Milline agregatsiooniseisund ei ole alkoholidele tüüpiline. Alkoholid ()

Kõige tavalisem teadmine kolmest koondseisundid: vedel, tahke, gaasiline, mõnikord mäletavad nad plasmat, harvemini vedelkristalli. Hiljuti levis Internetis nimekiri aine 17 faasist, mis on võetud kuulsalt () Stephen Frylt. Seetõttu räägime teile neist lähemalt, sest mateeriast peaks veidi rohkem teadma, kasvõi selleks, et Universumis toimuvaid protsesse paremini mõista.

Allpool toodud aine agregeeritud olekute loend pikeneb kõige külmematest olekutest kõige kuumemani jne. võib jätkata. Samal ajal tuleb mõista, et aine kokkusurumisaste ja selle rõhk (mõningate reservatsioonidega selliste uurimata hüpoteetiliste olekute puhul, nagu kvant-, radiaalne või nõrgalt sümmeetriline) suurenevad alates gaasilisest olekust (nr 11), kõige "lahtinemata", mõlemale poole nimekirja. Kuvatakse visuaalne graafik mateeria faasisiiretest.

1. Kvant- aine agregatsiooni olek, mis saavutatakse, kui temperatuur langeb absoluutse nullini, mille tulemusena need kaovad sisekommunikatsioonid ja aine laguneb vabadeks kvarkideks.

2. Bose-Einsteini kondensaat- aine agregeeritud olek, mis põhineb bosonitel, mis on jahutatud absoluutse nulli lähedase temperatuurini (vähem kui miljondik kraadi võrra üle absoluutse nulli). Sellises tugevalt jahutatud olekus satub piisavalt suur hulk aatomeid oma minimaalsesse võimalikku kvantolekusse ja kvantefektid hakkavad avalduma makroskoopilisel tasandil. Bose-Einsteini kondensaat (mida sageli nimetatakse "Bose kondensaadiks" või lihtsalt "tagasi") tekib siis, kui jahutate keemilise elemendi äärmiselt madalale temperatuurile (tavaliselt temperatuurini, mis on veidi üle absoluutse nulli, miinus 273 kraadi Celsiuse järgi). Kas teoreetiline temperatuur, mille juures kõik lakkab liikumast).
Siin hakkavadki ainega juhtuma täiesti kummalised asjad. Protsessid, mida tavaliselt nähakse ainult aatomitasandil, toimuvad nüüd piisavalt suurel skaalal, et neid palja silmaga jälgida. Näiteks kui paned "tagu" keeduklaasi ja tagate vajaliku temperatuuri, hakkab aine mööda seina üles roomama ja lõpuks väljub see iseenesest.
Ilmselt on siin tegemist aine asjatu katsega alandada oma energiat (mis on juba kõigist võimalikest tasemetest madalaimal tasemel).
Aatomite aeglustamine jahutusseadmete abil tekitab ainsuse kvantoleku, mida nimetatakse Bose kondensaadiks või Bose-Einsteini kondensaadiks. Seda nähtust ennustas A. Einstein 1925. aastal S. Bose'i töö üldistamise tulemusena, kus statistiline mehaanika ehitati osakeste jaoks alates massita footonitest kuni massiga aatomiteni (Einsteini käsikiri, mida peeti kadunuks, oli avastati Leideni ülikooli raamatukogust 2005. aastal). Bose'i ja Einsteini jõupingutuste tulemuseks oli Bose-Einsteini statistikat järgiv Bose gaasi kontseptsioon, mis kirjeldab identsete täisarvuliste spinniga osakeste, mida nimetatakse bosoniteks, statistilist jaotust. Bosonid, mis on näiteks ja üksikud elementaarosakesed – footonid ja terved aatomid, võivad olla üksteisega samades kvantolekutes. Einstein soovitas, et aatomite – bosonite jahutamine väga madalatele temperatuuridele sunniks neid minema (või teisisõnu kondenseeruma) madalaimasse võimalikku kvantolekusse. Sellise kondenseerumise tulemuseks on uue ainevormi tekkimine.
See üleminek toimub allapoole kriitilist temperatuuri, mis on homogeense kolmemõõtmelise gaasi jaoks, mis koosneb interakteeruvatest osakestest, millel puudub sisemine vabadusaste.

