Bilinen hemen hemen tüm maddeler, koşullara bağlı olarak gaz, sıvı, katı veya plazma halindedir. buna denir maddenin toplam hali . Agrega durumu kimyasal özellikleri etkilemez ve kimyasal yapı maddeler, ancak fiziksel hallerini (yoğunluk, viskozite, sıcaklık vb.) ve kimyasal süreçlerin hızını etkiler. Örneğin, gaz halindeki su buhar, sıvı halde sıvı, katı halde buz, kar, dondur. Kimyasal bileşim aynıdır, ancak fiziksel özellikler farklıdır. Fiziksel özelliklerdeki fark, bir maddenin molekülleri arasındaki farklı mesafeler ve aralarındaki çekim kuvvetleri ile ilişkilidir.

Gazlar karakterize edilir moleküller arasındaki büyük mesafeler ve küçük çekici kuvvetler. Gaz molekülleri kaotik hareket halindedir. Bu, gazların yoğunluğunun düşük olmasını, kendi şekillerine sahip olmamalarını, kendilerine sağlanan hacmin tamamını kaplamalarını, basınç değiştiğinde gazların hacimlerini değiştirmelerini açıklar.

sıvı halde moleküller birbirine daha yakındır, moleküller arası çekim kuvvetleri artar, moleküller kaotik öteleme hareketi içindedir. Bu nedenle, sıvıların yoğunluğu gazların yoğunluğundan çok daha fazladır, hacim kesindir, neredeyse basınca bağlı değildir, ancak sıvıların kendi şekilleri yoktur, ancak sağlanan bir kap şeklini alırlar. Bir "kısa menzilli düzen", yani bir kristal yapının başlangıcı (daha sonra tartışılacak) ile karakterize edilirler.

AT katılar ey parçacıklar (moleküller, atomlar, iyonlar) birbirine o kadar yakındır ki, çekim kuvvetleri itme kuvvetleriyle dengelenir, yani parçacıkların salınım hareketleri vardır ve öteleme yoktur. Bu nedenle, katı parçacıkları uzayda belirli noktalarda bulunurlar, "uzun menzilli düzen" ile karakterize edilirler (aşağıda tartışılacaktır), katıların belirli bir şekli, hacmi vardır.

Plazma- bu, elektrik yüklü parçacıkların (elektronlar, çekirdekler veya iyonlar) rastgele hareket ettiği herhangi bir nesnedir. Doğada plazma durumu baskındır ve iyonlaştırıcı faktörlerin etkisi altında ortaya çıkar: yüksek sıcaklık, elektrik boşalması, Elektromanyetik radyasyon yüksek enerjiler vb. İki tür plazma vardır: izotermal ve gaz deşarjı . Birincisi, yüksek sıcaklığın etkisi altında ortaya çıkar, oldukça kararlıdır, örneğin güneş, yıldızlar gibi uzun süre var olur. ateş topu. İkincisi, bir elektrik deşarjının etkisi altında ortaya çıkar ve yalnızca bir elektrik alanının varlığında, örneğin gazlı aydınlatma tüplerinde kararlıdır. Plazma, ideal gaz yasalarına uyan iyonize bir gaz olarak düşünülebilir.

Alınan malzeme ile ne yapacağız:

Bu materyalin sizin için yararlı olduğu ortaya çıktıysa, onu sosyal ağlardaki sayfanıza kaydedebilirsiniz:

Bu bölümdeki tüm konular:

Voronej 2011
Ders No. 1 (2 saat) Giriş Soruları: 1. Kimya konusu. Doğanın incelenmesinde kimyanın değeri ve teknolojinin gelişimi. 2. Temel

Kimyanın temel kantitatif yasaları
Kimyanın temel kantitatif yasaları şunları içerir: bileşimin sabitliği yasası, çoklu oranlar yasası ve eşdeğerler yasası. Bu yasalar 13. yüzyılın sonunda - 19. yüzyılın başında keşfedildi ve

Atomun yapısının modern modeli
Merkezde modern teori atomun yapısı, J. Thomson'un (1897'de elektronu keşfeden ve 1904'te atomun yüklü bir küre olduğu bir atom yapısı modeli öneren) çalışmalarıdır.

Orbital kuantum sayısı 0 1 2 3 4
Her l değeri, özel bir şekle sahip bir yörüngeye karşılık gelir, örneğin, s-yörüngesi küresel bir şekle sahiptir, p-yörüngesi bir halterdir. Aynı kabukta, E serisinde alt seviyelerin enerjisi artar.

Çok elektronlu atomların yapısı
Herhangi bir sistem gibi, atomlar da minimum enerjiye eğilimlidir. Bu, elektronların belirli bir durumunda, yani elde edilir. orbitallerde belirli bir elektron dağılımı ile. Kayıt

elementlerin periyodik özellikleri
Elementlerin elektronik yapıları periyodik olarak değiştiğinden, buna bağlı olarak elementlerin iyonlaşma enerjisi gibi elektronik yapıları tarafından belirlenen özellikleri de değişir.

DI Mendeleev'in periyodik element sistemi
1869'da D. I. Mendeleev keşfi duyurdu periyodik yasa, modern formülasyonu şu şekildedir: elementlerin özelliği, ayrıca bileşiklerinin biçimleri ve özellikleri

Kimyasal bağın genel özellikleri
Maddenin yapısı doktrini, çeşitli toplanma durumlarında maddelerin yapısının çeşitliliğinin nedenlerini açıklar. Modern fiziksel ve fizikokimyasal yöntemler deneysel olarak belirlemeyi mümkün kılar

Kimyasal bağ türleri
ana türlere Kimyasal bağ kovalent (polar ve apolar), iyonik ve metalik bağları içerir. Kovalent bağ, oluşan kimyasal bir bağdır.

Moleküller arası etkileşim türleri
Oluşumu sırasında elektron kabuklarının yeniden düzenlenmesinin gerçekleşmediği bağlara moleküller arasındaki etkileşimler denir. Moleküllerin ana etkileşim türleri yaklaşık olmalıdır.

Moleküllerin uzamsal yapısı
Moleküllerin uzamsal yapısı, elektron bulutlarının üst üste binmesinin uzamsal yönelimine, moleküldeki atom sayısına ve sayıya bağlıdır. elektron çiftleri nedeniyle bağlantılar

maddenin gaz hali. İdeal gazların kanunları. gerçek gazlar
Gazlar doğada yaygın olarak bulunur ve mühendislikte yaygın olarak kullanılır. Yakıt, soğutma sıvısı, hammadde olarak kullanılırlar. kimyasal endüstri, mekanik gerçekleştirmek için çalışma sıvısı

Maddenin sıvı halinin özellikleri
Özelliklerindeki sıvılar, gaz ve katı cisimler arasında bir ara pozisyon işgal eder. Kaynama noktasına yakın gazlarla benzerlikler gösterirler: sıvı, belirli bir şekli yoktur, amorf

Bazı maddelerin özellikleri
Madde Kristal Enerji Türü kristal kafes, kJ/mol Sıcaklık

Termodinamiğin genel kavramları
Termodinamik, çeşitli enerji türlerinin birbirine dönüşümünü inceleyen ve bu dönüşümlerin yasalarını belirleyen bir bilimdir. Bağımsız bir disiplin olarak

Termokimya. Kimyasal reaksiyonların termal etkileri
Herhangi bir kimyasal işlemin yanı sıra maddelerin bir dizi fiziksel dönüşümüne (buharlaşma, yoğuşma, erime, polimorfik dönüşümler vb.) her zaman iç stoktaki bir değişiklik eşlik eder.

Hess yasası ve sonuçları
Çok sayıda deneysel çalışmaya dayanarak, Rus akademisyen G.I. Hess, termokimyanın temel yasasını (1840) - ısı toplamlarının sabitliği yasasını keşfetti.

Bir ısı motorunun çalışma prensibi. Sistem verimliliği
Bir ısı motoru, ısıyı işe dönüştüren bir cihazdır. İlk ısı motoru 18. yüzyılın sonunda icat edildi (buhar). Şimdi iki tane var

Serbest ve bağlı enerji. sistemin entropisi
Herhangi bir enerji biçiminin tamamen ısıya dönüştürülebileceği bilinmektedir, ancak ısı diğer enerji türlerine yalnızca kısmen, şartlı olarak dönüştürülür, sistemin iç enerjisi

Sıcaklığın Kimyasal Reaksiyonların Yönüne Etkisi
DH DS DG Tepki yönü DH< 0 DS >0 DG< 0

Kimyasal kinetik kavramı
Kimyasal kinetik, kimyasal reaksiyonların hızının ve bunun çeşitli faktörlere bağımlılığının incelenmesidir - reaktanların doğası ve konsantrasyonu, basınç,

Kimyasal reaksiyonların hızını etkileyen faktörler. hareket eden kütleler kanunu
Aşağıdaki faktörler kimyasal reaksiyonların hızını etkiler: reaktanların doğası ve konsantrasyonu; sıcaklık, çözücünün doğası, bir katalizörün varlığı, vb.

