Gotovo sve poznate supstance, zavisno od uslova, nalaze se u gasovitom, tečnom, čvrstom ili plazma stanju. Ovo se zove agregatno stanje materije . Agregatno stanje ne utiče na hemijska svojstva i hemijska struktura supstance, ali utiče na fizičko stanje (gustina, viskoznost, temperatura itd.) i brzinu hemijskih procesa. Na primjer, voda u plinovitom stanju je para, u tekućem stanju je tekućina, u čvrstom stanju je led, snijeg, mraz. Hemijski sastav je isti, ali su fizička svojstva različita. Razlika u fizičkim svojstvima povezana je s različitim udaljenostima između molekula tvari i silama privlačenja između njih.

Gasovi su karakterizirani velike udaljenosti između molekula i male privlačne sile. Molekuli gasa su u haotičnom kretanju. Ovo objašnjava činjenicu da je gustina gasova mala, nemaju svoj oblik, zauzimaju čitavu zapreminu koja im je data, kada se pritisak promeni, gasovi menjaju svoju zapreminu.

u tečnom stanju molekuli su bliže jedan drugom, sile međumolekularne privlačnosti se povećavaju, molekuli su u haotičnom translacijskom kretanju. Dakle, gustina tečnosti je mnogo veća od gustine gasova, zapremina je izvesna, gotovo da ne zavisi od pritiska, ali tečnosti nemaju svoj oblik, već imaju oblik predviđene posude. Karakteriziraju ih "poredak kratkog dometa", to jest počeci kristalne strukture (o čemu će biti riječi kasnije).

AT čvrste materije Oh čestice (molekule, atomi, joni) su toliko blizu jedna drugoj da su sile privlačenja uravnotežene silama odbijanja, odnosno čestice imaju oscilatorna kretanja, a translacijskih nema. Stoga se čestice čvrstih tijela nalaze u određenim točkama u prostoru, karakteriziraju ih "dalji poredak" (o tome će biti riječi u nastavku), čvrste tvari imaju određeni oblik, volumen.

Plazma- ovo je svaki predmet u kojem se električno nabijene čestice (elektroni, jezgra ili ioni) kreću nasumično. Stanje plazme u prirodi je dominantno i nastaje pod uticajem jonizujućih faktora: visoke temperature, električnog pražnjenja, elektromagnetno zračenje visoke energije itd. Postoje dvije vrste plazme: izotermni i gasno pražnjenje . Prvi nastaje pod dejstvom visoke temperature, prilično je stabilan, postoji dugo vremena, na primer, sunce, zvezde, vatrena lopta. Drugi nastaje pod djelovanjem električnog pražnjenja i stabilan je samo u prisutnosti električnog polja, na primjer, u cijevima za plinsku rasvjetu. Plazma se može smatrati jonizovanim gasom koji poštuje zakone idealnog gasa.

Šta ćemo sa primljenim materijalom:

Ako vam se ovaj materijal pokazao korisnim, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama:

Sve teme u ovoj sekciji:

Voronjež 2011
Predavanje br. 1 (2 sata) Uvod Pitanja: 1. Predmet hemije. Vrijednost hemije u proučavanju prirode i razvoju tehnologije. 2. Osnovni

Osnovni kvantitativni zakoni hemije
Osnovni kvantitativni zakoni hemije uključuju: zakon konstantnosti sastava, zakon višestrukih odnosa i zakon ekvivalenata. Ovi zakoni su otkriveni krajem 13. - početkom 19. vijeka, a

Savremeni model strukture atoma
U srži moderna teorija strukturu atoma su radovi J. Thomsona (koji je 1897. otkrio elektron, a 1904. predložio model strukture atoma, prema kojem je atom nabijena sfera sa u

Orbitalni kvantni broj 0 1 2 3 4
Svaka vrijednost l odgovara orbitali posebnog oblika, na primjer, s-orbitala ima sferni oblik, p-orbitala je bučica. U istoj ljusci, energija podnivoa raste u seriji E

Struktura višeelektronskih atoma
Kao i svaki sistem, atomi teže minimalnoj energiji. To se postiže pri određenom stanju elektrona, tj. sa određenom distribucijom elektrona u orbitalama. Snimanje

Periodična svojstva elemenata
Budući da se elektronska struktura elemenata periodično mijenja, shodno tome, svojstva elemenata određena njihovom elektronskom strukturom, kao što je energija ionizacije,

Periodični sistem elemenata D. I. Mendeljejeva
Godine 1869. D. I. Mendeljejev je objavio otkriće periodični zakon, čija je moderna formulacija sljedeća: svojstva elemenata, kao i oblici i svojstva njihovih spojeva

Opće karakteristike hemijske veze
Doktrina o strukturi materije objašnjava razloge raznolikosti strukture supstanci u različitim agregatnim stanjima. Savremene fizičke i fizičko-hemijske metode omogućavaju eksperimentalno određivanje

Vrste hemijskih veza
na glavne tipove hemijska veza uključuju kovalentne (polarne i nepolarne), jonske i metalne veze. Kovalentna veza je hemijska veza nastala

Vrste međumolekulskih interakcija
Veze, tokom čijeg formiranja ne dolazi do preuređivanja elektronskih ljuski, nazivaju se interakcije između molekula. Glavne vrste interakcije molekula treba da budu o

Prostorna struktura molekula
Prostorna struktura molekula ovisi o prostornoj orijentaciji preklapanja elektronskih oblaka prema broju atoma u molekuli i broju elektronski parovi veze zbog

gasovitom stanju materije. Zakoni idealnih gasova. pravi gasovi
Plinovi su uobičajeni u prirodi i široko se koriste u inženjerstvu. Koriste se kao gorivo, rashladna sredstva, sirovine za hemijska industrija, radni fluid za obavljanje mehaničkih

Karakteristike tečnog stanja materije
Tečnosti po svojim svojstvima zauzimaju srednji položaj između gasovitih i čvrstih tela. Blizu tačke ključanja, pokazuju sličnosti sa gasovima: tečni, nemaju određeni oblik, amorfni

Karakteristike nekih supstanci
Supstanca Vrsta kristalne energije kristalna rešetka, kJ/mol Temper

Opći pojmovi termodinamike
Termodinamika je nauka koja proučava transformaciju različitih oblika energije jedne u druge i uspostavlja zakone tih transformacija. Kao samostalna disciplina

Termohemija. Toplotni efekti hemijskih reakcija
Bilo koji hemijski proces, kao i niz fizičkih transformacija supstanci (isparavanje, kondenzacija, taljenje, polimorfne transformacije, itd.) uvek su praćeni promenom zaliha unutrašnjih

Hesov zakon i posljedice iz njega
Na osnovu brojnih eksperimentalnih studija, ruski akademik G. I. Hess otkrio je osnovni zakon termohemije (1840) - zakon konstantnosti zbira toplota

Princip rada toplotnog motora. Efikasnost sistema
Toplotni stroj je uređaj koji pretvara toplinu u rad. Prvi toplotni stroj izumljen je krajem 18. stoljeća (parni). Sada su dva

Slobodna i vezana energija. Entropija sistema
Poznato je da se bilo koji oblik energije može u potpunosti pretvoriti u toplotu, ali se toplota pretvara u druge vrste energije samo delimično, uslovno, unutrašnja energija sistema je

Utjecaj temperature na smjer kemijskih reakcija
DH DS DG Smjer reakcije DH< 0 DS >0 DG< 0

Pojam hemijske kinetike
Hemijska kinetika je proučavanje brzine hemijskih reakcija i njene zavisnosti od različitih faktora - prirode i koncentracije reaktanata, pritiska,

Faktori koji utiču na brzinu hemijskih reakcija. Zakon glumačkih masa
Sljedeći faktori utiču na brzinu hemijskih reakcija: priroda i koncentracija reaktanata; temperatura, priroda rastvarača, prisustvo katalizatora itd.

