Casi todas las sustancias conocidas, dependiendo de las condiciones, se encuentran en estado gaseoso, líquido, sólido o plasma. Se llama estado agregado de la materia . El estado agregado no afecta las propiedades químicas y Estructura química sustancias, sino que afecta el estado físico (densidad, viscosidad, temperatura, etc.) y la velocidad de los procesos químicos. Por ejemplo, el agua en estado gaseoso es vapor, en estado líquido es líquido, en estado sólido es hielo, nieve, escarcha. La composición química es la misma, pero las propiedades físicas son diferentes. La diferencia en las propiedades físicas está asociada con las diferentes distancias entre las moléculas de una sustancia y las fuerzas de atracción entre ellas.

Los gases se caracterizan grandes distancias entre moléculas y pequeñas fuerzas de atracción. Las moléculas de gas están en movimiento caótico. Esto explica el hecho de que la densidad de los gases es baja, no tienen forma propia, ocupan todo el volumen que se les proporciona, cuando cambia la presión, los gases cambian de volumen.

en estado liquido las moléculas están más juntas, las fuerzas de atracción intermolecular aumentan, las moléculas están en un movimiento de traslación caótico. Por lo tanto, la densidad de los líquidos es mucho mayor que la densidad de los gases, el volumen es cierto, casi no depende de la presión, pero los líquidos no tienen forma propia, sino que toman la forma de un recipiente provisto. Se caracterizan por un "orden de corto alcance", es decir, los comienzos de una estructura cristalina (que se discutirá más adelante).

EN sólidos Oh las partículas (moléculas, átomos, iones) están tan cerca unas de otras que las fuerzas de atracción se equilibran con las fuerzas de repulsión, es decir, las partículas tienen movimientos oscilatorios y no los hay de traslación. Por lo tanto, las partículas de sólidos están ubicadas en ciertos puntos en el espacio, se caracterizan por un "orden de largo alcance" (se discutirá más adelante), los sólidos tienen una cierta forma, volumen.

Plasma- este es cualquier objeto en el que las partículas cargadas eléctricamente (electrones, núcleos o iones) se mueven al azar. El estado de plasma en la naturaleza es dominante y surge bajo la influencia de factores ionizantes: alta temperatura, descarga eléctrica, radiación electromagnética altas energías, etc. Hay dos tipos de plasma: isotérmico Y descarga de gas . El primero surge bajo la acción de altas temperaturas, es bastante estable, existe durante mucho tiempo, por ejemplo, el sol, las estrellas, iluminación del salón. El segundo surge bajo la acción de una descarga eléctrica y es estable solo en presencia de un campo eléctrico, por ejemplo, en los tubos de iluminación de gas. Se puede pensar en el plasma como un gas ionizado que obedece las leyes de un gas ideal.

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Vorónezh 2011
Lección No. 1 (2 horas) Introducción Preguntas: 1. El tema de la química. El valor de la química en el estudio de la naturaleza y el desarrollo de la tecnología. 2. Básico

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Las leyes cuantitativas básicas de la química incluyen: la ley de la constancia de la composición, la ley de las razones múltiples y la ley de los equivalentes. Estas leyes fueron descubiertas a finales del siglo XIII - principios del XIX, y

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En el núcleo teoría moderna la estructura del átomo son los trabajos de J. Thomson (quien en 1897 descubrió el electrón, y en 1904 propuso un modelo de la estructura del átomo, según el cual el átomo es una esfera cargada con en

Número cuántico orbital 0 1 2 3 4
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En 1869, D. I. Mendeleev anunció el descubrimiento ley periódica, cuya formulación moderna es la siguiente: la propiedad de los elementos, así como las formas y propiedades de sus compuestos

Características generales del enlace químico
La doctrina de la estructura de la materia explica las razones de la diversidad de la estructura de las sustancias en varios estados de agregación. Los modernos métodos físicos y fisicoquímicos permiten determinar experimentalmente

Tipos de enlace químico
a los principales tipos enlace químico incluyen enlaces covalentes (polares y no polares), iónicos y metálicos. Un enlace covalente es un enlace químico formado

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Los enlaces, durante cuya formación no se produce la reorganización de las capas de electrones, se denominan interacciones entre moléculas. Los principales tipos de interacción de las moléculas deben ser sobre

Estructura espacial de las moléculas
La estructura espacial de las moléculas depende de la orientación espacial de la superposición de nubes de electrones por el número de átomos en la molécula y el número pares de electrones conexiones debido a

estado gaseoso de la materia. Leyes de los gases ideales. gases reales
Los gases son comunes en la naturaleza y se usan ampliamente en ingeniería. Se utilizan como combustible, refrigerantes, materias primas para industria química, el fluido de trabajo para realizar mecánica

Características del estado líquido de la materia
Los líquidos en sus propiedades ocupan una posición intermedia entre los cuerpos gaseosos y sólidos. Cerca del punto de ebullición, muestran similitudes con los gases: fluidos, sin forma definida, amorfos

Características de algunas sustancias.
Sustancia Tipo de cristal Energía red cristalina, kJ/mol Temperamento

Conceptos generales de termodinámica
La termodinámica es una ciencia que estudia la transformación de varias formas de energía entre sí y establece las leyes de estas transformaciones. Como una disciplina independiente

Termoquímica. Efectos térmicos de las reacciones químicas.
Cualquier proceso químico, así como una serie de transformaciones físicas de sustancias (evaporación, condensación, fusión, transformaciones polimórficas, etc.) siempre van acompañados de un cambio en el stock de sustancias internas.

La ley de Hess y sus consecuencias
Sobre la base de numerosos estudios experimentales, el académico ruso GI Hess descubrió la ley básica de la termoquímica (1840): la ley de constancia de las sumas de calores.

El principio de funcionamiento de un motor térmico. Eficiencia del sistema
Una máquina térmica es un dispositivo que convierte el calor en trabajo. La primera máquina térmica se inventó a finales del siglo XVIII (vapor). Ahora hay dos

Energía libre y ligada. Entropía del sistema
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Efecto de la temperatura en la dirección de las reacciones químicas
DH DS DG Sentido de reacción DH< 0 DS >0 GD< 0

El concepto de cinética química.
La cinética química es el estudio de la velocidad de las reacciones químicas y su dependencia de varios factores: la naturaleza y concentración de los reactivos, la presión,

Factores que afectan la velocidad de las reacciones químicas. Ley de las masas actuantes
Los siguientes factores influyen en la velocidad de las reacciones químicas: la naturaleza y concentración de los reactivos; temperatura, naturaleza del disolvente, presencia de un catalizador, etc.

Teoría de la activación de moléculas. Ecuación de Arrhenius
La velocidad de cualquier reacción química depende del número de colisiones de las moléculas que reaccionan, ya que el número de colisiones es proporcional a las concentraciones de los reactivos. Sin embargo, no todas las tablas

Características de las reacciones catalíticas. Teorías de la catálisis
La velocidad de una reacción química puede ser controlada por un catalizador. Sustancias que participan en reacciones y cambian (la mayoría de las veces aumentan) su velocidad, permaneciendo al final de la reacción.

