Gotovo sve poznate tvari, ovisno o uvjetima, nalaze se u plinovitom, tekućem, krutom ili plazma stanju. Ovo se zove agregatno stanje tvari . Agregatno stanje ne utječe na kemijska svojstva i kemijska struktura tvari, ali utječe na agregatno stanje (gustoću, viskoznost, temperaturu itd.) i brzinu kemijskih procesa. Na primjer, voda u plinovitom stanju je para, u tekućem je tekućina, u krutom stanju je led, snijeg, inje. Kemijski sastav je isti, ali su fizikalna svojstva različita. Razlika u fizikalnim svojstvima povezana je s različitim udaljenostima između molekula tvari i silama privlačenja među njima.

Karakteriziraju se plinovi velike udaljenosti među molekulama i male privlačne sile. Molekule plina su u kaotičnom kretanju. To objašnjava činjenicu da je gustoća plinova mala, nemaju vlastiti oblik, zauzimaju cijeli volumen koji im je osiguran, kada se tlak mijenja, plinovi mijenjaju svoj volumen.

u tekućem stanju molekule su bliže jedna drugoj, sile međumolekularnog privlačenja rastu, molekule su u kaotičnom translatornom gibanju. Dakle, gustoća tekućina je puno veća od gustoće plinova, volumen je određen, gotovo ne ovisi o tlaku, ali tekućine nemaju svoj oblik, već imaju oblik predviđene posude. Karakterizira ih "red kratkog dometa", to jest, počeci kristalne strukture (o čemu će biti riječi kasnije).

NA čvrste tvari Oh čestice (molekule, atomi, ioni) su toliko blizu jedna drugoj da su sile privlačenja uravnotežene silama odbijanja, odnosno čestice imaju oscilatorna gibanja, a translacijskih nema. Dakle, čestice krutih tijela nalaze se na određenim točkama u prostoru, karakteriziraju ih "dalekometni red" (o čemu će biti riječi u nastavku), krute tvari imaju određeni oblik, volumen.

Plazma- ovo je svaki objekt u kojem se električki nabijene čestice (elektroni, jezgre ili ioni) kreću nasumično. Stanje plazme u prirodi je dominantno i nastaje pod utjecajem ionizirajućih faktora: visoke temperature, električnog pražnjenja, elektromagnetska radijacija visoke energije itd. Postoje dvije vrste plazme: izotermna i plinsko pražnjenje . Prvi nastaje pod djelovanjem visoke temperature, prilično je stabilan, postoji dugo vremena, na primjer, sunce, zvijezde, loptasta munja. Drugi nastaje pod djelovanjem električnog pražnjenja i stabilan je samo u prisutnosti električnog polja, na primjer, u plinskim rasvjetnim cijevima. Plazma se može smatrati ioniziranim plinom koji se pokorava zakonima idealnog plina.

Što ćemo učiniti s primljenim materijalom:

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

Sve teme u ovom odjeljku:

Voronjež 2011
Predavanje br. 1 (2 sata) Uvodna pitanja: 1. Predmet kemija. Vrijednost kemije u proučavanju prirode i razvoju tehnologije. 2. Osnovno

Osnovni kvantitativni zakoni kemije
U temeljne kvantitativne zakone kemije ubrajaju se: zakon stalnosti sastava, zakon višestrukih omjera i zakon ekvivalenata. Ti su zakoni otkriveni krajem 13. i početkom 19. stoljeća, a

Suvremeni model strukture atoma
U srži moderna teorija građu atoma su radovi J. Thomsona (koji je 1897. otkrio elektron, a 1904. predložio model strukture atoma, prema kojem je atom nabijena kugla s 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 podrazina raste u nizu E

Struktura višeelektronskih atoma
Kao i svaki sustav, atomi teže minimalnoj energiji. To se postiže pri određenom stanju elektrona, tj. uz određenu raspodjelu elektrona u orbitalama. Snimanje

Periodična svojstva elemenata
Budući da se elektronička struktura elemenata periodički mijenja, tada se, sukladno tome, svojstva elemenata određena njihovom elektroničkom strukturom, kao što je energija ionizacije,

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

Opće karakteristike kemijske veze
Učenje o građi tvari objašnjava razloge raznolikosti građe tvari u raznim agregatnim stanjima. Suvremene fizikalne i fizikalno-kemijske metode omogućuju eksperimentalno određivanje

Vrste kemijske veze
na glavne vrste kemijska veza uključuju kovalentne (polarne i nepolarne), ionske i metalne veze. Kovalentna veza je nastala kemijska veza

Vrste međumolekulskih interakcija
Veze, tijekom čijeg stvaranja ne dolazi do preuređivanja elektronskih ljuski, nazivaju se interakcije između molekula. Glavne vrste interakcija molekula trebale bi biti oko

Prostorna struktura molekula
Prostorna struktura molekula ovisi o prostornoj orijentaciji preklapanja elektronskih oblaka brojem atoma u molekuli i broju elektronskih parova veze zbog

plinovito stanje tvari. Zakoni idealnih plinova. pravi plinovi
Plinovi su uobičajeni u prirodi i naširoko se koriste u tehnici. Koriste se kao gorivo, rashladna sredstva, sirovine za kemijska industrija, radni fluid za obavljanje mehaničkih

Obilježja tekućeg agregatnog stanja
Tekućine po svojim svojstvima zauzimaju srednji položaj između plinovitih i čvrstih tijela. U blizini vrelišta pokazuju sličnosti s plinovima: tekući, nemaju određeni oblik, amorfni

Karakteristike nekih tvari
Supstanca Vrsta kristala Energija kristalna rešetka, kJ/mol Temp

Opći pojmovi termodinamike
Termodinamika je znanost koja proučava pretvorbu različitih oblika energije jedne u drugu i utvrđuje zakonitosti tih pretvorbi. Kao samostalna disciplina

Termokemija. Toplinski učinci kemijskih reakcija
Bilo koji kemijski procesi, kao i niz fizičkih transformacija tvari (isparavanje, kondenzacija, taljenje, polimorfne transformacije itd.) Uvijek su popraćeni promjenom zaliha unutarnjih

Hessov zakon i posljedice iz njega
Na temelju brojnih eksperimentalnih istraživanja ruski akademik G. I. Hess otkrio je temeljni zakon termokemije (1840.) - zakon stalnosti suma toplina.

Princip rada toplinskog stroja. Učinkovitost sustava
Toplinski stroj je uređaj koji toplinu pretvara u rad. Prvi toplinski stroj izumljen je krajem 18. stoljeća (parni). Sada su dva

Slobodna i vezana energija. Entropija sustava
Poznato je da se bilo koji oblik energije može u potpunosti pretvoriti u toplinu, ali toplina se pretvara u druge vrste energije samo djelomično, uvjetno, unutarnja energija sustava je

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

Pojam kemijske kinetike
Kemijska kinetika je proučavanje brzine kemijskih reakcija i njezine ovisnosti o različitim čimbenicima - prirodi i koncentraciji reaktanata, tlaku,

Čimbenici koji utječu na brzinu kemijskih reakcija. Zakon djelujućih masa
Sljedeći čimbenici utječu na brzinu kemijskih reakcija: priroda i koncentracija reaktanata; temperatura, priroda otapala, prisutnost katalizatora itd.