Teorija aktivacije molekula. Arrheniusova jednadžba
Brzina bilo koje kemijske reakcije ovisi o broju sudara reagujućih molekula, budući da je broj sudara proporcionalan koncentracijama reaktanata. Međutim, ne svi stolovi

Osobine katalitičkih reakcija. Teorije katalize
Brzina hemijske reakcije može se kontrolisati pomoću katalizatora. Supstance koje učestvuju u reakcijama i mijenjaju (najčešće povećavaju) brzinu, ostajući do kraja reakcije

Reverzibilne i ireverzibilne reakcije. Znakovi hemijske ravnoteže
Sve reakcije se mogu podijeliti u dvije grupe: reverzibilne i ireverzibilne. Ireverzibilne reakcije su praćene taloženjem, stvaranjem nisko-disocijacijske tvari ili evolucijom plina. Reverzibilna rea

Konstanta hemijske ravnoteže
Razmotrite reverzibilnu hemijsku reakciju opšti pogled, u kojem su sve tvari u istom agregatnom stanju, na primjer, tečnost: aA ​​+ bB D cC + dD, gdje je

Gibbsovo fazno pravilo. Dijagram statusa vode
Kvalitativne karakteristike heterogenih ravnotežnih sistema u kojima ne postoji hemijska interakcija, već se uočava samo prelaz sastavni dijelovi sistema iz jednog stanje agregacije

Fazno pravilo za vodu ima oblik
S = 1+ 2 – F = 3 – F 4, tada je S = -1 (

Pojam hemijskog afiniteta supstanci. Jednačine izoterme, izobare i izohore hemijskih reakcija
Termin "hemijski afinitet" odnosi se na sposobnost supstanci da uđu hemijska interakcija zajedno. Za različite supstance, to zavisi od prirode supstanci koje reaguju.

Solvatna (hidratna) teorija rastvaranja
Rješenja su homogeni sistemi koji se sastoje od dvije ili više tvari, čiji sastav može varirati u prilično širokim granicama, dozvoljeni rast

Opća svojstva rješenja
AT kasno XIX vijeka Raoult, van't Hoff, Arrhenius su uspostavili vrlo važne obrasce koji se odnose na koncentraciju rastvora sa pritiskom zasićene pare rastvarača nad rastvorom, temp.

Vrste tečnih rastvora. Rastvorljivost
Sposobnost formiranja tečnih rastvora izražena je u različitom stepenu u različitim pojedinačnim supstancama. Neke tvari se mogu otapati neograničeno (voda i alkohol), druge - samo u ograničenoj mjeri.

Osobine slabih elektrolita
Kada su otopljeni u vodi ili drugim rastvaračima koji se sastoje od polarnih molekula, elektroliti podliježu disocijaciji, tj. manje-više podijeljeni na pozitivne i negativne

Osobine jakih elektrolita
Elektroliti koji se gotovo potpuno disociraju vodeni rastvori nazivaju se jaki elektroliti. To jaki elektroliti uključuju većinu soli koje se već nalaze u kr

U tim uslovima koloidne čestice dobijaju električni naboj i hidratnu ljusku, što sprečava njihovo taloženje.
Disperzione metode za dobijanje koloidnih sistema obuhvataju: mehaničke – drobljenje, mlevenje, mlevenje itd.; električni - dobivanje metalnih solova pod djelovanjem

Stabilnost koloidnih rastvora. Koagulacija. Peptizacija
Stabilnost koloidne otopine podrazumijeva se kao konstantnost glavnih svojstava ove otopine: očuvanje veličine čestica (agregativna stabilnost

Osobine koloidno dispergovanih sistema
Sva svojstva koloidno dispergiranih sistema mogu se podijeliti u tri glavne grupe: molekularno-kinetička, optička i elektrokinetička. Razmotrite molekularnu kinetiku

Osobine metaboličkih procesa
Hemijske reakcije se dijele na razmjenske i redoks (Ox-Red). Ako reakcija ne promijeni stupanj oksidacije, tada se takve reakcije nazivaju razmjena. Moguce su

Osobine redoks procesa
U redoks reakcijama mijenja se oksidacijsko stanje tvari. Reakcije se mogu podijeliti na one koje se odvijaju u istom reakcionom volumenu (npr

Opći koncepti elektrohemije. Dirigenti prve i druge vrste
Elektrohemija je grana hemije koja proučava obrasce međusobnih transformacija električne i hemijske energije. Elektrohemijski procesi se mogu razdvojiti

Koncept elektrodnog potencijala
Razmotrimo procese koji se dešavaju u galvanskim ćelijama, odnosno procese pretvaranja hemijske energije u električnu. Galvanska ćelija se naziva elektrohemikalija

Daniel-Jacobi galvanska ćelija
Razmotrimo sistem u kojem su dvije elektrode u otopinama vlastitih jona, na primjer, Daniel-Jacobi galvansku ćeliju. Sastoji se od dva poluelementa: pocinčana ploča, uronjena

Elektromotorna sila galvanske ćelije
Maksimalna razlika potencijala elektroda koja se može postići tokom rada galvanske ćelije naziva se elektromotorna sila (EMF) ćelije.

Polarizacija i prenapon
U spontanim procesima uspostavlja se ravnotežni potencijal elektroda. Prilikom prolaska električna struja mijenja se potencijal elektroda. Promjena potencijala elektrode

Elektroliza. Faradejevi zakoni
Elektroliza je naziv za procese koji se odvijaju na elektrodama pod djelovanjem električne struje koja se dovodi iz vanjskog izvora struje kroz elektrolite. Kada je izabran

Korozija metala
Korozija je uništavanje metala kao rezultat njegove fizičke i hemijske interakcije sa okruženje. Ovo je spontani proces koji ide sa smanjenjem Gibbsove energije sistema.