Reacciones reversibles e irreversibles. Signos de equilibrio químico
Todas las reacciones se pueden dividir en dos grupos: reversibles e irreversibles. Las reacciones irreversibles van acompañadas de precipitación, la formación de una sustancia de baja disociación o el desprendimiento de gas. rea reversible

Constante de equilibrio químico
Considere una reacción química reversible vista general, en el que todas las sustancias están en el mismo estado agregado, por ejemplo, líquido: aA + bB D cC + dD, donde

Regla de las fases de Gibbs. Diagrama de estado del agua
Características cualitativas de los sistemas de equilibrio heterogéneo en los que no hay interacción química, sino que solo se observa una transición partes constituyentes sistemas de uno estado de agregación

La regla de las fases para el agua tiene la forma
С = 1+ 2 – Ф = 3 – Ф 4, luego С = -1 (

El concepto de afinidad química de las sustancias. Ecuaciones de la isoterma, isobaras e isocoras de reacciones químicas
El término "afinidad química" se refiere a la capacidad de las sustancias para entrar en interacción química juntos. Para diferentes sustancias, depende de la naturaleza de las sustancias que reaccionan.

Teoría de la disolución del solvato (hidrato)
Las soluciones son sistemas homogéneos que consisten en dos o más sustancias, cuya composición puede variar dentro de límites bastante amplios, crecimiento permisible

Propiedades generales de las soluciones.
EN finales del siglo XIX siglo Raoult, van't Hoff, Arrhenius establecieron patrones muy importantes relacionando la concentración de la solución con la presión del vapor saturado del solvente sobre la solución, temp.

Tipos de soluciones líquidas. Solubilidad
La capacidad de formar soluciones líquidas se expresa en diversos grados en varias sustancias individuales. Algunas sustancias pueden disolverse indefinidamente (agua y alcohol), otras, solo de forma limitada.

Propiedades de los electrolitos débiles
Cuando se disuelve en agua u otros solventes que consisten en moléculas polares, los electrolitos experimentan disociación, es decir, más o menos dividido en positivo y negativo

Propiedades de los electrolitos fuertes
Electrolitos que se disocian casi por completo en soluciones acuosas se llaman electrolitos fuertes. A electrolitos fuertes incluyen la mayoría de las sales que ya están en el cr

En estas condiciones, las partículas coloidales adquieren carga eléctrica y una capa de hidrato, lo que les impide precipitarse.
Los métodos de dispersión para obtener sistemas coloidales incluyen: mecánicos - trituración, molienda, molienda, etc.; eléctrico - obtención de soles metálicos bajo la acción

Estabilidad de soluciones coloidales. Coagulación. peptización
La estabilidad de una solución coloidal se entiende como la constancia de las principales propiedades de esta solución: la conservación del tamaño de las partículas (estabilidad agregada

Propiedades de los sistemas coloidales dispersos
Todas las propiedades de los sistemas coloidales dispersos se pueden dividir en tres grupos principales: cinético-molecular, óptico y electrocinético. Considere la cinética molecular

Características de los procesos metabólicos.
Las reacciones químicas se dividen en intercambio y redox (Ox-Red). Si la reacción no cambia el grado de oxidación, entonces tales reacciones se llaman intercambio. son posibles

Características de los procesos redox.
En las reacciones redox, el estado de oxidación de una sustancia cambia. Las reacciones se pueden dividir en aquellas que tienen lugar en el mismo volumen de reacción (por ejemplo, en

Conceptos generales de electroquímica. Conductores de primera y segunda clase.
La electroquímica es una rama de la química que estudia los patrones de transformaciones mutuas de energía eléctrica y química. Los procesos electroquímicos se pueden separar

El concepto de potencial de electrodo.
Considere los procesos que ocurren en las celdas galvánicas, es decir, los procesos de conversión de energía química en energía eléctrica. Una celda galvánica se llama electroquímica.

Celda galvánica Daniel-Jacobi
Considere un sistema en el que dos electrodos están en soluciones de sus propios iones, por ejemplo, una celda galvánica de Daniel-Jacobi. Consta de dos semielementos: placa de zinc, sumergida

Fuerza electromotriz de una celda galvánica.
La máxima diferencia de potencial de los electrodos que se puede obtener durante el funcionamiento de una celda galvánica se denomina fuerza electromotriz (FEM) de la celda.

Polarización y sobretensión
En los procesos espontáneos se establece el potencial de equilibrio de los electrodos. al pasar corriente eléctrica el potencial de los electrodos cambia. Cambio en el potencial del electrodo

Electrólisis. leyes de faraday
La electrólisis es el nombre dado a los procesos que ocurren en los electrodos bajo la acción de una corriente eléctrica suministrada desde una fuente de corriente externa a través de electrolitos. cuando electo

Corrosión de metales
La corrosión es la destrucción de un metal como resultado de su interacción física y química con ambiente. Este es un proceso espontáneo que va con una disminución en la energía de Gibbs del sistema.

Métodos de obtención de polímeros.
Los polímeros son compuestos de alto peso molecular con pesos moleculares que van desde varios miles hasta muchos millones. Las moléculas de polímero se llaman

La estructura de los polímeros.
Las macromoléculas poliméricas pueden ser lineales, ramificadas y en red. Los polímeros lineales son polímeros que se construyen a partir de largas cadenas de elementos unidimensionales, es decir,

Propiedades del polímero
Las propiedades de los polímeros se pueden dividir condicionalmente en químicas y físicas. Tanto esas como otras propiedades están asociadas con las características estructurales de los polímeros, el método de su preparación, la naturaleza de las sustancias introducidas en

Aplicación de polímeros
Sobre la base de polímeros, se obtienen fibras, películas, cauchos, barnices, adhesivos, plásticos y materiales compuestos (composites). Las fibras se obtienen forzando soluciones o

Algunos reactivos para la identificación de cationes
Reactivo Fórmula Catión Producto de reacción Alizarina C14H6O

Métodos instrumentales de análisis.
EN últimos años uso cada vez más generalizado métodos instrumentales análisis, que tienen muchas ventajas: velocidad, alta sensibilidad, la posibilidad de determinación simultánea

Las preguntas sobre qué es un estado de agregación, qué características y propiedades poseen los sólidos, líquidos y gases se consideran en varios cursos de capacitación. Hay tres estados clásicos de la materia, con sus propios rasgos característicos de la estructura. Su comprensión es un punto importante para comprender las ciencias de la Tierra, los organismos vivos y las actividades de producción. Estas preguntas son estudiadas por la física, la química, la geografía, la geología, la química física y otros. disciplinas científicas. Las sustancias que se encuentran bajo ciertas condiciones en uno de los tres tipos básicos de estado pueden cambiar con un aumento o disminución de la temperatura o la presión. Consideremos las posibles transiciones de un estado de agregación a otro, tal como se llevan a cabo en la naturaleza, la tecnología y la vida cotidiana.

¿Qué es un estado de agregación?

La palabra de origen latino "aggrego" traducida al ruso significa "adjuntar". El término científico se refiere al estado del mismo cuerpo, sustancia. La existencia de sólidos, gases y líquidos a determinados valores de temperatura y diferentes presiones es característica de todas las capas de la Tierra. Además de los tres estados agregados básicos, también hay un cuarto. En temperatura elevada ya presión constante, el gas se convierte en plasma. Para comprender mejor qué es un estado de agregación, es necesario recordar las partículas más pequeñas que componen las sustancias y los cuerpos.