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

Značajke katalitičkih reakcija. Teorije katalize
Brzina kemijske reakcije može se kontrolirati katalizatorom. Tvari koje sudjeluju u reakcijama i mijenjaju (najčešće povećavaju) njezinu brzinu, ostaju do kraja reakcije

Reverzibilne i ireverzibilne reakcije. Znakovi kemijske ravnoteže
Sve reakcije mogu se podijeliti u dvije skupine: reverzibilne i ireverzibilne. Ireverzibilne reakcije popraćene su taloženjem, stvaranjem tvari s niskom disocijacijom ili razvijanjem plina. Reverzibilni rea

Konstanta kemijske ravnoteže
Razmotrite reverzibilnu kemijsku reakciju opći pogled, u kojem su sve tvari u istom agregatnom stanju, na primjer, tekućina: aA + bB D cC + dD, gdje

Gibbsovo fazno pravilo. Dijagram stanja vode
Kvalitativne karakteristike heterogenih ravnotežnih sustava u kojima nema kemijske interakcije, već se opaža samo prijelaz sastavni dijelovi sustavi iz jedne agregatno stanje

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

Pojam kemijskog afiniteta tvari. Jednadžbe izoterme, izobare i izokore kemijskih reakcija
Izraz "kemijski afinitet" odnosi se na sposobnost tvari da uđu u kemijska interakcija zajedno. Za različite tvari, to ovisi o prirodi tvari koje reagiraju.

Solvatna (hidratna) teorija otapanja
Otopine su homogeni sustavi koji se sastoje od dvije ili više tvari, čiji sastav može varirati u prilično širokim granicama, dopušteni rast

Opća svojstva otopina
NA potkraj XIX st. Raoult, van't Hoff, Arrhenius uspostavili su vrlo važne obrasce koji povezuju koncentraciju otopine s tlakom zasićene pare otapala nad otopinom, temp.

Vrste tekućih otopina. Topljivost
Sposobnost stvaranja tekućih otopina izražena je u različitim stupnjevima u različitim pojedinačnim tvarima. Neke tvari mogu se otapati neograničeno (voda i alkohol), druge - samo u ograničenoj mjeri.

Svojstva slabih elektrolita
Kada se otope u vodi ili drugim otapalima koja se sastoje od polarnih molekula, elektroliti prolaze kroz disocijaciju, tj. više-manje podijeljen na pozitivne i negativne

Svojstva jakih elektrolita
Elektroliti koji gotovo potpuno disociraju u vodene otopine nazivaju jaki elektroliti. Do jaki elektroliti uključuju većinu soli koje su već u kr

U tim uvjetima koloidne čestice dobivaju električni naboj i hidratnu ljusku, što sprječava njihovo taloženje.
Disperzijske metode za dobivanje koloidnih sustava uključuju: mehaničke - drobljenje, mljevenje, mljevenje i dr.; električni - dobivanje metalnih solova pod djelovanjem

Stabilnost koloidnih otopina. Zgrušavanje. Peptizacija
Stabilnost koloidne otopine podrazumijeva postojanost glavnih svojstava ove otopine: očuvanje veličine čestica (agregativna stabilnost

Svojstva koloidno-disperznih sustava
Sva svojstva koloidno-disperznih sustava mogu se podijeliti u tri glavne skupine: molekularno-kinetička, optička i elektrokinetička. Razmotrimo molekularnu kinetiku

Značajke metaboličkih procesa
Kemijske reakcije dijelimo na izmjene i redoks (Ox-Red). Ako reakcija ne mijenja stupanj oksidacije, tada se takve reakcije nazivaju izmjenama. One su moguće

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

Opći pojmovi elektrokemije. Provodnici prve i druge vrste
Elektrokemija je grana kemije koja proučava obrasce međusobnih transformacija električne i kemijske energije. Elektrokemijski procesi se mogu odvojiti

Pojam elektrodnog potencijala
Razmotrimo procese koji se odvijaju u galvanskim člancima, tj. procese pretvaranja kemijske energije u električnu energiju. Galvanski članak naziva se elektrokemijski

Daniel-Jacobi galvanski članak
Razmotrimo sustav u kojem su dvije elektrode u otopini vlastitih iona, na primjer Daniel-Jacobijev galvanski članak. Sastoji se od dva poluelementa: cinčana ploča, uronjena

Elektromotorna sila galvanskog članka
Najveća razlika potencijala elektroda koja se može dobiti tijekom rada galvanskog članka naziva se elektromotorna sila (EMS) članka.

Polarizacija i prenapon
Kod spontanih procesa uspostavlja se ravnotežni potencijal elektroda. Prilikom prolaska električna struja mijenja se potencijal elektroda. Promjena potencijala elektrode

Elektroliza. Faradayevi 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 kemijske interakcije s okoliš. To je spontani proces koji ide uz smanjenje Gibbsove energije sustava.

Metode dobivanja polimera
Polimeri su spojevi visoke molekularne težine s molekularnim težinama u rasponu od nekoliko tisuća do mnogo milijuna. Molekule polimera nazivaju se

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

Svojstva polimera
Svojstva polimera mogu se uvjetno podijeliti na kemijska i fizikalna. I ta i druga svojstva povezana su sa strukturnim značajkama polimera, načinom njihove pripreme, prirodom tvari uvedenih u

Primjena polimera
Na bazi polimera dobivaju se vlakna, filmovi, gume, lakovi, ljepila, plastične mase i kompozitni materijali (kompoziti). Vlakna se dobivaju tjeranjem otopina odn

Neki reagensi za identifikaciju kationa
Formula reagensa Kationski produkt reakcije Alizarin C14H6O

Instrumentalne metode analize
NA posljednjih godina sve široj upotrebi instrumentalne metode analize, koje imaju brojne prednosti: brzinu, visoku osjetljivost, mogućnost istovremenog određivanja

Pitanja o tome što je agregatno stanje, koja svojstva i svojstva posjeduju čvrste tvari, tekućine i plinovi razmatraju se u nekoliko tečajeva. Postoje tri klasična agregatna stanja, sa svojim karakterističnim karakteristikama strukture. Njihovo razumijevanje važna je točka u razumijevanju znanosti o Zemlji, živih organizama i proizvodnih aktivnosti. Ova pitanja proučavaju fizika, kemija, geografija, geologija, fizikalna kemija i druge. znanstvenih disciplina. Tvari koje se pod određenim uvjetima nalaze u jednom od tri osnovna tipa stanja mogu se mijenjati s porastom ili sniženjem temperature ili tlaka. Razmotrimo moguće prijelaze iz jednog agregatnog stanja u drugo, kako se provode u prirodi, tehnologiji i svakodnevnom životu.