Molekül aktivasyon teorisi. Arrhenius denklemi
Herhangi bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyona giren moleküllerin çarpışma sayısına bağlıdır, çünkü çarpışma sayısı reaktanların konsantrasyonlarıyla orantılıdır. Ancak, tüm tablolar

Katalitik reaksiyonların özellikleri. kataliz teorileri
Bir kimyasal reaksiyonun hızı bir katalizör ile kontrol edilebilir. Reaksiyonlara katılan ve reaksiyon sonunda kalan hızını değiştiren (çoğunlukla artan) maddeler

Tersinir ve geri döndürülemez reaksiyonlar. Kimyasal denge belirtileri
Tüm reaksiyonlar iki gruba ayrılabilir: geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz. Tersinmez reaksiyonlara çökelme, düşük ayrışan bir maddenin oluşumu veya gaz oluşumu eşlik eder. tersine çevrilebilir alan

Kimyasal denge sabiti
Tersine çevrilebilir bir kimyasal reaksiyon düşünün Genel görünüm, tüm maddelerin aynı toplam durumda olduğu, örneğin, sıvı: aA + bB D cC + dD, burada

Gibbs faz kuralı. Su Durum Şeması
Kimyasal etkileşimin olmadığı, sadece geçişin gözlendiği heterojen denge sistemlerinin niteliksel özellikleri oluşturan parçalar sistemler birden toplama durumu

Su için faz kuralı şu şekildedir:
С = 1+ 2 – Ф = 3 – Ф 4, ardından С = -1 (

Maddelerin kimyasal yakınlığı kavramı. Kimyasal reaksiyonların izoterm, izobar ve izokorlarının denklemleri
"Kimyasal afinite" terimi, maddelerin içine girme kabiliyetini ifade eder. kimyasal etkileşim bir arada. Farklı maddeler için, reaksiyona giren maddelerin doğasına bağlıdır.

Solvat (hidrat) çözünme teorisi
Çözeltiler, bileşimleri oldukça geniş sınırlar içinde değişebilen iki veya daha fazla maddeden oluşan homojen sistemlerdir.

Çözümlerin genel özellikleri
AT geç XIX yüzyılda Raoult, van't Hoff, Arrhenius, çözeltinin konsantrasyonu ile çözücünün doymuş buharının çözelti üzerindeki basıncı, sıcaklık ile ilgili çok önemli kalıplar oluşturdu.

Sıvı çözelti çeşitleri. çözünürlük
Sıvı çözeltiler oluşturma yeteneği, çeşitli bireysel maddelerde değişen derecelerde ifade edilir. Bazı maddeler süresiz olarak çözülebilir (su ve alkol), diğerleri - yalnızca sınırlı bir ölçüde.

Zayıf elektrolitlerin özellikleri
Suda veya polar moleküllerden oluşan diğer çözücülerde çözüldüğünde, elektrolitler ayrışmaya uğrar, yani aşağı yukarı olumlu ve olumsuz olarak bölünmüş

Güçlü elektrolitlerin özellikleri
Neredeyse tamamen ayrışan elektrolitler sulu çözeltiler güçlü elektrolitler denir. İle güçlü elektrolitler zaten cr'de bulunan tuzların çoğunu içerir

Bu koşullar altında, koloidal parçacıklar, çökelmelerini önleyen bir elektrik yükü ve bir hidrat kabuğu kazanır.
Kolloidal sistemler elde etmek için dispersiyon yöntemleri şunları içerir: mekanik - kırma, öğütme, öğütme vb.; elektrik - eylem altında metal sol elde etme

Koloidal çözeltilerin kararlılığı. Pıhtılaşma. peptizasyon
Bir koloidal çözeltinin kararlılığı, bu çözeltinin ana özelliklerinin sabitliği olarak anlaşılmaktadır: parçacık boyutlarının korunması (agregatif kararlılık).

Kolloid-dağılmış sistemlerin özellikleri
Kolloid-dağılmış sistemlerin tüm özellikleri üç ana gruba ayrılabilir: moleküler-kinetik, optik ve elektrokinetik. Moleküler kinetiği düşünün

Metabolik süreçlerin özellikleri
Kimyasal reaksiyonlar değişim ve redoks (Ox-Red) olarak ikiye ayrılır. Reaksiyon oksidasyon derecesini değiştirmiyorsa, bu tür reaksiyonlara değişim denir. onlar mümkün

Redoks işlemlerinin özellikleri
Redoks reaksiyonlarında, bir maddenin oksidasyon durumu değişir. Reaksiyonlar, aynı reaksiyon hacminde meydana gelenlere bölünebilir (örneğin,

Elektrokimyanın genel kavramları. Birinci ve ikinci türden iletkenler
Elektrokimya, elektrik ve kimyasal enerjinin karşılıklı dönüşüm modellerini inceleyen bir kimya dalıdır. Elektrokimyasal prosesler ayrılabilir

Elektrot potansiyeli kavramı
Galvanik hücrelerde meydana gelen süreçleri, yani kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürme işlemlerini düşünün. Galvanik bir hücreye elektrokimyasal denir

Daniel-Jacobi galvanik hücre
Daniel-Jacobi galvanik hücresi gibi iki elektrotun kendi iyonlarının çözeltilerinde olduğu bir sistem düşünün. İki yarım elemandan oluşur: daldırılmış çinko levha

Bir galvanik hücrenin elektromotor kuvveti
Bir galvanik hücrenin çalışması sırasında elektrotların elde edebileceği maksimum potansiyel farkına hücrenin elektromotor kuvveti (EMF) denir.

Polarizasyon ve aşırı gerilim
Kendiliğinden süreçlerde, elektrotların denge potansiyeli kurulur. geçerken elektrik akımı elektrotların potansiyeli değişir. Elektrot potansiyelindeki değişiklik

Elektroliz. Faraday kanunları
Elektroliz, elektrolitler yoluyla harici bir akım kaynağından sağlanan bir elektrik akımının etkisi altında elektrotlar üzerinde meydana gelen işlemlere verilen addır. seçildiğinde

metallerin korozyonu
Korozyon, bir metalin diğer maddelerle fiziksel ve kimyasal etkileşimi sonucunda yok olması durumudur. çevre. Bu, sistemin Gibbs enerjisinde bir azalma ile giden kendiliğinden bir süreçtir.

Polimer elde etme yöntemleri
Polimerler, moleküler ağırlıkları birkaç bin ila milyonlarca arasında değişen yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerdir. Polimer molekülleri denir

polimerlerin yapısı
Polimer makromolekülleri doğrusal, dallı ve ağ bağlantılı olabilir. Doğrusal polimerler, tek boyutlu elementlerin uzun zincirlerinden yapılan polimerlerdir, örn.

polimer özellikleri
Polimerlerin özellikleri şartlı olarak kimyasal ve fiziksel olarak ayrılabilir. Hem bunlar hem de diğer özellikler, polimerlerin yapısal özellikleri, hazırlanma yöntemleri, içine giren maddelerin doğası ile ilişkilidir.

Polimerlerin uygulanması
Polimer bazında lifler, filmler, kauçuklar, vernikler, yapıştırıcılar, plastikler ve kompozit malzemeler (kompozitler) elde edilir. Lifler çözeltileri zorlayarak elde edilir veya

Katyonların tanımlanması için bazı reaktifler
Reaktif Formül Katyon Reaksiyon ürünü Alizarin C14H6O

Enstrümantal analiz yöntemleri
AT son yıllar giderek daha yaygın kullanım enstrümantal yöntemler birçok avantajı olan analiz: hız, yüksek hassasiyet, eşzamanlı belirleme olasılığı

Agregasyon halinin ne olduğu, katıların, sıvıların ve gazların hangi özellik ve niteliklere sahip olduğuyla ilgili sorular çeşitli eğitim kurslarında dikkate alınır. Yapının kendi karakteristik özelliklerine sahip üç klasik madde durumu vardır. Onların anlaşılması, dünya bilimlerinin, canlı organizmaların ve üretim faaliyetlerinin anlaşılmasında önemli bir noktadır. Bu sorular fizik, kimya, coğrafya, jeoloji, fiziksel kimya ve diğerleri tarafından incelenir. bilimsel disiplinler. Belirli koşullar altında üç temel hal türünden birinde bulunan maddeler, sıcaklık veya basınçtaki artış veya azalma ile değişebilir. Doğada, teknolojide ve günlük yaşamda gerçekleştirildikleri şekliyle bir kümelenme durumundan diğerine olası geçişleri ele alalım.