Metode za dobijanje polimera
Polimeri su jedinjenja velike molekularne težine čija se molekulska težina kreće od nekoliko hiljada do mnogo miliona. Molekuli polimera se nazivaju

Struktura polimera
Makromolekule polimera mogu biti linearne, razgranate i umrežene. Linearni polimeri su polimeri koji se grade od dugih lanaca jednodimenzionalnih elemenata, tj.

Svojstva polimera
Svojstva polimera mogu se uvjetno podijeliti na kemijska i fizička. I ta i druga svojstva povezana su sa strukturnim karakteristikama polimera, načinom njihove pripreme, prirodom supstanci koje se unose u

Primena polimera
Na bazi polimera dobijaju se vlakna, folije, gume, lakovi, lepkovi, plastika i kompozitni materijali (kompoziti). Vlakna se dobijaju forsiranjem rastvora ili

Neki reagensi za identifikaciju katjona
Formula reagensa Kation Reakcioni proizvod Alizarin C14H6O

Instrumentalne metode analize
AT poslednjih godina sve širu upotrebu instrumentalne metode analize, koje imaju mnoge prednosti: brzinu, visoku osjetljivost, mogućnost istovremenog određivanja

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

Šta je stanje agregacije?

Riječ latinskog porijekla "aggrego" u prijevodu na ruski znači "priložiti". Naučni termin se odnosi na stanje istog tijela, supstance. Postojanje čvrstih tijela, plinova i tekućina pri određenim temperaturnim vrijednostima i različitim pritiscima karakteristično je za sve ljuske Zemlje. Pored tri osnovna agregatna stanja, postoji i četvrto. At povišena temperatura a pri konstantnom pritisku, gas se pretvara u plazmu. Da bismo bolje razumjeli šta je agregatno stanje, potrebno je zapamtiti najsitnije čestice koje čine tvari i tijela.

Gornji dijagram prikazuje: a - gas; b - tečnost; c je kruto tijelo. Na takvim slikama krugovi označavaju strukturne elemente tvari. to simbol, zapravo, atomi, molekuli, joni nisu čvrste kugle. Atomi se sastoje od pozitivno nabijenog jezgra oko kojeg se negativno nabijeni elektroni kreću velikom brzinom. Znanje o mikroskopska struktura supstance pomažu da se bolje razumiju razlike koje postoje između različitih oblika agregata.

Ideje o mikrosvijetu: od antičke Grčke do 17. stoljeća

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

Atomi, molekuli, ioni - mikroskopske čestice strukture materije

Značajan napredak u razumijevanju mikrokosmosa dogodio se u 20. vijeku, kada je izumljen elektronski mikroskop. Uzimajući u obzir ranija otkrića naučnika, bilo je moguće sastaviti skladnu sliku mikrosvijeta. Teorije koje opisuju stanje i ponašanje najsitnijih čestica materije su prilično složene, pripadaju tom polju.Da bismo razumeli karakteristike različitih agregatnih stanja materije, dovoljno je znati imena i karakteristike glavnih strukturnih čestica koje formiraju različite supstance.

1. Atomi su hemijski nedjeljive čestice. Sačuvan u hemijskim reakcijama, ali uništen u nuklearnom. Metali i mnoge druge tvari atomske strukture imaju čvrsto agregacijsko stanje u normalnim uvjetima.
2. Molekule su čestice koje se razgrađuju i formiraju u kemijskim reakcijama. kiseonik, voda, ugljen dioksid, sumpor. Stanje agregacije kiseonika, azota, sumpordioksida, ugljenika, kiseonika u normalnim uslovima je gasovito.
3. Ioni su nabijene čestice u koje se atomi i molekule pretvaraju kada dobiju ili izgube elektrone - mikroskopske negativno nabijene čestice. Mnoge soli imaju ionsku strukturu, na primjer kuhinjska sol, željezo i bakar sulfat.

Postoje supstance čije se čestice na određeni način nalaze u prostoru. Uređeni međusobni položaj atoma, jona, molekula naziva se kristalna rešetka. Obično su ionske i atomske kristalne rešetke tipične za čvrste tvari, molekularne - za tekućine i plinove. Dijamant ima visoku tvrdoću. Njegovu atomsku kristalnu rešetku formiraju atomi ugljika. Ali meki grafit se također sastoji od atoma ovog kemijskog elementa. Samo što su različito smješteni u prostoru. Uobičajeno agregatno stanje sumpora je čvrsto, ali na visoke temperature ah, supstanca se pretvara u tečnost i amorfnu masu.

Supstance u čvrstom agregatnom stanju

Čvrste tvari u normalnim uvjetima zadržavaju svoj volumen i oblik. Na primjer, zrno pijeska, zrno šećera, soli, komad kamena ili metala. Ako se šećer zagrije, tvar se počinje topiti, pretvarajući se u viskoznu smeđu tekućinu. Prestanite sa grijanjem - opet dobijamo čvrstu masu. To znači da je jedan od glavnih uvjeta za prijelaz čvrste tvari u tekućinu njeno zagrijavanje ili povećanje unutrašnje energije čestica tvari. Čvrsto agregacijsko stanje soli, koja se koristi u hrani, također se može promijeniti. Ali da biste otopili kuhinjsku sol, potrebna vam je viša temperatura nego pri zagrijavanju šećera. Činjenica je da se šećer sastoji od molekula, i sol- od nabijenih jona, koji se jače privlače jedni prema drugima. Čvrste tvari u tekućem obliku ne zadržavaju svoj oblik jer se kristalne rešetke raspadaju.

Tečno agregacijsko stanje soli tokom topljenja objašnjava se prekidom veze između jona u kristalima. Oslobađaju se nabijene čestice koje mogu nositi električne naboje. Otopljene soli provode elektricitet i provodnici su. U hemijskoj, metalurškoj i inženjerskoj industriji, čvrste materije se pretvaraju u tečnosti da bi se od njih dobila nova jedinjenja ili da bi se dobila različitih oblika. Metalne legure se široko koriste. Postoji nekoliko načina za njihovo dobivanje, povezanih s promjenama u agregacijskom stanju čvrstih sirovina.

Tečnost je jedno od osnovnih agregatnih stanja

Ako sipate 50 ml vode u tikvicu okruglog dna, primijetit ćete da supstanca odmah poprima oblik hemijske posude. Ali čim izlijemo vodu iz tikvice, tečnost će se odmah raširiti po površini stola. Količina vode će ostati ista - 50 ml, a njen oblik će se promijeniti. Ove karakteristike su tipične za tečni oblik postojanje materije. Tečnosti su mnoge organske materije: alkoholi, biljna ulja, kiseline.

Mlijeko je emulzija, odnosno tekućina u kojoj se nalaze kapljice masti. Koristan tečni mineral je ulje. Vadi se iz bušotina uz pomoć opreme za bušenje na kopnu iu okeanu. Morska voda je takođe sirovina za industriju. Njegova razlika od slatke vode rijeka i jezera leži u sadržaju otopljenih tvari, uglavnom soli. Tokom isparavanja sa površine vodenih tijela, samo molekuli H 2 O prelaze u stanje pare, a otopljene tvari ostaju. Metode za dobivanje korisnih tvari iz morske vode i metode za njeno pročišćavanje temelje se na ovom svojstvu.