Što je agregatno stanje?

Riječ latinskog porijekla "aggrego" u prijevodu na ruski znači "pričvrstiti". Znanstveni pojam odnosi se na stanje istog tijela, tvari. Postojanje čvrstih tvari, plinova i tekućina pri određenim temperaturnim vrijednostima i različitim pritiscima karakteristično je za sve ljuske Zemlje. Uz tri osnovna agregatna stanja postoji i četvrto. Na povišena temperatura a pri konstantnom tlaku plin prelazi u plazmu. Da bismo bolje razumjeli što je agregatno stanje, potrebno je prisjetiti se najmanjih čestica koje čine tvari i tijela.

Gornji dijagram prikazuje: a - plin; b - tekućina; c je kruto tijelo. Na takvim slikama kružići označavaju strukturne elemente tvari. Ovaj simbol, zapravo, atomi, molekule, ioni nisu čvrste lopte. Atomi se sastoje od pozitivno nabijene jezgre oko koje se velikom brzinom kreću negativno nabijeni elektroni. Znanje o mikroskopska struktura tvari pomažu boljem razumijevanju razlika koje postoje između različitih oblika agregata.

Predodžbe o mikrosvijetu: od stare 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 te najmanje nedjeljive čestice različitih tvari 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 je znanstvenike progonila inkvizicija Rimokatoličke crkve. Stoga do modernog doba nije postojao jasan koncept o tome što je agregatno stanje tvari. Tek nakon 17. stoljeća znanstvenici R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier formulirali su odredbe atomsko-molekularne teorije, koje ni danas nisu izgubile svoje značenje.

Atomi, molekule, ioni - mikroskopske čestice strukture tvari

Značajan pomak u razumijevanju mikrokozmosa dogodio se u 20. stoljeću, kada je izumljen elektronski mikroskop. Uzimajući u obzir ranija otkrića znanstvenika, bilo je moguće sastaviti skladnu sliku mikrosvijeta. Teorije koje opisuju stanje i ponašanje najmanjih čestica materije prilično su složene, pripadaju području.Za razumijevanje značajki različitih agregatnih stanja materije dovoljno je znati nazive i značajke glavnih strukturnih čestica koje tvore različite tvari.

1. Atomi su kemijski nedjeljive čestice. Sačuvan u kemijskim reakcijama, ali uništen u nuklearnom. Metali i mnoge druge tvari atomske strukture imaju u normalnim uvjetima čvrsto agregatno stanje.
2. Molekule su čestice koje se razgrađuju i nastaju u kemijskim reakcijama. kisik, voda, ugljikov dioksid, sumpor. Agregatno stanje kisika, dušika, sumpornog dioksida, ugljika, kisika u normalnim uvjetima je plinovito.
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, željezni i bakreni sulfat.

Postoje tvari čije su čestice smještene u prostoru na određeni način. Uređen međusobni položaj atoma, iona, 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 tvore ugljikovi atomi. Ali meki grafit također se sastoji od atoma ovog kemijskog elementa. Samo što su različito smješteni u prostoru. Uobičajeno agregatno stanje sumpora je čvrsto, ali pri visoke temperature ah, tvar se pretvara u tekućinu i amorfnu masu.

Tvari 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 zagrijava, tvar se počinje topiti, pretvarajući se u viskoznu smeđu tekućinu. Zaustavite grijanje - opet dobivamo krutinu. To znači da je jedan od glavnih uvjeta za prijelaz krute tvari u tekućinu njezino zagrijavanje ili povećanje unutarnje energije čestica tvari. Čvrsto agregatno stanje soli, koja se koristi u hrani, također se može promijeniti. Ali za topljenje kuhinjske soli potrebna vam je viša temperatura nego kod zagrijavanja šećera. Činjenica je da se šećer sastoji od molekula, i sol- od nabijenih iona, koji se međusobno jače privlače. Krutine u tekućem obliku ne zadržavaju svoj oblik jer se kristalne rešetke raspadaju.

Tekuće agregatno stanje soli tijekom taljenja objašnjava se kidanjem veze između iona u kristalima. Oslobađaju se nabijene čestice koje mogu nositi električne naboje. Rastaljene soli provode struju i vodiči su. U kemijskoj, metalurškoj i strojarskoj industriji krutine se pretvaraju u tekućine da bi se iz njih dobili novi spojevi ili da bi im različite oblike. Metalne legure imaju široku primjenu. Postoji nekoliko načina za njihovo dobivanje, povezanih s promjenama u agregatnom stanju čvrstih sirovina.

Tekućina je jedno od osnovnih agregatnih stanja

Ako u tikvicu s okruglim dnom ulijete 50 ml vode, primijetit ćete da tvar odmah poprima oblik kemijske posude. Ali čim izlijemo vodu iz tikvice, tekućina će se odmah razliti po površini stola. Volumen vode će ostati isti - 50 ml, a njen oblik će se promijeniti. Ove karakteristike su tipične za tekući oblik postojanje materije. Tekućine su mnoge organske tvari: alkoholi, biljna ulja, kiseline.

Mlijeko je emulzija, odnosno tekućina u kojoj se nalaze kapljice masti. Koristan tekući mineral je ulje. Vadi se iz bušotina pomoću bušilica na kopnu i u oceanu. Morska voda također je sirovina za industriju. Razlikuje se od slatke vode rijeka i jezera u sadržaju otopljenih tvari, uglavnom soli. Tijekom isparavanja s površine vodenih tijela, samo molekule H 2 O prelaze u stanje pare, otopljene tvari ostaju. Na ovom se svojstvu temelje metode dobivanja korisnih tvari iz morske vode i metode njezina pročišćavanja.

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

Agregatno stanje žive u normalnim uvjetima je tekućina. Ovaj srebrno-sivi metal obično se puni medicinskim toplomjerima. Kada se zagrije, stupac žive se diže na ljestvici, tvar se širi. Zašto se koristi alkohol toniran crvenom bojom, a ne živom? To se objašnjava svojstvima tekućeg metala. Pri mrazu od 30 stupnjeva mijenja se stanje agregacije žive, tvar postaje čvrsta.

Ako je medicinski toplomjer razbijen i živa se izlila, tada je opasno skupljati srebrne kuglice rukama. Štetno je udisati živine pare, ova tvar je vrlo otrovna. Djeca u takvim slučajevima trebaju potražiti pomoć roditelja, odraslih.

plinovito stanje

Plinovi ne mogu zadržati svoj volumen ili oblik. Napunite tikvicu do vrha kisikom kemijska formula Oko 2). Čim otvorimo tikvicu, molekule tvari će se početi miješati sa zrakom u prostoriji. To je zbog Brownovog gibanja. Čak je i starogrčki znanstvenik Demokrit vjerovao da su čestice materije u stalnom kretanju. U čvrstim tijelima, pod normalnim uvjetima, atomi, molekule, ioni nemaju priliku napustiti kristalnu rešetku, osloboditi se veza s drugim česticama. To je moguće samo kada se velika količina energije dovodi izvana.

