Ono što je fizičko stanje? Stanje materije

Pitanja o tome šta je agregatno stanje, šta ima i osobine materije, tečnosti i gasova su pokriveni u nekoliko treninga. Postoje tri klasična stanja materije, sa svojim karakterističnim karakteristikama strukture. Njihovo razumijevanje je važno u razumijevanju Earth Sciences, živih organizama industrijske aktivnosti. Ova pitanja studiraju fizike, hemije, geografije, geologije, fizičke hemije i drugih naučnih disciplina. Tvari su, pod određenim uvjetima, u jednom od tri osnovna tipa država može se mijenjati povećanjem ili smanjenjem temperature, pritiska. Uzmite u obzir moguće prelazi iz jedne u drugu državu kao što se pojavljuju u prirodi, umjetnosti i svakodnevnog života.

Ono što je fizičko stanje?

Riječ latinskog porijekla "aggrego" prevedena na ruski način "priložiti". Naučni naziv se odnosi na stanje isto tijelo supstancu. Postojanje pod određenim vrijednostima temperature i pritiska različite materije, gasova i tečnosti je tipično za sve granate na Zemlji. Pored tri osnovna agregatna stanja, tu je i četvrti. Na povišenoj temperaturi i konstantan pritisak plina pretvara u plazmu. Da bolje razumiju ono što je potrebno je agregatno stanje podsjetiti na najsitnije čestice koje čine materiju i tijelo.

U shemi prikazan gore: i - gas; b - tečni; sa - na solidan. U ove brojke krugovima su označene strukturni elementi materije. Ovaj simbol, u stvari, atoma, molekula, jona nisu čvrste kugle. Atomi sastavljena od pozitivno nabijene jezgre oko koje se kreće brzinom negativno nabijenih elektrona. Poznavanje mikroskopske strukture materijala će vam pomoći da bolje razumiju razlike koje postoje između različitih agregata oblika.

Ideje o Microworld: od antičke Grčke do XVII vijeka

Prve informacije o česticama, od kojih je fizičko tijelo oduzet, pojavio se u antičkoj Grčkoj. Mislioci Demokrit i Epicure uveo pojam kao što je atom. Vjerovali su da je najmanja nedjeljiva čestice različitih supstanci su oblik definirane veličine, u stanju kretanja i interakcije s jednom drugom. Atomizam je najnapredniji za svoje vreme, učenja antičke Grčke. Međutim, njegov razvoj zaustavljen u srednjem vijeku. Od tada naučnici vodila inkvizicija Rimokatoličke crkve. Zbog toga, sve do modernih vremena nije bilo jasno koncept onoga što je stanje materije. Tek nakon što su naučnici XVII vijeka Robert Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, Lavoisier formulirana atomske-molekularne teorije, danas nisu izgubili svoju relevantnost.

Atoma, molekula, jona - mikroskopske čestice strukture materije

A veliki napredak u razumijevanju mikrokosmos dogodila u XX veku, kada je izumio elektronski mikroskop. S obzirom na otkrića naučnici ranije, uspjela da položi koherentnu sliku mikrosvetu. Teorija koja opisuje stanje i ponašanje najsitnije čestice materije, prilično složena, oni pripadaju polju kvantne fizike. Za razumijevanje različitih agregatnim stanjima materije dovoljno da zna imena i strukturne karakteristike osnovnih čestica koje čine različite supstance.

1. Atoms - hemijski nedjeljiva čestica. Pohranjene u hemijske reakcije, ali su uništeni u nuklearnim. Metalima i mnogim drugim materijalima strukture atoma su čvrste agregatnom stanju u normalnim uvjetima.
2. Molekula - čestice koje se formiraju i uništene u kemijskim reakcijama. Molekularnu strukturu su kisik, voda, ugljen-dioksida, sumpora. Fizičko stanje kiseonik, azot, sumpor-dioksida, ugljen, kisik, pod konvencionalnim uvjetima - plinovitih.
3. Jona - na nabijene čestice, koje se pretvaraju u atome i molekule koje su u prilogu ili izgubiti elektrone - mikroskopske negativno nabijenih čestica. Jonske strukture imaju mnogo soli, kao što su natrij, željezo i bakar sulfat.

Svaka supstanca koja čestice su raspoređeni na određeni način u prostoru. Naručene relativni položaj atoma, iona, molekula rešetke. Tipično, jonske i atomske kristalne rešetke karakterizira za čvrste molekularne - za tekućine i plinove. Visoka tvrdoća dijamanta je drugačija. Njegova atomska kristalne rešetke formiraju atoma ugljika. Ali meke grafit se također sastoji od atoma hemijski element. oni su samo različito raspoređena u prostoru. Prosjek agregatnom stanju sumpor - čvrste, ali na visokim temperaturama materijal postaje tečnost i amorfna masa.