Uz potpuno uklanjanje soli, dobiva se destilovana voda. Kipi na 100°C, a smrzava se na 0°C. Slanice ključaju i pretvaraju se u led na različitim temperaturama. Na primjer, voda u Arktičkom oceanu se smrzava na površinskoj temperaturi od 2°C.

Agregatno stanje žive u normalnim uslovima je tečnost. Ovaj srebrno-sivi metal se obično puni medicinskim termometrima. Kada se zagrije, stup žive se diže na vagu, tvar se širi. Zašto se koristi alkohol obojen crvenom bojom, a ne živa? Ovo se objašnjava svojstvima tečnog metala. Kod mrazeva od 30 stepeni, stanje agregacije žive se mijenja, tvar postaje čvrsta.

Ako je medicinski termometar pokvaren i živa se prolila, onda je opasno skupljati srebrne kuglice rukama. Štetno je udisati pare žive, ova supstanca je vrlo toksična. Djeca u takvim slučajevima trebaju potražiti pomoć roditelja, odraslih.

gasovitom stanju

Gasovi ne mogu zadržati svoju zapreminu ili oblik. Napunite bocu kiseonikom do vrha hemijska formula Oko 2). Čim otvorimo bocu, molekuli supstance će se početi mešati sa vazduhom u prostoriji. To je zbog Brownovog kretanja. Čak je i starogrčki naučnik Demokrit vjerovao da su čestice materije u stalnom kretanju. U čvrstim tijelima, u normalnim uvjetima, atomi, molekuli, ioni nemaju mogućnost da napuste kristalnu rešetku, da se oslobode veza s drugim česticama. To je moguće samo kada se velika količina energije dovodi izvana.

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

Zemljina atmosfera sadrži 21% kiseonika i 78% azota po zapremini. U tečnom obliku, ove supstance se ne nalaze u gasovitom omotaču planete. Tečni kiseonik ima svijetlo plava boja, im at visokog pritiska cilindar za punjenje za upotrebu u medicinskim ustanovama. U industriji i građevinarstvu, tečni plinovi su neophodni za mnoge procese. Kiseonik je potreban za gasno zavarivanje i rezanje metala, u hemiji - za reakcije oksidacije neorganskih i organska materija. Ako otvorite ventil boce s kisikom, tlak se smanjuje, tekućina se pretvara u plin.

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

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

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

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

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

Kako se mijenjaju agregatna stanja sumpora?

U normalnim uvjetima, sumpor je svijetli sjajni kristali ili svijetložuti prah, odnosno čvrsta je tvar. Agregatno stanje sumpora se mijenja kada se zagrije. Prvo, kada temperatura poraste na 190 ° C, žuta tvar se topi, pretvarajući se u pokretnu tekućinu.

Ako se brzo ulije tečni sumpor hladnom vodom, tada se dobija smeđa amorfna masa. Daljnjim zagrijavanjem taline sumpora ona postaje sve viskoznija i tamni. Na temperaturama iznad 300 ° C ponovo se mijenja stanje agregacije sumpora, tvar poprima svojstva tekućine, postaje pokretna. Ovi prijelazi nastaju zbog sposobnosti atoma elementa da formiraju lance različitih dužina.

Zašto supstance mogu biti u različitim agregatnim stanjima?

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

U amorfnom obliku, tvar ima strukturu tekućine, koja ima blagu fluidnost. Ali plastični sumpor istovremeno zadržava svoj oblik (kao krutina). Postoje tečni kristali koji imaju niz karakterističnih svojstava čvrstih materija. Dakle, stanje materije u različitim uslovima zavisi od njene prirode, temperature, pritiska i drugih spoljašnjih uslova.

Koje su karakteristike u strukturi čvrstih tijela?

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

Da bi se uništilo čvrsto stanje agregacije supstance, moraju se uložiti napori. Metali, soli, atomski kristali tope se na vrlo visokim temperaturama. Na primjer, željezo postaje tečno na temperaturama iznad 1538 °C. Volfram je vatrostalan i koristi se za izradu žarulja sa žarnom niti za sijalice. Postoje legure koje postaju tečne na temperaturama iznad 3000 °C. Mnogi na Zemlji su u solidnom stanju. Ova sirovina se vadi uz pomoć opreme u rudnicima i kamenolomima.

Da biste odvojili čak i jedan ion od kristala, potrebno je potrošiti veliku količinu energije. Ali na kraju krajeva, dovoljno je otopiti sol u vodi da se kristalna rešetka raspadne! Ovaj fenomen se objašnjava nevjerovatnim svojstvima vode kao polarnog rastvarača. Molekuli H 2 O stupaju u interakciju s ionima soli, uništavajući kemijsku vezu između njih. Dakle, rastvaranje nije jednostavno miješanje različitih supstanci, već fizička i hemijska interakcija između njih.

Kako molekuli tečnosti međusobno djeluju?

Voda može biti tečna, čvrsta i gasovita (para). Ovo su njegova glavna stanja agregacije u normalnim uslovima. Molekule vode se sastoje od jednog atoma kiseonika sa dva atoma vodonika vezana za njega. Dolazi do polarizacije kemijske veze u molekuli, na atomima kisika pojavljuje se djelomični negativni naboj. Vodik postaje pozitivni pol u molekuli i privlači ga atom kisika druge molekule. To se zove "vodikova veza".

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

Postoje li međumolekularne interakcije u plinovima?

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

Mnoge tekućine su hlapljive; molekuli tvari se odvajaju od njihove površine i prelaze u zrak. Na primjer, ako je umočen pamučni štapić amonijak tada se pojavljuje bijeli dim. Pravo u vazduhu dolazi do hemijske reakcije između hlorovodonične kiseline i amonijaka, dobija se amonijum hlorid. U kakvom se stanju materije nalazi ova supstanca? Njegove čestice, koje formiraju bijeli dim, su najmanji čvrsti kristali soli. Ovaj eksperiment se mora provesti ispod haube, tvari su otrovne.

Zaključak

Agregatno stanje gasa proučavali su mnogi istaknuti fizičari i hemičari: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Claiperon, Mendeljejev, Le Chatelier. Naučnici su formulisali zakone koji objašnjavaju ponašanje gasovitih supstanci u hemijskim reakcijama kada se spoljni uslovi promene. Otvorene zakonitosti nisu ušle samo u školske i univerzitetske udžbenike fizike i hemije. Mnoge hemijske industrije zasnivaju se na znanju o ponašanju i svojstvima supstanci u različitim agregatnim stanjima.

