Spirtli ichimliklarning fizik holati. Spirtli ichimliklar haqida tushuncha. Qattiq jismlarning tuzilishida qanday xususiyatlar mavjud?

Ma’ruza 4. Materiyaning agregat holatlari

1. Moddaning qattiq holati.

2. Moddaning suyuqlik holati.

3. Moddaning gazsimon holati.

Moddalar uchta agregat holatida bo'lishi mumkin: qattiq, suyuq va gazsimon. Juda yuqori haroratlarda gazsimon holatning bir turi paydo bo'ladi - plazma (plazma holati).

1. Moddaning qattiq holati zarralar orasidagi o'zaro ta'sir energiyasi ularning harakatining kinetik energiyasidan yuqori bo'lishi bilan tavsiflanadi. Qattiq holatda bo'lgan moddalarning aksariyati kristall tuzilishga ega. Har bir modda ma'lum shakldagi kristallar hosil qiladi. Masalan, natriy xloridning kristallari kub shaklida, alum oktaedr shaklida, natriy nitrat esa prizma shaklida bo'ladi.

Moddaning kristall shakli eng barqaror hisoblanadi. Qattiq jismda zarrachalarning joylashishi panjara shaklida tasvirlangan, uning tugunlarida xayoliy chiziqlar bilan bog'langan ma'lum zarrachalar joylashgan. Kristal panjaralarning to'rtta asosiy turi mavjud: atom, molekulyar, ion va metall.

Atom kristall panjarasi kovalent bog'lar (olmos, grafit, kremniy) bilan bog'langan neytral atomlardan hosil bo'ladi. Molekulyar kristall panjara naftalin, saxaroza, glyukoza bor. Ushbu panjaraning strukturaviy elementlari qutbli va qutbsiz molekulalardir. Ion kristall panjarasi kosmosda muntazam ravishda almashinadigan musbat va manfiy zaryadlangan ionlar (natriy xlorid, kaliy xlorid) natijasida hosil bo'ladi. Barcha metallar metall kristall panjaraga ega. Uning tugunlarida musbat zaryadlangan ionlar mavjud bo'lib, ular orasida erkin holatda elektronlar mavjud.

Kristalli moddalar bir qator xususiyatlarga ega. Ulardan biri anizotropiya - kristallning turli yo'nalishlarida kristallning fizik xususiyatlarining o'xshash emasligi.

2. Moddaning suyuq holatida zarrachalarning molekulalararo o'zaro ta'sir qilish energiyasi ularning harakatining kinetik energiyasiga mos keladi. Bu holat gazsimon va kristall o'rtasida oraliqdir. Gazlardan farqli o'laroq, suyuqlik molekulalari o'rtasida katta o'zaro tortishish kuchlari harakat qiladi, bu molekulyar harakatning tabiatini belgilaydi. Suyuqlik molekulasining issiqlik harakati tebranish va translatsiyani o'z ichiga oladi. Har bir molekula ma'lum bir muvozanat nuqtasi atrofida ma'lum vaqt tebranadi va keyin harakatlanadi va yana muvozanat holatini oladi. Bu uning suyuqligini belgilaydi. Molekulalararo tortishish kuchlari molekulalarni harakatlanayotganda bir-biridan uzoqlashishini oldini oladi.

Suyuqliklarning xossalari molekulalarning hajmiga va ularning sirtining shakliga ham bog'liq. Agar suyuqlikning molekulalari qutbli bo'lsa, ular murakkab kompleksga birlashadilar (assotsiatsiyalanadilar). Bunday suyuqliklar bog'langan (suv, aseton, spirt) deb ataladi. sʜᴎ yuqori t kip, past uchuvchanlik va yuqori dielektrik o'tkazuvchanlikka ega.

Ma'lumki, suyuqliklar sirt tarangligiga ega. Yuzaki taranglik- sᴛᴏ sirt birligi uchun sirt energiyasi: th = E/S, bu erda t - sirt tarangligi; E – sirt energiyasi; S - sirt maydoni. Suyuqlikda molekulalararo bog'lanishlar qanchalik kuchli bo'lsa, uning sirt tarangligi shunchalik katta bo'ladi. Sirt tarangligini kamaytiradigan moddalar sirt faol moddalar deb ataladi.

Suyuqliklarning yana bir xususiyati yopishqoqlikdir. Yopishqoqlik - suyuqlikning ba'zi qatlamlari harakatlanayotganda boshqalarga nisbatan harakat qilganda yuzaga keladigan qarshilik. Ba'zi suyuqliklar yuqori yopishqoqlikka ega (asal, mala), boshqalari esa past yopishqoqlikka ega (suv, etil spirti).

3. Moddaning gaz holatida zarrachalarning molekulalararo o'zaro ta'sir qilish energiyasi ularning kinetik energiyasidan kamroq bo'ladi. Shu sababli, gaz molekulalari bir-biriga bog'lanmaydi, lekin hajmda erkin harakatlanadi. Gazlar quyidagi xususiyatlar bilan tavsiflanadi: 1) ular joylashgan idishning butun hajmi bo'ylab bir xil taqsimlanishi; 2) suyuqlik va qattiq moddalarga nisbatan past zichlik; 3) oson siqilish.

Gazda molekulalar bir-biridan juda katta masofada joylashgan, ular orasidagi tortishish kuchlari kichikdir. Molekulalar orasidagi katta masofalarda bu kuchlar amalda yo'q. Bunday holatda gaz odatda ideal deb ataladi. Haqiqiy gazlar yuqori bosim va past haroratlarda ideal gazning holat tenglamasiga (Mendeleyev-Klapeyron tenglamasi) bo'ysunmaydi, chunki bu sharoitda molekulalar o'rtasida o'zaro ta'sir kuchlari paydo bo'la boshlaydi.

Barcha moddalar agregatsiyaning turli holatlarida bo'lishi mumkin - qattiq, suyuq, gazsimon va plazma. Qadimda dunyo yer, suv, havo va olovdan iborat deb hisoblangan. Ushbu vizual bo'linishga moddalarning agregat holatlari mos keladi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, agregatsiya holatlari o'rtasidagi chegaralar juda o'zboshimchalik bilan. Past bosim va past haroratdagi gazlar ideal deb hisoblanadi, ulardagi molekulalar faqat elastik ta'sir qonunlariga ko'ra to'qnashishi mumkin bo'lgan moddiy nuqtalarga to'g'ri keladi. Molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari ta'sir qilish paytida ahamiyatsiz va to'qnashuvlarning o'zi mexanik energiyani yo'qotmasdan sodir bo'ladi. Ammo molekulalar orasidagi masofa ortib borishi bilan molekulalarning o'zaro ta'sirini ham hisobga olish kerak. Bu o'zaro ta'sirlar gazsimon holatdan suyuqlik yoki qattiq holatga o'tishga ta'sir qila boshlaydi. Molekulalar o'rtasida har xil turdagi o'zaro ta'sirlar sodir bo'lishi mumkin.

Molekulyar o'zaro ta'sir kuchlari to'yingan emas, atomlarning kimyoviy o'zaro ta'sir kuchlaridan farq qiladi, molekulalarning paydo bo'lishiga olib keladi. Ular zaryadlangan zarralar orasidagi o'zaro ta'sir tufayli elektrostatik bo'lishi mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, molekulalarning masofasi va o'zaro orientatsiyasiga bog'liq bo'lgan kvant mexanik ta'sir 10 -9 m dan ortiq molekulalar orasidagi masofada ahamiyatsiz bo'ladi.Keyrlangan gazlarda uni e'tiborsiz qoldirish mumkin yoki potentsial o'zaro ta'sir energiyasi deb taxmin qilish mumkin. amalda nolga teng. Qisqa masofalarda bu energiya kichik bo'lib, o'zaro jalb qiluvchi kuchlar harakat qiladi

at - o'zaro itarish va kuch

molekulalarning tortilishi va qaytarilishi muvozanatli va F= 0. Bu yerda kuchlar potentsial energiya bilan bog’lanishi bilan aniqlanadi.Lekin zarralar kinetik energiyaning ma’lum zaxirasiga ega bo’lgan holda harakatlanadi.

gii. Bir molekula harakatsiz bo'lsin, ikkinchisi esa u bilan to'qnashib, shunday energiya ta'minotiga ega bo'lsin. Molekulalar bir-biriga yaqinlashganda, jozibador kuchlar ijobiy ish qiladi va ularning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi masofaga kamayadi.Shu bilan birga, kinetik energiya (va tezlik) ortadi. Masofa qisqarganda, tortishish kuchlari o'rnini itaruvchi kuchlar egallaydi. Molekulaning bu kuchlarga qarshi qilgan ishi manfiydir.

Molekula kinetik energiyasi butunlay potentsialga aylanmaguncha harakatsiz molekulaga yaqinlashadi. Minimal masofa d, molekulalar yaqinlasha oladigan masofa deyiladi molekulaning samarali diametri. To'xtagandan so'ng, molekula tezligi ortib borayotgan itaruvchi kuchlar ta'sirida uzoqlasha boshlaydi. Masofani yana bosib o'tgandan so'ng, molekula jozibali kuchlar hududiga tushadi va bu uning olib tashlanishini sekinlashtiradi. Samarali diametr kinetik energiyaning dastlabki zaxirasiga bog'liq, ya'ni. bu qiymat doimiy emas. Teng masofalarda o'zaro ta'sirning potentsial energiyasi cheksiz katta qiymatga ega yoki molekulalarning markazlarini kichikroq masofaga yaqinlashishga to'sqinlik qiladigan "to'siq" ga ega. O'rtacha potentsial o'zaro ta'sir energiyasining o'rtacha kinetik energiyaga nisbati moddaning agregatsiya holatini aniqlaydi: gazlar, suyuqliklar, qattiq moddalar uchun.

Kondensatsiyalangan moddalarga suyuqliklar va qattiq moddalar kiradi. Ularda atomlar va molekulalar yaqin, deyarli tegib joylashgan. Suyuq va qattiq jismlardagi molekulalarning markazlari orasidagi o'rtacha masofa (2 -5) 10 -10 m ga teng.Ularning zichligi ham taxminan bir xil. Atomlararo masofalar elektron bulutlar bir-biriga shunchalik kirib boradigan masofadan oshib ketadiki, itaruvchi kuchlar paydo bo'ladi. Taqqoslash uchun, normal sharoitda gazlarda molekulalar orasidagi o'rtacha masofa taxminan 33 10 -10 m ni tashkil qiladi.

IN suyuqliklar molekulalararo o'zaro ta'sir kuchliroq ta'sir ko'rsatadi, molekulalarning issiqlik harakati muvozanat holati atrofida zaif tebranishlarda namoyon bo'ladi va hatto bir pozitsiyadan ikkinchisiga o'tadi. Shuning uchun ular zarrachalarning joylashishida faqat qisqa masofali tartib, ya'ni faqat eng yaqin zarrachalar joylashuvidagi izchillik va xarakterli suyuqlikka ega.

Qattiq moddalar Ular strukturaviy qat'iylik bilan ajralib turadi, aniq belgilangan hajm va shaklga ega, ular harorat va bosim ta'sirida kamroq o'zgaradi. Qattiq jismlarda amorf va kristall holatlar mumkin. Bundan tashqari, oraliq moddalar - suyuq kristallar mavjud. Ammo qattiq jismlardagi atomlar, o'ylagandek, umuman statsionar emas. Ularning har biri qo'shnilari o'rtasida paydo bo'ladigan elastik kuchlar ta'sirida doimo o'zgarib turadi. Aksariyat elementlar va birikmalar mikroskop ostida kristall tuzilishga ega.

