de smelter, dannes det en flytende krystallinsk fase, som skiller seg fra vanlige væsker. Denne fasen eksisterer i området fra krystallens smeltetemperatur til en viss høyere temperatur, når den oppvarmes, blir den flytende krystallen til en vanlig væske.
Hvordan skiller en flytende krystall seg fra en flytende og en vanlig krystall, og hvordan ligner den på dem? Som en vanlig væske har en flytende krystall flytende og tar form av beholderen den er plassert i. Slik skiller det seg fra krystallene som er kjent for alle. Til tross for denne egenskapen, som forener den med en væske, har den imidlertid en egenskap som er karakteristisk for krystaller. Dette er rekkefølgen i rommet til molekylene som danner krystallen. Riktignok er denne rekkefølgen ikke så komplett som i vanlige krystaller, men likevel påvirker den egenskapene til flytende krystaller betydelig, noe som skiller dem fra vanlige væsker. Ufullstendig romlig rekkefølge av molekylene som danner en flytende krystall manifesteres i det faktum at det i flytende krystaller ikke er noen fullstendig rekkefølge i det romlige arrangementet av tyngdepunktene til molekylene, selv om det kan være delvis rekkefølge. Dette betyr at de ikke har et stivt krystallgitter. Derfor har flytende krystaller, som vanlige væsker, egenskapen til flyt.
En obligatorisk egenskap til flytende krystaller, som bringer dem nærmere vanlige krystaller, er tilstedeværelsen av en rekkefølge av romlig orientering av molekylene. Denne orienteringsrekkefølgen kan for eksempel manifestere seg ved at alle de lange aksene til molekyler i en flytende krystallinsk prøve er orientert på samme måte. Disse molekylene må ha en langstrakt form. I tillegg til den enkleste navngitte rekkefølgen av molekylære akser, kan en mer kompleks orienteringsrekkefølge av molekyler forekomme i en flytende krystall.
Avhengig av typen bestilling av molekylaksene, er flytende krystaller delt inn i tre typer: nematiske, smektiske og kolesteriske.
Forskning på fysikken til flytende krystaller og deres anvendelser utføres for tiden på bred front i alle de mest utviklede landene i verden. Innenlandsk forskning er konsentrert i både akademiske og industrielle forskningsinstitusjoner og har lange tradisjoner. Verkene til V.K., fullført tilbake på trettitallet i Leningrad, ble viden kjent og anerkjent. Fredericks til V.N. Tsvetkova. De siste årene har den raske studien av flytende krystaller sett at innenlandske forskere også gir et betydelig bidrag til utviklingen av studiet av flytende krystaller generelt og spesielt optikken til flytende krystaller. Dermed ble verkene til I.G. Chistyakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovsky, S.A. Pikina, L.M. Blinov og mange andre sovjetiske forskere er viden kjent for det vitenskapelige miljøet og fungerer som grunnlaget for en rekke effektive tekniske anvendelser av flytende krystaller.
Eksistensen av flytende krystaller ble etablert for lenge siden, nemlig i 1888, det vil si for nesten et århundre siden. Selv om forskere møtte denne tilstanden før 1888, ble den offisielt oppdaget senere.
Den første som oppdaget flytende krystaller var den østerrikske botanikeren Reinitzer. Mens han studerte det nye stoffet kolesterylbenzoat han syntetiserte, oppdaget han at ved en temperatur på 145°C smelter krystallene av dette stoffet, og danner en uklar væske som kraftig sprer lys. Når oppvarmingen fortsetter, når en temperatur på 179°C, blir væsken klar, dvs. den begynner å oppføre seg optisk som en vanlig væske, for eksempel vann. Kolesterylbenzoat viste uventede egenskaper i den uklare fasen. Ved å undersøke denne fasen under et polariserende mikroskop, oppdaget Reinitzer at den viser dobbeltbrytning. Dette betyr at lysets brytningsindeks, dvs. lysets hastighet i denne fasen, avhenger av polarisasjonen.

9. Væske- aggregeringstilstanden til et stoff, som kombinerer egenskapene til en fast tilstand (bevaring av volum, en viss strekkstyrke) og en gassform (formvariabilitet). Væsker er preget av kort rekkevidde i arrangementet av partikler (molekyler, atomer) og en liten forskjell i den kinetiske energien til termisk bevegelse av molekyler og deres potensielle interaksjonsenergi. Den termiske bevegelsen til væskemolekyler består av oscillasjoner rundt likevektsposisjoner og relativt sjeldne hopp fra en likevektsposisjon til en annen; væskens fluiditet er forbundet med dette.