Toplanma durumu nedir?

Latince kökenli "aggrego" kelimesi Rusçaya çevrildiğinde "eklemek" anlamına gelir. Bilimsel terim aynı cismin, maddenin durumunu ifade eder. Katıların, gazların ve sıvıların belirli sıcaklık değerlerinde ve farklı basınçlarda bulunması, Dünya'nın tüm kabuklarının karakteristiğidir. Üç temel toplu duruma ek olarak, bir de dördüncüsü vardır. -de yükselmiş sıcaklık ve sabit bir basınçta gaz bir plazmaya dönüşür. Toplanma halinin ne olduğunu daha iyi anlamak için, maddeleri ve cisimleri oluşturan en küçük parçacıkları hatırlamak gerekir.

Yukarıdaki diyagram şunları göstermektedir: a - gaz; b - sıvı; c katı bir cisimdir. Bu tür şekillerde daireler, maddelerin yapısal unsurlarını gösterir. BT sembol, aslında atomlar, moleküller, iyonlar katı toplar değildir. Atomlar, çevresinde negatif yüklü elektronların yüksek hızda hareket ettiği pozitif yüklü bir çekirdekten oluşur. Hakkında bilgi mikroskobik yapı maddeler, farklı toplu formlar arasında var olan farklılıkların daha iyi anlaşılmasına yardımcı olur.

Mikro dünya hakkında fikirler: Antik Yunanistan'dan 17. yüzyıla

Fiziksel bedenleri oluşturan parçacıklar hakkında ilk bilgiler antik Yunanistan'da ortaya çıktı. Düşünürler Democritus ve Epicurus, atom gibi bir kavramı tanıttı. Farklı maddelerin bu en küçük bölünmez parçacıklarının bir şekle, belirli boyutlara sahip olduğuna, birbirleriyle hareket edebildiğine ve etkileşime girebildiğine inanıyorlardı. Atom bilimi, zamanı için eski Yunan'ın en ileri öğretisi haline geldi. Ancak gelişimi Orta Çağ'da yavaşladı. O zamandan beri bilim adamlarına Roma Katolik Kilisesi'nin Engizisyonu tarafından zulmedildi. Bu nedenle, modern zamanlara kadar, maddenin kümelenme halinin ne olduğuna dair net bir kavram yoktu. Bilim adamları R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier, ancak 17. yüzyıldan sonra atom-moleküler teorinin bugün bile önemini kaybetmeyen hükümlerini formüle ettiler.

Atomlar, moleküller, iyonlar - maddenin yapısının mikroskobik parçacıkları

Mikrokozmosun anlaşılmasında önemli bir atılım, elektron mikroskobunun icat edildiği 20. yüzyılda gerçekleşti. Bilim adamlarının daha önce yaptığı keşifleri hesaba katarak, mikro dünyanın uyumlu bir resmini bir araya getirmek mümkün oldu. Maddenin en küçük parçacıklarının durumunu ve davranışını açıklayan teoriler oldukça karmaşıktır, alana aittirler.Maddenin farklı toplu hallerinin özelliklerini anlamak için, farklı oluşturan ana yapısal parçacıkların isimlerini ve özelliklerini bilmek yeterlidir. maddeler.

1. Atomlar kimyasal olarak bölünemez parçacıklardır. Kimyasal reaksiyonlarda korunur, ancak nükleerde yok edilir. Metaller ve atomik yapıdaki diğer birçok madde, normal koşullar altında katı bir topaklanma durumuna sahiptir.
2. Moleküller, kimyasal reaksiyonlarda parçalanan ve oluşan parçacıklardır. oksijen, su, karbondioksit, kükürt. Oksijen, nitrojen, kükürt dioksit, karbon, oksijenin normal şartlar altında toplanma hali gaz halindedir.
3. İyonlar, atomların ve moleküllerin elektron kazandıklarında veya kaybettiklerinde dönüştüğü yüklü parçacıklardır - mikroskobik negatif yüklü parçacıklar. Birçok tuz, örneğin sofra tuzu, demir ve bakır sülfat gibi iyonik bir yapıya sahiptir.

Parçacıkları uzayda belirli bir şekilde bulunan maddeler vardır. Atomların, iyonların, moleküllerin sıralı karşılıklı pozisyonuna kristal kafes denir. Genellikle iyonik ve atomik kristal kafesler katılar için tipiktir, moleküler - sıvılar ve gazlar için. Elmas yüksek bir sertliğe sahiptir. Atomik kristal kafesi karbon atomlarından oluşur. Ancak yumuşak grafit de bu kimyasal elementin atomlarından oluşur. Sadece uzayda farklı konumlanmışlardır. Kükürtün olağan agregasyon durumu katıdır, ancak yüksek sıcaklıklar ah, madde sıvı ve şekilsiz bir kütleye dönüşür.

Katı bir topaklanma halindeki maddeler

Normal koşullar altında katılar hacimlerini ve şekillerini korurlar. Örneğin, bir kum tanesi, bir şeker tanesi, tuz, bir kaya parçası veya metal. Şeker ısıtılırsa, madde erimeye başlar ve viskoz kahverengi bir sıvıya dönüşür. Isıtmayı durdurun - yine bir katı elde ederiz. Bu, bir katının bir sıvıya geçişinin ana koşullarından birinin ısınması veya madde parçacıklarının iç enerjisindeki bir artış olduğu anlamına gelir. Gıdalarda kullanılan tuzun katı agregasyon hali de değiştirilebilir. Ancak sofra tuzunu eritmek için şekeri ısıtırken olduğundan daha yüksek bir sıcaklığa ihtiyacınız vardır. Gerçek şu ki, şeker moleküllerden oluşur ve tuz- birbirini daha güçlü çeken yüklü iyonlardan. Sıvı haldeki katılar, kristal kafesleri bozulduğu için şeklini korumaz.

Erime sırasında tuzun topaklaşmasının sıvı hali, kristallerdeki iyonlar arasındaki bağın kırılmasıyla açıklanır. Elektrik yüklerini taşıyabilen yüklü parçacıklar salınır. Erimiş tuzlar elektriği iletir ve iletkendir. Kimya, metalürji ve mühendislik endüstrilerinde katılar, onlardan yeni bileşikler elde etmek veya onlara vermek için sıvılara dönüştürülür. farklı şekiller. Metal alaşımları yaygın olarak kullanılmaktadır. Katı hammaddelerin toplanma durumundaki değişikliklerle ilişkili olarak bunları elde etmenin birkaç yolu vardır.

Sıvı, agregasyonun temel hallerinden biridir.

50 ml suyu yuvarlak tabanlı bir şişeye dökerseniz, maddenin hemen kimyasal bir kap şeklini aldığını fark edeceksiniz. Ancak mataradan suyu boşalttığımız anda sıvı hemen masanın yüzeyine yayılacaktır. Suyun hacmi aynı kalacak - 50 ml ve şekli değişecek. Bu özellikler için tipik sıvı form maddenin varlığı. Sıvılar birçok organik maddedir: alkoller, sebze yağları, asitler.

Süt bir emülsiyondur, yani içinde yağ damlacıkları bulunan bir sıvıdır. Yararlı bir sıvı mineral yağdır. Karada ve okyanusta sondaj kuleleri kullanılarak kuyulardan çıkarılır. Deniz suyu aynı zamanda sanayi için de bir hammaddedir. Nehirlerin ve göllerin tatlı sularından farkı, başta tuzlar olmak üzere çözünmüş maddelerin içeriğinde yatmaktadır. Su kütlelerinin yüzeyinden buharlaşma sırasında sadece H 2 O molekülleri buhar durumuna geçer, çözünen maddeler kalır. Deniz suyundan faydalı maddeler elde etme yöntemleri ve arıtma yöntemleri bu özelliğe dayanmaktadır.

Tuzların tamamen uzaklaştırılması ile damıtılmış su elde edilir. 100°C'de kaynar ve 0°C'de donar. Tuzlu sular farklı sıcaklıklarda kaynar ve buza dönüşür. Örneğin Arktik Okyanusu'ndaki su, 2°C'lik bir yüzey sıcaklığında donar.