Shunday qilib, stol tuzining donalari mukammal kublarga o'xshaydi. Kristallarda atomlar kristall panjara joylashgan joylarda o'rnatiladi va faqat panjara joylari yaqinida tebranishi mumkin. Kristallar haqiqiy qattiq jismlarni tashkil qiladi va plastmassa yoki asfalt kabi qattiq moddalar qattiq va suyuqliklar o'rtasida oraliq joyni egallaydi. Amorf jism, xuddi suyuqlik kabi, qisqa masofali tartibga ega, ammo sakrash ehtimoli past. Shunday qilib, shisha yopishqoqligi yuqori bo'lgan o'ta sovutilgan suyuqlik sifatida qaralishi mumkin. Suyuq kristallar suyuqliklarning suyuqligiga ega, ammo atomlarning tartibli joylashishini saqlaydi va xossalarning anizotropiyasiga ega.

Kristallardagi atomlarning (va taxminan ichida) kimyoviy bog'lanishlari molekulalardagi kabi. Qattiq jismlarning tuzilishi va qattiqligi tanani tashkil etuvchi atomlarni bir-biriga bog'laydigan elektrostatik kuchlardagi farqlar bilan belgilanadi. Atomlarni molekulalarga bog'laydigan mexanizm makromolekulalar deb hisoblanishi mumkin bo'lgan qattiq davriy tuzilmalarning shakllanishiga olib kelishi mumkin. Ion va kovalent molekulalar kabi ion va kovalent kristallar mavjud. Kristallardagi ionli panjaralar ionli bog'lar orqali bir-biriga bog'langan (7.1-rasmga qarang). Osh tuzining tuzilishi shundayki, har bir natriy ionining oltita qo'shnisi - xlor ionlari mavjud. Bu taqsimot minimal energiyaga to'g'ri keladi, ya'ni bunday konfiguratsiya hosil bo'lganda, maksimal energiya chiqariladi. Shuning uchun harorat erish nuqtasidan pastga tushganda, sof kristallar hosil bo'lish tendentsiyasi mavjud. Harorat ko'tarilgach, termal kinetik energiya aloqani uzish uchun etarli bo'ladi, kristal eriy boshlaydi va struktura yiqila boshlaydi. Kristal polimorfizmi turli kristall tuzilmalarga ega bo'lgan holatlarni shakllantirish qobiliyatidir.

Neytral atomlarda elektr zaryadining taqsimlanishi o'zgarganda, qo'shnilar o'rtasida zaif o'zaro ta'sirlar paydo bo'lishi mumkin. Bu bog'lanish molekulyar yoki van der Vaals deb ataladi (vodorod molekulasidagi kabi). Ammo elektrostatik tortishish kuchlari neytral atomlar orasida ham paydo bo'lishi mumkin, keyin atomlarning elektron qobig'ida hech qanday o'zgarish sodir bo'lmaydi. Elektron qobiqlar bir-biriga yaqinlashganda o'zaro itarish manfiy zaryadlarning og'irlik markazini ijobiy zaryadlarga nisbatan siljitadi. Atomlarning har biri ikkinchisida elektr dipolni induktsiya qiladi va bu ularning tortilishiga olib keladi. Bu katta ta'sir radiusiga ega bo'lgan molekulalararo kuchlarning yoki Van der Vaals kuchlarining ta'siri.

Vodorod atomi juda kichik va uning elektroni osongina ajralishi mumkinligi sababli, u ko'pincha bir vaqtning o'zida ikkita atomga tortilib, vodorod bog'ini hosil qiladi. Vodorod aloqasi suv molekulalarining bir-biri bilan o'zaro ta'siri uchun ham javobgardir. U suv va muzning ko'pgina noyob xususiyatlarini tushuntiradi (7.4-rasm).

Kovalent bog'lanish(yoki atomik) neytral atomlarning ichki o'zaro ta'siri tufayli erishiladi. Bunday bog’lanishga metan molekulasidagi bog’lanish misol bo’la oladi. Uglerodning yuqori darajada bog'langan navi olmosdir (to'rtta vodorod atomi to'rtta uglerod atomi bilan almashtiriladi).

Shunday qilib, kovalent aloqaga qurilgan uglerod olmos shaklidagi kristall hosil qiladi. Har bir atom to'rtta atom bilan o'ralgan bo'lib, muntazam tetraedr hosil qiladi. Ammo ularning har biri qo'shni tetraedrning cho'qqisi hamdir. Boshqa sharoitlarda bir xil uglerod atomlari kristallanadi grafit. Grafitda ular atom aloqalari bilan ham bog'langan, ammo kesishga qodir olti burchakli chuqurchalar tekisliklarini hosil qiladi. Heksahedrlarning uchlarida joylashgan atomlar orasidagi masofa 0,142 nm. Qatlamlar 0,335 nm masofada joylashgan, ya'ni. zaif bog'langan, shuning uchun grafit plastik va yumshoq (7.5-rasm). 1990 yilda yangi moddaning kashf etilishi e'lon qilinishi bilan bog'liq tadqiqotlarda bum bo'ldi - fullerit, uglerod molekulalari - fullerenlardan iborat. Uglerodning bu shakli molekulyar, ya'ni. Minimal element atom emas, balki molekuladir. U 1954 yilda yarim sharni tashkil etuvchi olti burchakli va beshburchaklardan yasalgan konstruksiyalarni qurish uchun patent olgan meʼmor R.Fuller nomi bilan atalgan. dan molekula 60 diametri 0,71 nm bo'lgan uglerod atomlari 1985 yilda kashf etilgan, keyin molekulalar kashf etilgan va hokazo. Ularning barchasi barqaror sirtga ega edi,

lekin eng barqaror molekulalar C 60 va edi BILAN 70 . Fullerenlar sintezi uchun boshlang‘ich material sifatida grafit ishlatiladi, deb taxmin qilish mantiqan to‘g‘ri. Agar shunday bo'lsa, olti burchakli bo'lakning radiusi 0,37 nm bo'lishi kerak. Ammo u 0,357 nm ga teng bo'lib chiqdi. Ushbu 2% farq uglerod atomlarining grafitdan meros bo'lib o'tgan 20 ta muntazam olti burchakli va 12 ta muntazam pentaedrlarning uchlarida sferik sirtda joylashganligi bilan bog'liq, ya'ni. Dizayn futbol to'piga o'xshaydi. Ma'lum bo'lishicha, yopiq sharga "tikilgan" yassi oltitali qismning bir qismi pentaedrlarga aylangan. Xona haroratida C60 molekulalari bir-biridan 0,3 nm masofada joylashgan 12 ta qo'shniga ega bo'lgan strukturaga aylanadi. Da T= 349 K, birinchi tartibli fazali o'tish sodir bo'ladi - panjara kubikga qayta tartibga solinadi. Kristalning o'zi yarimo'tkazgichdir, lekin C 60 kristalli plyonkaga gidroksidi metall qo'shilsa, 19 K haroratda o'ta o'tkazuvchanlik paydo bo'ladi. Agar bu bo'shliq molekulaga u yoki bu atom kiritilgan bo'lsa, u asos sifatida ishlatilishi mumkin. juda yuqori axborot zichligiga ega saqlash muhitini yaratish: yozish zichligi 4-10 12 bit/sm 2 ga etadi. Taqqoslash uchun, ferromagnit materialning plyonkasi 10 7 bit / sm 2 tartibdagi yozuv zichligini va optik disklarni, ya'ni. lazer texnologiyasi, - 10 8 bit/sm 2. Bu uglerod boshqa noyob xususiyatlarga ham ega, ayniqsa tibbiyot va farmakologiyada muhim ahamiyatga ega.

Metall kristallarda o'zini namoyon qiladi metall aloqa, metalldagi barcha atomlar "jamoaviy foydalanish uchun" valentlik elektronlaridan voz kechganda. Ular atom skeletlari bilan zaif bog'langan va kristall panjara bo'ylab erkin harakatlana oladi. Kimyoviy elementlarning 2/5 qismi metallardir. Metalllarda (simobdan tashqari) bog'lanish metall atomlarining bo'sh orbitallari bir-biriga yopishganda va kristall panjara hosil bo'lishi sababli elektronlar chiqarilganda hosil bo'ladi. Ma’lum bo‘lishicha, panjara kationlari elektron gaz bilan o‘ralgan. Metall bog'lanish atomlar tashqi elektronlar bulutining o'lchamidan kichikroq masofada birlashganda paydo bo'ladi. Ushbu konfiguratsiya (Pauli printsipi) bilan tashqi elektronlarning energiyasi ortadi va qo'shni yadrolar bu tashqi elektronlarni jalb qila boshlaydi, elektron bulutlarni xiralashtiradi, ularni metall bo'ylab teng ravishda taqsimlaydi va elektron gazga aylantiradi. Metalllarning yuqori elektr o'tkazuvchanligini tushuntiruvchi o'tkazuvchanlik elektronlari shunday paydo bo'ladi. Ion va kovalent kristallarda tashqi elektronlar amalda bog'langan va bu qattiq jismlarning o'tkazuvchanligi juda kichik, ular deyiladi. izolyatorlar.

Suyuqliklarning ichki energiyasi uni aqliy bo'linishi mumkin bo'lgan makroskopik quyi tizimlarning ichki energiyalari va ushbu quyi tizimlarning o'zaro ta'sir qilish energiyalari yig'indisi bilan belgilanadi. O'zaro ta'sir radiusi 10 -9 m bo'lgan molekulyar kuchlar orqali amalga oshiriladi.Makrotizimlar uchun o'zaro ta'sir energiyasi kontakt maydoniga proportsionaldir, shuning uchun u kichik, sirt qatlamining ulushi kabi, lekin bu shart emas. U sirt energiyasi deb ataladi va sirt tarangligi bilan bog'liq muammolarda hisobga olinishi kerak. Odatda, suyuqliklar teng og'irlikdagi katta hajmni egallaydi, ya'ni ular kamroq zichlikka ega. Ammo nima uchun muz va vismutning hajmi erish paytida kamayadi va hatto erish nuqtasidan keyin ham bu tendentsiyani bir muncha vaqt saqlab qoladi? Ma'lum bo'lishicha, suyuqlik holatidagi bu moddalar yanada zichroqdir.

Suyuqlikda har bir atomga qo'shnilari ta'sir qiladi va u ular yaratgan anizotrop potentsial quduq ichida tebranadi. Qattiq jismdan farqli o'laroq, bu teshik sayozdir, chunki uzoq qo'shnilar deyarli ta'sir qilmaydi. Suyuqlikdagi zarrachalarning bevosita muhiti o'zgaradi, ya'ni suyuqlik oqadi. Muayyan haroratga erishilganda suyuqlik qaynaydi, qaynash paytida harorat doimiy bo'lib qoladi. Kiruvchi energiya aloqalarni uzish uchun sarflanadi va suyuqlik butunlay uzilganda gazga aylanadi.

Suyuqliklarning zichligi bir xil bosim va haroratdagi gazlarning zichligidan ancha katta. Shunday qilib, qaynayotgandagi suv hajmi bir xil suv bug'ining massasi hajmining atigi 1/1600 qismini tashkil qiladi. Suyuqlik hajmi ozgina bosim va haroratga bog'liq. Oddiy sharoitlarda (20 ° C va bosim 1,013 10 5 Pa) suv 1 litr hajmni egallaydi. Harorat 10 ° C ga tushganda, hajm faqat 0,0021 ga kamayadi va bosim oshganda, hajm ikki baravar kamayadi.