Supstance u čvrstom stanju

Čvrste materije pod normalnim uvjetima čuvaju volumena i oblika. Na primjer, žitarica, zrna šećera, soli, komad stijene ili metala. Ako zagrijati šećer, supstanca počne da se topi, pretvara u viskozna smeđa tekućina. Stop grijanje - nazad dati čvrste. Stoga je jedan od glavnih uvjeta čvrstog tijela u tečno tranziciji - grijanje ili podizanje unutrašnje energije čestica materije. SSD soli, koji se koristi u prehrambenoj, takođe, može promijeniti. Ali, da bi se topi na natrij klorida, potrebna viša temperatura nego grijanje šećera. Činjenica da je šećer se sastoji od molekula, i soli - od naelektrisanih jona, koji se snažno privlače jedni druge. Čvrste materije ne zadržavaju svoj oblik u tekućem obliku, jer je kristalno rešetkama su uništeni.

Tečnom stanju topljenjem soli je zbog pucanja komunikacije između jona u kristalima. Izuzeti nabijene čestice koje mogu nositi električnih naboja. rastopljenom soli provode elektricitet, su provodnici. U hemijskoj, metalurške i inženjering industrije materije se pretvaraju u tečnost iz jednog od romana jedinjenja ili širenja različitih oblika. Bilo je široko rasprostranjena upotreba metalnih legura. Postoji nekoliko načina da se uključe sa promjenama na agregatno stanje čvrstih sirovina.

Liquid - jedan od osnovnih stanja agregacije

Kada sipa u okruglim dnom boca s 50 ml vode, može se vidjeti da će materijalnom obliku odmah kemijske posuda. Ali čim smo prosipati vodu iz pljoske, tečnost odmah se prostirati na površini stola. Volumen vode će ostati isti - 50 ml, a njegov oblik će se promijeniti. Ove osobine su karakteristične za tečnom obliku postojanja materije. Tekućine mnogi organske materije: alkoholi, biljna ulja, kiseline.

Mlijeko - .. emulzija, odnosno, tečnost u kojoj se nalaze masti kapljice. Korisni tečnost fosilnih - ulja. Izvadite ga iz bunara sa naftne bušotine na kopnu i na moru. Morska voda je sirovina za industriju. Razlikuje se od svježe vode jezera i rijeka je zadržati rastvorene supstance, uglavnom soli. Sa isparavanja sa površine ribnjaka u stanju pare prihoda samo molekula H ₂ O, rastvorene supstance ostaju. Na ovu nekretninu na osnovu metode dobivanja hranjivih tvari iz morske vode i kako ga očistiti.

Kada potpuno uklanjanje soli pripremljene sa destiliranom vodom. Provri na 100 ° C, zamrzava na 0 ° C Brines kuhati i okrenuti se led na drugim pokazateljima temperaturi. Na primjer, vode u Arktičkom okeanu zamrzava na temperaturi na površini 2 ° C.

Fizičko stanje žive u normalnim uvjetima - tekućina. Ovo srebrno-siva metal je obično ispunjen s medicinskim termometar. Kada se zagrije, živa penje na ljestvici, tu je agent za proširenje. Zašto u ulici termometri koriste boje sa crvenim alkohol bojom umjesto žive? Ovo se objašnjava osobine tečnog metala. Na 30 stepeni ispod nule živa agregatnom stanju promjene, materijal postaje čvrsta.

Ako medicinski termometar slomio i sipao živa, srebro loptice prikupiti oružje opasno. Štetno da udahne živu para, to je vrlo toksična supstanca. Djeca u takvim slučajevima potrebno je potražiti pomoć roditelja, odrasli.

plinovitom stanju

Gaza nije u stanju da održi ili volumena ili oblik. Napuniti bocu do vrha kisika (njegov hemijsku formulu O _2). Čim smo otvorili bocu, molekula supstance će se miješati sa vazduha u prostoriji. To je zbog Brownovog gibanja. Starogrčkog naučnik Demokrit vjerovali da čestice materije su u stalnom pokretu. Čvrste materije pod normalnim uvjetima, atoma, molekula, jona, ne postoji mogućnost da napusti kristalne rešetke, bez komunikacije sa drugim česticama. To je moguće samo kada je velika količina energije izvana.