El diagrama de arriba muestra: a - gas; b - líquido; c es un cuerpo rígido. En tales figuras, los círculos indican los elementos estructurales de las sustancias. Este símbolo, de hecho, los átomos, las moléculas, los iones no son bolas sólidas. Los átomos consisten en un núcleo cargado positivamente alrededor del cual los electrones cargados negativamente se mueven a gran velocidad. Conocimiento acerca de estructura microscópica Las sustancias ayudan a comprender mejor las diferencias que existen entre las diferentes formas agregadas.

Ideas sobre el micromundo: desde la Antigua Grecia hasta el siglo XVII

La primera información sobre las partículas que componen los cuerpos físicos apareció en la antigua Grecia. Los pensadores Demócrito y Epicuro introdujeron el concepto de átomo. Creían que estas partículas indivisibles más pequeñas de diferentes sustancias tienen una forma, ciertos tamaños, son capaces de moverse e interactuar entre sí. La atomística se convirtió en la enseñanza más avanzada de la antigua Grecia para su época. Pero su desarrollo se ralentizó en la Edad Media. Desde entonces los científicos fueron perseguidos por la Inquisición de la Iglesia Católica Romana. Por lo tanto, hasta la época moderna no existía un concepto claro de cuál es el estado de agregación de la materia. Solo después del siglo XVII, los científicos R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier formularon las disposiciones de la teoría atómico-molecular, que aún hoy no han perdido su importancia.

Átomos, moléculas, iones - partículas microscópicas de la estructura de la materia.

Un avance significativo en la comprensión del microcosmos ocurrió en el siglo XX, cuando se inventó el microscopio electrónico. Teniendo en cuenta los descubrimientos realizados por los científicos anteriormente, fue posible armar una imagen armoniosa del micromundo. Las teorías que describen el estado y el comportamiento de las partículas más pequeñas de la materia son bastante complejas, pertenecen al campo Para comprender las características de los diferentes estados agregados de la materia, es suficiente conocer los nombres y características de las principales partículas estructurales que forman diferentes sustancias

1. Los átomos son partículas químicamente indivisibles. Conservado en reacciones químicas, pero destruido en nuclear. Los metales y muchas otras sustancias de estructura atómica tienen un estado sólido de agregación en condiciones normales.
2. Las moléculas son partículas que se descomponen y forman en reacciones químicas. oxígeno, agua, dióxido de carbono, azufre. El estado de agregación de oxígeno, nitrógeno, dióxido de azufre, carbono, oxígeno en condiciones normales es gaseoso.
3. Los iones son partículas cargadas en las que se convierten los átomos y las moléculas cuando ganan o pierden electrones: partículas microscópicas cargadas negativamente. Muchas sales tienen una estructura iónica, por ejemplo, la sal de mesa, el hierro y el sulfato de cobre.

Hay sustancias cuyas partículas están situadas en el espacio de una forma determinada. La posición mutua ordenada de átomos, iones, moléculas se llama red cristalina. Por lo general, las redes cristalinas iónicas y atómicas son típicas para sólidos, moleculares, para líquidos y gases. El diamante tiene una alta dureza. Su red cristalina atómica está formada por átomos de carbono. Pero el grafito blando también consta de átomos de este elemento químico. Solo que están ubicados de manera diferente en el espacio. El estado habitual de agregación del azufre es sólido, pero a altas temperaturas ah, la sustancia se convierte en un líquido y una masa amorfa.

Sustancias en estado sólido de agregación

Los sólidos en condiciones normales conservan su volumen y forma. Por ejemplo, un grano de arena, un grano de azúcar, sal, un trozo de roca o metal. Si se calienta el azúcar, la sustancia comienza a derretirse y se convierte en un líquido marrón viscoso. Deja de calentar, nuevamente obtenemos un sólido. Esto significa que una de las principales condiciones para la transición de un sólido a un líquido es su calentamiento o un aumento en la energía interna de las partículas de la sustancia. El estado sólido de agregación de la sal, que se usa en los alimentos, también se puede cambiar. Pero para derretir la sal de mesa, se necesita una temperatura más alta que cuando se calienta el azúcar. El hecho es que el azúcar se compone de moléculas, y sal- de iones cargados, que se atraen más fuertemente entre sí. Los sólidos en forma líquida no conservan su forma porque las redes cristalinas se rompen.

El estado líquido de agregación de la sal durante la fusión se explica por la ruptura del enlace entre los iones en los cristales. Se liberan partículas cargadas que pueden transportar cargas eléctricas. Las sales fundidas conducen la electricidad y son conductoras. En las industrias química, metalúrgica y de ingeniería, los sólidos se convierten en líquidos para obtener de ellos nuevos compuestos o darles Diferentes formas. Las aleaciones de metal son ampliamente utilizadas. Existen varias formas de obtenerlos, asociadas a cambios en el estado de agregación de las materias primas sólidas.

El líquido es uno de los estados básicos de agregación.

Si vierte 50 ml de agua en un matraz de fondo redondo, notará que la sustancia toma inmediatamente la forma de un recipiente químico. Pero tan pronto como vertemos el agua del matraz, el líquido se extenderá inmediatamente sobre la superficie de la mesa. El volumen de agua seguirá siendo el mismo: 50 ml, y su forma cambiará. Estas características son típicas de forma liquida la existencia de la materia. Los líquidos son muchas sustancias orgánicas: alcoholes, aceites vegetales, ácidos.

La leche es una emulsión, es decir, un líquido en el que hay gotitas de grasa. Un mineral líquido útil es el petróleo. Se extrae de pozos utilizando plataformas de perforación en tierra y en el océano. El agua de mar es también materia prima para la industria. Su diferencia con el agua dulce de ríos y lagos radica en el contenido de sustancias disueltas, principalmente sales. Durante la evaporación de la superficie de los cuerpos de agua, solo las moléculas de H 2 O pasan al estado de vapor, los solutos permanecen. Los métodos para obtener sustancias útiles del agua de mar y los métodos para su purificación se basan en esta propiedad.

Con eliminación completa de sales, se obtiene agua destilada. Hierve a 100°C y se congela a 0°C. Las salmueras hierven y se convierten en hielo a diferentes temperaturas. Por ejemplo, el agua del Océano Ártico se congela a una temperatura superficial de 2 °C.

El estado agregado del mercurio en condiciones normales es líquido. Este metal gris plateado generalmente se llena con termómetros médicos. Cuando se calienta, la columna de mercurio se eleva en la escala, la sustancia se expande. ¿Por qué se usa alcohol teñido con pintura roja y no mercurio? Esto se explica por las propiedades del metal líquido. Con heladas de 30 grados, el estado de agregación del mercurio cambia, la sustancia se vuelve sólida.

Si el termómetro médico está roto y el mercurio se ha derramado, entonces es peligroso recoger bolas de plata con las manos. Es dañino inhalar vapor de mercurio, esta sustancia es muy tóxica. Los niños en tales casos necesitan buscar ayuda de los padres, adultos.

estado gaseoso

Los gases no pueden conservar su volumen o forma. Llene el matraz hasta el tope con oxígeno. fórmula química Sobre 2). Tan pronto como abrimos el matraz, las moléculas de la sustancia comenzarán a mezclarse con el aire de la habitación. Esto se debe al movimiento browniano. Incluso el antiguo científico griego Demócrito creía que las partículas de materia están en constante movimiento. En los sólidos, en condiciones normales, los átomos, las moléculas y los iones no tienen la oportunidad de salir de la red cristalina para liberarse de los enlaces con otras partículas. Esto es posible solo cuando se suministra una gran cantidad de energía desde el exterior.