Normal koşullar altında cıvanın toplam hali bir sıvıdır. Bu gümüş grisi metal genellikle tıbbi termometrelerle doldurulur. Isıtıldığında cıva sütunu ölçekte yükselir, madde genişler. Alkol neden cıva yerine kırmızı boya ile renklendirildi? Bu, sıvı metalin özellikleri ile açıklanmaktadır. 30 derecelik donlarda cıvanın toplanma durumu değişir, madde katılaşır.

Tıbbi termometre kırılmışsa ve cıva dökülmüşse, ellerinizle gümüş topları toplamak tehlikelidir. Cıva buharını solumak zararlıdır, bu madde çok zehirlidir. Bu gibi durumlarda çocukların ebeveynlerden, yetişkinlerden yardım alması gerekir.

gaz hali

Gazlar hacimlerini ve şekillerini koruyamazlar. Şişeyi oksijenle üstüne kadar doldurun kimyasal formül Yaklaşık 2). Şişeyi açar açmaz, maddenin molekülleri odadaki hava ile karışmaya başlayacaktır. Bunun nedeni Brown hareketidir. Eski Yunan bilim adamı Demokritos bile madde parçacıklarının sürekli hareket halinde olduğuna inanıyordu. Katılarda, normal koşullar altında atomların, moleküllerin, iyonların kristal kafesi terk etme, diğer parçacıklarla bağlardan kurtulma fırsatları yoktur. Bu ancak dışarıdan büyük miktarda enerji sağlandığında mümkündür.

Sıvılarda, parçacıklar arasındaki mesafe katılardan biraz daha fazladır; moleküller arası bağları kırmak için daha az enerji gerektirirler. Örneğin, oksijenin sıvı toplam durumu, yalnızca gaz sıcaklığı -183 °C'ye düştüğünde gözlenir. -223 °C'de O2 molekülleri bir katı oluşturur. Sıcaklık verilen değerlerin üzerine çıktığında oksijen gaza dönüşür. Normal şartlar altında bu formdadır. Açık endüstriyel Girişimcilik atmosferik havayı ayırmak ve ondan nitrojen ve oksijen elde etmek için özel tesisler var. Önce hava soğutulur ve sıvılaştırılır ve ardından sıcaklık kademeli olarak artırılır. Azot ve oksijen zaman zaman gazlara dönüşür farklı koşullar.

Dünya atmosferi hacimce %21 oksijen ve %78 azot içerir. Sıvı formda, bu maddeler gezegenin gaz kabuğunda bulunmaz. sıvı oksijen vardır açık mavi renk, ben buradayım yüksek basınç tıbbi kurumlarda kullanılmak üzere silindirleri doldurun. Endüstride ve inşaatta, birçok işlem için sıvılaştırılmış gazlar gereklidir. Oksijen, kimyada - inorganik ve metallerin oksidasyon reaksiyonları için gaz kaynağı ve metallerin kesilmesi için gereklidir. organik madde. Bir oksijen tüpünün valfini açarsanız, basınç düşer, sıvı gaza dönüşür.

Sıvılaştırılmış propan, metan ve bütan enerji, ulaşım, sanayi ve ev faaliyetlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu maddeler elde edilen doğal gaz veya petrol besleme stokunun kırılması (bölünmesi) sırasında. Karbon sıvı ve gaz karışımları birçok ülkenin ekonomisinde önemli rol oynamaktadır. Ancak petrol ve doğal gaz rezervleri ciddi şekilde tükendi. Bilim adamlarına göre bu hammadde 100-120 yıl dayanacak. Alternatif bir enerji kaynağı hava akışıdır (rüzgar). Hızlı akan nehirler, denizlerin ve okyanusların kıyılarındaki gelgitler enerji santrallerini çalıştırmak için kullanılır.

Oksijen, diğer gazlar gibi, bir plazmayı temsil eden dördüncü toplanma durumunda olabilir. Katıdan gaz haline alışılmadık bir geçiş - karakteristik kristal iyot. Koyu mor bir madde süblimasyona uğrar - sıvı halini atlayarak gaza dönüşür.

Bir toplu madde formundan diğerine geçişler nasıl gerçekleştirilir?

Maddelerin agregasyon durumundaki değişiklikler kimyasal dönüşümlerle ilişkili değildir, bunlar fiziksel olaylar. Sıcaklık yükseldiğinde birçok katı erir ve sıvı hale dönüşür. Sıcaklığın daha da artması, buharlaşmaya, yani maddenin gaz haline gelmesine neden olabilir. Doğada ve ekonomide, bu tür geçişler, Dünya'daki ana maddelerden birinin karakteristiğidir. Buz, sıvı, buhar, suyun farklı dış koşullar altındaki halleridir. Bileşik aynıdır, formülü H 2 O'dur. 0 ° C sıcaklıkta ve bu değerin altında su kristalleşir, yani buza dönüşür. Sıcaklık yükseldiğinde ortaya çıkan kristaller yok edilir - buz erir, tekrar sıvı su elde edilir. Isıtıldığında, buharlaşma oluşur - suyun gaza dönüşümü - ne zaman bile devam eder. Düşük sıcaklık. Örneğin, su buharlaştığı için donmuş su birikintileri yavaş yavaş kaybolur. Soğuk havalarda bile ıslak giysiler kurur ancak bu süreç sıcak bir güne göre daha uzun sürer.

Suyun bir durumdan diğerine listelenen tüm geçişleri, Dünya'nın doğası için büyük önem taşımaktadır. Atmosferik olaylar, iklim ve hava durumu, okyanusların yüzeyinden suyun buharlaşması, nemin bulutlar ve sis şeklinde karaya aktarılması, yağış (yağmur, kar, dolu) ile ilişkilidir. Bu olaylar doğadaki Dünya su döngüsünün temelini oluşturur.

Toplam kükürt halleri nasıl değişir?

Normal şartlar altında, kükürt parlak parlak kristaller veya açık sarı bir tozdur, yani bir katıdır. Kükürtün agrega durumu ısıtıldığında değişir. İlk olarak, sıcaklık 190 ° C'ye yükseldiğinde sarı madde eriyerek hareketli bir sıvıya dönüşür.

Sıvı kükürt hızlı bir şekilde içine dökülürse soğuk su, daha sonra kahverengi amorf bir kütle elde edilir. Kükürt eriyiğinin daha fazla ısıtılmasıyla, giderek daha viskoz hale gelir ve koyulaşır. 300 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kükürtün toplanma durumu tekrar değişir, madde sıvı özelliklerini kazanır, hareketli hale gelir. Bu geçişler, elementin atomlarının farklı uzunluklarda zincirler oluşturma yeteneğinden kaynaklanmaktadır.

Maddeler neden farklı fiziksel hallerde olabilir?

Basit bir madde olan sülfürün topaklanma durumu normal koşullar altında katıdır. Kükürt dioksit bir gazdır, sülfürik asit sudan daha ağır yağlı bir sıvıdır. Hidroklorik ve nitrik asitlerin aksine uçucu değildir; moleküller yüzeyinden buharlaşmaz. Kristallerin ısıtılmasıyla elde edilen plastik kükürt hangi kümelenme durumuna sahiptir?

Amorf bir formda, madde hafif bir akışkanlığa sahip bir sıvı yapısına sahiptir. Ancak plastik kükürt aynı anda şeklini (katı olarak) korur. Katıların bir takım karakteristik özelliklerine sahip olan sıvı kristaller vardır. Bu nedenle, farklı koşullar altında maddenin durumu, doğasına, sıcaklığına, basıncına ve diğer dış koşullara bağlıdır.

Katıların yapısındaki özellikler nelerdir?

Maddenin ana toplu halleri arasındaki mevcut farklılıklar, atomlar, iyonlar ve moleküller arasındaki etkileşimle açıklanır. Örneğin, maddenin katı toplam hali neden cisimlerin hacmini ve şeklini koruma yeteneğine yol açar? Bir metalin veya tuzun kristal kafesinde, yapısal parçacıklar birbirini çeker. Metallerde, pozitif yüklü iyonlar sözde "elektron gazı" ile etkileşime girer - bir metal parçasında serbest elektronların birikmesi. Tuz kristalleri, zıt yüklü parçacıkların - iyonların çekimi nedeniyle ortaya çıkar. Katıların yukarıdaki yapısal birimleri arasındaki mesafe, parçacıkların kendi boyutlarından çok daha küçüktür. Bu durumda elektrostatik çekim etki eder, güç verir ve itme yeterince güçlü değildir.