U tekućinama je udaljenost između čestica nešto veća nego u krutim tvarima; potrebno im je manje energije za kidanje međumolekulskih veza. Na primjer, tekuće agregatno stanje kisika opaža se tek kada temperatura plina padne na −183 °C. Na -223 °C, molekule O 2 tvore krutinu. Kada temperatura poraste iznad zadanih vrijednosti, kisik prelazi u plin. U tom je obliku u normalnim uvjetima. Na industrijska poduzeća postoje posebne instalacije za odvajanje atmosferskog zraka i dobivanje iz njega dušika i kisika. Prvo se zrak ohladi i ukapljuje, a zatim se temperatura postupno povećava. Dušik i kisik se pretvaraju u plinove kada različitim uvjetima.

Zemljina atmosfera sadrži 21% kisika i 78% dušika po volumenu. U tekućem obliku, ove tvari se ne nalaze u plinovitoj ljusci planeta. Tekući kisik ima svijetloplava boja, nalazim se na visokotlačni puniti cilindre za uporabu u medicinskim ustanovama. U industriji i građevinarstvu ukapljeni plinovi neophodni su za mnoge procese. Kisik je potreban za plinsko zavarivanje i rezanje metala, u kemiji - za oksidacijske reakcije anorganskih i organska tvar. Ako otvorite ventil boce s kisikom, tlak se smanjuje, tekućina se pretvara u plin.

Ukapljeni propan, metan i butan naširoko se koriste u energetici, transportu, industriji i kućanstvu. Ove tvari se dobivaju iz prirodni gas ili tijekom krekiranja (cijepanja) naftne sirovine. Tekuće i plinovite smjese ugljika igraju važnu ulogu u gospodarstvu mnogih zemalja. Ali rezerve nafte i prirodnog plina ozbiljno su iscrpljene. Prema znanstvenicima, ova će sirovina trajati 100-120 godina. Alternativni izvor energije je strujanje zraka (vjetar). Za rad elektrana koriste se brze rijeke, plime i oseke na obalama mora i oceana.

Kisik, kao i drugi plinovi, može biti u četvrtom agregatnom stanju, što predstavlja plazmu. Neobičan prijelaz iz krutog u plinovito stanje - značajka kristalni jod. Tamnoljubičasta tvar podvrgava se sublimaciji - pretvara se u plin, zaobilazeći tekuće stanje.

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

Promjene u agregacijskom stanju tvari nisu povezane s kemijskim pretvorbama, već s njima fizičke pojave. Kad temperatura poraste, mnoge se čvrste tvari tope i pretvaraju u tekućine. Daljnji porast temperature može dovesti do isparavanja, odnosno do plinovitog stanja tvari. U prirodi i gospodarstvu takvi su prijelazi karakteristični za jednu od glavnih tvari na Zemlji. Led, tekućina, para su stanja vode u različitim vanjskim uvjetima. Spoj je isti, 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, ponovno se dobiva tekuća voda. Kada se zagrijava, nastaje isparavanje - pretvaranje vode u plin - odvija se čak i kada niske temperature. Na primjer, smrznute lokve postupno nestaju jer voda isparava. Čak i po hladnom vremenu, mokra odjeća se suši, ali ovaj proces je duži nego na vrućem danu.

Svi navedeni prijelazi vode iz jednog stanja u drugo od velike su važnosti za prirodu Zemlje. Atmosferske pojave, klima i vrijeme povezani su s isparavanjem vode s površine oceana, prijenosom vlage u obliku oblaka i magle na kopno, padalinama (kiša, snijeg, tuča). Ovi fenomeni 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. Zagrijavanjem se mijenja agregatno stanje sumpora. Prvo, kada temperatura poraste na 190 ° C, žuta tvar se topi, pretvarajući se u pokretnu tekućinu.

Ako se tekući sumpor brzo ulije u hladna voda, tada se dobije smeđa amorfna masa. Daljnjim zagrijavanjem talina sumpora postaje sve viskoznija i tamni. Na temperaturama iznad 300 ° C, stanje agregacije sumpora se ponovno mijenja, tvar dobiva svojstva tekućine, postaje mobilna. Ovi prijelazi nastaju zbog sposobnosti atoma elementa da tvore lance različitih duljina.

Zašto tvari mogu biti u različitim agregatnim stanjima?

Agregatno stanje sumpora - jednostavne tvari - u normalnim je uvjetima čvrsto. Sumporni dioksid je plin, sumporna kiselina je uljasta tekućina 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 dobiva zagrijavanjem kristala?

U amorfnom obliku, tvar ima strukturu tekućine, s malom fluidnošću. Ali plastični sumpor istovremeno zadržava svoj oblik (kao krutina). Postoje tekući kristali koji imaju niz karakterističnih svojstava čvrstih tijela. Dakle, stanje tvari u različitim uvjetima ovisi o njezinoj prirodi, temperaturi, tlaku i drugim vanjskim uvjetima.

Koje su značajke strukture čvrstih tijela?

Postojeće razlike između glavnih agregatnih stanja tvari objašnjavaju se međudjelovanjem između atoma, iona i molekula. Na primjer, zašto čvrsto agregatno stanje tvari dovodi do sposobnosti tijela da zadrže volumen i oblik? U kristalnoj rešetki metala ili soli, strukturne čestice se međusobno privlače. U metalima, pozitivno nabijeni ioni stupaju u interakciju s takozvanim "elektronskim plinom" - nakupljanjem slobodnih elektrona u komadu metala. Kristali soli nastaju zbog privlačenja suprotno nabijenih čestica - iona. Udaljenost između navedenih strukturnih jedinica krutih tvari mnogo je manja od veličine samih čestica. U ovom slučaju djeluje elektrostatsko privlačenje, daje snagu, a odbijanje nije dovoljno jako.

Da bi se uništilo čvrsto agregatno stanje tvari, moraju se uložiti napori. Metali, soli, atomski kristali tope se na vrlo visokim temperaturama. Na primjer, željezo postaje tekuće na temperaturama iznad 1538 °C. Volfram je vatrostalan i koristi se za izradu žarnih niti za žarulje. Postoje legure koje postaju tekuće na temperaturama iznad 3000 °C. Mnogi na Zemlji su u čvrstom stanju. Ova se sirovina vadi uz pomoć opreme u rudnicima i kamenolomima.

Za odvajanje čak i jednog iona od kristala potrebno je utrošiti veliku količinu energije. Ali na kraju krajeva, dovoljno je otopiti sol u vodi da se kristalna rešetka raspadne! Ovaj fenomen se objašnjava nevjerojatnim svojstvima vode kao polarnog otapala. Molekule H 2 O međusobno djeluju s ionima soli, uništavajući kemijsku vezu između njih. Dakle, otapanje nije jednostavno miješanje različitih tvari, već fizička i kemijska interakcija između njih.

Kako molekule tekućina međusobno djeluju?