En los líquidos, la distancia entre las partículas es ligeramente mayor que en los sólidos, requieren menos energía para romper los enlaces intermoleculares. Por ejemplo, el estado líquido agregado del oxígeno se observa solo cuando la temperatura del gas cae a -183 °C. A -223 °C, las moléculas de O 2 forman un sólido. Cuando la temperatura sube por encima de los valores dados, el oxígeno se convierte en gas. Es de esta forma que se encuentra en condiciones normales. En empresas industriales existen instalaciones especiales para separar el aire atmosférico y obtener del mismo nitrógeno y oxígeno. Primero, el aire se enfría y se licua, y luego la temperatura se aumenta gradualmente. El nitrógeno y el oxígeno se convierten en gases cuando diferentes condiciones.

La atmósfera de la Tierra contiene 21% de oxígeno y 78% de nitrógeno por volumen. En forma líquida, estas sustancias no se encuentran en la envoltura gaseosa del planeta. El oxígeno líquido tiene color azul claro, estoy en alta presión cilindros de llenado para uso en instituciones médicas. En la industria y la construcción, los gases licuados son necesarios para muchos procesos. El oxígeno es necesario para la soldadura y el corte de metales con gas, en química, para las reacciones de oxidación de inorgánicos y materia orgánica. Si abre la válvula de un cilindro de oxígeno, la presión disminuye, el líquido se convierte en gas.

El propano, el metano y el butano licuados se utilizan ampliamente en actividades energéticas, de transporte, industriales y domésticas. Estas sustancias se obtienen de gas natural o durante el craqueo (división) de la materia prima de petróleo. Las mezclas de carbono líquido y gaseoso juegan un papel importante en la economía de muchos países. Pero las reservas de petróleo y gas natural están severamente agotadas. Según los científicos, esta materia prima durará entre 100 y 120 años. Una fuente alternativa de energía es el flujo de aire (viento). Los ríos de corriente rápida, las mareas en las costas de los mares y océanos se utilizan para operar plantas de energía.

El oxígeno, como otros gases, puede estar en el cuarto estado de agregación, representando un plasma. Una transición inusual de un estado sólido a un estado gaseoso - característica yodo cristalino. Una sustancia de color púrpura oscuro se sublima: se convierte en gas, sin pasar por el estado líquido.

¿Cómo se llevan a cabo las transiciones de una forma agregada de materia a otra?

Los cambios en el estado de agregación de las sustancias no están asociados con transformaciones químicas, estas son fenomeno fisico. Cuando la temperatura sube, muchos sólidos se derriten y se vuelven líquidos. Un aumento adicional de la temperatura puede conducir a la evaporación, es decir, al estado gaseoso de la sustancia. En la naturaleza y la economía, tales transiciones son características de una de las principales sustancias de la Tierra. Hielo, líquido, vapor son los estados del agua bajo diferentes condiciones externas. El compuesto es el mismo, su fórmula es H 2 O. A una temperatura de 0 °C y por debajo de este valor, el agua cristaliza, es decir, se convierte en hielo. Cuando la temperatura aumenta, los cristales resultantes se destruyen: el hielo se derrite y se obtiene nuevamente agua líquida. Cuando se calienta, se forma la evaporación, la transformación del agua en gas, incluso cuando temperaturas bajas. Por ejemplo, los charcos congelados desaparecen gradualmente porque el agua se evapora. Incluso en clima helado, la ropa mojada se seca, pero este proceso es más largo que en un día caluroso.

Todas las transiciones enumeradas del agua de un estado a otro son de gran importancia para la naturaleza de la Tierra. Los fenómenos atmosféricos, el clima y el tiempo están asociados con la evaporación del agua de la superficie de los océanos, la transferencia de humedad en forma de nubes y niebla a la tierra, las precipitaciones (lluvia, nieve, granizo). Estos fenómenos forman la base del ciclo mundial del agua en la naturaleza.

¿Cómo cambian los estados agregados del azufre?

En condiciones normales, el azufre es un cristal brillante brillante o un polvo de color amarillo claro, es decir, es un sólido. El estado agregado del azufre cambia cuando se calienta. Primero, cuando la temperatura sube a 190 ° C, la sustancia amarilla se derrite y se convierte en un líquido móvil.

Si se vierte rápidamente azufre líquido en agua fría, luego se obtiene una masa amorfa marrón. Con un mayor calentamiento de la fusión de azufre, se vuelve más y más viscoso y se oscurece. A temperaturas superiores a 300 ° C, el estado de agregación del azufre cambia nuevamente, la sustancia adquiere las propiedades de un líquido, se vuelve móvil. Estas transiciones surgen debido a la capacidad de los átomos del elemento para formar cadenas de diferentes longitudes.

¿Por qué las sustancias pueden estar en diferentes estados físicos?

El estado de agregación del azufre, una sustancia simple, es sólido en condiciones normales. El dióxido de azufre es un gas, el ácido sulfúrico es un líquido aceitoso más pesado que el agua. A diferencia de los ácidos clorhídrico y nítrico, no es volátil, las moléculas no se evaporan de su superficie. ¿Qué estado de agregación tiene el azufre plástico, que se obtiene calentando cristales?

En forma amorfa, la sustancia tiene la estructura de un líquido, con una ligera fluidez. Pero el azufre plástico al mismo tiempo conserva su forma (como un sólido). Hay cristales líquidos que tienen una serie de propiedades características de los sólidos. Así, el estado de la materia bajo diferentes condiciones depende de su naturaleza, temperatura, presión y otras condiciones externas.

¿Cuáles son las características en la estructura de los sólidos?

Las diferencias existentes entre los principales estados agregados de la materia se explican por la interacción entre átomos, iones y moléculas. Por ejemplo, ¿por qué el estado de agregado sólido de la materia conduce a la capacidad de los cuerpos para mantener el volumen y la forma? En la red cristalina de un metal o una sal, las partículas estructurales se atraen entre sí. En los metales, los iones cargados positivamente interactúan con el llamado "gas de electrones", la acumulación de electrones libres en una pieza de metal. Los cristales de sal surgen debido a la atracción de partículas con carga opuesta: iones. La distancia entre las unidades estructurales de sólidos anteriores es mucho menor que el tamaño de las partículas mismas. En este caso, la atracción electrostática actúa, da fuerza y ​​la repulsión no es lo suficientemente fuerte.

Para destruir el estado sólido de agregación de una sustancia, se deben hacer esfuerzos. Los metales, las sales, los cristales atómicos se funden a temperaturas muy altas. Por ejemplo, el hierro se vuelve líquido a temperaturas superiores a 1538 °C. El tungsteno es refractario y se utiliza para fabricar filamentos incandescentes para bombillas. Hay aleaciones que se vuelven líquidas a temperaturas superiores a 3000 °C. Muchos en la Tierra están en estado sólido. Esta materia prima se extrae con la ayuda de equipos en minas y canteras.