Bir maddenin topaklanma halindeki katı halini yok etmek için çaba gösterilmelidir. Metaller, tuzlar, atomik kristaller çok yüksek sıcaklıklarda erir. Örneğin demir, 1538 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda sıvı hale gelir. Tungsten refrakterdir ve ampuller için akkor filamentler yapmak için kullanılır. 3000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda sıvı hale gelen alaşımlar vardır. Yeryüzündeki birçok kişi katı haldedir. Bu hammadde, maden ocaklarında ve taş ocaklarında ekipman yardımı ile çıkarılır.

Bir kristalden bir iyonu bile ayırmak için büyük miktarda enerji harcamak gerekir. Ama sonuçta, kristal kafesin parçalanması için tuzu suda eritmek yeterlidir! Bu fenomen, suyun polar bir çözücü olarak şaşırtıcı özellikleri ile açıklanmaktadır. H 2 O molekülleri tuz iyonları ile etkileşime girerek aralarındaki kimyasal bağı yok eder. Bu nedenle çözünme, farklı maddelerin basit bir karışımı değil, fiziksel ve kimyasal etkileşim onların arasında.

Sıvı molekülleri nasıl etkileşir?

Su sıvı, katı ve gaz (buhar) olabilir. Bunlar, normal koşullar altında ana kümelenme durumlarıdır. Su molekülleri, kendisine bağlı iki hidrojen atomu ile bir oksijen atomundan oluşur. Moleküldeki kimyasal bağda bir polarizasyon vardır, oksijen atomları üzerinde kısmi bir negatif yük belirir. Hidrojen molekülde pozitif kutup haline gelir ve başka bir molekülün oksijen atomuna çekilir. Buna "hidrojen bağı" denir.

Agregasyonun sıvı durumu, boyutlarıyla karşılaştırılabilir yapısal parçacıklar arasındaki mesafelerle karakterize edilir. Çekim vardır, ancak zayıftır, bu nedenle su şeklini korumaz. Buharlaşma, oda sıcaklığında bile sıvının yüzeyinde meydana gelen bağların tahrip olması nedeniyle oluşur.

Gazlarda moleküller arası etkileşimler var mı?

Bir maddenin gaz hali, bir dizi parametrede sıvı ve katıdan farklıdır. Gazların yapısal parçacıkları arasında moleküllerin boyutundan çok daha büyük boşluklar vardır. Bu durumda, çekim kuvvetleri hiç çalışmaz. Gaz halindeki agregasyon durumu, havanın bileşiminde bulunan maddelerin karakteristiğidir: nitrojen, oksijen, karbon dioksit. Aşağıdaki şekilde birinci küp gazla, ikincisi sıvıyla ve üçüncüsü katıyla doldurulmuştur.

Birçok sıvı uçucudur; bir maddenin molekülleri yüzeylerinden koparak havaya geçer. Örneğin, bir pamuklu çubuk suya batırılırsa amonyak sonra beyaz duman çıkar. Havada, hidroklorik asit ile amonyak arasında kimyasal bir reaksiyon meydana gelir, amonyum klorür elde edilir. Bu madde maddenin hangi halindedir? Beyaz duman oluşturan parçacıkları, tuzun en küçük katı kristalleridir. Bu deney bir davlumbaz altında yapılmalıdır, maddeler zehirlidir.

Çözüm

Gazın toplam durumu birçok seçkin fizikçi ve kimyager tarafından incelenmiştir: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Claiperon, Mendeleev, Le Chatelier. Bilim adamları, dış koşullar değiştiğinde gaz halindeki maddelerin kimyasal reaksiyonlardaki davranışını açıklayan yasalar formüle ettiler. Açık düzenlilikler sadece okul ve üniversite fizik ve kimya ders kitaplarına girmedi. Birçok kimya endüstrisi, farklı kümelenme durumlarındaki maddelerin davranışları ve özellikleri hakkındaki bilgilere dayanmaktadır.

Giriş

1. Maddenin toplam hali - gaz

2. Maddenin toplam hali - sıvı

3. Maddenin toplam hali - katı

4. Maddenin dördüncü hali plazmadır

Çözüm

Kullanılan literatür listesi

Giriş

Bildiğiniz gibi doğadaki birçok madde katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç halde bulunabilir.

Madde parçacıklarının katı haldeki etkileşimi en belirgindir. Moleküller arasındaki mesafe yaklaşık olarak kendi boyutlarına eşittir. Bu, parçacıkları pratik olarak hareket etme fırsatından mahrum bırakan yeterince güçlü bir etkileşime yol açar: belirli bir denge pozisyonu etrafında salınırlar. Şekillerini ve hacimlerini korurlar.

Sıvıların özellikleri de yapılarıyla açıklanır. Sıvılardaki madde parçacıkları, katılardan daha az yoğun bir şekilde etkileşime girer ve bu nedenle, sıçramalar ve sınırlarda konumlarını değiştirebilirler - sıvılar şeklini korumazlar - akışkandırlar.

Bir gaz, birbirinden bağımsız olarak her yönde rastgele hareket eden bir moleküller topluluğudur. Gazların kendi şekilleri yoktur, kendilerine verilen hacmin tamamını kaplarlar ve kolayca sıkıştırılırlar.

Maddenin başka bir hali daha var - plazma.

Bu çalışmanın amacı, maddenin mevcut toplam hallerini dikkate almak, tüm avantajlarını ve dezavantajlarını belirlemektir.

Bunu yapmak için, aşağıdaki toplu durumları gerçekleştirmek ve dikkate almak gerekir:

2. sıvılar

3. katılar

3. Maddenin toplam hali - katı

Sağlam, maddenin diğer kümelenme hallerinden farklı olan dört küme halinden biri (sıvılar, gazlar, plazmalar) denge konumları etrafında küçük titreşimler yapan atomların termal hareketinin şeklinin ve doğasının kararlılığı. T. t.'nin kristal hali ile birlikte, camsı hali de dahil olmak üzere amorf hali vardır. Kristaller, atomların düzenlenmesinde uzun menzilli düzen ile karakterize edilir. Amorf cisimlerde uzun menzilli bir düzen yoktur.

toplama durumu- bu, belirli bir sıcaklık ve basınç aralığında, özelliklerle karakterize edilen bir madde halidir: hacim ve şekli koruma yeteneği (katı) veya yetersizlik (sıvı, gaz); uzun menzilli (katı) veya kısa menzilli (sıvı) düzenin ve diğer özelliklerin varlığı veya yokluğu.

Bir madde üç toplama durumunda olabilir: katı, sıvı veya gaz halinde, şu anda ek bir plazma (iyonik) durumu ayırt edilir.

AT gazlı Bu durumda, bir maddenin atomları ve molekülleri arasındaki mesafe büyüktür, etkileşim kuvvetleri küçüktür ve uzayda rastgele hareket eden parçacıklar, potansiyel enerjiyi aşan büyük bir kinetik enerjiye sahiptir. Gaz halindeki maddenin ne şekli ne de hacmi vardır. Gaz mevcut tüm alanı doldurur. Bu durum, düşük yoğunluklu maddeler için tipiktir.

AT sıvı durumda, bir maddenin hacminde periyodik olarak düzenli bir atom düzenlemesine sahip ayrı bölümler göründüğünde, ancak bu bölümlerin karşılıklı yönelimi de olmadığında, yalnızca atomların veya moleküllerin kısa menzilli düzeni korunur. Kısa menzil düzeni kararsızdır ve atomların termal titreşimlerinin etkisi altında ya kaybolabilir ya da yeniden ortaya çıkabilir. Bir sıvının moleküllerinin belirli bir konumu yoktur ve aynı zamanda tam bir hareket serbestliğine sahip değildirler. Sıvı haldeki maddenin kendi şekli yoktur, sadece hacmini muhafaza eder. Sıvı, kabın hacminin yalnızca bir kısmını kaplayabilir, ancak kabın tüm yüzeyi boyunca serbestçe akabilir. Sıvı hal genellikle katı ve gaz arasında bir ara madde olarak kabul edilir.

AT sağlam madde, atomların diziliş sırası kesin olarak tanımlanmış, düzenli bir şekilde düzenlenmiş hale gelir, parçacıkların etkileşim kuvvetleri karşılıklı olarak dengelenir, böylece cisimler şekillerini ve hacimlerini korur. Atomların uzayda düzenli olarak sıralanması kristal durumu karakterize eder, atomlar bir kristal kafes oluşturur.

Katılar amorf veya kristal bir yapıya sahiptir. İçin amorf Cisimler, yalnızca atomların veya moleküllerin düzeninde kısa menzilli bir düzenle, uzayda atomların, moleküllerin veya iyonların kaotik bir düzeniyle karakterize edilir. Amorf cisimlerin örnekleri, gerçekte bir sıvı gibi yavaş akmalarına rağmen katı halde görünen cam, zift ve zifttir. Amorf cisimler, kristal cisimlerin aksine, belirli bir erime noktasına sahip değildir. Amorf cisimler, kristal katılar ve sıvılar arasında bir ara pozisyon işgal eder.