10. Superkritisk væske(SCF) er en aggregeringstilstand av et stoff der forskjellen mellom væske- og gassfasen forsvinner. Ethvert stoff ved en temperatur og trykk over dets kritiske punkt er en superkritisk væske. Egenskapene til et stoff i superkritisk tilstand er mellomliggende mellom dets egenskaper i gass- og væskefasen. Dermed har SCF en høy tetthet, nær en væske, og lav viskositet, som gasser. Diffusjonskoeffisienten har i dette tilfellet en verdi mellom væske og gass. Stoffer i superkritisk tilstand kan brukes som erstatning for organiske løsemidler i laboratorie- og industrielle prosesser. Superkritisk vann og superkritisk karbondioksid har fått størst interesse og fordeling på grunn av visse egenskaper.
En av de viktigste egenskapene til den superkritiske tilstanden er evnen til å løse opp stoffer. Ved å endre temperaturen eller trykket til væsken, kan du endre dens egenskaper over et bredt område. Dermed er det mulig å oppnå et fluid hvis egenskaper er nær enten en væske eller en gass. Dermed øker oppløsningsevnen til en væske med økende tetthet (ved konstant temperatur). Siden tettheten øker med økende trykk, kan endring av trykket påvirke væskens oppløsningsevne (ved konstant temperatur). Når det gjelder temperatur er avhengigheten av væskens egenskaper noe mer kompleks - ved konstant tetthet øker også væskens oppløsningsevne, men nær det kritiske punktet kan en liten temperaturøkning føre til et kraftig fall i tetthet, og følgelig oppløsningsevnen. Superkritiske væsker blandes med hverandre ubegrenset, så når det kritiske punktet for blandingen er nådd, vil systemet alltid være enfaset. Den omtrentlige kritiske temperaturen til en binær blanding kan beregnes som det aritmetiske gjennomsnittet av de kritiske parameterne til stoffene Tc(mix) = (molfraksjon A) x TcA + (molfraksjon B) x TcB.

11. Gassformig- (fransk gaz, fra gresk kaos - kaos), en aggregeringstilstand av et stoff der den kinetiske energien til den termiske bevegelsen til partiklene (molekyler, atomer, ioner) betydelig overstiger den potensielle energien til interaksjoner mellom dem, og derfor partiklene beveger seg fritt, og fyller jevnt ut i fravær av ytre felt hele volumet som er gitt til det.

12. Plasma- (fra gresk plasma - skulpturert, formet), en tilstand av materie som er en ionisert gass der konsentrasjonene av positive og negative ladninger er like (kvasi-nøytralitet). Det store flertallet av materie i universet er i plasmatilstanden: stjerner, galaktiske tåker og det interstellare mediet. Nær Jorden eksisterer plasma i form av solvinden, magnetosfæren og ionosfæren. Høytemperaturplasma (T ~ 106 - 108K) fra en blanding av deuterium og tritium studeres med sikte på å implementere kontrollert termonukleær fusjon. Lavtemperaturplasma (T Ј 105K) brukes i forskjellige gassutladningsenheter (gasslasere, ioneenheter, MHD-generatorer, plasmatroner, plasmamotorer, etc.), samt i teknologi (se Plasmametallurgi, Plasmaboring, Plasma teknologi).

13. Degenerert materie— er et mellomstadium mellom plasma og nøytronium. Den er observert hos hvite dverger og spiller en viktig rolle i utviklingen av stjerner. Når atomer blir utsatt for ekstremt høye temperaturer og trykk, mister de elektronene sine (de blir elektrongass). De er med andre ord fullstendig ionisert (plasma). Trykket til en slik gass (plasma) bestemmes av trykket til elektronene. Hvis tettheten er veldig høy, tvinges alle partikler nærmere hverandre. Elektroner kan eksistere i tilstander med spesifikke energier, og ingen to elektroner kan ha samme energi (med mindre spinnene deres er motsatte). I en tett gass er altså alle lavere energinivåer fylt med elektroner. En slik gass kalles degenerert. I denne tilstanden viser elektroner degenerert elektrontrykk, som motvirker tyngdekreftene.

14. Nøytronium- en aggregeringstilstand der materie passerer ved ultrahøyt trykk, som fortsatt er uoppnåelig i laboratoriet, men som eksisterer inne i nøytronstjerner. Under overgangen til nøytrontilstanden samhandler stoffets elektroner med protoner og blir til nøytroner. Som et resultat består materie i nøytrontilstand utelukkende av nøytroner og har en tetthet i størrelsesorden kjernefysisk. Temperaturen på stoffet bør ikke være for høy (i energiekvivalent, ikke mer enn hundre MeV).
Med en sterk temperaturøkning (hundrevis av MeV og over), begynner forskjellige mesoner å bli født og tilintetgjøres i nøytrontilstanden. Med en ytterligere økning i temperaturen oppstår deconfinement, og stoffet går over i tilstanden til kvark-gluonplasma. Den består ikke lenger av hadroner, men av å stadig fødes og forsvinne kvarker og gluoner.