Uvod

1. Agregatno stanje materije - gas

2. Agregatno stanje materije - tečnost

3. Agregatno stanje materije - čvrsto

4. Četvrto stanje materije je plazma

Zaključak

Spisak korišćene literature

Uvod

Kao što znate, mnoge supstance u prirodi mogu biti u tri stanja: čvrsto, tečno i gasovito.

Interakcija čestica materije u čvrstom stanju je najizraženija. Udaljenost između molekula je približno jednaka njihovoj vlastitoj veličini. To dovodi do dovoljno jake interakcije, koja praktički lišava čestice mogućnosti kretanja: one osciliraju oko određenog ravnotežnog položaja. Zadržavaju oblik i volumen.

Svojstva tečnosti se takođe objašnjavaju njihovom strukturom. Čestice materije u tečnostima međusobno deluju manje intenzivno nego u čvrstim materijama, pa stoga mogu skokovito menjati svoju lokaciju - tečnosti ne zadržavaju svoj oblik - one su fluidne.

Gas je skup molekula koji se nasumično kreću u svim smjerovima neovisno jedan o drugom. Plinovi nemaju svoj oblik, zauzimaju cjelokupnu zapreminu koja im je data i lako se komprimiraju.

Postoji još jedno stanje materije - plazma.

Svrha ovog rada je da se sagledaju postojeća agregatna stanja materije, da se identifikuju sve njihove prednosti i nedostaci.

Da biste to učinili, potrebno je izvesti i razmotriti sljedeća agregatna stanja:

2. tečnosti

3. čvrste materije

3. Agregatno stanje materije - čvrsto

solidan, jedno od četiri stanja agregacije materije, koje se razlikuje od ostalih agregacijskih stanja (tečnosti, gasovi, plazme) stabilnost oblika i priroda termičkog kretanja atoma koji prave male vibracije oko ravnotežnih položaja. Uz kristalno stanje T. t., postoji i amorfno stanje, uključujući i staklasto stanje. Kristale karakterizira dalekosežni poredak u rasporedu atoma. U amorfnim tijelima ne postoji poredak na daljinu.

Stanje agregacije- ovo je stanje materije u određenom rasponu temperatura i pritisaka, koje karakterišu svojstva: sposobnost (čvrsto stanje) ili nemogućnost (tečnost, gas) da održi zapreminu i oblik; prisustvo ili odsustvo dugog dometa (čvrsto) ili kratkog dometa (tečno) i druga svojstva.

Supstanca može biti u tri agregatna stanja: čvrstom, tekućem ili gasovitom, trenutno se razlikuje dodatno plazma (jonsko) stanje.

AT gasoviti U stanju, udaljenost između atoma i molekula tvari je velika, sile interakcije su male, a čestice, koje se nasumično kreću u prostoru, imaju veliku kinetičku energiju koja premašuje potencijalnu energiju. Materijal u gasovitom stanju nema ni svoj oblik ni zapreminu. Plin ispunjava sav raspoloživi prostor. Ovo stanje je tipično za supstance male gustine.

AT tečnost U stanju, očuvan je samo poredak atoma ili molekula kratkog dometa, kada se u zapremini supstance periodično pojavljuju odvojeni delovi sa uređenim rasporedom atoma, ali takođe nema međusobne orijentacije ovih delova. Poredak kratkog dometa je nestabilan i može ili nestati ili se ponovo pojaviti pod dejstvom toplotnih vibracija atoma. Molekuli tečnosti nemaju određen položaj, a istovremeno nemaju punu slobodu kretanja. Materijal u tekućem stanju nema svoj oblik, zadržava samo volumen. Tečnost može zauzeti samo dio zapremine posude, ali slobodno teći po cijeloj površini posude. Tečno stanje se obično smatra srednjim između čvrste supstance i gasa.

AT solidan supstance, red rasporeda atoma postaje striktno definisan, pravilno uređen, sile interakcije čestica su međusobno uravnotežene, pa tela zadržavaju svoj oblik i zapreminu. Pravilno uređen raspored atoma u prostoru karakterizira kristalno stanje, atomi formiraju kristalnu rešetku.

Čvrste tvari imaju amorfnu ili kristalnu strukturu. Za amorfna Tijela karakterizira samo poredak kratkog dometa u rasporedu atoma ili molekula, haotični raspored atoma, molekula ili iona u prostoru. Primjeri amorfnih tijela su staklo, smola i smola, koja izgledaju kao da su u čvrstom stanju, iako u stvarnosti teku sporo, poput tekućine. Amorfna tijela, za razliku od kristalnih, nemaju određenu tačku topljenja. Amorfna tijela zauzimaju srednju poziciju između kristalnih čvrstih tijela i tekućina.

Većina čvrstih materija ima kristalno struktura koju karakteriše uređen raspored atoma ili molekula u prostoru. Kristalnu strukturu karakterizira dugoročni red, kada se elementi strukture periodično ponavljaju; nema tako redovnog ponavljanja u kratkom dometu. karakteristična karakteristika kristalno tijelo je sposobnost zadržavanja oblika. Znak idealnog kristala, čiji je model prostorna rešetka, svojstvo je simetrije. Pod simetrijom se podrazumijeva teorijska sposobnost kristalne rešetke čvrstog tijela da bude poravnata sama sa sobom kada se njene tačke ogledaju iz određene ravni, koja se naziva ravan simetrije. Simetrija spoljašnjeg oblika odražava simetriju unutrašnje strukture kristala. Na primjer, svi metali imaju kristalnu strukturu, koju karakteriziraju dvije vrste simetrije: kubna i heksagonalna.

U amorfnim strukturama s neuređenom raspodjelom atoma svojstva tvari su ista u različitim smjerovima, odnosno staklaste (amorfne) tvari su izotropne.

Sve kristale karakteriše anizotropija. U kristalima su udaljenosti između atoma uređene, ali stepen uređenosti može biti različit u različitim smjerovima, što dovodi do razlike u svojstvima kristalne tvari u različitim smjerovima. Ovisnost svojstava kristalne tvari o smjeru u njenoj rešetki naziva se anizotropija svojstva. Anizotropija se manifestuje pri mjerenju i fizičkih i mehaničkih i drugih karakteristika. Postoje svojstva (gustina, toplinski kapacitet) koja ne zavise od smjera u kristalu. Većina karakteristika ovisi o izboru smjera.

Moguće je izmjeriti svojstva predmeta koji imaju određenu zapreminu materijala: veličine - od nekoliko milimetara do desetina centimetara. Ovi objekti sa strukturom identičnom kristalnoj ćeliji nazivaju se monokristali.

Anizotropija svojstava očituje se u pojedinačnim kristalima i praktički je odsutna u polikristalnoj tvari koja se sastoji od mnogo malih nasumično orijentiranih kristala. Stoga se polikristalne tvari nazivaju kvazi-izotropnim.