Çoğu katı var kristal uzayda atomların veya moleküllerin düzenli bir düzenlemesi ile karakterize edilen bir yapı. Kristal yapı, yapının elemanları periyodik olarak tekrarlandığında uzun menzilli bir düzen ile karakterize edilir; kısa menzilli düzende böyle düzenli bir tekrar yoktur. Karakteristik özellik kristal gövde, şekli koruma yeteneğidir. Modeli uzamsal bir kafes olan ideal bir kristalin işareti simetri özelliğidir. Simetri, katı bir cismin kristal kafesinin, noktaları simetri düzlemi adı verilen belirli bir düzlemden yansıtıldığında kendisiyle hizalanacak teorik yeteneği olarak anlaşılır. Dış formun simetrisi, kristalin iç yapısının simetrisini yansıtır. Örneğin, tüm metaller, iki tür simetri ile karakterize edilen kristal bir yapıya sahiptir: kübik ve altıgen.

Düzensiz atom dağılımına sahip amorf yapılarda, maddenin özellikleri farklı yönlerde aynıdır, yani camsı (amorf) maddeler izotropiktir.

Tüm kristaller anizotropi ile karakterize edilir. Kristallerde, atomlar arasındaki mesafeler sıralıdır, ancak sıranın derecesi farklı yönlerde farklı olabilir, bu da kristal maddenin farklı yönlerde özelliklerinde bir farka yol açar. Bir kristal maddenin özelliklerinin kafesindeki yöne bağımlılığına denir. anizotropiözellikler. Anizotropi, hem fiziksel hem de mekanik ve diğer özellikleri ölçerken kendini gösterir. Kristalde yöne bağlı olmayan özellikler (yoğunluk, ısı kapasitesi) vardır. Özelliklerin çoğu yön seçimine bağlıdır.

Belirli bir malzeme hacmine sahip nesnelerin özelliklerini ölçmek mümkündür: boyutlar - birkaç milimetreden onlarca santimetreye. Kristal hücre ile aynı yapıya sahip olan bu cisimlere tek kristal denir.

Özelliklerin anizotropisi, tek kristallerde kendini gösterir ve rastgele yönlendirilmiş birçok küçük kristalden oluşan çok kristalli bir maddede pratikte yoktur. Bu nedenle, polikristal maddelere yarı izotropik denir.

Demetler, bobinler (globüller), fibriller vb. şeklinde supramoleküler yapıların oluşumu ile molekülleri düzenli bir şekilde düzenlenebilen polimerlerin kristalleşmesi belirli bir sıcaklık aralığında gerçekleşir. Moleküllerin ve agregalarının karmaşık yapısı, polimerlerin ısınma üzerine spesifik davranışını belirler. Düşük viskozite ile sıvı hale geçemezler, gaz halleri yoktur. Katı formda polimerler camsı, oldukça elastik ve viskoz hallerde olabilir. Doğrusal veya dallanmış moleküllere sahip polimerler, polimerin deformasyon sürecinde kendini gösteren sıcaklıktaki bir değişiklikle bir durumdan diğerine değişebilir. Şek. Şekil 9, deformasyonun sıcaklığa bağımlılığını göstermektedir.

Pirinç. 9 Amorf polimerin termomekanik eğrisi: t c , t t, t p - sırasıyla cam geçiş sıcaklığı, akışkanlık ve kimyasal ayrışmanın başlangıcı; I - III - sırasıyla camsı, oldukça elastik ve viskoz bir durumun bölgeleri; Δ ben- deformasyon.

Moleküllerin dizilişinin uzamsal yapısı, yalnızca polimerin camsı durumunu belirler. Düşük sıcaklıklarda, tüm polimerler elastik olarak deforme olur (Şekil 9, bölge 1). Camsı geçiş sıcaklığının üstünde t c doğrusal bir yapıya sahip amorf bir polimer oldukça elastik bir duruma geçer ( bölge II) ve camsı ve oldukça elastik durumlardaki deformasyonu tersine çevrilebilir. Akma noktasının üzerinde ısıtma t t polimeri viskoz bir duruma dönüştürür ( bölge III). Polimerin viskoz haldeki deformasyonu geri döndürülemez. Uzamsal (ağ, çapraz bağlı) yapıya sahip amorf bir polimer, viskoz bir duruma sahip değildir, oldukça elastik durumun sıcaklık bölgesi, polimer ayrışma sıcaklığına kadar genişler. t R. Bu davranış, kauçuk tipi malzemeler için tipiktir.

Bir maddenin herhangi bir agrega halindeki sıcaklığı, parçacıklarının (atomlar ve moleküller) ortalama kinetik enerjisini karakterize eder. Vücutlardaki bu parçacıklar, enerjinin minimum olduğu denge merkezine göre esas olarak salınım hareketlerinin kinetik enerjisine sahiptir. Belirli bir kritik sıcaklığa ulaşıldığında, katı malzeme gücünü (kararlılığını) kaybederek erir ve sıvı buhara dönüşür: kaynar ve buharlaşır. Bu kritik sıcaklıklar erime ve kaynama noktalarıdır.

Kristal bir malzeme belirli bir sıcaklıkta ısıtıldığında, moleküller o kadar kuvvetli hareket eder ki, polimerdeki sert bağlar kırılır ve kristaller yok edilir - sıvı hale geçerler. Kristallerin ve sıvının dengede olduğu sıcaklığa kristalin erime noktası veya sıvının katılaşma noktası denir. İyot için bu sıcaklık 114 o C dir.

Her kimyasal element kendi erime noktasına sahiptir t pl katı ve sıvı varlığını ve kaynama noktasını ayırır t kip, sıvının gaza geçişine karşılık gelir. Bu sıcaklıklarda, maddeler termodinamik dengededir. Toplanma durumundaki bir değişikliğe, serbest enerji, entropi, yoğunluk ve diğerlerinde atlama benzeri bir değişiklik eşlik edebilir. fiziksel özellikler.

Çeşitli durumları tanımlamak için fizik daha geniş bir kavram kullanır termodinamik faz. Bir aşamadan diğerine geçişleri tanımlayan olaylara kritik denir.

Isıtıldığında, maddeler faz dönüşümlerine uğrar. Bakır eritildiğinde (1083 o C), atomların sadece kısa menzilli düzene sahip olduğu bir sıvıya dönüşür. Bakır, 1 atm basınçta 2310°C'de kaynar ve rastgele dizilmiş bakır atomları ile gaz halindeki bakıra dönüşür. Erime noktasında, kristalin ve sıvının doymuş buharının basınçları eşittir.

Malzeme bir bütün olarak bir sistemdir.

sistem- birleştirilmiş bir grup madde fiziksel, kimyasal veya mekanik etkileşimler. faz diğer parçalardan ayrılmış, sistemin homojen bir parçası olarak adlandırılır. fiziksel arayüzler (dökme demirde: grafit + demir taneleri; buzlu suda: buz + su).Bileşenler sistemleri oluşturan farklı aşamalardır. bu sistem. Sistem Bileşenleri- bunlar, bu sistemin tüm fazlarını (bileşenlerini) oluşturan maddelerdir.

İki veya daha fazla fazdan oluşan malzemeler dağınık, dağılmış sistemler. Dispers sistemler, davranışları sıvıların davranışına benzeyen sollara ve jellere bölünmüştür. karakteristik özellikler katı cisimler. Sollarda maddenin dağıldığı dispersiyon ortamı sıvıdır, jellerde ise katı faz hakimdir. Jeller yarı kristal metal, beton, düşük sıcaklıkta suda bir jelatin çözeltisidir (yüksek sıcaklıkta jelatin bir sol haline dönüşür). Bir hidrosol sudaki bir dispersiyondur, bir aerosol havadaki bir dispersiyondur.

Durum diyagramları.

Termodinamik bir sistemde, her faz sıcaklık gibi parametrelerle karakterize edilir. T, konsantrasyon İle ve basınç R. Faz dönüşümlerini tanımlamak için tek bir enerji özelliği kullanılır - Gibbs serbest enerjisi ΔG(termodinamik potansiyel).

Dönüşümlerin tanımındaki termodinamik, denge durumunun dikkate alınmasıyla sınırlıdır. Denge durumu termodinamik sistem, termodinamik parametrelerin (teknolojik işlemede olduğu gibi sıcaklık ve konsantrasyon) değişmezliği ile karakterize edilir. R= const) zaman içinde ve içinde enerji ve madde akışının olmaması - dış koşulların sabitliği ile. Faz dengesi- iki veya daha fazla fazdan oluşan bir termodinamik sistemin denge durumu.