15. Quark-gluon plasma(kromoplasma) - en tilstand av aggregering av materie i høyenergifysikk og elementærpartikkelfysikk, der hadronisk materie går over i en tilstand som ligner på tilstanden der elektroner og ioner finnes i vanlig plasma.
Vanligvis er stoffet i hadroner i såkalt fargeløs ("hvit") tilstand. Det vil si at kvarker i forskjellige farger opphever hverandre. En lignende tilstand eksisterer i vanlig materie - når alle atomer er elektrisk nøytrale, dvs.
positive ladninger i dem kompenseres av negative. Ved høye temperaturer kan det oppstå ionisering av atomer, hvor ladningene skilles, og stoffet blir, som de sier, "kvasi-nøytralt." Det vil si at hele materieskyen som helhet forblir nøytral, men dens individuelle partikler slutter å være nøytrale. Det samme kan tilsynelatende skje med hadronisk materie - ved svært høye energier frigjøres farge og gjør stoffet "kvasi-fargeløst."
Antagelig var universets materie i en tilstand av kvark-gluonplasma i de første øyeblikkene etter Big Bang. Nå kan kvark-gluonplasma dannes i kort tid under kollisjoner av partikler med svært høy energi.
Quark-gluon plasma ble produsert eksperimentelt ved RHIC-akseleratoren ved Brookhaven National Laboratory i 2005. Den maksimale plasmatemperaturen på 4 billioner grader Celsius ble oppnådd der i februar 2010.

16. Merkelig stoff- en aggregeringstilstand der materie komprimeres til maksimale tetthetsverdier; den kan eksistere i form av "kvarksuppe". En kubikkcentimeter materie i denne tilstanden vil veie milliarder av tonn; i tillegg vil den transformere alle normale stoffer den kommer i kontakt med til den samme "merkelige" formen med frigjøring av en betydelig mengde energi.
Energien som kan frigjøres når stjernens kjerne blir til «rar materie» vil føre til en superkraftig eksplosjon av en «quark nova» – og ifølge Leahy og Uyed er det nettopp dette astronomer observerte i september 2006.
Prosessen med dannelsen av dette stoffet begynte med en vanlig supernova, som en massiv stjerne ble til. Som et resultat av den første eksplosjonen ble det dannet en nøytronstjerne. Men ifølge Leahy og Uyed varte den ikke særlig lenge - da rotasjonen så ut til å bli bremset av sitt eget magnetfelt, begynte den å krympe enda mer, og dannet en klump av "rar materie", noe som førte til en jevn kraftigere under en vanlig supernovaeksplosjon, frigjøring av energi - og de ytre lagene av materie til den tidligere nøytronstjernen, som flyr inn i det omkringliggende rommet med en hastighet nær lysets hastighet.