Voda može biti tekuća, čvrsta i plinovita (para). Ovo su njegova glavna agregacijska stanja u normalnim uvjetima. Molekule vode sastoje se od jednog atoma kisika s dva atoma vodika vezana na njega. Dolazi do polarizacije kemijske veze u molekuli, javlja se djelomični negativni naboj na atomima kisika. Vodik postaje pozitivni pol u molekuli i privlači ga atom kisika druge molekule. To se zove "vodikova veza".

Tekuće agregatno stanje karakteriziraju udaljenosti između strukturnih čestica usporedive s njihovom veličinom. Atrakcija postoji, ali je slaba, pa voda ne zadržava svoj oblik. Do isparavanja dolazi zbog razaranja veza, koje se događa na površini tekućine čak i pri sobnoj temperaturi.

Postoje li međumolekulske interakcije u plinovima?

Plinovito stanje tvari razlikuje se od tekućeg i krutog po nizu parametara. Između strukturnih čestica plinova postoje veliki razmaci, mnogo veći od veličine molekula. U ovom slučaju sile privlačnosti uopće ne djeluju. Plinovito agregatno stanje karakteristično je za tvari prisutne u sastavu zraka: dušik, kisik, ugljikov dioksid. Na donjoj slici prva kocka ispunjena je plinom, druga tekućinom, a treća krutom tvari.

Mnoge tekućine su hlapljive; molekule tvari odvajaju se od njihove površine i prelaze u zrak. Na primjer, ako je pamučni štapić umočen u amonijak zatim se pojavi bijeli dim. Upravo u zraku dolazi do kemijske reakcije između klorovodične kiseline i amonijaka, dobiva se amonijev klorid. U kojem je agregatnom stanju ta tvar? Njegove čestice, koje tvore bijeli dim, najmanji su čvrsti kristali soli. Ovaj eksperiment se mora provesti pod ispušnom napom, tvari su otrovne.

Zaključak

Agregatno stanje plina proučavali su mnogi izvrsni fizičari i kemičari: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Claiperon, Mendeleev, Le Chatelier. Znanstvenici su formulirali zakone koji objašnjavaju ponašanje plinovitih tvari u kemijskim reakcijama kada se vanjski uvjeti promijene. Otvorene zakonitosti nisu samo ušle u školske i sveučilišne udžbenike fizike i kemije. Mnoge kemijske industrije temelje se na znanju o ponašanju i svojstvima tvari u različitim agregatnim stanjima.

Uvod

1. Agregatno stanje tvari – plin

2. Agregatno stanje tvari – tekućina

3. Agregatno stanje tvari – kruto

4. Četvrto agregatno stanje je plazma

Zaključak

Popis korištene literature

Uvod

Kao što znate, mnoge tvari u prirodi mogu biti u tri stanja: krutom, tekućem i plinovitom.

Međudjelovanje čestica tvari u čvrstom stanju je najizraženije. Udaljenost između molekula približno je jednaka njihovim vlastitim veličinama. To dovodi do dovoljno jake interakcije, koja praktički lišava čestice mogućnosti kretanja: one osciliraju oko određenog ravnotežnog položaja. Zadržavaju oblik i volumen.

Svojstva tekućina objašnjavaju se i njihovom strukturom. Čestice tvari u tekućinama međusobno djeluju manje intenzivno nego u čvrstim tijelima, pa stoga mogu skokovito mijenjati svoj položaj - tekućine ne zadržavaju svoj oblik - one su fluidne.

Plin je skup molekula koje se kreću nasumično u svim smjerovima neovisno jedna o drugoj. Plinovi nemaju vlastiti oblik, zauzimaju cijeli volumen koji im je predviđen i lako se komprimiraju.

Postoji još jedno agregatno stanje – plazma.

Svrha ovog rada je razmotriti postojeća agregatna stanja tvari, identificirati sve njihove prednosti i nedostatke.

Za to je potrebno izvršiti i razmotriti sljedeća agregatna stanja:

2. tekućine

3. čvrste tvari

3. Agregatno stanje tvari – kruto

čvrsta, jedno od četiri agregatna stanja tvari, koje se razlikuje od ostalih agregacijskih stanja (tekućine, plinovi, plazma) stabilnost oblika i priroda toplinskog gibanja atoma koji čine male vibracije oko ravnotežnih položaja. Uz kristalno stanje T. t. postoji i amorfno stanje, uključujući i staklasto stanje. Kristale karakterizira dalekosežni red u rasporedu atoma. U amorfnim tijelima nema dalekosežnog reda.

Agregatno stanje- ovo je stanje tvari u određenom rasponu temperatura i tlakova, karakterizirano svojstvima: sposobnost (kruto) ili nesposobnost (tekućina, plin) da zadrži volumen i oblik; prisutnost ili odsutnost dalekodometnog (kruto) ili kratkodometnog (tekuće) reda i druga svojstva.

Tvar može biti u tri agregatna stanja: čvrsto, tekuće ili plinovito, trenutno se izdvaja dodatno plazma (ionsko) stanje.

NA plinoviti stanju, udaljenost između atoma i molekula tvari je velika, međudjelovanje je maleno, a čestice koje se nasumično kreću u prostoru imaju veliku kinetičku energiju veću od potencijalne. Materijal u plinovitom stanju nema svoj oblik niti volumen. Plin ispunjava sav raspoloživi prostor. Ovo stanje je tipično za tvari niske gustoće.

NA tekućina stanju, očuvan je samo kratkodometni poredak atoma ili molekula, kada se u volumenu tvari povremeno pojavljuju odvojeni odsječci s uređenim rasporedom atoma, ali također nema međusobne orijentacije tih odsječaka. Red kratkog dometa je nestabilan i može nestati ili se ponovno pojaviti pod djelovanjem toplinskih vibracija atoma. Molekule tekućine nemaju određeni položaj, a ujedno nemaju potpunu slobodu kretanja. Materijal u tekućem stanju nema vlastiti oblik, zadržava samo volumen. Tekućina može zauzimati samo dio volumena posude, ali slobodno strujati cijelom površinom posude. Tekuće stanje se obično smatra srednjim između krutine i plina.

NA čvrsta tvari, redoslijed rasporeda atoma postaje strogo određen, pravilno uređen, sile međudjelovanja čestica se međusobno uravnotežuju, pa tijela zadržavaju svoj oblik i volumen. Pravilno uređen raspored atoma u prostoru karakterizira kristalno stanje, atomi tvore kristalnu rešetku.

Čvrste tvari imaju amorfnu ili kristalnu strukturu. Za amorfan Tijela karakterizira samo kratkoročni red u rasporedu atoma ili molekula, kaotičan raspored atoma, molekula ili iona u prostoru. Primjeri amorfnih tijela su staklo, smola i smola, koji izgledaju kao da su u čvrstom stanju, iako u stvarnosti teku sporo, poput tekućine. Amorfna tijela, za razliku od kristalnih, nemaju određeno talište. Amorfna tijela zauzimaju srednji položaj između kristalnih krutina i tekućina.