Para separar incluso un ion de un cristal, es necesario gastar una gran cantidad de energía. ¡Pero después de todo, es suficiente disolver sal en agua para que la red cristalina se desintegre! Este fenómeno se explica por las sorprendentes propiedades del agua como disolvente polar. Las moléculas de H 2 O interactúan con los iones de sal, destruyendo el enlace químico entre ellos. Así, la disolución no es una simple mezcla de diferentes sustancias, sino interacción física y química entre ellos.

¿Cómo interactúan las moléculas de los líquidos?

El agua puede ser líquida, sólida y gaseosa (vapor). Estos son sus principales estados de agregación en condiciones normales. Las moléculas de agua están formadas por un átomo de oxígeno con dos átomos de hidrógeno unidos a él. Hay una polarización del enlace químico en la molécula, aparece una carga negativa parcial en los átomos de oxígeno. El hidrógeno se convierte en el polo positivo de la molécula y es atraído por el átomo de oxígeno de otra molécula. Esto se llama el "enlace de hidrógeno".

El estado líquido de agregación se caracteriza por distancias entre partículas estructurales comparables a sus tamaños. La atracción existe, pero es débil, por lo que el agua no conserva su forma. La vaporización se produce debido a la destrucción de los enlaces, que se produce en la superficie del líquido, incluso a temperatura ambiente.

¿Existen interacciones intermoleculares en los gases?

El estado gaseoso de una sustancia difiere del líquido y sólido en una serie de parámetros. Entre las partículas estructurales de los gases existen grandes espacios, mucho mayores que el tamaño de las moléculas. En este caso, las fuerzas de atracción no funcionan en absoluto. El estado gaseoso de agregación es característico de las sustancias presentes en la composición del aire: nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono. En la siguiente figura, el primer cubo está lleno de un gas, el segundo de un líquido y el tercero de un sólido.

Muchos líquidos son volátiles; las moléculas de una sustancia se desprenden de su superficie y pasan al aire. Por ejemplo, si un hisopo de algodón se sumerge en amoníaco luego aparece humo blanco. Justo en el aire, se produce una reacción química entre el ácido clorhídrico y el amoníaco, se obtiene cloruro de amonio. ¿En qué estado de la materia se encuentra esta sustancia? Sus partículas, que forman humo blanco, son los cristales sólidos más pequeños de sal. Este experimento debe llevarse a cabo bajo una campana extractora, las sustancias son tóxicas.

Conclusión

El estado agregado del gas fue estudiado por muchos físicos y químicos destacados: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Claiperon, Mendeleev, Le Chatelier. Los científicos han formulado leyes que explican el comportamiento de las sustancias gaseosas en las reacciones químicas cuando cambian las condiciones externas. Las regularidades abiertas no solo entraron en los libros de texto escolares y universitarios de física y química. Muchas industrias químicas se basan en el conocimiento sobre el comportamiento y las propiedades de las sustancias en diferentes estados de agregación.

Introducción

1. Estado agregado de la materia - gas

2. Estado agregado de la materia - líquido

3. Estado agregado de la materia - sólido

4. El cuarto estado de la materia es el plasma.

Conclusión

Lista de literatura usada

Introducción

Como sabes, muchas sustancias en la naturaleza pueden estar en tres estados: sólido, líquido y gaseoso.

La interacción de partículas de materia en estado sólido es más pronunciada. La distancia entre las moléculas es aproximadamente igual a sus propios tamaños. Esto conduce a una interacción suficientemente fuerte, que prácticamente priva a las partículas de la oportunidad de moverse: oscilan alrededor de una determinada posición de equilibrio. Conservan su forma y volumen.

Las propiedades de los líquidos también se explican por su estructura. Las partículas de materia en los líquidos interactúan con menos intensidad que en los sólidos y, por lo tanto, pueden cambiar su ubicación a pasos agigantados: los líquidos no conservan su forma, son fluidos.

Un gas es un conjunto de moléculas que se mueven aleatoriamente en todas direcciones independientemente unas de otras. Los gases no tienen forma propia, ocupan todo el volumen que se les proporciona y se comprimen fácilmente.

Hay otro estado de la materia: el plasma.

El propósito de este trabajo es considerar los estados agregados de la materia existentes, para identificar todas sus ventajas y desventajas.

Para ello, es necesario realizar y considerar los siguientes estados agregados:

2. fluidos

3. sólidos

3. Estado agregado de la materia - sólido

Sólido, uno de los cuatro estados de agregación de la materia, que difiere de otros estados de agregación (líquidos, gases, plasmas) la estabilidad de la forma y la naturaleza del movimiento térmico de los átomos que producen pequeñas vibraciones alrededor de las posiciones de equilibrio. Junto con el estado cristalino de T. t., existe un estado amorfo, incluido el estado vítreo. Los cristales se caracterizan por un orden de largo alcance en la disposición de los átomos. No existe un orden de largo alcance en los cuerpos amorfos.

Estado de agregación- este es un estado de la materia en un cierto rango de temperaturas y presiones, caracterizado por propiedades: la capacidad (sólido) o incapacidad (líquido, gas) para mantener el volumen y la forma; la presencia o ausencia de orden de largo alcance (sólido) o de corto alcance (líquido) y otras propiedades.

Una sustancia puede estar en tres estados de agregación: sólido, líquido o gaseoso, actualmente se distingue un estado adicional de plasma (iónico).

EN gaseoso En este estado, la distancia entre los átomos y las moléculas de una sustancia es grande, las fuerzas de interacción son pequeñas y las partículas, que se mueven al azar en el espacio, tienen una gran energía cinética que excede la energía potencial. El material en estado gaseoso no tiene forma ni volumen. El gas llena todo el espacio disponible. Este estado es típico de sustancias con baja densidad.

EN líquido Estado, solo se conserva el orden de corto alcance de los átomos o moléculas, cuando aparecen periódicamente secciones separadas con una disposición ordenada de átomos en el volumen de una sustancia, pero tampoco hay una orientación mutua de estas secciones. El orden de corto alcance es inestable y puede desaparecer o reaparecer bajo la acción de las vibraciones térmicas de los átomos. Las moléculas de un líquido no tienen una posición definida, y al mismo tiempo no tienen completa libertad de movimiento. El material en estado líquido no tiene forma propia, sólo conserva volumen. El líquido puede ocupar solo una parte del volumen del recipiente, pero fluir libremente sobre toda la superficie del recipiente. El estado líquido suele considerarse intermedio entre un sólido y un gas.

EN sólido sustancia, el orden de disposición de los átomos se vuelve estrictamente definido, regularmente ordenado, las fuerzas de interacción de las partículas se equilibran mutuamente, por lo que los cuerpos conservan su forma y volumen. La disposición ordenada regularmente de los átomos en el espacio caracteriza el estado cristalino, los átomos forman una red cristalina.

Los sólidos tienen una estructura amorfa o cristalina. Para amorfo Los cuerpos se caracterizan únicamente por un orden de corto alcance en la disposición de los átomos o moléculas, una disposición caótica de átomos, moléculas o iones en el espacio. Ejemplos de cuerpos amorfos son el vidrio, la brea y la brea, que parecen estar en estado sólido, aunque en realidad fluyen lentamente, como un líquido. Los cuerpos amorfos, a diferencia de los cristalinos, no tienen un punto de fusión definido. Los cuerpos amorfos ocupan una posición intermedia entre los sólidos cristalinos y los líquidos.