U tečnosti, udaljenost između čestica je nešto veći nego u čvrste materije, oni zahtijevaju manje energije da razbije intermolekulska obveznica. Na primjer, tečnost agregatnom stanju kisika uočena samo na nižoj temperaturi plina -183 ° C. Na -223 ° C O ₂ molekula čine solidnu. Kada temperatura poraste iznad date vrijednosti pretvara u kiseonik. U ovom obliku je pod normalnim uvjetima. Na industrijskih objekata imaju posebne instalacije za odvajanje zraka atmosferu i dobijanje nje dušika i kisika. Prvo, zrak se hladi i tečni, a zatim postupno povećanje temperature. Dušika i kisika se pretvaraju u plinovima pod različitim uvjetima.

Zemljine atmosfere sadrži 21% zapremine kiseonika i 78% dušika. U tekućem obliku, ove supstance se ne nalaze u gasovitom koverti planete. Tečni kiseonik ima svjetlo-plave boje, je ispunjen sa visokim cilindrima pod pritiskom za upotrebu u medicinskim ustanovama. U industriji i građevinarstvu, tečnih gasova su potrebne za toliko procese. Kisik je potreban za plinsko zavarivanje i rezanje metala, Kemija - za neorganske i organske reakcije materije oksidacije. Ako je cilindar kisik ventil otvoren, pritisak se smanjuje, tečnost pretvara u gas.

Ukapljeni propan, metana i butan su naširoko koristi u oblasti energetike, transporta, industrije i domaće aktivnosti stanovništva. Ove supstance dobijene iz prirodnog gasa ili pucanje (dekolte) naftne sirovine. Carbon tekućim i plinovitim mješavina igraju važnu ulogu u ekonomiji mnogih zemalja. Ali, nafte i prirodnog plina rezerve su znatno smanjen. Naučnici procjenjuju da će se ovaj materijal trajati 100-120 godina. Alternativni izvor energije - protok zraka (vjetar). Koristi se za elektrane brzo teče rijeka, plime i oseke na obalama mora i okeana.

Kisika, kao i drugih gasova koji mogu biti u četvrtom agregatno stanje, što predstavlja plazme. Neobičan prelazak iz čvrstog u gasovito stanje - je karakteristična kristalnog joda. Supstanca tamno ljubičasta prolazi kroz sublimaciju - pretvara u gas bez prolazi kroz tekućem stanju.

Kako je prelaz iz jednog agregata u drugi oblik materije?

Promjene u agregatnom stanju supstanci se ne odnose na kemijske transformacije, to fizički fenomen. Kada temperatura raste, mnoge čvrste topi u tečnost. Daljnje povećanje temperature može dovesti do isparavanja, odnosno u plinovitom stanju materije. Prirode i ekonomije, kao prijelazi su karakteristične za jedan od najvažnijih supstanci na Zemlji. Led, tečnost, para, - stanje vode u različitim sredinama. Spoj je isti, njegova formula - H ₂ O. Na temperaturi od 0 ° C i ispod te vode kristalizira, koja se pretvara u led. Kako se povećava temperatura izazvalo kristali uništeni - led topi, tečnost voda se ponovo dobiti. Formirana dok grijanje parom. Isparavanje - transformacija vode u gasa - čak i na niskim temperaturama. Na primjer, smrznute lokve postepeno nestaju, jer voda isparava. Čak i po hladnom vremenu osuši mokru odeću, ali proces je duži nego na vrelom danu.

Sve ove vode prelaze iz jedne države u drugu su od suštinskog značaja za prirodu Zemlje. Atmosferskih prilika, klime i vremena koje se odnose na isparavanje vode sa površine okeana, prijenos vlage u obliku oblaka i magle na kopnu, padavina (kiša, snijeg, grad). Ove pojave su osnova na svijetu ciklus vode.

Kako promijeniti agregatno stanje sumpor?

U normalnim uvjetima sumpora - .. je svijetao sjajni kristali ili svijetlo žuta prah, odnosno na solidan. Fizičke promjene stanje sumpora pri zagrijavanju. Prvo, temperatura se podiže na 190 ° C žute čvrste topi, postaje mobilne tečnosti.

Ako brzo sipajte tečnost sumpora u hladnu vodu, ispada smeđa amorfna masa. Nakon dodatno grijanje rastaljenog sumpora postaje viskozna mraku. Na temperaturama iznad 300 ° C sumpor agregatnom stanju ponovo mijenja, supstanca postaje svojstva tekućine, postane pokretna. Ovi prijelazi su zbog sposobnosti atoma član formiranja lanaca različite dužine.

Zašto materija može biti u različitim fizičkim državama?

Fizičkom stanju sumpor - jednostavna supstanca - je solidna u uvjetima okoline. Sumpor dioksid - gas, sumporna kiselina - uljani tečnost je teži od vode. Za razliku od klorovodične i dušične kiseline nije nestabilna, njegova površina ne isparava molekula. Ono što je agregatno stanje plastične sumpora, koji se dobija grijanje kristali?