Većina čvrstih tvari ima kristalan struktura koju karakterizira uređen raspored atoma ili molekula u prostoru. Kristalnu strukturu karakterizira poredak dugog dometa, kada se elementi strukture periodički ponavljaju; nema takvog redovitog ponavljanja u poretku kratkog dometa. karakteristična značajka kristalno tijelo je sposobnost zadržavanja oblika. Oznaka idealnog kristala, čiji je model prostorna rešetka, svojstvo je simetrije. Simetrija se shvaća kao teorijska sposobnost kristalne rešetke čvrstog tijela da se poravna sama sa sobom kada se njegove točke zrcale iz određene ravnine, koja se naziva ravnina simetrije. Simetrija vanjskog oblika odražava simetriju unutarnje strukture kristala. Na primjer, svi metali imaju kristalnu strukturu, koju karakteriziraju dvije vrste simetrije: kubična i heksagonalna.

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

Sve kristale karakterizira anizotropija. U kristalima su udaljenosti između atoma uređene, ali stupanj 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 njezinoj rešetki naziva se anizotropija Svojstva. Anizotropija se očituje pri mjerenju fizičkih i mehaničkih i drugih karakteristika. Postoje svojstva (gustoća, toplinski kapacitet) koja ne ovise o smjeru u kristalu. Većina karakteristika ovisi o izboru smjera.

Moguće je mjeriti svojstva predmeta koji imaju određeni volumen materijala: veličine - od nekoliko milimetara do desetaka 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 kvaziizotropnima.

Kristalizacija polimera, čije se molekule mogu poredati na uredan način uz stvaranje supramolekulskih struktura u obliku snopova, zavojnica (globula), fibrila itd., događa se u određenom temperaturnom području. Složena struktura molekula i njihovih agregata određuje specifično ponašanje polimera pri zagrijavanju. Ne mogu prijeći u tekuće stanje s niskom viskoznošću, nemaju plinovito stanje. U krutom obliku polimeri mogu biti u staklastom, visoko elastičnom i viskoznom stanju. Polimeri s linearnim ili razgranatim molekulama mogu prijeći iz jednog stanja u drugo s promjenom temperature, što se očituje u procesu deformacije polimera. Na sl. 9 prikazuje ovisnost deformacije o temperaturi.

Riža. 9 Termomehanička krivulja amorfnog polimera: t c , t t, t p - temperatura staklenog prijelaza, fluidnost odnosno početak kemijske razgradnje; I - III - zone staklastog, visokoelastičnog i viskoznog stanja; Δ l- deformacija.

Prostorna struktura rasporeda molekula određuje samo staklasto stanje polimera. Na niskim temperaturama svi se polimeri elastično deformiraju (sl. 9, zona I). Iznad temperature staklastog prijelaza t c amorfni polimer s linearnom strukturom prelazi u visoko elastično stanje ( zona II), a njegova deformacija u staklastom i visoko elastičnom stanju je reverzibilna. Zagrijavanje iznad točke tečenja t t pretvara polimer u viskozno stanje ( zona III). Deformacija polimera u viskoznom stanju je nepovratna. Amorfni polimer s prostornom (mrežastom, umreženom) strukturom nema viskozno stanje, temperaturno područje visokoelastičnog stanja širi se do temperature razgradnje polimera t R. Ovo je ponašanje tipično za materijale tipa gume.

Temperatura tvari u bilo kojem agregatnom stanju karakterizira prosječnu kinetičku energiju njezinih čestica (atoma i molekula). Te čestice u tijelima imaju uglavnom kinetičku energiju oscilatornih gibanja u odnosu na središte ravnoteže, gdje je energija minimalna. Kada se postigne određena kritična temperatura, kruti materijal gubi čvrstoću (stabilnost) i topi se, a tekućina se pretvara u paru: vrije i isparava. Ove kritične temperature su talište i vrelište.

Kada se kristalni materijal zagrije na određenoj temperaturi, molekule se kreću toliko snažno da se krute veze u polimeru prekidaju i kristali se uništavaju – prelaze u tekuće stanje. Temperatura na kojoj su kristali i tekućina u ravnoteži naziva se talištem kristala ili točkom skrućivanja tekućine. Za jod je ta temperatura 114 o C.

Svaki kemijski element ima svoje talište t pl razdvajanje postojanja krutine i tekućine, te vrelište t kip, što odgovara prijelazu tekućine u plin. Na tim temperaturama tvari su u termodinamičkoj ravnoteži. Promjena agregatnog stanja može biti popraćena skokovitom promjenom slobodne energije, entropije, gustoće i drugih. fizikalne veličine.

Kako bismo opisali različita stanja u fizika koristi širi pojam termodinamička faza. Pojave koje opisuju prijelaze iz jedne faze u drugu nazivaju se kritične.

Zagrijavanjem tvari prolaze kroz fazne transformacije. Taljenjem (1083 o C) bakar prelazi u tekućinu u kojoj atomi imaju samo kratkoročni poredak. Pri tlaku od 1 atm bakar vrije na 2310 °C i prelazi u plinoviti bakar s nasumično raspoređenim atomima bakra. Na talištu su tlakovi zasićene pare kristala i tekućine jednaki.

Materijal kao cjelina je sustav.

Sustav- skupina spojenih tvari fizički, kemijske ili mehaničke interakcije. faza naziva se homogeni dio sustava, odvojen od ostalih dijelova fizička sučelja (u lijevanom željezu: grafit + željezna zrnca; u ledenoj vodi: led + voda).Komponente sustavi su različite faze koje tvore ovaj sustav. Komponente sustava- to su tvari koje tvore sve faze (komponente) ovog sustava.

Materijali koji se sastoje od dvije ili više faza su raspršena sustavi . Disperzni sustavi dijele se na sole, čije ponašanje nalikuje ponašanju tekućina, i gelove s karakteristična svojstvačvrsta tijela. U solima disperzni medij u kojem je tvar raspoređena je tekućina, u gelovima prevladava čvrsta faza. Gelovi su polukristalni metal, beton, otopina želatine u vodi na niskoj temperaturi (na visokoj temperaturi želatina prelazi u sol). Hidrosol je disperzija u vodi, aerosol je disperzija u zraku.

Dijagrami stanja.

U termodinamičkom sustavu svaka faza je karakterizirana parametrima kao što je temperatura T, koncentracija s i pritisak R. Za opis faznih transformacija koristi se jedna energetska karakteristika - Gibbsova slobodna energija ΔG(termodinamički potencijal).

Termodinamika je u opisu transformacija ograničena na razmatranje stanja ravnoteže. ravnotežno stanje termodinamički sustav karakterizira nepromjenjivost termodinamičkih parametara (temperatura i koncentracija, kao u tehnološkoj obradi R= const) u vremenu i nepostojanje tokova energije i materije u njemu – uz stalnost vanjskih uvjeta. Ravnoteža faza- stanje ravnoteže termodinamičkog sustava koji se sastoji od dvije ili više faza.