17. Sterkt symmetrisk substans- dette er et stoff som er komprimert i en slik grad at mikropartiklene inni det ligger lagvis oppå hverandre, og kroppen selv kollapser til et sort hull. Begrepet "symmetri" forklares som følger: La oss ta de aggregerte materietilstandene kjent for alle fra skolen - fast, flytende, gassformig. For bestemthetens skyld, la oss vurdere en ideell uendelig krystall som et fast stoff. Det er en viss, såkalt diskret symmetri med hensyn til overføring. Dette betyr at hvis du beveger krystallgitteret med en avstand lik intervallet mellom to atomer, vil ingenting endre seg i det - krystallen vil falle sammen med seg selv. Hvis krystallen smeltes, vil symmetrien til den resulterende væsken være annerledes: den vil øke. I en krystall, bare punkter fjernt fra hverandre på visse avstander, var de såkalte nodene til krystallgitteret, der identiske atomer var lokalisert, likeverdige.
Væsken er homogen gjennom hele volumet, alle punktene kan ikke skilles fra hverandre. Dette betyr at væsker kan fortrenges med alle vilkårlige avstander (og ikke bare noen diskrete avstander, som i en krystall) eller roteres av hvilke som helst vilkårlige vinkler (som ikke kan gjøres i krystaller i det hele tatt), og det vil falle sammen med seg selv. Graden av symmetri er høyere. Gass er enda mer symmetrisk: væsken opptar et visst volum i karet og det er en asymmetri inne i karet der det er væske og punkter der det ikke er det. Gass opptar hele volumet som gis til den, og i denne forstand er alle punktene ikke å skille fra hverandre. Likevel, her ville det være mer riktig å ikke snakke om poeng, men om små, men makroskopiske elementer, for på mikroskopisk nivå er det fortsatt forskjeller. På noen punkter på et gitt tidspunkt er det atomer eller molekyler, mens det på andre ikke er det. Symmetri observeres bare i gjennomsnitt, enten over noen makroskopiske volumparametere eller over tid.
Men det er fortsatt ingen umiddelbar symmetri på mikroskopisk nivå. Hvis et stoff komprimeres veldig sterkt, til trykk som er uakseptabelt i hverdagen, komprimeres slik at atomene knuses, deres skall trenger inn i hverandre, og kjernene begynner å berøre, oppstår symmetri på mikroskopisk nivå. Alle kjerner er identiske og presset mot hverandre, det er ikke bare interatomiske, men også indre nukleære avstander, og stoffet blir homogent (rart stoff).
Men det er også et submikroskopisk nivå. Kjerner er bygd opp av protoner og nøytroner som beveger seg rundt inne i kjernen. Det er også litt mellomrom mellom dem. Fortsetter du å komprimere slik at kjernene knuses, vil nukleonene presse tett mot hverandre. Da vil det på submikroskopisk nivå vises symmetri, som ikke eksisterer selv inne i vanlige kjerner.
Ut fra det som er sagt kan man skjelne en helt bestemt trend: Jo høyere temperatur og jo større trykk, jo mer symmetrisk blir stoffet. Basert på disse betraktningene kalles et stoff som er komprimert til det maksimale, svært symmetrisk.

18. Svakt symmetrisk materie- en tilstand som er motsatt av sterkt symmetrisk materie i sine egenskaper, tilstede i det tidlige universet ved en temperatur nær Plancks, kanskje 10-12 sekunder etter Big Bang, da de sterke, svake og elektromagnetiske kreftene representerte en enkelt superkraft. I denne tilstanden blir stoffet komprimert i en slik grad at massen blir til energi, som begynner å blåse seg opp, det vil si utvide seg i det uendelige. Det er ennå ikke mulig å oppnå energiene for eksperimentelt å oppnå superkraft og overføre materie til denne fasen under jordiske forhold, selv om slike forsøk ble gjort ved Large Hadron Collider for å studere det tidlige universet. På grunn av fraværet av gravitasjonsinteraksjon i superkraften som danner dette stoffet, er ikke superkraften tilstrekkelig symmetrisk sammenlignet med den supersymmetriske kraften som inneholder alle 4 typer interaksjoner. Derfor fikk denne aggregeringstilstanden et slikt navn.

19. Strålestoff– dette er faktisk ikke lenger materie i det hele tatt, men energi i sin rene form. Imidlertid er det nettopp denne hypotetiske aggregeringstilstanden et legeme som har nådd lysets hastighet vil ta. Det kan også oppnås ved å varme opp kroppen til Planck-temperaturen (1032K), det vil si å akselerere molekylene til stoffet til lysets hastighet. Som følger av relativitetsteorien, når en hastighet når mer enn 0,99 s, begynner kroppens masse å vokse mye raskere enn med "normal" akselerasjon; i tillegg forlenges kroppen, varmes opp, det vil si at den begynner å stråle i det infrarøde spekteret. Når man krysser terskelen på 0,999 s, endrer kroppen seg radikalt og begynner en rask faseovergang opp til stråletilstanden. Som følger av Einsteins formel, tatt i sin helhet, består den voksende massen av det endelige stoffet av masser skilt fra kroppen i form av termisk, røntgen, optisk og annen stråling, energien til hver av disse er beskrevet av neste ledd i formelen. Dermed vil et legeme som nærmer seg lysets hastighet begynne å sende ut i alle spektre, vokse i lengde og bremse over tid, og tynnes ut til Planck-lengden, det vil si at når den når hastighet c, vil kroppen bli til en uendelig lang og tynn stråle, som beveger seg med lysets hastighet og består av fotoner som ikke har noen lengde, og dens uendelige masse vil bli fullstendig omdannet til energi. Derfor kalles et slikt stoff stråle.

Spørsmål om hva en aggregeringstilstand er, hvilke egenskaper og egenskaper faste stoffer, væsker og gasser har, diskuteres i flere kurs. Det er tre klassiske tilstander av materie, med sine egne karakteristiske strukturelle trekk. Forståelsen deres er et viktig poeng for å forstå vitenskapene om jorden, levende organismer og industrielle aktiviteter. Disse spørsmålene studeres av fysikk, kjemi, geografi, geologi, fysisk kjemi og andre vitenskapelige disipliner. Stoffer som under visse forhold er i en av tre grunnleggende tilstandstyper kan endres med en økning eller reduksjon i temperatur og trykk. La oss vurdere mulige overganger fra en tilstand av aggregering til en annen, slik de forekommer i naturen, teknologien og hverdagen.