Kristalizacija polimera, čiji se molekuli mogu rasporediti na uredan način sa formiranjem supramolekularnih struktura u obliku snopova, zavojnica (globula), fibrila itd., događa se u određenom temperaturnom rasponu. Složena struktura molekula i njihovih agregata određuje specifično ponašanje polimera pri zagrijavanju. Ne mogu preći u tečno stanje niskog viskoziteta, nemaju gasovito stanje. U čvrstom obliku, polimeri mogu biti u staklastom, visokoelastičnom i viskoznom stanju. Polimeri s linearnim ili razgranatim molekulima mogu prelaziti iz jednog stanja u drugo s promjenom temperature, što se manifestira u procesu deformacije polimera. Na sl. 9 prikazuje ovisnost deformacije o temperaturi.

Rice. 9 Termomehanička kriva amorfnog polimera: t c , t t, t p - temperatura staklastog prelaza, fluidnost i početak hemijskog raspadanja, respektivno; I - III - zone staklastog, visoko elastičnog i viskoznog stanja; Δ l- deformacija.

Prostorna struktura rasporeda molekula određuje samo staklasto stanje polimera. Na niskim temperaturama svi polimeri se elastično deformiraju (slika 9, zona I). Iznad temperature prelaska stakla t c amorfni polimer sa linearnom strukturom prelazi u visoko elastično stanje ( zona II), a njegova deformacija u staklastom i visokoelastičnom stanju je reverzibilna. Grejanje iznad tačke stinjavanja t t pretvara polimer u viskozno stanje ( zona III). Deformacija polimera u viskoznom stanju je nepovratna. Amorfni polimer sa prostornom (mrežnom, umreženom) strukturom nema viskozno stanje, temperaturno područje visoko elastičnog stanja se širi do temperature raspadanja polimera t R. Ovo ponašanje je tipično za materijale tipa gume.

Temperatura tvari u bilo kojem agregatnom stanju karakterizira prosječnu kinetičku energiju njenih čestica (atoma i molekula). Ove čestice u tijelima imaju uglavnom kinetičku energiju oscilatornih kretanja u odnosu na centar ravnoteže, gdje je energija minimalna. Kada se postigne određena kritična temperatura, čvrsti materijal gubi svoju čvrstoću (stabilnost) i topi se, a tekućina se pretvara u paru: ključa i isparava. Ove kritične temperature su tačke topljenja i ključanja.

Kada se kristalni materijal zagrije na određenoj temperaturi, molekuli se kreću tako snažno da se krute veze u polimeru raskidaju, a kristali se uništavaju - prelaze u tekuće stanje. Temperatura na kojoj su kristali i tečnost u ravnoteži naziva se tačka topljenja kristala ili tačka očvršćavanja tečnosti. Za jod je ova temperatura 114 o C.

Svaki hemijski element ima svoju tačku topljenja t pl razdvaja postojanje čvrste i tečnosti, i tačku ključanja t kip, što odgovara prelasku tečnosti u gas. Na ovim temperaturama, tvari su u termodinamičkoj ravnoteži. Promjena agregacijskog stanja može biti praćena skokovitom promjenom slobodne energije, entropije, gustine i drugih. fizičke veličine.

Da opišem različite države u fizika koristi širi koncept termodinamička faza. Pojave koje opisuju prelaze iz jedne faze u drugu nazivaju se kritičnim.

Kada se zagriju, tvari prolaze kroz fazne transformacije. Kada se rastopi (1083 o C), bakar se pretvara u tečnost u kojoj atomi imaju samo poredak kratkog dometa. Pri pritisku od 1 atm, bakar ključa na 2310 ° C i pretvara se u gasoviti bakar sa nasumično raspoređenim atomima bakra. Na tački topljenja, pritisci zasićene pare kristala i tečnosti su jednaki.

Materijal kao celina je sistem.

Sistem- grupa kombinovanih supstanci fizički, hemijske ili mehaničke interakcije. faza naziva se homogeni deo sistema, odvojen od ostalih delova fizički interfejsi (u livenom gvožđu: grafit + zrna gvožđa; u ledenoj vodi: led + voda).Komponente sistemi su različite faze koje se formiraju ovaj sistem. Sistemske komponente- to su supstance koje formiraju sve faze (komponente) ovog sistema.

Materijali koji se sastoje od dvije ili više faza su raspršen sistemi. Disperzni sistemi se dele na solove, čije ponašanje podseća na ponašanje tečnosti, i gelove sa karakteristična svojstvačvrsta tela. U solovima je disperzioni medij u kojem je supstanca raspoređena tečna, u gelovima prevladava čvrsta faza. Gelovi su polukristalni metal, beton, rastvor želatine u vodi na niskoj temperaturi (na visokoj temperaturi želatina se pretvara u sol). Hidrosol je disperzija u vodi, a aerosol je disperzija u vazduhu.

Dijagrami stanja.

U termodinamičkom sistemu, svaku fazu karakterišu parametri kao što je temperatura T, koncentracija With i pritisak R. Za opis faznih transformacija koristi se jedna energetska karakteristika - Gibbsova slobodna energija ΔG(termodinamički potencijal).

Termodinamika u opisu transformacija je ograničena na razmatranje stanja ravnoteže. stanje ravnoteže termodinamički sistem karakteriše nepromjenjivost termodinamičkih parametara (temperatura i koncentracija, kao u tehnološkoj obradi R= const) u vremenu i odsustvu tokova energije i materije u njemu – uz postojanost spoljašnjih uslova. Fazni balans- stanje ravnoteže termodinamičkog sistema koji se sastoji od dvije ili više faza.

Za matematički opis ravnotežnih uslova sistema postoji fazno pravilo dao Gibbs. On povezuje broj faza (F) i komponenti (K) u ravnotežnom sistemu sa varijansom sistema, odnosno brojem termodinamičkih stepeni slobode (C).

Broj termodinamičkih stupnjeva slobode (varijanse) sistema je broj nezavisnih varijabli kao internih ( hemijski sastav faze), i eksterne (temperature), kojima se mogu dati različite proizvoljne (u određenom intervalu) vrijednosti kako se nove faze ne bi pojavljivale, a stare ne bi nestajale.

jednadžba Gibbsovog faznog pravila:

C \u003d K - F + 1.

U skladu sa ovim pravilom, u sistemu od dve komponente (K = 2) mogući su sledeći stepeni slobode:

Za jednofazno stanje (F = 1) C = 2, tj. možete promijeniti temperaturu i koncentraciju;

Za dvofazno stanje (F = 2) C = 1, tj. možete promijeniti samo jedno eksterni parametar(na primjer, temperatura);

Za trofazno stanje, broj stupnjeva slobode je nula, odnosno nemoguće je promijeniti temperaturu a da se ne naruši ravnoteža u sistemu (sistem je invarijantan).