Suyuqlikning oddiy ideal modeli hali mavjud bo'lmasa-da, uning mikro tuzilishi etarlicha o'rganilgan va uning ko'pgina makroskopik xususiyatlarini sifat jihatidan tushuntirish imkonini beradi. Suyuqliklarda molekulalarning kogeziyasi qattiq jismga qaraganda kuchsizroq ekanligini Galiley qayd etgan; U karam barglarida katta suv tomchilari to'planib, barg ustiga tarqalmaganiga hayron bo'ldi. Yog'li yuzaga to'kilgan simob yoki suv tomchilari yopishqoqlik tufayli kichik to'plar shaklini oladi. Agar bir moddaning molekulalari boshqa moddaning molekulalariga tortilsa, biz gaplashamiz namlash, masalan, elim va yog'och, yog' va metall (katta bosimga qaramay, moy rulmanlarda saqlanadi). Ammo suv kapillyarlar deb ataladigan ingichka naychalarda ko'tariladi va naycha qanchalik yupqa bo'lsa, u shunchalik yuqori ko'tariladi. Suv va shishani namlash ta'siridan boshqa hech qanday tushuntirish bo'lishi mumkin emas. Shisha va suv orasidagi namlanish kuchlari suv molekulalari orasidagidan kattaroqdir. Simob bilan ta'sir aksincha: simob va shishaning namlanishi simob atomlari orasidagi yopishish kuchlariga qaraganda zaifroq. Galiley yog 'bilan moylangan igna suvda suzib ketishi mumkinligini payqadi, ammo bu Arximed qonuniga ziddir. Igna suzganda, mumkin

lekin suv yuzasining bir oz egilishiga e'tibor bering, go'yo uni to'g'rilashga harakat qiling. Suv molekulalari orasidagi yopishish kuchlari igna suvga tushishining oldini olish uchun etarli. Sirt qatlami suvni kino kabi himoya qiladi, bu sirt tarangligi, suvning shaklini eng kichik sirt - sharsimon berishga intiladi. Ammo igna endi spirt yuzasida suzmaydi, chunki suvga spirt qo'shilsa, sirt tarangligi pasayadi va igna cho'kadi. Sovun, shuningdek, sirt tarangligini pasaytiradi, shuning uchun issiq sovunli ko'pik yoriqlar va yoriqlarga kirib, axloqsizlikni, ayniqsa yog'ni yaxshi yuvadi, toza suv esa shunchaki tomchilarga aylanadi.

Plazma materiyaning to'rtinchi holati bo'lib, u uzoq masofalarda o'zaro ta'sir qiluvchi zaryadlangan zarralar to'plamidan tashkil topgan gazdir. Bunday holda, musbat va manfiy zaryadlar soni taxminan teng bo'ladi, shuning uchun plazma elektr neytral bo'ladi. To'rt elementdan plazma olovga mos keladi. Gazni plazma holatiga aylantirish uchun u bo'lishi kerak ionlash, atomlardan elektronlarni olib tashlash. Ionizatsiya isitish, elektr zaryadsizlanishi yoki qattiq nurlanish orqali amalga oshirilishi mumkin. Olamdagi materiya asosan ionlashgan holatda bo'ladi. Yulduzlarda ionlanish termal, siyrak tumanliklarda va yulduzlararo gazda - yulduzlardan ultrabinafsha nurlanish ta'sirida sodir bo'ladi. Bizning Quyoshimiz ham plazmadan iborat bo'lib, uning nurlanishi Yer atmosferasining yuqori qatlamlarini ionlashtiradi. ionosfera, shaharlararo radioaloqa imkoniyati uning holatiga bog'liq. Er sharoitida plazma kamdan-kam uchraydi - lyuminestsent lampalarda yoki elektr payvandlash yoyida. Laboratoriya va texnologiyada plazma ko'pincha elektr zaryadsizlanishi bilan olinadi. Tabiatda chaqmoq buni amalga oshiradi. Raqam bilan ionlanish jarayonida zanjir reaktsiyasi jarayoniga o'xshash elektron ko'chkilari paydo bo'ladi. Termoyadro energiyasini olish uchun in'ektsiya usuli qo'llaniladi: juda yuqori tezlikka tezlashtirilgan gaz ionlari magnit tuzoqlarga yuboriladi, atrof-muhitdan elektronlarni tortadi, plazma hosil qiladi. Bosimning ionlanishi - zarba to'lqinlari ham qo'llaniladi. Ushbu ionlanish usuli o'ta zich yulduzlarda va ehtimol Yerning yadrosida sodir bo'ladi.

Ion va elektronlarga ta'sir qiluvchi har qanday kuch elektr tokini keltirib chiqaradi. Agar u tashqi maydonlarga ulanmagan bo'lsa va plazma ichida yopilmasa, u qutblanadi. Plazma gaz qonunlariga bo'ysunadi, lekin zaryadlangan zarrachalarning harakatini tartibga soluvchi magnit maydon qo'llanilganda, u gaz uchun mutlaqo g'ayrioddiy xususiyatlarni namoyon qiladi. Kuchli magnit maydonda zarralar maydon chiziqlari atrofida aylana boshlaydi va ular magnit maydon bo'ylab erkin harakatlanadi. Ularning ta'kidlashicha, bu spiral harakat maydon chiziqlarining tuzilishini o'zgartiradi va maydon plazmaga "muzlatiladi". Noyob plazma zarralar tizimi bilan tavsiflanadi, zichroq plazma esa suyuq model bilan tavsiflanadi.

Plazmaning yuqori elektr o'tkazuvchanligi uning gazdan asosiy farqidir. Quyosh yuzasining sovuq plazmasining o'tkazuvchanligi (0,8 10 -19 J) metallarning o'tkazuvchanligiga etadi va termoyadro haroratida (1,6 10 -15 J) vodorod plazmasi normal sharoitda misga qaraganda tokni 20 marta yaxshi o'tkazadi. Plazma oqim o'tkazishga qodir bo'lganligi sababli, unga ko'pincha o'tkazuvchan suyuqlik modeli qo'llaniladi. U doimiy muhit hisoblanadi, garchi uning siqilishi uni oddiy suyuqlikdan ajratib tursa-da, lekin bu farq faqat tezligi tovush tezligidan kattaroq bo'lgan oqimlarda namoyon bo'ladi. O'tkazuvchi suyuqlikning xatti-harakati deb nomlangan fanda o'rganiladi magnit gidrodinamika. Kosmosda har qanday plazma ideal o'tkazgichdir va muzlatilgan maydon qonunlari keng qo'llaniladi. Supero'tkazuvchi suyuqlikning modeli magnit maydon bilan plazmani ushlab turish mexanizmini tushunishga imkon beradi. Shunday qilib, plazma oqimlari Quyoshdan chiqariladi, Yer atmosferasiga ta'sir qiladi. Oqimning o'zi magnit maydonga ega emas, lekin muzlash qonuniga ko'ra begona maydon unga kira olmaydi. Plazma quyosh oqimlari Quyosh yaqinidagi begona sayyoralararo magnit maydonlarini itarib yuboradi. Maydon zaifroq bo'lgan joyda magnit bo'shliq paydo bo'ladi. Ushbu korpuskulyar plazma oqimlari Yerga yaqinlashganda, ular Yerning magnit maydoni bilan to'qnashadi va xuddi shu qonun bo'yicha uning atrofida harakatlanishga majbur bo'ladi. Bu magnit maydon to'plangan va plazma oqimlari kirmaydigan bo'shliqning bir turi bo'lib chiqadi. Raketalar va sun'iy yo'ldoshlar tomonidan aniqlangan zaryadlangan zarralar uning yuzasida to'planadi - bu Yerning tashqi radiatsiya kamari. Ushbu g'oyalar, shuningdek, maxsus qurilmalarda - tokamaklarda (toroidal kamera, magnit so'zlarining qisqartmasidan) plazmani magnit maydon bilan ushlab turish muammolarini hal qilishda ham ishlatilgan. Ushbu va boshqa tizimlarda mavjud bo'lgan to'liq ionlashtirilgan plazma bilan umidlar Yerda boshqariladigan termoyadro reaktsiyasini olishga bog'liq. Bu toza va arzon energiya manbasini (dengiz suvi) ta'minlaydi. Fokuslangan lazer nurlanishidan foydalangan holda plazma ishlab chiqarish va saqlash bo'yicha ham ishlar olib borilmoqda.

Powerpoint formatida kimyo fanidan "Spirtli ichimliklar" mavzusida taqdimot. Maktab o'quvchilari uchun taqdimotda 12 ta slayd mavjud bo'lib, ular kimyoviy nuqtai nazardan spirtlar, ularning fizik xususiyatlari va galogenidlar bilan reaktsiyalari haqida gapiradi.

Taqdimotdan parchalar

Tarixdan

Buni 4-asrda bilarmidingiz? Miloddan avvalgi e. odamlar etil spirti bo'lgan ichimliklar tayyorlashni bilishganmi? Sharob meva va rezavorlar sharbatlarini achitish orqali ishlab chiqarilgan. Biroq, ular undan mast qiluvchi komponentni olishni ancha keyin o'rganishdi. 11-asrda alkimyogarlar sharob qizdirilganda ajralib chiqadigan uchuvchi moddaning bug'larini aniqladilar.

Jismoniy xususiyatlar

• Pastki spirtlar suvda yaxshi eriydigan, rangsiz va hidsiz suyuqliklardir.
• Yuqori spirtlar suvda erimaydigan qattiq moddalardir.

Jismoniy xususiyatlarning xususiyati: agregatsiya holati

• Metil spirti (spirtlarning gomologik seriyasining birinchi vakili) suyuqlikdir. Balki u yuqori molekulyar og'irlikka ega? Yo'q. Karbonat angidriddan ancha past. Keyin nima?
• Ma’lum bo‘lishicha, butun gap spirt molekulalari o‘rtasida hosil bo‘ladigan va alohida molekulalarning uchib ketishiga yo‘l qo‘ymaydigan vodorod aloqalaridadir.

Jismoniy xususiyatlarning xususiyati: suvda eruvchanligi

• Pastki spirtlar suvda eriydi, yuqori spirtlar esa erimaydi. Nega?
• Vodorod aloqalari suv molekulalari orasida katta erimaydigan qismga ega bo'lgan spirt molekulasini ushlab turish uchun juda zaifdir.

Jismoniy xususiyatlarning xususiyati: qisqarish

• Nima uchun odamlar hisoblash masalalarini echishda hech qachon hajmdan emas, balki faqat massadan foydalanadilar?
• 500 ml spirt va 500 ml suvni aralashtiring. Biz 930 ml eritma olamiz. Spirtli ichimliklar va suv molekulalari orasidagi vodorod aloqalari shunchalik kuchliki, eritmaning umumiy hajmi kamayadi, uning "siqilishi" (lotincha kontraktio - siqish).

Spirtli ichimliklar kislotalarmi?

• Spirtli ichimliklar ishqoriy metallar bilan reaksiyaga kirishadi. Bunday holda, gidroksil guruhining vodorod atomi metall bilan almashtiriladi. Kislotaga o'xshaydi.
• Ammo spirtli ichimliklarning kislotali xususiyatlari juda zaif, shuning uchun spirtli ichimliklar ko'rsatkichlarga ta'sir qilmaydi.

Yo'l politsiyasi bilan do'stlik.

• Spirtli ichimliklar yo'l politsiyasi bilan do'stmi? Lekin qanday!
• Sizni hech qachon yo'l politsiyasi inspektori to'xtatganmi? Hech qachon naychaga nafas olganmisiz?
• Agar omadingiz bo'lmasa, alkogol oksidlanish reaktsiyasidan o'tadi, bu rangning o'zgarishiga olib keladi va siz jarima to'lashingiz kerak.

Biz suv beramiz 1

Suvni olib tashlash - harorat 140 darajadan yuqori bo'lsa, suvsizlanish intramolekulyar bo'lishi mumkin. Buning uchun katalizator - konsentrlangan sulfat kislota kerak bo'ladi.

Suvni qaytarib bering 2

Agar harorat pasaytirilsa va katalizator bir xil bo'lib qolsa, u holda molekulalararo suvsizlanish sodir bo'ladi.

Vodorod galogenidlari bilan reaksiya.

Bu reaksiya teskari va katalizator - konsentrlangan sulfat kislotani talab qiladi.

Spirtli ichimliklar bilan do'st bo'lish yoki do'st bo'lmaslik.

Qiziqarli savol. Spirtli ichimliklar - bu ksenobiotik - inson tanasida topilmaydigan, ammo uning hayotiy funktsiyalariga ta'sir qiluvchi moddalar. Hammasi dozaga bog'liq.