Hva er en aggregeringstilstand?

Ordet med latinsk opprinnelse "aggrego" oversatt til russisk betyr "å bli med". Det vitenskapelige begrepet refererer til tilstanden til samme kropp, substans. Eksistensen av faste stoffer, gasser og væsker ved visse temperaturer og forskjellige trykk er karakteristisk for alle jordens skjell. I tillegg til de tre grunnleggende aggregeringstilstandene er det også en fjerde. Ved forhøyet temperatur og konstant trykk blir gassen til plasma. For bedre å forstå hva en aggregeringstilstand er, er det nødvendig å huske de minste partiklene som utgjør stoffer og kropper.

Diagrammet ovenfor viser: a - gass; b—væske; c er et fast legeme. I slike bilder indikerer sirkler de strukturelle elementene til stoffer. Dette er et symbol; faktisk er atomer, molekyler og ioner ikke solide kuler. Atomer består av en positivt ladet kjerne som negativt ladede elektroner beveger seg rundt i høy hastighet. Kunnskap om materiens mikroskopiske struktur bidrar til å bedre forstå forskjellene som finnes mellom ulike aggregatformer.

Ideer om mikrokosmos: fra antikkens Hellas til 1600-tallet

Den første informasjonen om partiklene som utgjør fysiske kropper dukket opp i antikkens Hellas. Tenkerne Demokrit og Epikur introduserte et slikt konsept som atomet. De trodde at disse minste udelelige partiklene av forskjellige stoffer har en form, visse størrelser, og er i stand til å bevege seg og samhandle med hverandre. Atomisme ble den mest avanserte læren i antikkens Hellas for sin tid. Men utviklingen avtok i middelalderen. Siden den gang ble forskere forfulgt av inkvisisjonen til den romersk-katolske kirke. Derfor, inntil moderne tid, var det ingen klar oppfatning av hva materiens tilstand var. Først etter 1600-tallet formulerte forskerne R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier bestemmelsene i atom-molekylær teori, som ikke har mistet sin betydning i dag.

Atomer, molekyler, ioner - mikroskopiske partikler av materiens struktur

Et betydelig gjennombrudd i forståelsen av mikroverdenen skjedde på 1900-tallet, da elektronmikroskopet ble oppfunnet. Tatt i betraktning funnene gjort av forskere tidligere, var det mulig å sette sammen et sammenhengende bilde av mikroverdenen. Teorier som beskriver tilstanden og oppførselen til de minste materiepartiklene er ganske komplekse; de relaterer seg til feltet For å forstå egenskapene til forskjellige aggregattilstander av materie, er det nok å kjenne navnene og egenskapene til de viktigste strukturelle partiklene som dannes forskjellige stoffer.

Atomer er kjemisk udelelige partikler. De er bevart i kjemiske reaksjoner, men blir ødelagt i kjernefysiske reaksjoner. Metaller og mange andre stoffer med atomstruktur har en fast aggregeringstilstand under normale forhold.
Molekyler er partikler som brytes ned og dannes i kjemiske reaksjoner. oksygen, vann, karbondioksid, svovel. Den fysiske tilstanden til oksygen, nitrogen, svoveldioksid, karbon, oksygen under normale forhold er gassformig.
Ioner er de ladede partiklene som atomer og molekyler blir når de får eller mister elektroner - mikroskopiske negativt ladede partikler. Mange salter har en ionisk struktur, for eksempel bordsalt, jernsulfat og kobbersulfat.

Det er stoffer hvis partikler befinner seg i rommet på en bestemt måte. Den ordnede innbyrdes posisjonen til atomer, ioner og molekyler kalles et krystallgitter. Vanligvis er ioniske og atomære krystallgitter karakteristiske for faste stoffer, molekylære - for væsker og gasser. Diamant utmerker seg ved sin høye hardhet. Dets atomære krystallgitter er dannet av karbonatomer. Men myk grafitt består også av atomer av dette kjemiske elementet. Bare de er plassert annerledes i rommet. Den vanlige aggregeringstilstanden for svovel er fast, men ved høye temperaturer blir stoffet til en væske og en amorf masse.