La mayoría de los sólidos tienen cristalino una estructura que se caracteriza por una disposición ordenada de átomos o moléculas en el espacio. La estructura cristalina se caracteriza por un orden de largo alcance, cuando los elementos de la estructura se repiten periódicamente; no existe tal repetición regular en el orden de corto alcance. característica distintiva cuerpo cristalino es la capacidad de conservar la forma. Un signo de un cristal ideal, cuyo modelo es una red espacial, es la propiedad de la simetría. Se entiende por simetría la capacidad teórica que tiene la red cristalina de un cuerpo sólido para alinearse consigo misma cuando sus puntos se reflejan desde un determinado plano, denominado plano de simetría. La simetría de la forma externa refleja la simetría de la estructura interna del cristal. Por ejemplo, todos los metales tienen una estructura cristalina, que se caracterizan por dos tipos de simetría: cúbica y hexagonal.

En estructuras amorfas con una distribución desordenada de átomos, las propiedades de la sustancia son las mismas en diferentes direcciones, es decir, las sustancias vítreas (amorfas) son isotrópicas.

Todos los cristales se caracterizan por la anisotropía. En los cristales, las distancias entre los átomos están ordenadas, pero el grado de orden puede ser diferente en diferentes direcciones, lo que conduce a una diferencia en las propiedades de la sustancia cristalina en diferentes direcciones. La dependencia de las propiedades de una sustancia cristalina de la dirección en su red se llama anisotropía propiedades. La anisotropía se manifiesta al medir tanto características físicas como mecánicas y otras. Hay propiedades (densidad, capacidad calorífica) que no dependen de la dirección en el cristal. La mayoría de las características dependen de la elección de la dirección.

Es posible medir las propiedades de los objetos que tienen un cierto volumen de material: tamaños, desde unos pocos milímetros hasta decenas de centímetros. Estos objetos con una estructura idéntica a la celda de cristal se denominan monocristales.

La anisotropía de propiedades se manifiesta en monocristales y está prácticamente ausente en una sustancia policristalina que consta de muchos cristales pequeños orientados al azar. Por lo tanto, las sustancias policristalinas se denominan cuasi-isotrópicas.

La cristalización de polímeros, cuyas moléculas pueden disponerse de manera ordenada con la formación de estructuras supramoleculares en forma de haces, bobinas (glóbulos), fibrillas, etc., se produce en un determinado rango de temperatura. La compleja estructura de las moléculas y sus agregados determina el comportamiento específico de los polímeros al calentarse. No pueden pasar a estado líquido con baja viscosidad, no tienen estado gaseoso. En forma sólida, los polímeros pueden estar en estados vítreos, altamente elásticos y viscosos. Los polímeros con moléculas lineales o ramificadas pueden cambiar de un estado a otro con un cambio de temperatura, lo que se manifiesta en el proceso de deformación del polímero. En la fig. 9 muestra la dependencia de la deformación con la temperatura.

Arroz. 9 Curva termomecánica del polímero amorfo: t C , t T, t p - temperatura de transición vítrea, fluidez y comienzo de la descomposición química, respectivamente; I - III - zonas de estado vítreo, altamente elástico y viscoso, respectivamente; Δ yo- deformación.

La estructura espacial de la disposición de las moléculas determina únicamente el estado vítreo del polímero. A bajas temperaturas, todos los polímeros se deforman elásticamente (Fig. 9, zona I). Por encima de la temperatura de transición vítrea t c un polímero amorfo con una estructura lineal pasa a un estado altamente elástico ( zona II), y su deformación en estado vítreo y altamente elástico es reversible. Calentamiento por encima del punto de fluidez t t transforma el polímero en un estado viscoso ( zona III). La deformación del polímero en estado viscoso es irreversible. Un polímero amorfo con una estructura espacial (red, reticulada) no tiene un estado viscoso, la región de temperatura del estado altamente elástico se expande a la temperatura de descomposición del polímero. t r Este comportamiento es típico de los materiales de tipo caucho.

La temperatura de una sustancia en cualquier estado agregado caracteriza la energía cinética promedio de sus partículas (átomos y moléculas). Estas partículas en los cuerpos tienen principalmente la energía cinética de los movimientos oscilatorios en relación con el centro de equilibrio, donde la energía es mínima. Cuando se alcanza cierta temperatura crítica, el material sólido pierde su fuerza (estabilidad) y se derrite, y el líquido se convierte en vapor: hierve y se evapora. Estas temperaturas críticas son los puntos de fusión y ebullición.

Cuando un material cristalino se calienta a una temperatura determinada, las moléculas se mueven con tanta fuerza que los enlaces rígidos del polímero se rompen y los cristales se destruyen: pasan a un estado líquido. La temperatura a la que los cristales y el líquido están en equilibrio se denomina punto de fusión del cristal o punto de solidificación del líquido. Para el yodo, esta temperatura es de 114 o C.

Cada elemento químico tiene su propio punto de fusión t pl separar la existencia de un sólido y un líquido, y el punto de ebullición t kip, correspondiente a la transición de líquido a gas. A estas temperaturas, las sustancias están en equilibrio termodinámico. Un cambio en el estado de agregación puede ir acompañado de un cambio similar a un salto en la energía libre, la entropía, la densidad y otros. Cantidades fisicas.

Para describir los diversos estados en la física utiliza un concepto más amplio fase termodinámica. Los fenómenos que describen transiciones de una fase a otra se denominan críticos.

Cuando se calientan, las sustancias sufren transformaciones de fase. Cuando se funde (1083 o C), el cobre se convierte en un líquido en el que los átomos tienen un orden de rango corto. A una presión de 1 atm, el cobre hierve a 2310 °C y se convierte en cobre gaseoso con átomos de cobre dispuestos al azar. En el punto de fusión, las presiones del vapor saturado del cristal y del líquido son iguales.

El material como un todo es un sistema.

Sistema- un grupo de sustancias combinadas físico, interacciones químicas o mecánicas. fase llamada parte homogénea del sistema, separada de otras partes interfaces físicas (en hierro fundido: grafito + granos de hierro; en agua helada: hielo + agua).Componentes Los sistemas son diferentes fases que forman este sistema. Componentes del sistema- estas son sustancias que forman todas las fases (componentes) de este sistema.

Los materiales que constan de dos o más fases son disperso sistemas Los sistemas dispersos se dividen en soles, cuyo comportamiento se asemeja al comportamiento de los líquidos, y geles con propiedades caracteristicas cuerpos solidos En los soles, el medio de dispersión en el que se distribuye la sustancia es líquido, en los geles predomina la fase sólida. Los geles son metal semicristalino, concreto, una solución de gelatina en agua a baja temperatura (a alta temperatura, la gelatina se convierte en sol). Un hidrosol es una dispersión en agua, un aerosol es una dispersión en el aire.

Diagramas de estado.

En un sistema termodinámico, cada fase se caracteriza por parámetros como la temperatura T, concentración Con y presión R. Para describir las transformaciones de fase, se utiliza una sola característica de energía: la energía libre de Gibbs. ΔG(potencial termodinámico).

La termodinámica en la descripción de las transformaciones se limita a la consideración del estado de equilibrio. estado de equilibrio El sistema termodinámico se caracteriza por la invariancia de los parámetros termodinámicos (temperatura y concentración, como en el procesamiento tecnológico R= const) en el tiempo y la ausencia de flujos de energía y materia en él, con la constancia de las condiciones externas. Equilibrio de fase- estado de equilibrio de un sistema termodinámico que consta de dos o más fases.