1. Spirtli ichimliklar tanani energiya bilan ta'minlaydigan ozuqa moddasidir. O'rta asrlarda organizm energiyaning taxminan 25 foizini spirtli ichimliklarni iste'mol qilish orqali oldi.
2. Spirtli ichimliklar - bu dezinfektsiyalovchi va antibakterial ta'sirga ega dori.
3. Spirtli ichimliklar tabiiy biologik jarayonlarni buzadigan, ichki organlar va psixikani buzadigan, ortiqcha iste'mol qilingan taqdirda o'limga olib keladigan zahardir.

Eng keng tarqalgan ma'lumotlar yig'ilishning uchta holati haqida: suyuq, qattiq, gazsimon; ba'zida ular plazmani, kamroq tez-tez suyuq kristallni eslashadi. Yaqinda Internetda mashhur () Stiven Fraydan olingan materiyaning 17 bosqichi ro'yxati tarqaldi. Shuning uchun biz ular haqida batafsilroq aytib beramiz, chunki... Koinotda sodir bo'layotgan jarayonlarni yaxshiroq tushunish uchun siz materiya haqida bir oz ko'proq bilishingiz kerak.

Quyida keltirilgan moddaning agregat holatlari roʻyxati eng sovuq holatdan eng issiq holatga oʻtadi va hokazo. davom ettirilishi mumkin. Shu bilan birga, shuni tushunish kerakki, gaz holatidan (№ 11), eng "siqilmagan", ro'yxatning ikkala tomoniga, moddaning siqilish darajasi va uning bosimi (bunday o'rganilmaganlar uchun ba'zi shartlar bilan). kvant, nur yoki kuchsiz simmetrik) kabi faraziy holatlar ortib boradi.Matndan keyin materiyaning fazaviy o'tishlarining vizual grafigi ko'rsatiladi.

1. Kvant- harorat mutlaq nolga tushganda erishiladigan moddalarning yig'ilish holati, buning natijasida ichki bog'lanishlar yo'qoladi va modda erkin kvarklarga parchalanadi.

2. Bose-Eynshteyn kondensati- mutlaq nolga yaqin haroratgacha sovutilgan (mutlaq noldan gradusning milliondan bir qismidan kam) asosi bozonlar boʻlgan moddalarning yigʻilish holati. Bunday kuchli sovutilgan holatda, etarlicha ko'p miqdordagi atomlar o'zlarining minimal mumkin bo'lgan kvant holatida bo'lishadi va kvant effektlari makroskopik darajada namoyon bo'la boshlaydi. Bose-Eynshteyn kondensati (ko'pincha Bose kondensati yoki oddiygina "bek" deb ataladi) kimyoviy elementni juda past haroratga (odatda mutlaq noldan biroz yuqoriroq, minus 273 daraja Selsiy) sovutganda paydo bo'ladi. , hamma narsa sodir bo'ladigan nazariy haroratdir. harakatni to'xtatadi).
Bu erda modda bilan mutlaqo g'alati narsalar sodir bo'la boshlaydi. Odatda faqat atom darajasida kuzatiladigan jarayonlar endi yalang'och ko'z bilan kuzatilishi mumkin bo'lgan darajada katta miqyoslarda sodir bo'ladi. Misol uchun, agar siz laboratoriya stakaniga "orqaga" joylashtirsangiz va kerakli haroratni ta'minlasangiz, modda devor bo'ylab sudralib keta boshlaydi va oxir-oqibat o'z-o'zidan chiqadi.
Ko'rinishidan, bu erda biz moddaning o'z energiyasini tushirishga bo'lgan behuda urinishi bilan shug'ullanamiz (bu barcha mumkin bo'lgan darajalarning eng pastida).
Sovutish uskunasi yordamida atomlarni sekinlashtirish Bose yoki Bose-Eynshteyn kondensati deb nomlanuvchi yagona kvant holatini hosil qiladi. Bu hodisa 1925 yilda A. Eynshteyn tomonidan S. Bose ishini umumlashtirish natijasida bashorat qilingan boʻlib, u yerda massasiz fotonlardan tortib massali atomlargacha boʻlgan zarralar uchun statistik mexanika qurilgan (Eynshteynning yoʻqolgan deb hisoblangan qoʻlyozmasi topilgan edi) 2005 yilda Leyden universiteti kutubxonasida). Bose va Eynshteynning sa'y-harakatlari natijasida Bose-ning Bose-Eynshteyn statistikasiga tobe bo'lgan gaz tushunchasi paydo bo'ldi, bu esa bozonlar deb ataladigan butun spinli bir xil zarrachalarning statistik taqsimotini tavsiflaydi. Masalan, alohida elementar zarralar - fotonlar va butun atomlar bo'lgan bozonlar bir-biri bilan bir xil kvant holatida bo'lishi mumkin. Eynshteyn bozon atomlarini juda past haroratgacha sovutish ularning eng past kvant holatiga aylanishiga (yoki boshqacha qilib aytganda kondensatsiyalanishiga) olib kelishini taklif qildi. Bunday kondensatsiyaning natijasi materiyaning yangi shaklining paydo bo'lishi bo'ladi.
Bu o'tish kritik harorat ostida sodir bo'ladi, bu hech qanday ichki erkinlik darajasi bo'lmagan o'zaro ta'sir qilmaydigan zarrachalardan tashkil topgan bir hil uch o'lchovli gaz uchun.

3. Fermion kondensati- moddaning tayanchga o'xshash, lekin tuzilishi jihatidan farq qiluvchi agregatsiya holati. Mutlaq nolga yaqinlashganda, atomlar o'zlarining burchak momentumining (spin) kattaligiga qarab turlicha harakat qiladilar. Bozonlarda butun spinlar, fermionlarda esa 1/2 (1/2, 3/2, 5/2) ga karrali spinlar mavjud. Fermionlar ikki fermionning bir xil kvant holatiga ega bo'lolmasligini ko'rsatadigan Pauli istisno printsipiga bo'ysunadilar. Bozonlar uchun bunday taqiq yo'q va shuning uchun ular bitta kvant holatida mavjud bo'lish va shu bilan Bose-Eynshteyn kondensatini hosil qilish imkoniyatiga ega. Ushbu kondensatning hosil bo'lish jarayoni supero'tkazuvchi holatga o'tish uchun javobgardir.
Elektronlar 1/2 spinga ega va shuning uchun fermionlar deb tasniflanadi. Ular juftlarga birlashadilar (Kuper juftlari deb ataladi), ular keyinchalik Bose kondensatini hosil qiladi.
Amerikalik olimlar chuqur sovutish orqali fermion atomlaridan molekulalarning bir turini olishga harakat qilishdi. Haqiqiy molekulalardan farqi shundaki, atomlar o'rtasida kimyoviy bog'lanish yo'q edi - ular shunchaki o'zaro bog'liq holda harakat qilishdi. Atomlar orasidagi bog'lanish Kuper juftlaridagi elektronlar orasidagi bog'lanishdan ham kuchliroq bo'lib chiqdi. Olingan juft fermionlar endi 1/2 ga karrali bo'lmagan umumiy spinga ega, shuning uchun ular allaqachon bozonlar kabi harakat qilishadi va bitta kvant holatiga ega Bose kondensatini hosil qilishlari mumkin. Tajriba davomida kaliy-40 atomli gaz 300 nanokelvingacha sovutilgan, gaz esa optik tuzoq deb ataladigan joyga o'ralgan. Keyin tashqi magnit maydon qo'llanildi, uning yordamida atomlar orasidagi o'zaro ta'sirlarning tabiatini o'zgartirish mumkin edi - kuchli itarilish o'rniga kuchli tortishish kuzatila boshlandi. Magnit maydon ta'sirini tahlil qilganda, atomlar Kuper juft elektronlari kabi harakat qila boshlagan qiymatni topish mumkin edi. Tajribaning keyingi bosqichida olimlar fermion kondensati uchun o'ta o'tkazuvchanlik effektlarini olishni kutishmoqda.

4. Supersuyuq modda- moddaning yopishqoqligi deyarli yo'q va oqim paytida u qattiq sirt bilan ishqalanishni boshdan kechirmaydigan holat. Buning oqibati, masalan, tortishish kuchiga qarshi tomir devorlari bo'ylab ortiqcha suyuqlik geliyning to'liq o'z-o'zidan "chiqib ketishi" kabi qiziqarli effekt. Albatta, bu erda energiya saqlanish qonunining buzilishi yo'q. Ishqalanish kuchlari bo'lmasa, geliyga faqat tortishish kuchlari, geliy va tomir devorlari va geliy atomlari orasidagi atomlararo o'zaro ta'sir kuchlari ta'sir qiladi. Shunday qilib, atomlararo o'zaro ta'sir kuchlari boshqa barcha kuchlardan ustundir. Natijada, geliy barcha mumkin bo'lgan sirtlarga imkon qadar ko'proq tarqalishga intiladi va shuning uchun idishning devorlari bo'ylab "sayohat qiladi". 1938 yilda sovet olimi Pyotr Kapitsa geliyning ortiqcha suyuqlik holatida bo'lishi mumkinligini isbotladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, geliyning ko'plab g'ayrioddiy xususiyatlari ancha vaqtdan beri ma'lum. Biroq, so'nggi yillarda bu kimyoviy element bizni qiziqarli va kutilmagan effektlar bilan erkalamoqda. Shunday qilib, 2004 yilda Pensilvaniya universitetidan Muso Chan va Yun-Syong Kim geliyning mutlaqo yangi holatini - o'ta suyuqlikli qattiq moddani olishga muvaffaq bo'lganliklarini e'lon qilishlari bilan ilm-fan olamini hayratda qoldirdi. Bu holatda, kristall panjaradagi ba'zi geliy atomlari boshqalar atrofida oqishi mumkin va geliy shu tariqa o'zidan o'tishi mumkin. "O'ta qattiqlik" effekti nazariy jihatdan 1969 yilda bashorat qilingan. Va keyin 2004 yilda eksperimental tasdiq borga o'xshaydi. Biroq, keyinchalik va juda qiziqarli tajribalar shuni ko'rsatdiki, hamma narsa juda oddiy emas va, ehtimol, ilgari qattiq geliyning ortiqcha suyuqligi sifatida qabul qilingan hodisaning bu talqini noto'g'ri.
AQShning Braun universitetidan Xamfri Maris boshchiligidagi olimlarning tajribasi sodda va nafis edi. Olimlar teskari probirkani suyuq geliy solingan yopiq idishga joylashtirdilar. Ular geliyning bir qismini probirkada va rezervuarda shunday muzlatib qo'ydilarki, probirka ichidagi suyuqlik va qattiq jismning chegarasi rezervuardagidan yuqori bo'lsin. Boshqacha qilib aytganda, probirkaning yuqori qismida suyuq geliy, pastki qismida qattiq geliy bor edi, u rezervuarning qattiq fazasiga silliq o'tdi, uning ustiga ozgina suyuq geliy quyildi - suyuqlikdan pastroq. probirkadagi daraja. Agar suyuq geliy qattiq geliy orqali oqib chiqa boshlasa, u holda darajalardagi farq kamayadi va keyin qattiq supersuyuq geliy haqida gapirish mumkin. Va printsipial jihatdan, 13 ta tajribadan uchtasida darajalardagi farq haqiqatda kamaydi.

5. O‘ta qattiq modda- materiya shaffof va suyuqlik kabi "oqishi" mumkin bo'lgan, lekin aslida u yopishqoqlikdan mahrum bo'lgan agregatsiya holati. Bunday suyuqliklar ko'p yillar davomida ma'lum bo'lib, ular super suyuqliklar deb ataladi. Gap shundaki, agar ortiqcha suyuqlik aralashtirilsa, u deyarli abadiy aylanadi, oddiy suyuqlik esa oxir-oqibat tinchlanadi. Dastlabki ikkita super suyuqlik tadqiqotchilar tomonidan geliy-4 va geliy-3 yordamida yaratilgan. Ular deyarli mutlaq nolga qadar sovutilgan - minus 273 daraja Selsiy. Va geliy-4 dan amerikalik olimlar o'ta qattiq tanani olishga muvaffaq bo'lishdi. Ular muzlatilgan geliyni 60 martadan ortiq bosim bilan siqdilar, so'ngra modda bilan to'ldirilgan stakanni aylanadigan diskka joylashtirdilar. Tselsiy bo‘yicha 0,175 daraja haroratda disk to‘satdan erkinroq aylana boshladi, olimlarning aytishicha, bu geliy super jismga aylanganidan dalolat beradi.