Stoffer i fast aggregeringstilstand

Faste stoffer beholder under normale forhold sitt volum og form. For eksempel et sandkorn, et sukkerkorn, salt, et stykke stein eller metall. Hvis du varmer opp sukker, begynner stoffet å smelte, og blir til en tyktflytende brun væske. La oss slutte å varme opp, så får vi en solid igjen. Dette betyr at en av hovedbetingelsene for overgangen av et fast stoff til en væske er oppvarmingen eller en økning i den indre energien til partiklene til stoffet. Den faste aggregeringstilstanden til salt, som brukes til mat, kan også endres. Men for å smelte bordsalt trengs en høyere temperatur enn ved oppvarming av sukker. Faktum er at sukker består av molekyler, og bordsalt består av ladede ioner som er sterkere tiltrukket av hverandre. Faste stoffer i flytende form beholder ikke formen fordi krystallgitteret blir ødelagt.

Den flytende aggregattilstanden til saltet ved smelting forklares ved brudd av bindinger mellom ionene i krystallene. Ladede partikler som kan bære elektriske ladninger frigjøres. Smeltede salter leder elektrisitet og er ledere. I den kjemiske, metallurgiske og verkstedindustrien omdannes faste stoffer til væsker for å produsere nye forbindelser eller gi dem forskjellige former. Metalllegeringer har blitt utbredt. Det er flere måter å få dem på, forbundet med endringer i aggregeringstilstanden for faste råvarer.

Væske er en av de grunnleggende aggregeringstilstandene

Heller du 50 ml vann i en rundbunnet kolbe, vil du legge merke til at stoffet umiddelbart får form av et kjemikaliekar. Men så snart vi heller vannet ut av kolben, vil væsken umiddelbart spre seg over bordets overflate. Vannvolumet vil forbli det samme - 50 ml, men formen vil endre seg. De listede trekkene er karakteristiske for den flytende formen for eksistens av materie. Mange organiske stoffer er væsker: alkoholer, vegetabilske oljer, syrer.

Melk er en emulsjon, det vil si en væske som inneholder dråper fett. En nyttig flytende ressurs er olje. Det utvinnes fra brønner ved hjelp av borerigger på land og i havet. Sjøvann er også en råvare for industrien. Forskjellen fra ferskvann i elver og innsjøer ligger i innholdet av oppløste stoffer, hovedsakelig salter. Når de fordamper fra overflaten av reservoarer, går bare H 2 O-molekyler over i en damptilstand, oppløste stoffer forblir. Metoder for å oppnå nyttige stoffer fra sjøvann og metoder for rensing er basert på denne egenskapen.

Når saltene er fullstendig fjernet, oppnås destillert vann. Det koker ved 100°C og fryser ved 0°C. Saltlaken koker og blir til is ved andre temperaturer. For eksempel fryser vann i Polhavet ved en overflatetemperatur på 2 °C.

Den fysiske tilstanden til kvikksølv under normale forhold er flytende. Dette sølvgrå metallet brukes ofte til å fylle medisinske termometre. Ved oppvarming stiger kvikksølvsøylen på skalaen og stoffet utvider seg. Hvorfor brukes alkohol tonet med rød maling, og ikke kvikksølv? Dette forklares av egenskapene til flytende metall. Ved 30-graders frost endres aggregeringstilstanden for kvikksølv, stoffet blir fast.

Hvis det medisinske termometeret går i stykker og kvikksølvet renner ut, er det farlig å samle sølvkulene med hendene. Det er skadelig å inhalere kvikksølvdamp, dette stoffet er svært giftig. I slike tilfeller må barn henvende seg til foreldrene og voksne for å få hjelp.

Gassform

Gasser klarer ikke å opprettholde verken volum eller form. La oss fylle kolben til toppen med oksygen (den kjemiske formelen er O2). Så snart vi åpner kolben, vil molekylene til stoffet begynne å blande seg med luften i rommet. Dette skjer på grunn av Brownsk bevegelse. Til og med den antikke greske forskeren Demokritos mente at partikler av materie er i konstant bevegelse. I faste stoffer, under normale forhold, har ikke atomer, molekyler og ioner mulighet til å forlate krystallgitteret eller frigjøre seg fra bindinger med andre partikler. Dette er kun mulig når en stor mengde energi tilføres utenfra.

I væsker er avstanden mellom partikler litt større enn i faste stoffer; de krever mindre energi for å bryte intermolekylære bindinger. For eksempel observeres den flytende tilstanden til oksygen bare når gasstemperaturen synker til -183 °C. Ved -223 °C danner O 2 -molekyler et fast stoff. Når temperaturen stiger over disse verdiene, blir oksygen til gass. Det er i denne formen den finnes under normale forhold. Industribedrifter driver spesielle installasjoner for å separere atmosfærisk luft og hente nitrogen og oksygen fra den. Først blir luften avkjølt og flytende, og deretter økes temperaturen gradvis. Nitrogen og oksygen blir til gasser under forskjellige forhold.