Sistemin denge koşullarının matematiksel açıklaması için, faz kuralı Gibbs tarafından verildi. Bir denge sistemindeki fazların (F) ve bileşenlerin (K) sayısını sistemin varyansıyla, yani termodinamik serbestlik derecelerinin (C) sayısıyla birleştirir.

Bir sistemin termodinamik serbestlik derecesi (varyans) sayısı, iç bağımsız değişkenlerin sayısıdır ( kimyasal bileşim fazlar) ve yeni fazların ortaya çıkmaması ve eski fazların kaybolmaması için çeşitli keyfi (belirli bir aralıkta) değerler verilebilen dış (sıcaklık).

Gibbs faz kuralı denklemi:

C \u003d K - F + 1.

Bu kurala göre, iki bileşenli bir sistemde (K = 2), aşağıdaki serbestlik dereceleri mümkündür:

Tek fazlı bir durum için (F = 1) C = 2, yani sıcaklığı ve konsantrasyonu değiştirebilirsiniz;

İki fazlı bir durum için (F = 2) C = 1, yani yalnızca birini değiştirebilirsiniz harici parametre(örneğin, sıcaklık);

Üç fazlı bir durum için serbestlik derecesi sıfırdır, yani sistemdeki dengeyi bozmadan sıcaklığı değiştirmek imkansızdır (sistem değişmezdir).

Örneğin saf bir metal için (K=1) kristalleşme sırasında iki faz (F=2) olduğunda serbestlik derecesi sayısı sıfırdır. Bu, kristalleşme sıcaklığının işlem bitene ve bir faz kalana kadar değiştirilemeyeceği anlamına gelir - katı bir kristal. Kristalleşmenin sona ermesinden sonra (F = 1), serbestlik derecesi sayısı 1'dir, bu nedenle sıcaklığı değiştirebilir, yani dengeyi bozmadan katıyı soğutabilirsiniz.

Sıcaklık ve konsantrasyona bağlı olarak sistemlerin davranışı bir durum diyagramı ile açıklanır. Suyun durum diyagramı, bir H 2 O bileşenine sahip bir sistemdir, dolayısıyla aynı anda dengede olabilecek en fazla faz sayısı üçtür (Şekil 10). Bu üç faz sıvı, buz, buhardır. Bu durumda serbestlik derecesi sayısı sıfıra eşittir, yani. fazların hiçbirinin kaybolmaması için basıncı veya sıcaklığı değiştirmek imkansızdır. Sıradan buz, sıvı su ve su buharı aynı anda yalnızca 0,61 kPa basınçta ve 0,0075°C sıcaklıkta dengede bulunabilir. Üç fazın bir arada bulunduğu noktaya üçlü nokta denir ( Ö).

eğri işletim sistemi buhar ve sıvı bölgelerini ayırır ve doymuş su buharı basıncının sıcaklığa bağımlılığını temsil eder. OC eğrisi, sıvı su ve su buharının birbiriyle dengede olduğu birbiriyle ilişkili sıcaklık ve basınç değerlerini gösterir, bu nedenle sıvı-buhar denge eğrisi veya kaynama eğrisi olarak adlandırılır.

Şekil 10 Su durumu diyagramı

eğri OV sıvı bölgeyi buz bölgesinden ayırır. Bu bir katı-sıvı denge eğrisidir ve erime eğrisi olarak adlandırılır. Bu eğri, buz ve sıvı suyun dengede olduğu birbiriyle ilişkili sıcaklık ve basınç çiftlerini gösterir.

eğri OA süblimasyon eğrisi olarak adlandırılır ve buz ve su buharının dengede olduğu birbirine bağlı basınç ve sıcaklık değerleri çiftlerini gösterir.

Durum diyagramı, basınç ve sıcaklık gibi dış koşullara bağlı olarak çeşitli fazların varlık bölgelerini temsil etmenin görsel bir yoludur. Durum diyagramları malzeme biliminde çeşitli alanlarda aktif olarak kullanılmaktadır. teknolojik aşamalarürünü almak

Bir sıvı, katı bir kristal gövdeden düşük viskozite değerleri (moleküllerin iç sürtünmesi) ve yüksek akışkanlık değerleri (viskozitenin tersi) ile farklılık gösterir. Bir sıvı, içinde parçacıkların kristallerdeki sıraya benzer şekilde belirli bir düzende düzenlendiği birçok molekül kümesinden oluşur. Doğa yapısal birimler ve parçacıklar arası etkileşim sıvının özelliklerini belirler. Sıvılar vardır: monoatomik (sıvılaştırılmış asil gazlar), moleküler (su), iyonik (ergimiş tuzlar), metalik (erimiş metaller), sıvı yarı iletkenler. Çoğu durumda, bir sıvı yalnızca bir toplanma durumu değil, aynı zamanda bir termodinamik (sıvı) fazdır.

Sıvı maddeler çoğunlukla çözeltilerdir. Çözüm homojen, ancak kimyasal olarak saf olmayan bir madde, bir çözünen madde ve bir çözücüden oluşur (çözücü örnekleri su veya organik çözücülerdir: dikloroetan, alkol, karbon tetraklorür, vb.), bu nedenle bir madde karışımıdır. Bir örnek, sudaki alkol çözeltisidir. Bununla birlikte, çözeltiler aynı zamanda gaz (örneğin hava) veya katı (metal alaşımları) maddelerin karışımlarıdır.

Düşük kristalizasyon merkezleri oluşum hızı ve viskozitede güçlü bir artış koşulları altında soğutma üzerine, camsı bir durum meydana gelebilir. Camlar, erimiş inorganik ve organik bileşiklerin aşırı soğutulmasıyla elde edilen izotropik katı malzemelerdir.

Kristal halden izotropik bir sıvıya geçişi, bir ara sıvı-kristal halinden meydana gelen birçok madde bilinmektedir. Asimetrik bir yapıya sahip, molekülleri uzun çubuklar (çubuklar) şeklinde olan maddelerin karakteristiğidir. Termal etkilerin eşlik ettiği bu tür faz geçişleri, mekanik, optik, dielektrik ve diğer özelliklerde ani bir değişikliğe neden olur.

sıvı kristaller, bir sıvı gibi, uzun bir damla şeklini veya bir kap şeklini alabilir, yüksek akışkanlığa sahiptir ve birleşebilir. Bilim ve teknolojinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Optik özellikleri büyük ölçüde dış koşullardaki küçük değişikliklere bağlıdır. Bu özellik elektro-optik cihazlarda kullanılmaktadır. Özellikle elektronik ürünlerin üretiminde sıvı kristaller kullanılmaktadır. kol saati, görsel ekipman vb.

Ana toplama durumları arasında plazma- kısmen veya tamamen iyonize gaz. Oluşum yöntemine göre, iki tür plazma ayırt edilir: bir gaz yüksek sıcaklıklara ısıtıldığında ortaya çıkan termal ve gazlı bir ortamda elektrik deşarjları sırasında oluşan gaz.

Plazma-kimyasal prosesler, bir dizi teknoloji dalında sağlam bir yer edinmiştir. Refrakter metallerin kesilmesi ve kaynaklanması için kullanılırlar, çeşitli maddelerin sentezi için kullanılırlar, plazma ışık kaynaklarını yaygın olarak kullanırlar, termonükleer enerji santrallerinde plazma kullanımı umut vericidir, vb.

Maddenin toplam hali

Madde- kimyasal bağlarla birbirine bağlanan ve belirli koşullar altında toplanma durumlarından birinde gerçek hayattaki bir parçacıklar kümesi. Herhangi bir madde, çok sayıda parçacığın bir koleksiyonundan oluşur: atomlar, moleküller, iyonlar, birbirleriyle bir araya gelerek kümeler veya kümeler olarak da adlandırılan ortaklar halinde birleşebilirler. Parçacıkların ortaklardaki sıcaklığına ve davranışına bağlı olarak (parçacıkların karşılıklı düzeni, sayıları ve bir ortaktaki etkileşimleri ve ayrıca ortakların uzaydaki dağılımı ve birbirleriyle etkileşimleri), bir madde iki ana durumda olabilir. toplama - kristal (katı) veya gaz halinde, ve geçiş toplama durumlarında - amorf (katı), sıvı kristal, sıvı ve buhar. Katı, sıvı-kristal ve sıvı topaklanma halleri yoğunlaşır ve buhar ve gaz güçlü bir şekilde boşaltılır.