6. Qattiq- shakli barqarorligi va muvozanat pozitsiyalari atrofida kichik tebranishlarni amalga oshiradigan atomlarning issiqlik harakati tabiati bilan tavsiflangan moddaning agregatsiya holati. Qattiq jismlarning barqaror holati kristalldir. Atomlar o'rtasida ion, kovalent, metall va boshqa turdagi bog'larga ega bo'lgan qattiq moddalar mavjud bo'lib, bu ularning fizik xususiyatlarining xilma-xilligini belgilaydi. Qattiq jismlarning elektr va ba'zi boshqa xossalari asosan uning atomlarining tashqi elektronlari harakatining tabiati bilan belgilanadi. Elektr xossalariga ko'ra qattiq jismlar dielektriklarga, yarim o'tkazgichlarga va metallarga, magnit xossalariga ko'ra qattiq jismlar diamagnit, paramagnit va tartiblangan magnit tuzilishga ega jismlarga bo'linadi. Qattiq jismlarning xossalarini o'rganish katta sohaga - qattiq jismlar fizikasiga birlashdi, uning rivojlanishi texnologiya ehtiyojlari bilan rag'batlantirildi.

7. Amorf qattiq jism- atomlar va molekulalarning tartibsiz joylashishi tufayli fizik xususiyatlarning izotropiyasi bilan tavsiflangan moddaning kondensatsiyalangan agregatsiya holati. Amorf qattiq jismlarda atomlar tasodifiy joylashgan nuqtalar atrofida tebranadi. Kristal holatidan farqli o'laroq, qattiq amorfdan suyuqlikka o'tish asta-sekin sodir bo'ladi. Har xil moddalar amorf holatda bo'ladi: shisha, qatronlar, plastmassalar va boshqalar.

8. Suyuq kristall bir vaqtning o'zida kristall va suyuqlik xossalarini namoyon qiladigan moddaning o'ziga xos agregatsiya holatidir. Darhol shuni ta'kidlash kerakki, barcha moddalar suyuq kristall holatda bo'lishi mumkin emas. Biroq, murakkab molekulalarga ega bo'lgan ba'zi organik moddalar agregatsiyaning o'ziga xos holatini - suyuq kristallni hosil qilishi mumkin. Bu holat ma'lum moddalarning kristallari erishi natijasida yuzaga keladi. Ular erishi bilan oddiy suyuqliklardan farq qiluvchi suyuq kristall faza hosil bo'ladi. Bu faza kristallning erish haroratidan biroz yuqoriroq haroratgacha bo'lgan diapazonda mavjud bo'lib, qizdirilganda suyuq kristall oddiy suyuqlikka aylanadi.
Suyuq kristall suyuq va oddiy kristalldan qanday farq qiladi va ular qanday o'xshash? Oddiy suyuqlik singari, suyuq kristall ham suyuqlikka ega va u joylashtirilgan idishning shaklini oladi. Bu hammaga ma'lum bo'lgan kristallardan farq qiladi. Biroq, uni suyuqlik bilan birlashtiradigan bu xususiyatga qaramay, u kristallarga xos xususiyatga ega. Bu kristall hosil qiluvchi molekulalarning fazoda joylashishi. To'g'ri, bu tartib oddiy kristallardagi kabi to'liq emas, lekin shunga qaramay, u suyuq kristallarning xususiyatlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi, bu ularni oddiy suyuqliklardan ajratib turadi. Suyuq kristall hosil qiluvchi molekulalarning to'liq bo'lmagan fazoviy tartibi suyuq kristallarda qisman tartib bo'lishi mumkin bo'lsa-da, molekulalarning og'irlik markazlarining fazoviy joylashuvida to'liq tartib yo'qligida namoyon bo'ladi. Bu ularning qattiq kristall panjarasi yo'qligini anglatadi. Shuning uchun suyuq kristallar oddiy suyuqliklar kabi suyuqlik xususiyatiga ega.
Suyuq kristallarning ularni oddiy kristallarga yaqinlashtiradigan majburiy xususiyati molekulalarning fazoviy yo'nalishi tartibining mavjudligidir. Orientatsiyadagi bu tartib, masalan, suyuq kristall namunadagi molekulalarning barcha uzun o'qlari bir xil yo'naltirilganligida namoyon bo'lishi mumkin. Bu molekulalar cho'zilgan shaklga ega bo'lishi kerak. Suyuq kristallda molekulyar o'qlarning eng oddiy nomli tartibiga qo'shimcha ravishda, molekulalarning yanada murakkab orientatsion tartibi paydo bo'lishi mumkin.
Molekulyar o'qlarni tartiblash turiga ko'ra suyuq kristallar uch turga bo'linadi: nematik, smektik va xolesterik.
Hozirgi vaqtda dunyoning barcha rivojlangan mamlakatlarida suyuq kristallar fizikasi va ularni qo'llash bo'yicha tadqiqotlar keng jabhada olib borilmoqda. Mahalliy tadqiqotlar ham akademik, ham sanoat tadqiqot muassasalarida jamlangan va uzoq an'anaga ega. V.K.ning 30-yillarda Leningradda tugallangan asarlari keng tanildi va tanildi. Frederiks V.N.ga. Tsvetkova. So'nggi yillarda suyuq kristallarni jadal o'rganish mahalliy tadqiqotchilarning umuman suyuq kristallarni va xususan, suyuq kristallar optikasini o'rganishni rivojlantirishga katta hissa qo'shayotganini ko'rsatdi. Shunday qilib, I.G.ning asarlari. Chistyakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovskiy, S.A. Pikina, L.M. Blinov va boshqa ko'plab sovet tadqiqotchilari ilmiy jamoatchilikka ma'lum va suyuq kristallarning bir qator samarali texnik qo'llanilishi uchun asos bo'lib xizmat qiladi.
Suyuq kristallarning mavjudligi uzoq vaqt oldin, ya'ni 1888 yilda, ya'ni deyarli bir asr oldin o'rnatilgan. Olimlar materiyaning bunday holatiga 1888 yilgacha duch kelgan bo'lsalar ham, keyinchalik u rasman kashf etilgan.
Suyuq kristallarni birinchi bo'lib avstriyalik botanik Reynitser kashf etgan. U sintez qilgan yangi xolesterilbenzoat moddasini o‘rganish jarayonida 145°S haroratda bu moddaning kristallari erib, yorug‘likni kuchli sochuvchi loyqa suyuqlik hosil qilishini aniqladi. Isitish davom etar ekan, 179 ° S haroratga yetganda, suyuqlik shaffof bo'ladi, ya'ni u oddiy suyuqlik, masalan, suv kabi optik tarzda harakat qila boshlaydi. Xolesteril benzoat loyqa fazada kutilmagan xususiyatlarni ko'rsatdi. Ushbu fazani qutblanuvchi mikroskop ostida tekshirib, Reinitser uning ikki sinishi borligini aniqladi. Bu shuni anglatadiki, yorug'likning sinishi ko'rsatkichi, ya'ni bu fazadagi yorug'lik tezligi qutblanishga bog'liq.

9. Suyuqlik- qattiq holat (hajmning saqlanishi, ma'lum kuchlanish kuchi) va gazsimon holat (shaklning o'zgaruvchanligi) xususiyatlarini birlashtirgan moddaning agregatsiya holati. Suyuqliklar zarrachalar (molekulalar, atomlar) joylashuvining qisqa masofali tartibi va molekulalarning issiqlik harakatining kinetik energiyasi va ularning potentsial o'zaro ta'sir energiyasidagi kichik farq bilan tavsiflanadi. Suyuqlik molekulalarining issiqlik harakati muvozanat pozitsiyalari atrofidagi tebranishlardan va bir muvozanat holatidan ikkinchisiga nisbatan kam uchraydigan sakrashlardan iborat; suyuqlikning suyuqligi shu bilan bog'liq.

10. Superkritik suyuqlik(SCF) - suyuqlik va gaz fazalari orasidagi farq yo'qolgan moddaning agregatsiya holati. Kritik nuqtadan yuqori harorat va bosimdagi har qanday modda o'ta kritik suyuqlikdir. O'ta kritik holatdagi moddaning xossalari uning gaz va suyuq fazalardagi xossalari o'rtasida oraliqdir. Shunday qilib, SCF yuqori zichlikka ega, suyuqlikka yaqin va past viskozite, gazlar kabi. Bu holda diffuziya koeffitsienti suyuqlik va gaz o'rtasidagi oraliq qiymatga ega. O'ta kritik holatdagi moddalar laboratoriya va sanoat jarayonlarida organik erituvchilar o'rnini bosuvchi sifatida ishlatilishi mumkin. Superkritik suv va o'ta kritik karbonat angidrid ma'lum xususiyatlar tufayli eng katta qiziqish va taqsimotni oldi.
Superkritik holatning eng muhim xususiyatlaridan biri moddalarni eritish qobiliyatidir. Suyuqlikning harorati yoki bosimini o'zgartirib, uning xususiyatlarini keng doirada o'zgartirishingiz mumkin. Shunday qilib, xossalari suyuqlik yoki gazga yaqin bo'lgan suyuqlikni olish mumkin. Shunday qilib, suyuqlikning erish qobiliyati zichlikning oshishi bilan ortadi (doimiy haroratda). Bosimning oshishi bilan zichlik ortib borayotganligi sababli, bosimning o'zgarishi suyuqlikning erish qobiliyatiga ta'sir qilishi mumkin (doimiy haroratda). Harorat holatida suyuqlik xususiyatlarining bog'liqligi biroz murakkabroq - doimiy zichlikda suyuqlikning erish qobiliyati ham ortadi, ammo kritik nuqtaga yaqin haroratning biroz ko'tarilishi keskin pasayishiga olib kelishi mumkin. zichlikda va shunga mos ravishda eritish qobiliyati. Superkritik suyuqliklar bir-biri bilan chegarasiz aralashadi, shuning uchun aralashmaning kritik nuqtasiga erishilganda, tizim har doim bir fazali bo'ladi. Ikkilik aralashmaning taxminiy kritik harorati Tc(mix) = (mol ulushi A) x TcA + (mol ulushi B) x TcB moddalarning kritik parametrlarining o'rtacha arifmetik qiymati sifatida hisoblanishi mumkin.

11. Gazsimon- (frantsuzcha gaz, yunoncha xaos - xaos), uning zarralari (molekulalar, atomlar, ionlar) issiqlik harakatining kinetik energiyasi ular orasidagi o'zaro ta'sirlarning potentsial energiyasidan sezilarli darajada oshib ketadigan va shuning uchun moddaning yig'ilish holati. zarralar erkin harakatlanadi, tashqi maydonlar yo'qligida unga berilgan butun hajmni bir xilda to'ldiradi.

12. Plazma- (yunoncha plazmadan - haykallangan, shakllangan), musbat va manfiy zaryadlarning kontsentratsiyasi teng bo'lgan ionlangan gaz bo'lgan moddaning holati (kvazi-neytrallik). Koinotdagi moddalarning katta qismi plazma holatida: yulduzlar, galaktik tumanliklar va yulduzlararo muhit. Yer yaqinida plazma quyosh shamoli, magnitosfera va ionosfera shaklida mavjud. Boshqariladigan termoyadro sintezini amalga oshirish maqsadida deyteriy va tritiy aralashmasidan yuqori haroratli plazma (T ~ 106 - 108K) o'rganilmoqda. Past haroratli plazma (T Ĉ 105K) turli xil gaz chiqarish qurilmalarida (gaz lazerlari, ion qurilmalari, MHD generatorlari, plazmatronlar, plazma dvigatellari va boshqalar), shuningdek texnologiyada qo'llaniladi (qarang Plazma metallurgiya , Plazma burg'ulash , Plazma . texnologiya).