Para la descripción matemática de las condiciones de equilibrio del sistema, existe regla de fase dado por Gibbs. Conecta el número de fases (F) y componentes (K) en un sistema de equilibrio con la varianza del sistema, es decir, el número de grados de libertad termodinámicos (C).

El número de grados de libertad termodinámicos (varianza) de un sistema es el número de variables independientes como internas ( composición química fases) y externo (temperatura), a los que se les pueden dar varios valores arbitrarios (en un cierto intervalo) para que no aparezcan nuevas fases y no desaparezcan las antiguas.

Ecuación de la regla de fase de Gibbs:

C \u003d K - F + 1.

De acuerdo con esta regla, en un sistema de dos componentes (K = 2), son posibles los siguientes grados de libertad:

Para un estado monofásico (F = 1) C = 2, es decir, puede cambiar la temperatura y la concentración;

Para un estado de dos fases (F = 2) C = 1, es decir, puede cambiar solo una parámetro externo(por ejemplo, temperatura);

Para un estado trifásico, el número de grados de libertad es cero, es decir, es imposible cambiar la temperatura sin perturbar el equilibrio en el sistema (el sistema es invariante).

Por ejemplo, para un metal puro (K = 1) durante la cristalización, cuando hay dos fases (F = 2), el número de grados de libertad es cero. Esto significa que la temperatura de cristalización no se puede cambiar hasta que finaliza el proceso y queda una fase: un cristal sólido. Después del final de la cristalización (F = 1), el número de grados de libertad es 1, por lo que puede cambiar la temperatura, es decir, enfriar el sólido sin alterar el equilibrio.

El comportamiento de los sistemas en función de la temperatura y la concentración se describe mediante un diagrama de estado. El diagrama de estado del agua es un sistema con un componente H 2 O, por lo que el mayor número de fases que pueden estar en equilibrio simultáneamente es tres (Fig. 10). Estas tres fases son líquido, hielo, vapor. El número de grados de libertad en este caso es igual a cero, es decir es imposible cambiar ni la presión ni la temperatura para que ninguna de las fases desaparezca. El hielo ordinario, el agua líquida y el vapor de agua pueden existir en equilibrio simultáneamente solo a una presión de 0,61 kPa y una temperatura de 0,0075 °C. El punto donde coexisten las tres fases se llama punto triple ( O).

Curva sistema operativo separa las regiones de vapor y líquido y representa la dependencia de la presión del vapor de agua saturado con la temperatura. La curva OC muestra aquellos valores interrelacionados de temperatura y presión en los que el agua líquida y el vapor de agua están en equilibrio entre sí, por lo que se denomina curva de equilibrio líquido-vapor o curva de ebullición.

Fig. 10 Diagrama del estado del agua

Curva VO separa la región líquida de la región helada. Es una curva de equilibrio sólido-líquido y se llama curva de fusión. Esta curva muestra los pares interrelacionados de temperaturas y presiones en los que el hielo y el agua líquida están en equilibrio.

Curva OA se denomina curva de sublimación y muestra los pares interconectados de valores de presión y temperatura en los que el hielo y el vapor de agua están en equilibrio.

Un diagrama de estado es una forma visual de representar las regiones de existencia de varias fases dependiendo de las condiciones externas, como la presión y la temperatura. Los diagramas de estado se utilizan activamente en la ciencia de los materiales en varios etapas tecnológicas recibiendo el producto.

Un líquido se diferencia de un cuerpo cristalino sólido por valores bajos de viscosidad (fricción interna de las moléculas) y valores altos de fluidez (el recíproco de la viscosidad). Un líquido consta de muchos agregados de moléculas, dentro de los cuales las partículas están dispuestas en cierto orden, similar al orden en los cristales. Naturaleza unidades estructurales y la interacción entre partículas determina las propiedades del líquido. Hay líquidos: monoatómicos (gases nobles licuados), moleculares (agua), iónicos (sales fundidas), metálicos (metales fundidos), líquidos semiconductores. En la mayoría de los casos, un líquido no es solo un estado de agregación, sino también una fase termodinámica (líquida).

Las sustancias líquidas suelen ser soluciones. Solución Sustancia homogénea, pero no químicamente pura, formada por un soluto y un disolvente (ejemplos de disolvente son el agua o los disolventes orgánicos: dicloroetano, alcohol, tetracloruro de carbono, etc.), por tanto es una mezcla de sustancias. Un ejemplo es una solución de alcohol en agua. Sin embargo, las soluciones también son mezclas de sustancias gaseosas (por ejemplo, aire) o sólidas (aleaciones metálicas).

Al enfriarse en condiciones de baja tasa de formación de centros de cristalización y un fuerte aumento de la viscosidad, puede producirse un estado vítreo. Los vidrios son materiales sólidos isotrópicos obtenidos por sobreenfriamiento de compuestos inorgánicos y orgánicos fundidos.

Se conocen muchas sustancias cuya transición de un estado cristalino a un líquido isotrópico ocurre a través de un estado intermedio de cristal líquido. Es característico de las sustancias cuyas moléculas tienen forma de varillas largas (varillas) con una estructura asimétrica. Tales transiciones de fase, acompañadas de efectos térmicos, provocan un cambio abrupto en las propiedades mecánicas, ópticas, dieléctricas y otras.

cristales líquidos, como un líquido, puede tomar la forma de una gota alargada o la forma de un recipiente, tiene una alta fluidez y es capaz de fusionarse. Son ampliamente utilizados en diversos campos de la ciencia y la tecnología. Sus propiedades ópticas dependen en gran medida de pequeños cambios en las condiciones externas. Esta función se utiliza en dispositivos electro-ópticos. En particular, los cristales líquidos se utilizan en la fabricación de dispositivos electrónicos. reloj de pulsera, equipo visual, etc.

Entre los principales estados de agregación se encuentra plasma- gas total o parcialmente ionizado. Según el método de formación, se distinguen dos tipos de plasma: térmico, que se produce cuando un gas se calienta a altas temperaturas, y gaseoso, que se forma durante descargas eléctricas en un medio gaseoso.

Los procesos químico-plasmáticos han ocupado un lugar firme en varias ramas de la tecnología. Se utilizan para cortar y soldar metales refractarios, para la síntesis de diversas sustancias, utilizan ampliamente fuentes de luz de plasma, el uso de plasma en centrales termonucleares es prometedor, etc.

estado agregado de la materia

Sustancia- un conjunto de partículas de la vida real interconectadas por enlaces químicos y bajo ciertas condiciones en uno de los estados de agregación. Cualquier sustancia consiste en una colección de una gran cantidad de partículas: átomos, moléculas, iones, que pueden combinarse entre sí en asociados, también llamados agregados o grupos. Dependiendo de la temperatura y el comportamiento de las partículas en los asociados (la disposición mutua de las partículas, su número e interacción en un asociado, así como la distribución de los asociados en el espacio y su interacción entre sí), una sustancia puede estar en dos estados principales de agregación - cristalino (sólido) o gaseoso, y en estados transitorios de agregación - amorfo (sólido), cristal líquido, líquido y vapor. Los estados de agregación sólido, líquido-cristalino y líquido se condensan, y los vapores y los gases se descargan fuertemente.