Jordens atmosfære inneholder 21 volum% oksygen og 78% nitrogen. Disse stoffene finnes ikke i flytende form i det gassformede skallet på planeten. Flytende oksygen er lyseblå i fargen og brukes til å fylle sylindere ved høyt trykk for bruk i medisinske omgivelser. I industri og bygg er det nødvendig med flytende gasser for å gjennomføre mange prosesser. Oksygen er nødvendig for gassveising og skjæring av metaller, og i kjemi for oksidasjonsreaksjoner av uorganiske og organiske stoffer. Hvis du åpner ventilen til en oksygenflaske, synker trykket og væsken blir til gass.

Flytende propan, metan og butan er mye brukt i energi, transport, industri og husholdningsaktiviteter. Disse stoffene er hentet fra naturgass eller under cracking (splitting) av petroleumsråstoff. Karbon flytende og gassformige blandinger spiller en viktig rolle i økonomien i mange land. Men olje- og naturgassreservene er sterkt oppbrukt. Ifølge forskere vil dette råmaterialet vare i 100-120 år. En alternativ energikilde er luftstrøm (vind). Raskflytende elver og tidevann ved kysten av hav og hav brukes til å drive kraftverk.

Oksygen, som andre gasser, kan være i den fjerde aggregeringstilstanden, som representerer et plasma. Den uvanlige overgangen fra fast til gassform er et karakteristisk trekk ved krystallinsk jod. Det mørke lilla stoffet gjennomgår sublimering - det blir til en gass som omgår den flytende tilstanden.

Hvordan gjøres overganger fra en samlet form for materie til en annen?

Endringer i den samlede tilstanden til stoffer er ikke assosiert med kjemiske transformasjoner, dette er fysiske fenomener. Når temperaturen øker, smelter mange faste stoffer og blir til væsker. En ytterligere økning i temperaturen kan føre til fordampning, det vil si til stoffets gassformige tilstand. I naturen og økonomien er slike overganger karakteristiske for et av hovedstoffene på jorden. Is, væske, damp er vanntilstander under forskjellige ytre forhold. Forbindelsen er den samme, formelen er H 2 O. Ved en temperatur på 0 ° C og under denne verdien krystalliserer vann, det vil si blir til is. Når temperaturen stiger, blir de resulterende krystallene ødelagt - isen smelter, og flytende vann oppnås igjen. Når det varmes opp, dannes det fordampning - omdanning av vann til gass - selv ved lave temperaturer. For eksempel forsvinner frosne sølepytter gradvis fordi vannet fordamper. Selv i frostvær tørker vått tøy, men denne prosessen tar lengre tid enn på en varm dag.

Alle de oppførte overgangene av vann fra en tilstand til en annen er av stor betydning for jordens natur. Atmosfæriske fenomener, klima og vær er assosiert med fordampning av vann fra overflaten av verdenshavet, overføring av fuktighet i form av skyer og tåke til land, og nedbør (regn, snø, hagl). Disse fenomenene danner grunnlaget for verdens vannsyklus i naturen.

Hvordan endres svovelets aggregerte tilstander?

Under normale forhold er svovel lyse skinnende krystaller eller lysegult pulver, det vil si at det er et fast stoff. Den fysiske tilstanden til svovel endres ved oppvarming. Først, når temperaturen stiger til 190 °C, smelter det gule stoffet og blir til en mobil væske.

Heller du raskt flytende svovel i kaldt vann, får du en brun amorf masse. Ved ytterligere oppvarming av svovelsmelten blir den mer og mer tyktflytende og mørkere. Ved temperaturer over 300 °C endres svovelets aggregeringstilstand igjen, stoffet får egenskapene til en væske og blir mobilt. Disse overgangene oppstår på grunn av evnen til atomene til et element til å danne kjeder med forskjellig lengde.

Hvorfor kan stoffer være i forskjellige fysiske tilstander?

Aggregeringstilstanden til svovel, et enkelt stoff, er fast under vanlige forhold. Svoveldioksid er en gass, svovelsyre er en oljeaktig væske som er tyngre enn vann. I motsetning til saltsyre og salpetersyre, er det ikke flyktig; molekyler fordamper ikke fra overflaten. Hvilken aggregeringstilstand har plastsvovel, som oppnås ved å varme krystaller?