13. Degenerativ modda- plazma va neytroniy o'rtasidagi oraliq bosqich. U oq mittilarda kuzatiladi va yulduzlar evolyutsiyasida muhim rol o'ynaydi. Atomlar juda yuqori harorat va bosimga duchor bo'lganda, ular elektronlarini yo'qotadilar (ular elektron gazga aylanadi). Boshqacha qilib aytganda, ular butunlay ionlashgan (plazma). Bunday gazning (plazma) bosimi elektronlarning bosimi bilan belgilanadi. Agar zichlik juda yuqori bo'lsa, barcha zarralar bir-biriga yaqinlashishga majbur bo'ladi. Elektronlar o'ziga xos energiyaga ega bo'lgan holatlarda mavjud bo'lishi mumkin va ikkita elektron bir xil energiyaga ega bo'lolmaydi (agar ularning spinlari qarama-qarshi bo'lmasa). Shunday qilib, zich gazda barcha quyi energiya darajalari elektronlar bilan to'ldiriladi. Bunday gaz degenerativ deb ataladi. Bu holatda elektronlar tortishish kuchlariga qarshi ta'sir qiluvchi degenerativ elektron bosimini ko'rsatadi.

14. Neytroniy- materiya o'ta yuqori bosimda o'tadigan, laboratoriyada hali erishib bo'lmaydigan, ammo neytron yulduzlari ichida mavjud bo'lgan agregatsiya holati. Neytron holatiga o'tish jarayonida moddaning elektronlari protonlar bilan o'zaro ta'sir qiladi va neytronlarga aylanadi. Natijada, neytron holatidagi materiya butunlay neytronlardan iborat bo'lib, yadro tartibida zichlikka ega. Moddaning harorati juda yuqori bo'lmasligi kerak (energiya ekvivalentida, yuz MeV dan oshmasligi kerak).
Haroratning kuchli oshishi bilan (yuzlab MeV va undan yuqori) neytron holatida turli mezonlar tug'ila boshlaydi va yo'q qilinadi. Haroratning yanada oshishi bilan dekonfinatsiya sodir bo'ladi va modda kvark-gluon plazmasi holatiga o'tadi. U endi adronlardan emas, balki doimiy ravishda tug'ilib, yo'qolib boruvchi kvarklar va glyuonlardan iborat.

15. Kvark-glyuon plazmasi(xromoplazma) - yuqori energiyali fizika va elementar zarrachalar fizikasidagi moddalarning yig'ilish holati, bunda adronik moddalar oddiy plazmada elektron va ionlar joylashgan holatga o'tadi.
Odatda, adronlardagi materiya rangsiz ("oq") deb ataladigan holatda bo'ladi. Ya'ni turli rangdagi kvarklar bir-birini bekor qiladi. Xuddi shunday holat oddiy materiyada ham mavjud - barcha atomlar elektr neytral bo'lganda, ya'ni
ulardagi musbat zaryadlar manfiylar bilan qoplanadi. Yuqori haroratlarda atomlarning ionlanishi sodir bo'lishi mumkin, bunda zaryadlar ajralib chiqadi va modda, ular aytganidek, "kvazi-neytral" bo'ladi. Ya'ni, butun materiya buluti umuman neytral bo'lib qoladi, lekin uning alohida zarralari neytral bo'lishni to'xtatadi. Xuddi shu narsa, aftidan, adronik materiya bilan sodir bo'lishi mumkin - juda yuqori energiyalarda rang ajralib chiqadi va moddani "kvazirangsiz" qiladi.
Taxminlarga ko'ra, Olam materiyasi Katta portlashdan keyingi dastlabki daqiqalarda kvark-glyuon plazmasi holatida bo'lgan. Endi kvark-glyuon plazmasi juda yuqori energiyali zarrachalarning to'qnashuvi paytida qisqa vaqt ichida hosil bo'lishi mumkin.
Kvark-gluon plazmasi 2005 yilda Brukxaven milliy laboratoriyasida RHIC tezlatgichida eksperimental ravishda ishlab chiqarilgan. U erda 2010 yil fevral oyida maksimal plazma harorati 4 trillion daraja Selsiy bo'yicha olingan.

16. G'alati modda- materiya maksimal zichlik qiymatlarigacha siqilgan agregatsiya holati, u "kvark sho'rva" shaklida mavjud bo'lishi mumkin. Bu holatdagi materiyaning bir kub santimetri milliardlab tonnani tashkil qiladi; bundan tashqari, u aloqada bo'lgan har qanday oddiy moddani sezilarli miqdorda energiya chiqarish bilan bir xil "g'alati" shaklga aylantiradi.
Yulduz yadrosi "g'alati materiya"ga aylanganda ajralib chiqishi mumkin bo'lgan energiya "kvark nova" ning o'ta kuchli portlashiga olib keladi - va Lixi va Uyedning so'zlariga ko'ra, buni astronomlar 2006 yil sentyabr oyida kuzatgan.
Ushbu moddaning hosil bo'lish jarayoni oddiy o'ta yangi yulduzdan boshlandi, unga ulkan yulduz aylandi. Birinchi portlash natijasida neytron yulduzi paydo bo'ldi. Ammo, Lixi va Uyedning fikriga ko'ra, u juda uzoq davom etmadi - uning aylanishi o'zining magnit maydoni tomonidan sekinlashtirilgandek tuyuldi, u yanada qisqara boshladi va "g'alati materiya" to'plamini hosil qildi, bu esa bir tekisda paydo bo'lishiga olib keldi. oddiy o'ta yangi yulduz portlashi paytida kuchliroq bo'lib, energiya chiqishi - va sobiq neytron yulduzining materiyaning tashqi qatlamlari yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda atrofdagi kosmosga uchadi.

17. Kuchli simmetrik modda- bu shunday darajada siqilgan moddadirki, uning ichidagi mikrozarralar bir-birining ustiga qatlamlanadi va tananing o'zi qora tuynukga qulab tushadi. "Simmetriya" atamasi quyidagicha izohlanadi: Keling, maktabdan hammaga ma'lum bo'lgan moddalarning agregativ holatlarini olaylik - qattiq, suyuq, gazsimon. Aniqlik uchun ideal cheksiz kristallni qattiq jism sifatida ko'rib chiqaylik. O'tkazishga nisbatan ma'lum, diskret simmetriya deb ataladigan narsa mavjud. Bu shuni anglatadiki, agar siz kristall panjarani ikkita atom orasidagi intervalga teng masofaga siljitsangiz, unda hech narsa o'zgarmaydi - kristall o'zi bilan mos keladi. Agar kristall eritilgan bo'lsa, unda hosil bo'lgan suyuqlikning simmetriyasi boshqacha bo'ladi: u ortadi. Kristalda faqat ma'lum masofalarda bir-biridan uzoqda joylashgan nuqtalar, ularda bir xil atomlar joylashgan kristall panjaraning tugunlari ekvivalent edi.
Suyuqlik butun hajmi bo'ylab bir hil, uning barcha nuqtalari bir-biridan farq qilmaydi. Bu shuni anglatadiki, suyuqliklar har qanday ixtiyoriy masofalar bilan almashtirilishi mumkin (va kristaldagi kabi ba'zi diskretlar emas) yoki har qanday ixtiyoriy burchaklar bilan aylantirilishi mumkin (buni kristallarda umuman amalga oshirish mumkin emas) va u o'zi bilan mos keladi. Uning simmetriya darajasi yuqoriroq. Gaz yanada nosimmetrikdir: suyuqlik idishda ma'lum hajmni egallaydi va idish ichida suyuqlik bo'lgan joyda assimetriya va u bo'lmagan nuqtalar mavjud. Gaz unga berilgan butun hajmni egallaydi va shu ma'noda uning barcha nuqtalari bir-biridan farq qilmaydi. Shunga qaramay, bu erda nuqtalar haqida emas, balki kichik, ammo makroskopik elementlar haqida gapirish to'g'riroq bo'ladi, chunki mikroskopik darajada hali ham farqlar mavjud. Vaqtning ma'lum bir daqiqasida ba'zi nuqtalarda atomlar yoki molekulalar mavjud bo'lsa, boshqalarida esa yo'q. Simmetriya faqat o'rtacha, ba'zi makroskopik hajm parametrlarida yoki vaqt o'tishi bilan kuzatiladi.
Ammo mikroskopik darajada oniy simmetriya hali ham mavjud emas. Agar modda juda kuchli siqilsa, kundalik hayotda qabul qilinishi mumkin bo'lmagan bosimlarga, atomlar ezilib, ularning qobig'i bir-biriga kirib, yadrolari tegishi uchun siqilsa, mikroskopik darajada simmetriya paydo bo'ladi. Barcha yadrolar bir xil va bir-biriga bosilgan, nafaqat atomlararo, balki yadrolararo masofalar ham mavjud va modda bir hil (g'alati modda) bo'ladi.
Ammo submikroskopik daraja ham mavjud. Yadrolar yadro ichida harakatlanuvchi proton va neytronlardan iborat. Ularning orasida bir oz bo'sh joy ham bor. Agar siz yadrolarni maydalash uchun siqishni davom ettirsangiz, nuklonlar bir-biriga mahkam bosiladi. Keyin, submikroskopik darajada, oddiy yadrolarda ham mavjud bo'lmagan simmetriya paydo bo'ladi.
Aytilganlardan juda aniq bir tendentsiyani aniqlash mumkin: harorat qanchalik baland bo'lsa va bosim qanchalik baland bo'lsa, modda shunchalik nosimmetrik bo'ladi. Shu mulohazalardan kelib chiqib, maksimal darajada siqilgan moddaga yuqori simmetrik deyiladi.

18. Kuchsiz simmetrik materiya- o'z xossalari bo'yicha kuchli nosimmetrik materiyaga qarama-qarshi bo'lgan holat, juda erta koinotda Plank haroratiga yaqin haroratda, ehtimol Katta portlashdan 10-12 soniya o'tgach, kuchli, kuchsiz va elektromagnit kuchlar yagona super kuchni ifodalagan. Bu holatda modda shu darajada siqiladiki, uning massasi energiyaga aylanadi, u shishira boshlaydi, ya'ni cheksiz kengayadi. Eksperimental ravishda super kuchga ega bo'lish va materiyani yer sharoitida ushbu bosqichga o'tkazish uchun energiyaga hali erishib bo'lmaydi, garchi bunday urinishlar Katta adron kollayderida ilk koinotni o'rganishga qaratilgan bo'lsa ham. Ushbu moddani tashkil etuvchi o'ta kuchda tortishish o'zaro ta'sirining yo'qligi sababli, o'zaro ta'sirning barcha 4 turini o'z ichiga olgan supersimmetrik kuch bilan solishtirganda, super kuch etarli darajada simmetrik emas. Shuning uchun bu agregatsiya holati shunday nom oldi.

19. Nur moddasi- bu, aslida, endi umuman materiya emas, balki uning sof shaklida energiya. Biroq, yorug'lik tezligiga etgan jism aynan mana shu gipotetik agregatsiya holatini oladi. Uni tanani Plank haroratiga (1032K) qizdirish, ya'ni moddaning molekulalarini yorug'lik tezligiga qadar tezlashtirish orqali ham olish mumkin. Nisbiylik nazariyasidan kelib chiqadigan bo'lsak, tezlik 0,99 s dan oshganda, tananing massasi "oddiy" tezlanishga qaraganda tezroq o'sishni boshlaydi; bundan tashqari, tana uzayadi, qiziydi, ya'ni u tezlasha boshlaydi. infraqizil spektrda nurlanish. 0,999 s chegarani kesib o'tganda, tana tubdan o'zgaradi va nurlanish holatiga qadar tez fazaga o'tishni boshlaydi. Eynshteyn formulasidan kelib chiqqan holda, yakuniy moddaning o'sib borayotgan massasi issiqlik, rentgen, optik va boshqa nurlanish shaklida tanadan ajratilgan massalardan iborat bo'lib, ularning har birining energiyasi quyidagicha tavsiflanadi. formuladagi keyingi atama. Shunday qilib, yorug'lik tezligiga yaqinlashgan jism barcha spektrlarda tarqala boshlaydi, uzunligi o'sib boradi va vaqt o'tishi bilan sekinlashadi, Plank uzunligigacha ingichka bo'ladi, ya'ni c tezlikka erishgandan so'ng, tana cheksiz uzun va yorug'lik tezligida harakatlanuvchi va uzunligi bo'lmagan fotonlardan iborat nozik nur va uning cheksiz massasi butunlay energiyaga aylanadi. Shuning uchun bunday moddaga nur deyiladi.