Na primjer, za čisti metal (K = 1) tokom kristalizacije, kada postoje dvije faze (F = 2), broj stupnjeva slobode je nula. To znači da se temperatura kristalizacije ne može mijenjati dok se proces ne završi i ne ostane jedna faza – čvrsti kristal. Nakon završetka kristalizacije (F = 1), broj stupnjeva slobode je 1, tako da možete promijeniti temperaturu, odnosno hladiti čvrstu supstancu bez narušavanja ravnoteže.

Ponašanje sistema ovisno o temperaturi i koncentraciji opisano je dijagramom stanja. Dijagram stanja vode je sistem sa jednom H 2 O komponentom, pa je najveći broj faza koje istovremeno mogu biti u ravnoteži tri (Sl. 10). Ove tri faze su tečnost, led, para. Broj stepeni slobode u ovom slučaju je jednak nuli, tj. nemoguće je promijeniti ni tlak ni temperaturu tako da nijedna faza ne nestane. Običan led, tečna voda i vodena para mogu postojati u ravnoteži istovremeno samo pri pritisku od 0,61 kPa i temperaturi od 0,0075°C. Tačka u kojoj koegzistiraju tri faze naziva se trostruka tačka ( O).

Curve OS razdvaja oblasti pare i tečnosti i predstavlja zavisnost pritiska zasićene vodene pare od temperature. OC kriva pokazuje one međusobno povezane vrijednosti temperature i tlaka pri kojima su tekuća voda i vodena para u ravnoteži jedna s drugom, stoga se naziva krivulja ravnoteže tekućina-para ili krivulja ključanja.

Slika 10 Dijagram stanja vode

Curve OV odvaja područje tečnosti od regiona leda. To je kriva ravnoteže čvrsto-tečnost i naziva se kriva topljenja. Ova kriva pokazuje one međusobno povezane parove temperatura i pritisaka na kojima su led i tečna voda u ravnoteži.

Curve OA naziva se krivulja sublimacije i prikazuje međusobno povezane parove vrijednosti tlaka i temperature pri kojima su led i vodena para u ravnoteži.

Dijagram stanja je vizuelni način predstavljanja regiona postojanja različitih faza u zavisnosti od spoljašnjih uslova, kao što su pritisak i temperatura. Dijagrami stanja se aktivno koriste u nauci o materijalima na raznim mjestima tehnološke faze primanje proizvoda.

Tečnost se od čvrstog kristalnog tela razlikuje po niskim vrednostima viskoziteta (unutrašnje trenje molekula) i visokim vrednostima fluidnosti (recipročna vrednost viskoziteta). Tečnost se sastoji od mnogih agregata molekula, unutar kojih su čestice raspoređene u određenom redosledu, sličnom redosledu u kristalima. Priroda strukturne jedinice a međučestična interakcija određuje svojstva tečnosti. Postoje tečnosti: jednoatomne (ukapljeni plemeniti gasovi), molekularne (voda), jonske (otopljene soli), metalne (otopljeni metali), tečni poluprovodnici. U većini slučajeva tečnost nije samo agregatno stanje, već i termodinamička (tečna) faza.

Tečne supstance su najčešće rastvori. Rješenje homogena, ali ne i hemijski čista tvar, sastoji se od otopljene tvari i rastvarača (primjeri rastvarača su voda ili organski rastvarači: dihloretan, alkohol, ugljik tetrahlorid itd.), dakle mješavina supstanci. Primjer je otopina alkohola u vodi. Međutim, otopine su također mješavine plinovitih (na primjer, zrak) ili čvrstih (legura metala) tvari.

Pri hlađenju u uslovima niske brzine formiranja centara kristalizacije i snažnog povećanja viskoznosti može doći do staklastog stanja. Stakla su izotropni čvrsti materijali koji se dobijaju superhlađenjem rastopljenih neorganskih i organskih jedinjenja.

Poznate su mnoge supstance čiji se prelazak iz kristalnog stanja u izotropnu tečnost odvija kroz srednje tečno-kristalno stanje. Karakteristično je za supstance čije su molekule u obliku dugih štapića (šipova) asimetrične strukture. Takvi fazni prijelazi, praćeni toplinskim efektima, uzrokuju naglu promjenu mehaničkih, optičkih, dielektričnih i drugih svojstava.

tečni kristali, poput tečnosti, mogu imati oblik izdužene kapi ili oblik posude, imaju visoku fluidnost i mogu se spajati. Široko se koriste u raznim oblastima nauke i tehnologije. Njihova optička svojstva u velikoj mjeri zavise od malih promjena u vanjskim uvjetima. Ova karakteristika se koristi u elektro-optičkim uređajima. Konkretno, tekući kristali se koriste u proizvodnji elektroničkih uređaja ručni sat, vizuelna oprema itd.

Među glavnim stanjima agregacije je plazma- delimično ili potpuno jonizovani gas. Prema načinu formiranja razlikuju se dvije vrste plazme: termička, koja nastaje kada se plin zagrije na visoke temperature, i plinovita, koja nastaje tijekom električnih pražnjenja u plinovitom mediju.

Plazma-hemijski procesi zauzeli su čvrsto mjesto u brojnim granama tehnologije. Koriste se za rezanje i zavarivanje vatrostalnih metala, za sintezu raznih tvari, široko koriste plazma izvore svjetlosti, obećavajuća je upotreba plazme u termonuklearnim elektranama itd.

Agregatno stanje materije

Supstanca- stvarni skup čestica međusobno povezanih hemijskim vezama i pod određenim uslovima u jednom od agregacionih stanja. Svaka supstanca se sastoji od skupa vrlo velikog broja čestica: atoma, molekula, iona, koji se međusobno mogu kombinovati u asociate, koji se nazivaju i agregati ili klasteri. Ovisno o temperaturi i ponašanju čestica u saradnicima (međusobnom rasporedu čestica, njihovom broju i interakciji u asocijaciji, kao i distribuciji asociata u prostoru i njihovoj međusobnoj interakciji), supstanca može biti u dva glavna stanja. agregacije - kristalni (čvrsti) ili gasoviti, iu prelaznim stanjima agregacije - amorfni (čvrsti), tečni kristali, tečni i para.Čvrsta, tečno-kristalna i tečna agregatna stanja su kondenzovana, a parna i gasovita su snažno ispražnjena.

Faza- ovo je skup homogenih mikroregija, koje karakterizira ista urednost i koncentracija čestica i zatvorenih u makroskopskom volumenu tvari omeđene interfejsom. U ovom shvatanju, faza je karakteristična samo za supstance koje su u kristalnom i gasovitom stanju, jer oni su homogena agregatna stanja.

metafaza- ovo je skup heterogenih mikroregija koje se međusobno razlikuju po stupnju uređenosti čestica ili njihovoj koncentraciji i koje su zatvorene u makroskopskom volumenu tvari omeđene sučeljem. U ovom shvatanju, metafaza je karakteristična samo za supstance koje su u nehomogenim prelaznim stanjima agregacije. Različite faze i metafaze mogu se miješati jedna s drugom, formirajući jedno stanje agregacije, i tada između njih nema međusklopa.