I sin amorfe form har stoffet strukturen som en væske, med ubetydelig flyt. Men plastsvovel beholder samtidig sin form (som et fast stoff). Det er flytende krystaller som har en rekke karakteristiske egenskaper for faste stoffer. Således avhenger tilstanden til et stoff under forskjellige forhold av dets natur, temperatur, trykk og andre ytre forhold.

Hvilke trekk finnes i strukturen til faste stoffer?

De eksisterende forskjellene mellom de grunnleggende aggregerte tilstandene til materie forklares av samspillet mellom atomer, ioner og molekyler. For eksempel, hvorfor fører materiens faste tilstand til kroppens evne til å opprettholde volum og form? I krystallgitteret til et metall eller salt tiltrekkes strukturelle partikler til hverandre. I metaller samhandler positivt ladede ioner med det som kalles en "elektrongass", en samling frie elektroner i et metallstykke. Saltkrystaller oppstår på grunn av tiltrekningen av motsatt ladede partikler - ioner. Avstanden mellom de ovennevnte strukturelle enhetene av faste stoffer er mye mindre enn størrelsene på partiklene selv. I dette tilfellet virker elektrostatisk tiltrekning, det gir styrke, men frastøtingen er ikke sterk nok.

For å ødelegge den faste aggregeringstilstanden til et stoff, må det gjøres en innsats. Metaller, salter og atomkrystaller smelter ved svært høye temperaturer. For eksempel blir jern flytende ved temperaturer over 1538 °C. Wolfram er ildfast og brukes til å lage glødetråder til lyspærer. Det er legeringer som blir flytende ved temperaturer over 3000 °C. Mange på jorden er i solid tilstand. Disse råvarene utvinnes ved hjelp av teknologi i gruver og steinbrudd.

For å skille til og med ett ion fra en krystall, må det brukes en stor mengde energi. Men det er nok å løse opp salt i vann for at krystallgitteret skal gå i oppløsning! Dette fenomenet forklares av de fantastiske egenskapene til vann som et polart løsningsmiddel. H 2 O-molekyler interagerer med saltioner, og ødelegger den kjemiske bindingen mellom dem. Oppløsning er altså ikke en enkel blanding av ulike stoffer, men en fysisk-kjemisk interaksjon mellom dem.

Hvordan samhandler flytende molekyler?

Vann kan være en væske, et fast stoff og en gass (damp). Dette er dens grunnleggende aggregeringstilstander under normale forhold. Vannmolekyler består av ett oksygenatom som to hydrogenatomer er bundet til. Polarisering av den kjemiske bindingen i molekylet skjer, og en delvis negativ ladning vises på oksygenatomene. Hydrogen blir den positive polen i molekylet, tiltrukket av oksygenatomet til et annet molekyl. Dette kalles "hydrogenbinding".

Den flytende aggregeringstilstanden er preget av avstander mellom strukturelle partikler som kan sammenlignes med deres størrelser. Tiltrekning finnes, men den er svak, så vannet beholder ikke formen. Fordamping oppstår på grunn av ødeleggelsen av bindinger som oppstår på overflaten av væsken selv ved romtemperatur.

Finnes det intermolekylære interaksjoner i gasser?

Gasstilstanden til et stoff skiller seg fra flytende og fast stoff på en rekke parametere. Det er store hull mellom strukturelle partikler av gasser, mye større enn størrelsene på molekyler. I dette tilfellet virker ikke tiltrekningskreftene i det hele tatt. Den gassformige aggregeringstilstanden er karakteristisk for stoffer som er tilstede i luften: nitrogen, oksygen, karbondioksid. På bildet nedenfor er den første kuben fylt med gass, den andre med væske og den tredje med fast stoff.

Mange væsker er flyktige; molekyler av stoffet bryter av fra overflaten og går ut i luften. Hvis du for eksempel tar med en bomullspinne dyppet i ammoniakk til åpningen av en åpen flaske saltsyre, vises det hvit røyk. En kjemisk reaksjon mellom saltsyre og ammoniakk skjer rett i luften og produserer ammoniumklorid. Hvilken aggregeringstilstand er dette stoffet i? Partiklene som danner hvit røyk er bittesmå solide saltkrystaller. Dette eksperimentet må utføres under hette, stoffene er giftige.

Konklusjon

Tilstanden til aggregering av gass ble studert av mange fremragende fysikere og kjemikere: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Clayperon, Mendeleev, Le Chatelier. Forskere har formulert lover som forklarer oppførselen til gassformige stoffer i kjemiske reaksjoner når ytre forhold endres. Åpne mønstre ble ikke bare inkludert i skole- og universitetslærebøker om fysikk og kjemi. Mange kjemiske industrier er basert på kunnskap om oppførsel og egenskaper til stoffer i ulike aggregeringstilstander.