Za matematički opis stanja ravnoteže sustava postoji fazno pravilo dao Gibbs. Povezuje broj faza (F) i komponenti (K) u ravnotežnom sustavu s varijancom sustava, odnosno brojem termodinamičkih stupnjeva slobode (C).

Broj termodinamičkih stupnjeva slobode (varijance) sustava je broj nezavisnih varijabli kao internih ( kemijski sastav faze), i vanjske (temperatura), kojima se mogu zadati različite proizvoljne (u određenom intervalu) vrijednosti tako da se nove faze ne pojavljuju i stare ne nestaju.

Jednadžba Gibbsovog faznog pravila:

C \u003d K - F + 1.

U skladu s tim pravilom, u sustavu od dvije komponente (K = 2) mogući su sljedeći stupnjevi 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 jedan vanjski parametar(na primjer, temperatura);

Za trofazno stanje broj stupnjeva slobode je nula, tj. nemoguće je promijeniti temperaturu bez poremećaja ravnoteže u sustavu (sustav je nepromjenjiv).

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

Ponašanje sustava ovisno o temperaturi i koncentraciji opisuje se dijagramom stanja. Dijagram stanja vode je sustav s jednom komponentom H 2 O, pa je najveći broj faza koje istovremeno mogu biti u ravnoteži tri (slika 10). Ove tri faze su tekućina, led i para. Broj stupnjeva slobode u ovom slučaju jednak je nuli, tj. nemoguće je promijeniti ni tlak ni temperaturu tako da niti jedna faza ne nestane. Obični led, tekuća voda i vodena para mogu postojati u ravnoteži istovremeno samo pri tlaku od 0,61 kPa i temperaturi od 0,0075°C. Točka u kojoj koegzistiraju tri faze naziva se trojna točka ( O).

Zavoj OS odvaja područja pare i tekućine i predstavlja ovisnost tlaka zasićene vodene pare o temperaturi. OC krivulja pokazuje one međusobno povezane vrijednosti temperature i tlaka pri kojima su tekuća voda i vodena para u međusobnoj ravnoteži, stoga se naziva krivulja ravnoteže tekućina-para ili krivulja vrenja.

Slika 10 Dijagram stanja vode

Zavoj OV odvaja područje tekućine od područja leda. To je krivulja ravnoteže čvrsto-tekuće i naziva se krivulja taljenja. Ova krivulja pokazuje one međusobno povezane parove temperatura i tlakova pri kojima su led i tekuća voda u ravnoteži.

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

Dijagram stanja vizualni je način predstavljanja područja postojanja različitih faza ovisno o vanjskim uvjetima, kao što su tlak i temperatura. Dijagrami stanja aktivno se koriste u znanosti o materijalima na raznim tehnološke faze primanje proizvoda.

Tekućina se razlikuje od čvrstog kristalnog tijela po niskim vrijednostima viskoznosti (unutarnje trenje molekula) i visokim vrijednostima fluidnosti (recipročna vrijednost viskoznosti). Tekućina se sastoji od mnoštva nakupina molekula, unutar kojih su čestice raspoređene određenim redoslijedom, slično poretku u kristalima. Priroda strukturne jedinice a međučestična interakcija određuje svojstva tekućine. Postoje tekućine: jednoatomne (ukapljeni plemeniti plinovi), molekularne (voda), ionske (taline soli), metalne (taline metala), tekući poluvodiči. U većini slučajeva tekućina nije samo agregatno stanje, već i termodinamička (tekuća) faza.

Tekuće tvari najčešće su otopine. Riješenje homogena, ali ne i kemijski čista tvar, sastoji se od otopljene tvari i otapala (primjeri otapala su voda ili organska otapala: dikloroetan, alkohol, ugljikov tetraklorid i dr.), dakle smjesa je tvari. Primjer je otopina alkohola u vodi. Međutim, otopine su također smjese plinovitih (na primjer, zrak) ili čvrstih (metalne legure) tvari.

Hlađenjem u uvjetima male brzine stvaranja centara kristalizacije i jakog porasta viskoznosti može doći do staklastog stanja. Stakla su izotropni čvrsti materijali dobiveni prehlađenjem rastaljenih anorganskih i organskih spojeva.

Poznate su mnoge tvari čiji se prijelaz iz kristalnog stanja u izotropnu tekućinu događa kroz srednje stanje tekućeg kristala. Karakterističan je za tvari čije su molekule u obliku dugih štapića (štapića) asimetrične strukture. Takvi fazni prijelazi, praćeni toplinskim učincima, uzrokuju naglu promjenu mehaničkih, optičkih, dielektričnih i drugih svojstava.

tekući kristali, poput tekućine, mogu imati oblik izdužene kapi ili oblik posude, imaju visoku fluidnost i sposobni su za stapanje. Naširoko se koriste u raznim područjima znanosti i tehnologije. Njihova optička svojstva jako ovise o malim promjenama vanjskih uvjeta. Ova se značajka koristi u elektrooptičkim uređajima. Konkretno, tekući kristali se koriste u proizvodnji elektroničkih uređaja ručni sat, vizualna oprema itd.

Među glavnim agregatnim stanjima je plazma- djelomično ili potpuno ionizirani plin. Prema načinu nastanka razlikuju se dvije vrste plazme: toplinska, koja nastaje zagrijavanjem plina na visoke temperature, i plinovita, koja nastaje pri električnim pražnjenjima u plinovitom mediju.

Plazmokemijski procesi zauzeli su čvrsto mjesto u nizu grana tehnike. Koriste se za rezanje i zavarivanje vatrostalnih metala, za sintezu raznih tvari, naširoko koriste plazma izvore svjetlosti, korištenje plazme u termonuklearnim elektranama obećava itd.

Agregatno stanje tvari

Supstanca- stvarni skup čestica međusobno povezanih kemijskim vezama i pod određenim uvjetima u jednom od agregatnih stanja. Svaka tvar sastoji se od skupa vrlo velikog broja čestica: atoma, molekula, iona, koji se mogu međusobno kombinirati u suradnike, koji se također nazivaju agregati ili klasteri. Ovisno o temperaturi i ponašanju čestica u asocijatu (međusobnom rasporedu čestica, njihovom broju i međudjelovanju u asocijatu, kao i rasporedu asocijata u prostoru i njihovoj međusobnoj interakciji), tvar može biti u dva glavna stanja: agregacije - kristalno (kruto) ili plinovito, i u prijelaznim agregatnim stanjima - amorfni (kruti), tekući kristal, tekućina i para. Kondenzirana su čvrsta, tekuće-kristalna i tekuća agregatna stanja, a jako su pražnjena parovita i plinovita.