Fase- este es un conjunto de microrregiones homogéneas, caracterizadas por el mismo orden y concentración de partículas y encerradas en un volumen macroscópico de una sustancia limitada por una interfase. En este entendimiento, la fase es característica solo para sustancias que están en los estados cristalino y gaseoso, porque son estados agregados homogéneos.

metafase- se trata de un conjunto de microrregiones heterogéneas que se diferencian entre sí por el grado de ordenación de las partículas o por su concentración y están encerradas en un volumen macroscópico de una sustancia delimitada por una interfase. En este entendimiento, la metafase es característica solo para sustancias que se encuentran en estados de agregación de transición no homogéneos. Diferentes fases y metafases pueden mezclarse entre sí, formando un estado de agregación, y entonces no hay interfaz entre ellas.

Por lo general, no separe el concepto de estado de agregación "básico" y "transicional". Los conceptos de "estado agregado", "fase" y "mesofase" se utilizan a menudo como sinónimos. Es recomendable considerar cinco posibles estados agregados para el estado de las sustancias: sólido, cristal líquido, líquido, vapor, gaseoso. La transición de una fase a otra fase se denomina transición de fase de primer y segundo orden. Las transiciones de fase del primer tipo se caracterizan por:

Un cambio abrupto en las magnitudes físicas que describen el estado de la materia (volumen, densidad, viscosidad, etc.);

Una cierta temperatura a la que se produce una transición de fase determinada

Cierto calor que caracteriza esta transición, porque romper enlaces intermoleculares.

Las transiciones de fase del primer tipo se observan durante la transición de un estado de agregación a otro estado de agregación. Las transiciones de fase del segundo tipo se observan cuando cambia el orden de las partículas dentro de un solo estado de agregación, y se caracterizan por:

Cambio gradual en las propiedades físicas de una sustancia;

Cambio en el ordenamiento de las partículas de una sustancia bajo la acción de un gradiente de campos externos oa una determinada temperatura, denominada temperatura de transición de fase;

El calor de las transiciones de fase de segundo orden es igual y cercano a cero.

La principal diferencia entre las transiciones de fase de primer y segundo orden es que durante las transiciones de primer tipo, en primer lugar, cambia la energía de las partículas del sistema, y ​​en el caso de las transiciones de segundo tipo, el orden de las partículas del sistema cambia.

El paso de una sustancia del estado sólido al líquido se denomina derritiendo y se caracteriza por su punto de fusión. El paso de una sustancia del estado líquido al vapor se denomina evaporación y caracterizado por el punto de ebullición. Para algunas sustancias con un peso molecular pequeño y una interacción intermolecular débil, es posible una transición directa de un estado sólido a un estado de vapor, sin pasar por el estado líquido. Tal transición se llama sublimación. Todos estos procesos pueden proceder en la dirección opuesta: entonces se les llama congelación, condensación, desublimación.

Las sustancias que no se descomponen durante la fusión y la ebullición pueden estar, dependiendo de la temperatura y la presión, en los cuatro estados de agregación.

De Estado sólido

A temperaturas suficientemente bajas, casi todas las sustancias se encuentran en estado sólido. En este estado, la distancia entre las partículas de una sustancia es comparable al tamaño de las partículas mismas, lo que asegura su fuerte interacción y un exceso significativo de su energía potencial sobre la energía cinética. sólido limitados solo por vibraciones y rotaciones menores con respecto a su posición, y no tienen movimiento de traslación. Esto conduce al orden interno en la disposición de las partículas. Por tanto, los sólidos se caracterizan por su forma propia, resistencia mecánica, volumen constante (son prácticamente incompresibles). Según el grado de ordenación de las partículas, los sólidos se dividen en cristalino y amorfo.

Las sustancias cristalinas se caracterizan por la presencia de orden en la disposición de todas las partículas. La fase sólida de las sustancias cristalinas consiste en partículas que forman una estructura homogénea, caracterizada por una estricta repetibilidad de la misma celda unitaria en todas las direcciones. La celda elemental de un cristal caracteriza una periodicidad tridimensional en la disposición de las partículas, es decir su red cristalina. Las redes cristalinas se clasifican según el tipo de partículas que componen el cristal y la naturaleza de las fuerzas de atracción entre ellas.

Muchas sustancias cristalinas, dependiendo de las condiciones (temperatura, presión), pueden tener una estructura cristalina diferente. Este fenómeno se llama polimorfismo. Modificaciones polimórficas conocidas del carbono: grafito, fullereno, diamante, carabina.

Sustancias amorfas (sin forma). Este estado es típico de los polímeros. Las moléculas largas se doblan y entrelazan fácilmente con otras moléculas, lo que conduce a irregularidades en la disposición de las partículas.

La diferencia entre partículas amorfas y cristalinas:

isotropía - la igualdad de las propiedades físicas y químicas de un cuerpo o medio en todas las direcciones, es decir, independencia de las propiedades de la dirección;

sin punto de fusión fijo.

El vidrio, el cuarzo fundido y muchos polímeros tienen una estructura amorfa. Sustancias amorfas menos estables que los cristalinos y, por lo tanto, cualquier cuerpo amorfo puede eventualmente pasar a un estado energéticamente más estable: el cristalino.

estado liquido

A medida que aumenta la temperatura, aumenta la energía de las vibraciones térmicas de las partículas, y para cada sustancia existe una temperatura, a partir de la cual la energía de las vibraciones térmicas supera a la energía de los enlaces. Las partículas pueden realizar varios movimientos, cambiando entre sí. Todavía permanecen en contacto, aunque se viola la estructura geométrica correcta de las partículas: la sustancia existe en estado líquido. Debido a la movilidad de las partículas por estado liquido El movimiento browniano, la difusión y la volatilidad de las partículas son característicos. Una propiedad importante de un líquido es la viscosidad, que caracteriza las fuerzas interasociativas que impiden el libre flujo de un líquido.

Los líquidos ocupan una posición intermedia entre el estado gaseoso y sólido de la materia. Estructura más ordenada que un gas, pero menos que un sólido.

Estados vapor y gaseoso

El estado de vapor-gas por lo general no se distingue.

gasolina - es un sistema homogéneo altamente enrarecido, que consta de moléculas individuales muy separadas entre sí, que pueden considerarse como una sola fase dinámica.

Vapor - este es un sistema no homogéneo altamente descargado, que es una mezcla de moléculas y pequeños asociados inestables que consisten en estas moléculas.

La teoría cinética molecular explica las propiedades de un gas ideal, con base en las siguientes disposiciones: las moléculas realizan un movimiento aleatorio continuo; el volumen de las moléculas de gas es insignificante en comparación con las distancias intermoleculares; no hay fuerzas atractivas o repulsivas entre las moléculas de gas; la energía cinética promedio de las moléculas de gas es proporcional a su temperatura absoluta. Debido a la insignificancia de las fuerzas de interacción intermolecular y la presencia de un gran volumen libre, los gases se caracterizan por: alta velocidad de movimiento térmico y difusión molecular, el deseo de las moléculas de ocupar el mayor volumen posible, así como alta compresibilidad .

Un sistema aislado en fase gaseosa se caracteriza por cuatro parámetros: presión, temperatura, volumen, cantidad de sustancia. La relación entre estos parámetros se describe mediante la ecuación de estado para un gas ideal:

R = 8,31 kJ/mol es la constante universal de los gases.