Agregatsiya holati nima, qattiq jismlar, suyuqliklar va gazlar qanday xususiyat va xususiyatlarga ega ekanligi haqidagi savollar bir nechta o'quv kurslarida muhokama qilinadi. Materiyaning uchta klassik holati mavjud bo'lib, ular o'ziga xos tuzilish xususiyatlariga ega. Ularni tushunish Yer haqidagi fanlarni, tirik organizmlarni va sanoat faoliyatini tushunishda muhim nuqtadir. Bu savollar fizika, kimyo, geografiya, geologiya, fizik kimyo va boshqa ilmiy fanlar tomonidan o'rganiladi. Muayyan sharoitlarda uchta asosiy holatdan birida bo'lgan moddalar harorat va bosimning oshishi yoki pasayishi bilan o'zgarishi mumkin. Keling, tabiatda, texnologiyada va kundalik hayotda sodir bo'lgan holda, bir agregatsiya holatidan ikkinchisiga mumkin bo'lgan o'tishlarni ko'rib chiqaylik.

Agregatsiya holati nima?

Lotin tilidan olingan "aggrego" so'zi rus tiliga tarjima qilinganda "qo'shilish" degan ma'noni anglatadi. Ilmiy atama bir xil jism, moddaning holatini bildiradi. Qattiq jismlar, gazlar va suyuqliklarning ma'lum haroratlarda va turli bosimlarda mavjudligi Yerning barcha qobiqlariga xosdir. Agregatsiyaning uchta asosiy holatidan tashqari, to'rtinchisi ham mavjud. Yuqori harorat va doimiy bosimda gaz plazmaga aylanadi. Agregatsiya holati nima ekanligini yaxshiroq tushunish uchun moddalar va jismlarni tashkil etuvchi eng kichik zarralarni esga olish kerak.

Yuqoridagi diagrammada: a - gaz; b - suyuqlik; c - qattiq jism. Bunday rasmlarda doiralar moddalarning strukturaviy elementlarini bildiradi. Bu ramz; aslida atomlar, molekulalar va ionlar qattiq sharlar emas. Atomlar musbat zaryadlangan yadrodan iborat bo'lib, uning atrofida manfiy zaryadlangan elektronlar yuqori tezlikda harakatlanadi. Moddaning mikroskopik tuzilishi haqidagi bilimlar turli agregat shakllari orasidagi farqlarni yaxshiroq tushunishga yordam beradi.

Mikrokosmos haqidagi g'oyalar: Qadimgi Yunonistondan XVII asrgacha

Jismoniy jismlarni tashkil etuvchi zarralar haqidagi birinchi ma'lumotlar Qadimgi Yunonistonda paydo bo'lgan. Atom kabi tushunchani mutafakkirlar Demokrit va Epikur kiritdilar. Ular turli moddalarning bu eng kichik bo'linmas zarralari shakli, ma'lum o'lchamlari va bir-biri bilan harakat qilish va o'zaro ta'sir qilish qobiliyatiga ega ekanligiga ishonishdi. Atomizm o'z davri uchun qadimgi Yunonistonning eng ilg'or ta'limotiga aylandi. Ammo o'rta asrlarda uning rivojlanishi sekinlashdi. O'shandan beri olimlar Rim-katolik cherkovining inkvizitsiyasi tomonidan ta'qib qilindi. Shu sababli, hozirgi zamongacha materiyaning holati haqida aniq tushuncha mavjud emas edi. 17-asrdan keyingina olimlar R.Boyl, M.Lomonosov, D.Dalton, A.Lavuazyelar atom-molekulyar nazariyaning qoidalarini shakllantirdilar, bugungi kunda ham oʻz ahamiyatini yoʻqotmagan.

Atomlar, molekulalar, ionlar - materiya tuzilishining mikroskopik zarralari

Mikrodunyoni tushunishda muhim yutuq elektron mikroskop ixtiro qilingan 20-asrda sodir bo'ldi. Ilgari olimlar tomonidan qilingan kashfiyotlarni hisobga olgan holda, mikrodunyoning izchil rasmini birlashtirish mumkin edi. Moddaning eng kichik zarrachalarining holati va xatti-harakatlarini tavsiflovchi nazariyalar juda murakkab bo'lib, ular sohaga tegishlidir. turli moddalar.

1. Atomlar kimyoviy jihatdan bo'linmaydigan zarralardir. Ular kimyoviy reaksiyalarda saqlanadi, ammo yadroviy reaktsiyalarda yo'q qilinadi. Metalllar va boshqa ko'plab atom tuzilishidagi moddalar normal sharoitda agregatsiyaning qattiq holatiga ega.
2. Molekulalar kimyoviy reaktsiyalarda parchalanib, hosil bo'ladigan zarralardir. kislorod, suv, karbonat angidrid, oltingugurt. Oddiy sharoitlarda kislorod, azot, oltingugurt dioksidi, uglerod, kislorodning fizik holati gazsimon.
3. Ionlar - atomlar va molekulalar elektron olish yoki yo'qotganda aylanadigan zaryadlangan zarralar - mikroskopik manfiy zaryadlangan zarralar. Ko'pgina tuzlar ion tuzilishga ega, masalan, osh tuzi, temir sulfat va mis sulfat.

Shunday moddalar borki, ularning zarralari fazoda ma'lum bir tarzda joylashgan. Atomlar, ionlar va molekulalarning tartibli o'zaro joylashishi kristall panjara deb ataladi. Odatda, ion va atom kristalli panjaralar qattiq moddalarga xosdir, molekulyar - suyuqliklar va gazlar uchun. Olmos o'zining yuqori qattiqligi bilan ajralib turadi. Uning atom kristalli panjarasini uglerod atomlari hosil qiladi. Ammo yumshoq grafit ham ushbu kimyoviy elementning atomlaridan iborat. Faqat ular kosmosda turlicha joylashgan. Oltingugurtni yig'ishning odatiy holati qattiq, ammo yuqori haroratlarda modda suyuqlik va amorf massaga aylanadi.

Qattiq birikma holatidagi moddalar

Oddiy sharoitlarda qattiq jismlar hajmi va shaklini saqlab qoladi. Masalan, qum donasi, shakar donasi, tuz, tosh yoki metall parchasi. Agar siz shakarni qizdirsangiz, modda eriy boshlaydi va yopishqoq jigarrang suyuqlikka aylanadi. Keling, isitishni to'xtataylik va biz yana qattiq bo'lamiz. Bu shuni anglatadiki, qattiq jismning suyuqlikka o'tishining asosiy shartlaridan biri uning qizishi yoki moddaning zarrachalarining ichki energiyasining oshishi hisoblanadi. Oziq-ovqat uchun ishlatiladigan tuzning qattiq birikmasi ham o'zgarishi mumkin. Ammo osh tuzini eritish uchun shakarni isitishdan ko'ra yuqori harorat kerak. Gap shundaki, shakar molekulalardan, osh tuzi esa bir-biriga kuchliroq tortiladigan zaryadlangan ionlardan iborat. Suyuq shakldagi qattiq moddalar o'z shaklini saqlamaydi, chunki kristall panjaralar vayron bo'ladi.

Tuzning erish paytidagi suyuq agregat holati kristallardagi ionlar orasidagi bog'lanishning uzilishi bilan izohlanadi. Elektr zaryadlarini ko'tara oladigan zaryadlangan zarralar chiqariladi. Eritilgan tuzlar elektr tokini o'tkazadi va o'tkazgichdir. Kimyo, metallurgiya va mashinasozlik sanoatida qattiq moddalar suyuqliklarga aylantirilib, yangi birikmalar hosil qiladi yoki ularga turli shakllar beradi. Metall qotishmalari keng tarqaldi. Qattiq xom ashyoni yig'ish holatining o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan ularni olishning bir necha usullari mavjud.

Suyuqlik agregatsiyaning asosiy holatlaridan biridir

Agar dumaloq tubli kolbaga 50 ml suv quysangiz, moddaning darhol kimyoviy idish shaklini olishini sezasiz. Ammo biz kolbadan suvni to'kib tashlashimiz bilanoq, suyuqlik darhol stol yuzasiga tarqaladi. Suv hajmi bir xil bo'lib qoladi - 50 ml, lekin uning shakli o'zgaradi. Sanab o'tilgan xususiyatlar materiya mavjudligining suyuq shakliga xosdir. Ko'pgina organik moddalar suyuqlikdir: spirtlar, o'simlik moylari, kislotalar.

Sut emulsiya, ya'ni yog' tomchilarini o'z ichiga olgan suyuqlikdir. Foydali suyuqlik resursi neftdir. U quruqlikda va okeanda burg'ulash qurilmalari yordamida quduqlardan olinadi. Dengiz suvi ham sanoat uchun xom ashyo hisoblanadi. Uning daryolar va ko'llardagi chuchuk suvdan farqi erigan moddalar, asosan tuzlar tarkibidadir. Suv omborlari yuzasidan bug'langanda faqat H 2 O molekulalari bug 'holatiga o'tadi, erigan moddalar qoladi. Dengiz suvidan foydali moddalar olish usullari va uni tozalash usullari ana shu xususiyatga asoslanadi.

Tuzlar to'liq chiqarilganda distillangan suv olinadi. 100 ° C da qaynaydi va 0 ° C da muzlaydi. Brinlar boshqa haroratlarda qaynatiladi va muzga aylanadi. Masalan, Shimoliy Muz okeanidagi suv 2 °C sirt haroratida muzlaydi.

Oddiy sharoitlarda simobning fizik holati suyuqlikdir. Ushbu kumush-kulrang metall odatda tibbiy termometrlarni to'ldirish uchun ishlatiladi. Qizdirilganda simob ustuni shkalada ko'tariladi va modda kengayadi. Nima uchun simob emas, balki qizil bo'yoq bilan bo'yalgan spirt ishlatiladi? Bu suyuq metallning xossalari bilan izohlanadi. 30 graduslik sovuqda simobning agregatsiya holati o'zgaradi, modda qattiq bo'ladi.

Agar tibbiy termometr buzilib, simob to'kilsa, kumush to'plarni qo'llaringiz bilan yig'ish xavflidir. Simob bug'ini nafas olish zararli, bu modda juda zaharli. Bunday hollarda bolalar yordam uchun ota-onalari va kattalarga murojaat qilishlari kerak.

Gaz holati

Gazlar hajmini ham, shaklini ham saqlay olmaydi. Kolbani yuqori qismigacha kislorod bilan to'ldiramiz (uning kimyoviy formulasi O2). Kolbani ochishimiz bilan moddaning molekulalari xonadagi havo bilan aralasha boshlaydi. Bu Braun harakati tufayli sodir bo'ladi. Hatto qadimgi yunon olimi Demokrit ham materiya zarralari doimiy harakatda bo'ladi, deb hisoblagan. Qattiq jismlarda normal sharoitda atomlar, molekulalar va ionlar kristall panjarani tark etish yoki boshqa zarralar bilan bog'lanishdan ozod bo'lish imkoniyatiga ega emas. Bu faqat tashqaridan katta miqdorda energiya ta'minlanganda mumkin.