Faz- bu, parçacıkların aynı düzeni ve konsantrasyonu ile karakterize edilen ve bir arayüzle sınırlanmış bir maddenin makroskopik hacmi içine alınmış bir dizi homojen mikro bölgedir. Bu anlayışta, faz yalnızca kristal ve gaz halindeki maddeler için karakteristiktir, çünkü bunlar homojen toplu durumlardır.

metafaz- bu, parçacıkların sıralama derecesinde veya konsantrasyonlarında birbirinden farklı olan ve bir arayüzle sınırlanmış bir maddenin makroskopik hacmi içine alınmış bir dizi heterojen mikro bölgedir. Bu anlayışta, metafaz yalnızca homojen olmayan topaklanma geçiş durumlarında olan maddeler için karakteristiktir. Farklı fazlar ve metafazlar birbirleriyle karışarak bir kümelenme durumu oluşturabilir ve daha sonra aralarında hiçbir arayüz kalmaz.

Genellikle "temel" kavramını ve "geçiş" toplama durumunu ayırmazlar. "Agrega durumu", "faz" ve "mezofaz" kavramları sıklıkla eşanlamlı olarak kullanılır. Maddelerin durumu için beş olası toplam durumun dikkate alınması tavsiye edilir: katı, sıvı kristal, sıvı, buhar, gaz. Bir fazdan diğerine geçiş, birinci ve ikinci dereceden faz geçişi olarak adlandırılır. Birinci türden faz geçişleri aşağıdakilerle karakterize edilir:

Maddenin durumunu (hacim, yoğunluk, viskozite vb.) tanımlayan fiziksel büyüklüklerdeki ani değişiklik;

Belirli bir faz geçişinin meydana geldiği belirli bir sıcaklık

Bu geçişi karakterize eden belirli bir ısı, çünkü moleküller arası bağları kırar.

Birinci türden faz geçişleri, bir kümelenme durumundan başka bir kümelenme durumuna geçiş sırasında gözlemlenir. İkinci türden faz geçişleri, tek bir kümelenme durumu içindeki parçacıkların sırası değiştiğinde gözlemlenir ve aşağıdakilerle karakterize edilir:

Bir maddenin fiziksel özelliklerinde kademeli değişim;

Bir dış alan gradyanının etkisi altında veya faz geçiş sıcaklığı olarak adlandırılan belirli bir sıcaklıkta bir maddenin parçacıklarının sıralanmasındaki değişiklik;

İkinci dereceden faz geçişlerinin ısısı sıfıra eşit ve yakındır.

Birinci ve ikinci dereceden faz geçişleri arasındaki temel fark, birinci türden geçişler sırasında her şeyden önce sistemdeki parçacıkların enerjisinin değişmesi ve ikinci türden geçişlerde ise sıralamanın değişmesidir. sistemin parçacıkları değişir.

Bir maddenin katı halden sıvı hale geçmesine denir erime ve erime noktası ile karakterize edilir. Bir maddenin sıvı halden buhar hale geçmesine denir buharlaşma ve kaynama noktası ile karakterize edilir. Küçük bir moleküler ağırlığa ve zayıf moleküller arası etkileşime sahip bazı maddeler için, sıvı durumu atlayarak katı halden buhar haline doğrudan geçiş mümkündür. Böyle bir geçiş denir süblimasyon. Tüm bu işlemler ters yönde ilerleyebilir: o zaman bunlara denir. donma, yoğunlaşma, süblimleşme.

Erime ve kaynama sırasında ayrışmayan maddeler, sıcaklık ve basınca bağlı olarak dört topaklanma durumunda da olabilir.

Katı hal

Yeterince düşük sıcaklıklarda, hemen hemen tüm maddeler katı haldedir. Bu durumda, bir maddenin parçacıkları arasındaki mesafe, güçlü etkileşimlerini ve potansiyel enerjilerinin kinetik enerjiden önemli ölçüde fazla olmasını sağlayan parçacıkların boyutlarıyla karşılaştırılabilir. sağlam konumlarına göre yalnızca küçük titreşimler ve dönüşlerle sınırlıdırlar ve öteleme hareketleri yoktur. Bu, parçacıkların düzenlenmesinde iç düzene yol açar. Bu nedenle, katılar kendi şekilleri, mekanik güçleri, sabit hacimleri ile karakterize edilirler (pratik olarak sıkıştırılamazlar). Parçacıkların sıralanma derecesine bağlı olarak, katılar ayrılır kristal ve şekilsiz.

Kristalin maddeler, tüm parçacıkların düzenlenmesinde düzenin varlığı ile karakterize edilir. Kristalli maddelerin katı fazı, aynı birim hücrenin her yönde katı tekrarlanabilirliği ile karakterize edilen homojen bir yapı oluşturan parçacıklardan oluşur. Bir kristalin temel hücresi, parçacıkların düzenlenmesinde üç boyutlu bir periyodikliği karakterize eder, yani onun kristal kafesi. Kristal kafesler, kristali oluşturan parçacıkların türüne ve aralarındaki çekim kuvvetlerinin doğasına göre sınıflandırılır.

Koşullara (sıcaklık, basınç) bağlı olarak birçok kristal madde farklı bir kristal yapıya sahip olabilir. Bu fenomen denir polimorfizm. Karbonun iyi bilinen polimorfik modifikasyonları: grafit, fulleren, elmas, karabina.

Amorf (şekilsiz) maddeler. Bu durum polimerler için tipiktir. Uzun moleküller kolayca bükülür ve diğer moleküllerle iç içe geçer, bu da parçacıkların dizilişinde düzensizliklere yol açar.

Amorf parçacıklar ve kristal olanlar arasındaki fark:

izotropi - bir vücudun veya ortamın fiziksel ve kimyasal özelliklerinin her yönde aynılığı, yani özelliklerin yönden bağımsızlığı;

sabit bir erime noktası yoktur.

Cam, erimiş kuvars ve birçok polimer amorf bir yapıya sahiptir. şekilsiz maddeler kristal olanlardan daha az kararlıdır ve bu nedenle herhangi bir şekilsiz vücut, sonunda enerjisel olarak daha kararlı bir duruma - kristalli hale geçebilir.

sıvı hal

Sıcaklık arttıkça, parçacıkların termal titreşimlerinin enerjisi artar ve her madde için, termal titreşimlerin enerjisinin bağların enerjisini aştığı bir sıcaklık vardır. Parçacıklar, birbirine göre değişen çeşitli hareketler gerçekleştirebilir. Parçacıkların doğru geometrik yapısı ihlal edilmesine rağmen, hala temas halinde kalırlar - madde sıvı halde bulunur. Parçacık hareketliliği nedeniyle sıvı hal Parçacıkların Brownian hareketi, difüzyonu ve uçuculuğu karakteristiktir. Bir sıvının önemli bir özelliği, bir sıvının serbest akışını önleyen ilişkilerarası kuvvetleri karakterize eden viskozitedir.

Sıvılar, maddenin gaz ve katı halleri arasında bir ara pozisyon işgal eder. Gazdan daha düzenli, katıdan daha az düzenli yapı.

Buhar ve gaz halleri

Buhar-gaz hali genellikle ayırt edilmez.

Gaz - tek bir dinamik faz olarak kabul edilebilecek, birbirinden uzak ayrı ayrı moleküllerden oluşan oldukça nadir homojen bir sistemdir.

Buhar - bu, moleküllerin ve bu moleküllerden oluşan kararsız küçük ortakların bir karışımı olan yüksek oranda boşaltılmış homojen olmayan bir sistemdir.

Moleküler kinetik teori, ideal bir gazın özelliklerini aşağıdaki hükümlere dayanarak açıklar: moleküller sürekli rastgele hareket eder; gaz moleküllerinin hacmi, moleküller arası mesafelere kıyasla ihmal edilebilir düzeydedir; gaz molekülleri arasında çekici veya itici kuvvet yoktur; gaz moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi, mutlak sıcaklığı ile orantılıdır. Moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin önemsizliği ve büyük bir serbest hacmin varlığı nedeniyle, gazlar aşağıdakilerle karakterize edilir: yüksek termal hareket ve moleküler difüzyon hızı, moleküllerin mümkün olduğunca fazla hacim işgal etme arzusu ve yüksek sıkıştırılabilirlik .

İzole edilmiş bir gaz fazı sistemi dört parametre ile karakterize edilir: basınç, sıcaklık, hacim, madde miktarı. Bu parametreler arasındaki ilişki, ideal bir gaz için durum denklemi ile tanımlanır:

R = 8,31 kJ/mol evrensel gaz sabitidir.