Amorfne forme ima strukturu tekućine supstance, imaju nizak fluidnost. Ali plastika sumpora u isto vrijeme zadržava svoj oblik (kao čvrsta). Postoje tečnih kristala, posjeduje broj karakterističnih svojstava materije. Prema tome, država supstance pod različitim uvjetima ovisi o svojoj prirodi, temperatura, pritisak i drugih uslova.

Koje su funkcije u strukturi materije?

Razlike između osnovne agregatnim stanjima materije se objašnjava interakciju između atoma, iona i molekula. Na primjer, zašto SSD materije dovodi do sposobnost održavanja veličini tijela i oblika? U kristalnu rešetku metala soli ili strukturne čestice privlače jedni druge. U metalima, pozitivno naelektrisane jone interakciju sa takozvanim "elektronski gas" - akumulacija slobodnih elektrona u metalu komadu. Kristali soli su zbog privlačnost suprotno nabijenih čestica - jona. Razmak između strukturnih jedinica iznad materije je mnogo manje od dimenzija samih čestica. U ovom slučaju, elektrostatičkog privlačenja, djela, on prenosi snagu, a odbojnost nije dovoljno jaka.

Da uništi SSD materije, moramo učiniti napor. Metala soli, atomske kristali topi na vrlo visokim temperaturama. Na primjer, željezo postaje tečnost na temperaturama iznad 1538 ° C. Vatrostalni je volfram, je proizveden od filamenata sijalica. Postoje legura koji postaju tečnost na temperaturama iznad 3000 ° C. Mnogi kamenje i minerali na Zemlji su u čvrstom stanju. Ova sirovina se vadi uz pomoć tehnologije u rudnicima i kamenolomima.

Tear čak je potrebno jedan ion kristala potrošiti velike količine energije. Ali, to je dovoljno da se raspusti soli u vodu na kristalne rešetke je razbijena! Ovaj fenomen je zbog neverovatne osobine vode kao polarnog otapala. H ₂ O molekula reagirati sa soli iona, uništavajući vezu između njih. Dakle, raspad - nije jednostavno miješanje različitih supstanci, i fizičko-kemijske interakcije između njih.

Kako za interakciju sa molekule tekućine?

Voda može biti tekućina, čvrste i plin (para). To je njegova glavna agregatnom stanju u normalnim uvjetima. Molekuli vode se sastoje od jednog atoma kisika, koji je povezan sa dva atoma vodonika. Postoji polarizacija hemijskih veza u molekulu, čini se da atomi kisika parcijalne negativni naboj. Vodik postaje pozitivan pol u molekulu, to je plijenila kisika atom drugog molekula. Ovo je slaba interakcija je nazvan "vodikova veza".

Tečnom agregatnom stanju odlikuje udaljenost između strukturnih čestice slične veličine. Privlačnost postoji, ali to je slaba, tako da se voda ne zadržava oblik. Isparavanja dolazi zbog uništenja obveznica, koja se nalazi na površini vode čak i na sobnoj temperaturi.

Da li postoje međumolekularne interakcije u plinovima?

niz parametara plinovitom stanju materije razlikuje od čvrste i tečne. Između strukturne čestice plina, postoje velike praznine, daleko prelazi veličine molekula. U ovom slučaju, sila privlačenja ne radi. Gasovito agregatno stanje karakteristika supstanci prisutnih u sastavu zraka: azot, kiseonik, ugljen-dioksid. Slika u nastavku prvi kocke punjena plinom, druga tečnost, a treći - čvrstu supstancu.

Mnogi tečnosti su nestabilna, odvojen od svoje površine i otići u zrak molekula supstance. Na primjer, ako je rupa za otvaranje boca sa solnom kiselinom kako bi vate natopljenim u tečnom amonijak, koji se pojavljuje beli dim. Direktno u vazduhu izaziva kemijske reakcije između klorovodične kiseline i amonijaka, amonijeva klorida se dobija. U kojoj agregatno stanje je ovo? Čestica formiranje beli dim, najmanji čvrstih kristala soli. Ovo iskustvo treba obaviti ispod haube, to je otrovan.

zaključak

Fizičko stanje plina proučavao mnoge izvanredne fizičari i kemičari: Avogadrov broj, Boyle, Gay-Lussac, Clapeyron, Mendeljejev, Le Chatelier. Naučnici formulisana zakoni koji objašnjavaju ponašanje plinovitih tvari u kemijsku reakciju, kao uvjeti promjene. Otvoren zakoni ne samo da je otišao u udžbenicima škola i univerzitet fizike i kemije. Mnoge hemijske proizvodnje zasnovane na znanju ponašanja i svojstva tvari u različitim agregatnim stanjima.