Faza- ovo je skup homogenih mikropodručja, karakteriziranih istom uređenošću i koncentracijom čestica i zatvorenih u makroskopskom volumenu tvari omeđenom sučeljem. U tom shvaćanju faza je karakteristična samo za tvari koje su u kristalnom i plinovitom stanju, jer to su homogena agregatna stanja.

metafaza- ovo je skup heterogenih mikroregija koje se međusobno razlikuju po stupnju uređenosti čestica ili njihovoj koncentraciji i zatvorene su u makroskopskom volumenu tvari omeđenom sučeljem. U tom shvaćanju metafaza je karakteristična samo za tvari koje se nalaze u nehomogenim prijelaznim agregacijskim stanjima. Različite faze i metafaze mogu se miješati jedna s drugom, tvoreći jedno agregatno stanje, i tada između njih nema sučelja.

Obično se ne razdvaja koncept "osnovnog" i "prijelaznog" agregatnog stanja. Pojmovi "agregatno stanje", "faza" i "mezofaza" često se koriste kao sinonimi. Preporučljivo je razmotriti pet mogućih agregatnih stanja za stanje tvari: čvrsto, tekući kristal, tekućina, para, plin. Prijelaz jedne faze u drugu fazu naziva se fazni prijelaz prvog i drugog reda. Fazne prijelaze prve vrste karakteriziraju:

Nagla promjena fizičkih veličina koje opisuju stanje tvari (volumen, gustoća, viskoznost itd.);

Određena temperatura na kojoj se događa određeni fazni prijelaz

Određena toplina koja karakterizira ovaj prijelaz, jer razbiti međumolekulske veze.

Fazni prijelazi prve vrste opažaju se pri prijelazu iz jednog agregatnog stanja u drugo agregatno stanje. Fazni prijelazi druge vrste opažaju se kada se mijenja poredak čestica unutar jednog agregacijskog stanja, a karakteriziraju ih:

Postupna promjena fizikalnih svojstava tvari;

Promjena u rasporedu čestica tvari pod djelovanjem gradijenta vanjskih polja ili pri određenoj temperaturi, koja se naziva temperatura faznog prijelaza;

Toplina faznih prijelaza drugog reda jednaka je i blizu nule.

Glavna razlika između faznih prijelaza prvog i drugog reda je u tome što se pri prijelazima prve vrste mijenja prije svega energija čestica sustava, a kod prijelaza druge vrste mijenja se uređenost čestica sustava. čestice promjena sustava.

Prijelaz tvari iz krutog u tekuće stanje naziva se topljenje a karakterizira ga talište. Prijelaz tvari iz tekućeg u parovito stanje naziva se isparavanje a karakterizira ga vrelište. Za neke tvari s malom molekulskom masom i slabom međumolekularnom interakcijom moguć je izravan prijelaz iz krutog stanja u stanje pare, zaobilazeći tekuće stanje. Takav se prijelaz naziva sublimacija. Svi ti procesi mogu teći i u suprotnom smjeru: tada se tzv smrzavanje, kondenzacija, desublimacija.

Tvari koje se ne raspadaju taljenjem i vrenjem mogu biti, ovisno o temperaturi i tlaku, u sva četiri agregatna stanja.

Kruto stanje

Pri dovoljno niskim temperaturama gotovo sve tvari su u čvrstom stanju. U tom je stanju udaljenost između čestica tvari usporediva s veličinom samih čestica, što osigurava njihovu snažnu interakciju i značajan višak njihove potencijalne energije nad kinetičkom. čvrsta ograničeni samo manjim vibracijama i rotacijama u odnosu na njihov položaj, i nemaju translatorno kretanje. To dovodi do unutarnjeg reda u rasporedu čestica. Dakle, čvrste tvari karakteriziraju vlastiti oblik, mehanička čvrstoća, stalni volumen (praktički su nestlačive). Ovisno o stupnju uređenosti čestica krutine se dijele na kristalan i amorfan.

Kristalne tvari karakteriziraju prisutnost reda u rasporedu svih čestica. Čvrsta faza kristalnih tvari sastoji se od čestica koje tvore homogenu strukturu, koju karakterizira stroga ponovljivost iste jedinične ćelije u svim smjerovima. Elementarna ćelija kristala karakterizira trodimenzionalnu periodičnost u rasporedu čestica, tj. njegovu kristalnu rešetku. Kristalne rešetke klasificiraju se prema vrsti čestica koje čine kristal i prirodi privlačnih sila između njih.

Mnoge kristalne tvari, ovisno o uvjetima (temperatura, tlak), mogu imati različitu kristalnu strukturu. Ova pojava se zove polimorfizam. Poznate polimorfne modifikacije ugljika: grafit, fuleren, dijamant, karbin.

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

Razlika između amorfnih i kristalnih čestica:

izotropija - istovjetnost fizikalnih i kemijskih svojstava tijela ili medija u svim smjerovima, odn. neovisnost svojstava o smjeru;

nema fiksne točke tališta.

Staklo, taljeni kvarc i mnogi polimeri imaju amorfnu strukturu. Amorfne tvari manje stabilni od kristalnih, pa stoga svako amorfno tijelo s vremenom može prijeći u energetski stabilnije stanje - kristalno.

tekuće stanje

Kako temperatura raste, energija toplinskih vibracija čestica raste, a za svaku tvar postoji temperatura, počevši od koje energija toplinskih vibracija premašuje energiju veza. Čestice mogu izvoditi različite pokrete, pomičući se jedna u odnosu na drugu. I dalje ostaju u kontaktu, iako je ispravna geometrijska struktura čestica narušena - tvar postoji u tekućem stanju. Zbog pokretljivosti čestica za tekuće stanje Karakteristično je Brownovo gibanje, difuzija i volatilnost čestica. Važno svojstvo tekućine je viskoznost, koja karakterizira interasocijativne sile koje sprječavaju slobodno strujanje tekućine.

Tekućine zauzimaju srednji položaj između plinovitog i krutog stanja tvari. Urednija struktura od plina, ali manje od čvrste tvari.

Parno i plinovito stanje

Parno-plinovito stanje obično se ne razlikuje.

plin - to je vrlo razrijeđeni homogeni sustav, koji se sastoji od pojedinačnih molekula udaljenih jedna od druge, koje se mogu smatrati jednom dinamičkom fazom.

Steam - ovo je visoko ispražnjeni nehomogeni sustav, koji je mješavina molekula i nestabilnih malih suradnika koji se sastoje od tih molekula.

Molekularno-kinetička teorija objašnjava svojstva idealnog plina na temelju sljedećih odredbi: molekule čine kontinuirano nasumično gibanje; volumen molekula plina je zanemariv u usporedbi s međumolekularnim udaljenostima; između molekula plina nema privlačnih i odbojnih sila; prosječna kinetička energija molekula plina proporcionalna je njegovoj apsolutnoj temperaturi. Zbog neznatnosti sila međumolekularnog međudjelovanja i prisutnosti velikog slobodnog volumena, plinove karakteriziraju: velika brzina toplinskog gibanja i molekularne difuzije, težnja molekula da zauzmu što veći volumen, kao i velika kompresibilnost. .

Izolirani plinski sustav karakteriziraju četiri parametra: tlak, temperatura, volumen, količina tvari. Odnos između ovih parametara opisan je jednadžbom stanja za idealni plin:

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