Suyuqliklarda zarralar orasidagi masofa qattiq jismlarga qaraganda bir oz kattaroqdir, ular molekulalararo aloqalarni uzish uchun kamroq energiya talab qiladi. Masalan, kislorodning suyuq holati faqat gaz harorati -183 ° C ga tushganda kuzatiladi. -223 °C da O 2 molekulalari qattiq moddani hosil qiladi. Harorat bu qiymatlardan oshib ketganda, kislorod gazga aylanadi. Oddiy sharoitlarda aynan shu shaklda topiladi. Sanoat korxonalarida atmosfera havosini ajratish va undan azot va kislorod olish uchun maxsus qurilmalar ishlaydi. Birinchidan, havo sovutiladi va suyultiriladi, so'ngra harorat asta-sekin oshiriladi. Azot va kislorod turli sharoitlarda gazlarga aylanadi.

Yer atmosferasida 21% hajmli kislorod va 78% azot mavjud. Bu moddalar sayyoramizning gazsimon qobig'ida suyuqlik shaklida topilmaydi. Suyuq kislorod ochiq ko'k rangga ega va tibbiy muassasalarda foydalanish uchun silindrlarni yuqori bosim bilan to'ldirish uchun ishlatiladi. Sanoat va qurilishda ko'plab jarayonlarni amalga oshirish uchun suyultirilgan gazlar kerak. Kislorod gaz bilan payvandlash va metallarni kesish uchun, kimyoda esa noorganik va organik moddalarning oksidlanish reaktsiyalari uchun kerak. Agar siz kislorod tsilindrining valfini ochsangiz, bosim pasayadi va suyuqlik gazga aylanadi.

Suyultirilgan propan, metan va butan energetika, transport, sanoat va maishiy faoliyatda keng qo'llaniladi. Bu moddalar tabiiy gazdan yoki neft xomashyosini yorilish (parchalash) paytida olinadi. Uglerod suyuqligi va gazsimon aralashmalar ko'plab mamlakatlar iqtisodiyotida muhim rol o'ynaydi. Ammo neft va tabiiy gaz zahiralari keskin tugaydi. Olimlarning fikricha, bu xomashyo 100-120 yilga yetadi. Muqobil energiya manbai havo oqimi (shamol). Dengiz va okeanlar qirg'oqlaridagi tez oqadigan daryolar va to'lqinlar elektr stantsiyalarini ishlatish uchun ishlatiladi.

Kislorod, boshqa gazlar kabi, plazmani ifodalovchi to'rtinchi agregatsiya holatida bo'lishi mumkin. Qattiq holatdan gazsimon holatga g'ayrioddiy o'tish kristalli yodning o'ziga xos xususiyati hisoblanadi. To'q binafsha rangli modda sublimatsiyaga uchraydi - u suyuqlik holatini chetlab o'tib, gazga aylanadi.

Materiyaning bir agregat shaklidan boshqasiga o'tish qanday amalga oshiriladi?

Moddalarning agregat holatidagi o'zgarishlar kimyoviy o'zgarishlar bilan bog'liq emas, bu fizik hodisalar. Haroratning oshishi bilan ko'plab qattiq moddalar erib, suyuqlikka aylanadi. Haroratning yanada oshishi bug'lanishga, ya'ni moddaning gaz holatiga olib kelishi mumkin. Tabiat va iqtisodiyotda bunday o'tishlar Yerdagi asosiy moddalardan biriga xosdir. Muz, suyuqlik, bug 'har xil tashqi sharoitlarda suvning holatidir. Murakkab bir xil, uning formulasi H 2 O. 0 ° C haroratda va bu qiymatdan pastda suv kristallanadi, ya'ni muzga aylanadi. Harorat ko'tarilgach, hosil bo'lgan kristallar yo'q qilinadi - muz eriydi va yana suyuq suv olinadi. U qizdirilganda bug'lanish hosil bo'ladi - suvning gazga aylanishi - past haroratlarda ham. Misol uchun, muzlatilgan ko'lmaklar asta-sekin yo'q bo'lib ketadi, chunki suv bug'lanadi. Ayozli havoda ham nam kirlar quriydi, ammo bu jarayon issiq kunga qaraganda ko'proq vaqt talab etadi.

Suvning bir holatdan ikkinchi holatga o'tishlarining barchasi Yer tabiati uchun katta ahamiyatga ega. Atmosfera hodisalari, iqlim va ob-havo Jahon okeani yuzasidan suvning bug'lanishi, bulut va tuman ko'rinishidagi namlikning quruqlikka o'tishi, yog'ingarchilik (yomg'ir, qor, do'l) bilan bog'liq. Bu hodisalar tabiatdagi jahon suv aylanishining asosini tashkil qiladi.

Oltingugurtning agregat holatlari qanday o'zgaradi?

Oddiy sharoitlarda oltingugurt yorqin porloq kristallar yoki ochiq sariq kukun, ya'ni qattiq moddadir. Oltingugurtning fizik holati qizdirilganda o'zgaradi. Birinchidan, harorat 190 ° C ga ko'tarilganda, sariq modda eriydi va mobil suyuqlikka aylanadi.

Agar siz tezda suyuq oltingugurtni sovuq suvga quysangiz, jigarrang amorf massaga ega bo'lasiz. Oltingugurt eritmasini yanada qizdirish bilan u tobora ko'proq yopishqoq va qorayadi. 300 ° C dan yuqori haroratlarda oltingugurtning agregatsiya holati yana o'zgaradi, modda suyuqlikning xususiyatlarini oladi va harakatchan bo'ladi. Bu o'tishlar element atomlarining turli uzunlikdagi zanjirlar hosil qilish qobiliyati tufayli yuzaga keladi.

Nima uchun moddalar turli xil jismoniy holatda bo'lishi mumkin?

Oddiy modda bo'lgan oltingugurtning yig'ilish holati oddiy sharoitda qattiqdir. Oltingugurt dioksidi gaz, sulfat kislota suvdan og'irroq yog'li suyuqlikdir. Xlorid va nitrat kislotalardan farqli o'laroq, u uchuvchan emas, molekulalar uning yuzasidan bug'lanib ketmaydi. Kristallarni isitish orqali olinadigan plastik oltingugurt qanday agregatsiya holatiga ega?

O'zining amorf shaklida modda suyuqlikning tuzilishiga ega, arzimas suyuqlikka ega. Ammo plastik oltingugurt bir vaqtning o'zida o'z shaklini (qattiq holda) saqlaydi. Qattiq jismlarning bir qator xarakterli xususiyatlariga ega bo'lgan suyuq kristallar mavjud. Demak, moddaning turli sharoitdagi holati uning tabiati, harorati, bosimi va boshqa tashqi sharoitlarga bog'liq.

Qattiq jismlarning tuzilishida qanday xususiyatlar mavjud?

Moddaning asosiy agregat holatlari orasidagi mavjud farqlar atomlar, ionlar va molekulalar o'rtasidagi o'zaro ta'sir bilan izohlanadi. Masalan, nima uchun moddaning qattiq holati jismlarning hajm va shaklni saqlab turish qobiliyatiga olib keladi? Metall yoki tuzning kristall panjarasida strukturaviy zarralar bir-biriga tortiladi. Metalllarda musbat zaryadlangan ionlar "elektron gaz" deb ataladigan narsa bilan o'zaro ta'sir qiladi, metall bo'lagidagi erkin elektronlar to'plami. Tuz kristallari qarama-qarshi zaryadlangan zarralar - ionlarni jalb qilish natijasida paydo bo'ladi. Yuqoridagi qattiq jismlarning strukturaviy birliklari orasidagi masofa zarrachalarning o'lchamlaridan ancha kichikdir. Bunday holda, elektrostatik tortishish harakat qiladi, u kuch beradi, lekin itarilish etarli darajada kuchli emas.

Moddaning agregatsiyasining qattiq holatini yo'q qilish uchun harakat qilish kerak. Metallar, tuzlar va atom kristallari juda yuqori haroratlarda eriydi. Misol uchun, temir 1538 ° C dan yuqori haroratlarda suyuq bo'ladi. Volfram o'tga chidamli bo'lib, lampochkalar uchun cho'g'lanma filamentlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. 3000 ° C dan yuqori haroratlarda suyuq holga keladigan qotishmalar mavjud. Er yuzidagi ko'pchilik qattiq holatda. Ushbu xom ashyo shaxtalar va karerlarda texnologiya yordamida olinadi.

Hatto bitta ionni kristalldan ajratish uchun katta miqdorda energiya sarflash kerak. Ammo kristall panjara parchalanishi uchun tuzni suvda eritish kifoya! Bu hodisa suvning qutbli erituvchi sifatidagi ajoyib xususiyatlari bilan izohlanadi. H 2 O molekulalari tuz ionlari bilan o'zaro ta'sir qiladi, ular orasidagi kimyoviy bog'lanishni buzadi. Shunday qilib, erish turli moddalarning oddiy aralashmasi emas, balki ular orasidagi fizik-kimyoviy o'zaro ta'sirdir.

Suyuqlik molekulalari qanday o'zaro ta'sir qiladi?

Suv suyuq, qattiq va gaz (bug ') bo'lishi mumkin. Bu oddiy sharoitda uning asosiy agregatsiya holatlari. Suv molekulalari ikkita vodorod atomi bog'langan bitta kislorod atomidan iborat. Molekuladagi kimyoviy bog'lanishning qutblanishi sodir bo'ladi va kislorod atomlarida qisman manfiy zaryad paydo bo'ladi. Vodorod molekulada musbat qutbga aylanadi, boshqa molekulaning kislorod atomi tomonidan tortiladi. Bu "vodorod bog'lanishi" deb ataladi.

Agregatsiyaning suyuq holati strukturaviy zarrachalar orasidagi ularning o'lchamlari bilan taqqoslanadigan masofalar bilan tavsiflanadi. Attraktsion mavjud, lekin u zaif, shuning uchun suv o'z shaklini saqlamaydi. Bug'lanish xona haroratida ham suyuqlik yuzasida paydo bo'ladigan aloqalarning yo'q qilinishi tufayli sodir bo'ladi.

Gazlarda molekulalararo o'zaro ta'sirlar mavjudmi?

Moddaning gaz holati bir qator parametrlari bilan suyuq va qattiq holatdan farq qiladi. Gazlarning strukturaviy zarralari o'rtasida molekulalarning o'lchamlaridan ancha katta bo'shliqlar mavjud. Bunday holda, tortishish kuchlari umuman harakat qilmaydi. Agregatning gazsimon holati havoda mavjud bo'lgan moddalarga xosdir: azot, kislorod, karbonat angidrid. Quyidagi rasmda birinchi kub gaz bilan, ikkinchisi suyuqlik bilan, uchinchisi esa qattiq bilan to'ldirilgan.

Ko'pgina suyuqliklar uchuvchan bo'lib, moddaning molekulalari sirtidan ajralib, havoga o'tadi. Misol uchun, agar siz xlorid kislotasi solingan ochiq shishaning teshigiga ammiakga botirilgan paxta sumkasini olib kelsangiz, oq tutun paydo bo'ladi. Xlorid kislota va ammiak o'rtasidagi kimyoviy reaktsiya havoda sodir bo'lib, ammoniy xlorid hosil qiladi. Ushbu modda qanday agregatsiya holatida? Uning oq tutun hosil qiluvchi zarralari mayda qattiq tuz kristallaridir. Ushbu tajriba kaput ostida o'tkazilishi kerak, moddalar zaharli.

Xulosa

Gazning yig'ilish holatini ko'plab taniqli fizik va kimyogarlar o'rganishgan: Avogadro, Boyl, Gey-Lyussak, Klayperon, Mendeleev, Le Shatelye. Olimlar tashqi sharoitlar o'zgarganda kimyoviy reaktsiyalarda gazsimon moddalarning harakatini tushuntiruvchi qonunlarni ishlab chiqdilar. Ochiq naqshlar nafaqat maktab va universitetlarning fizika va kimyo darsliklariga kiritilmagan. Ko'pgina kimyo sanoati moddalarning turli agregat holatidagi xatti-harakatlari va xossalari haqidagi bilimlarga asoslanadi.