Obično se ne odvajaju koncepti "osnovnog" i "prijelaznog" stanja agregacije. Koncepti "agregatnog stanja", "faze" i "mezofaze" često se koriste kao sinonimi. Preporučljivo je razmotriti pet mogućih agregatnih stanja za stanje tvari: čvrsti, tečni kristali, tečni, para, gasoviti. Prijelaz jedne faze u drugu fazu naziva se fazni prijelaz prvog i drugog reda. Fazne prelaze prve vrste karakteriše:

Nagla promjena fizičkih veličina koje opisuju stanje materije (zapremina, gustina, viskoznost, itd.);

Određena temperatura na kojoj se javlja dati fazni prijelaz

Određena toplina koja karakterizira ovaj prijelaz, jer razbijaju intermolekularne veze.

Fazni prijelazi prve vrste se uočavaju prilikom prijelaza iz jednog agregacijskog stanja u drugo agregacijsko stanje. Fazni prijelazi druge vrste se uočavaju kada se redoslijed čestica unutar jednog agregacijskog stanja promijeni, a karakteriziraju ih:

Postepena promjena fizičkih svojstava tvari;

Promjena u uređenju čestica tvari pod djelovanjem gradijenta vanjskih polja ili na određenoj temperaturi, naziva se temperatura faznog prijelaza;

Toplina faznih prijelaza drugog reda jednaka je nuli i blizu nje.

Osnovna razlika između faznih prelaza prvog i drugog reda je u tome što se tokom prelaza prve vrste, pre svega, menja energija čestica sistema, a u slučaju prelaza druge vrste, redosled čestice sistema menjaju.

Prijelaz tvari iz čvrstog u tekuće stanje naziva se topljenje i karakteriše ga tačka topljenja. Prijelaz tvari iz tekućeg u parno stanje se naziva isparavanje i karakteriše ga tačka ključanja. Za neke tvari s malom molekulskom težinom i slabom međumolekularnom interakcijom moguć je direktan prijelaz iz čvrstog stanja u stanje pare, zaobilazeći tekuće stanje. Takav prelaz se zove sublimacija. Svi ovi procesi mogu se odvijati u suprotnom smjeru: tada se nazivaju smrzavanje, kondenzacija, desublimacija.

Supstance koje se ne raspadaju tokom topljenja i ključanja mogu biti, u zavisnosti od temperature i pritiska, u sva četiri agregatna stanja.

Čvrsto stanje

Pri dovoljno niskim temperaturama gotovo sve tvari su u čvrstom stanju. U ovom stanju, udaljenost između čestica tvari je usporediva s veličinom samih čestica, što osigurava njihovu snažnu interakciju i značajan višak njihove potencijalne energije u odnosu na kinetičku energiju. solidan ograničeni samo manjim vibracijama i rotacijama u odnosu na njihov položaj i nemaju translacijsko kretanje. To dovodi do unutrašnjeg reda u rasporedu čestica. Zbog toga se čvrste materije odlikuju sopstvenim oblikom, mehaničkom čvrstoćom, konstantnom zapreminom (praktički su nestišljive). U zavisnosti od stepena uređenosti čestica, čvrste materije se dele na kristalno i amorfno.

Kristalne tvari karakterizira prisustvo reda u rasporedu svih čestica. Čvrsta faza kristalnih supstanci sastoji se od čestica koje formiraju homogenu strukturu, koju karakteriše striktna ponovljivost iste jedinične ćelije u svim pravcima. Elementarna ćelija kristala karakteriše trodimenzionalnu periodičnost u rasporedu čestica, tj. svoju kristalnu rešetku. Kristalne rešetke se klasificiraju prema vrsti čestica koje čine kristal i prirodi privlačnih sila između njih.

Mnoge kristalne supstance, u zavisnosti od uslova (temperatura, pritisak), mogu imati različitu kristalnu strukturu. Ovaj fenomen se zove polimorfizam. Dobro poznate polimorfne modifikacije ugljika: grafit, fuleren, dijamant, karabin.

Amorfne (bezoblične) supstance. Ovo stanje je tipično za polimere. Duge molekule se lako savijaju i prepliću s drugim molekulima, što dovodi do nepravilnosti u rasporedu čestica.

Razlika između amorfnih čestica i kristalnih:

izotropija - istovetnost fizičkih i hemijskih svojstava tela ili medija u svim pravcima, tj. nezavisnost svojstava od pravca;

nema fiksne tačke topljenja.

Staklo, topljeni kvarc i mnogi polimeri imaju amorfnu strukturu. Amorfne supstance manje stabilne od kristalnih, te stoga svako amorfno tijelo može na kraju prijeći u energetski stabilnije stanje - kristalno.

tečno stanje

Kako temperatura raste, energija toplotnih vibracija čestica raste, a za svaku tvar postoji temperatura od koje energija toplinskih vibracija premašuje energiju veza. Čestice mogu izvoditi različite pokrete, pomičući se jedna u odnosu na drugu. Oni i dalje ostaju u kontaktu, iako je ispravna geometrijska struktura čestica narušena - tvar postoji u tekućem stanju. Zbog pokretljivosti čestica za tečno stanje Karakteristično je Brownovo kretanje, difuzija i volatilnost čestica. Važna osobina tečnosti je viskoznost, koja karakteriše interasocijativne sile koje sprečavaju slobodan protok tečnosti.

Tečnosti zauzimaju međupoložaj između gasovitog i čvrstog stanja supstanci. Sređenija struktura od gasa, ali manje od čvrste materije.

Parna i gasovita stanja

Paro-gasovito stanje se obično ne razlikuje.

plin - to je visoko razrijeđen homogeni sistem, koji se sastoji od pojedinačnih molekula udaljenih jedan od drugog, koji se može smatrati jedinstvenom dinamičkom fazom.

Steam - ovo je visoko ispražnjeni nehomogen sistem, koji je mješavina molekula i nestabilnih malih saradnika koji se sastoje od ovih molekula.

Molekularno-kinetička teorija objašnjava svojstva idealnog gasa na osnovu sledećih odredbi: molekuli vrše kontinuirano nasumično kretanje; zapremina molekula gasa je zanemarljiva u odnosu na međumolekularne udaljenosti; ne postoje privlačne ili odbojne sile između molekula gasa; prosječna kinetička energija molekula plina proporcionalna je njegovoj apsolutnoj temperaturi. Zbog beznačajnosti sila međumolekularne interakcije i prisustva velikog slobodnog volumena, plinove karakteriziraju: velika brzina toplinskog kretanja i molekularne difuzije, želja molekula da zauzmu što veći volumen, kao i visoka kompresibilnost .

Izolovani sistem gasne faze karakterišu četiri parametra: pritisak, temperatura, zapremina, količina supstance. Odnos između ovih parametara opisan je jednadžbom stanja za idealni plin:

R = 8,31 kJ/mol je univerzalna plinska konstanta.