3. Fermion kondensaat- aine agregatsiooni olek, mis sarnaneb aluspinnaga, kuid erineb struktuurilt. Absoluutsele nullile lähenedes käituvad aatomid erinevalt sõltuvalt õige nurkimpulsi (spinni) suurusest. Bosonidel on täisarvud, samas kui fermionidel on 1/2 (1/2, 3/2, 5/2) kordsed. Fermioonid järgivad Pauli välistusprintsiipi, mille kohaselt kahel fermionil ei saa olla sama kvantolekut. Bosonite puhul sellist keeldu ei ole ja seetõttu on neil võimalus eksisteerida ühes kvantseisundis ja seeläbi moodustada nn Bose-Einsteini kondensaat. Selle kondensaadi moodustumine vastutab ülijuhtivasse olekusse ülemineku eest.
Elektronidel on spin 1/2 ja seetõttu on nad fermioonid. Need ühinevad paarideks (nn Cooperi paarideks), mis seejärel moodustavad Bose'i kondensaadi.
Ameerika teadlased on püüdnud sügava jahutamisega fermioni aatomitest saada teatud tüüpi molekule. Erinevus pärismolekulidest seisnes selles, et neid ei olnud keemiline side- nad lihtsalt kolisid korrelatsioonis kokku. Side aatomite vahel osutus veelgi tugevamaks kui elektronide vahel Cooperi paarides. Moodustunud fermioonipaaride puhul ei ole koguspinn enam 1/2 kordne; seetõttu käituvad nad juba nagu bosonid ja võivad moodustada ühe kvantolekuga Bose kondensaadi. Katse käigus jahutati kaalium-40 aatomitest koosnev gaas 300 nanokelvinini, kusjuures gaas hoiti nn optilises lõksus. Seejärel pandi peale väline magnetväli, mille abil oli võimalik muuta aatomitevaheliste vastastikmõjude olemust - tugeva tõuke asemel hakati jälgima tugevat külgetõmmet. Magnetvälja mõju analüüsimisel oli võimalik leida selle väärtus, mille juures aatomid hakkasid käituma nagu Cooperi elektronpaarid. Katse järgmises etapis teevad teadlased ettepaneku saada fermionkondensaadi ülijuhtivuse mõju.

4. Ülivedelik aine- olek, milles ainel praktiliselt puudub viskoossus ja see ei koge voolu ajal hõõrdumist tahke pinnaga. Selle tagajärjeks on näiteks selline huvitav efekt nagu ülivedeliku heeliumi täielik spontaanne "hiilimine" anumast mööda selle seinu vastu gravitatsioonijõudu. Loomulikult ei rikuta energia jäävuse seadust. Hõõrdejõudude puudumisel mõjuvad heeliumile ainult gravitatsioon, heeliumi ja anuma seinte ning heeliumi aatomitevahelise interaktsiooni jõud. Seega ületavad aatomitevahelise interaktsiooni jõud kõik muud jõud kokku. Selle tulemusena kipub heelium levima nii palju kui võimalik üle kõikide võimalike pindade ja seetõttu "rändab" mööda anuma seinu. 1938. aastal tõestas Nõukogude teadlane Pjotr ​​Kapitsa, et heelium võib eksisteerida ülivedelas olekus.
Väärib märkimist, et paljud heeliumi ebatavalised omadused on tuntud juba mõnda aega. Viimastel aastatel on see keemiline element meid aga huvitavate ja ootamatute mõjudega “rikkunud”. Nii tekitasid 2004. aastal Moses Chan ja Eun-Siong Kim Pennsylvania ülikoolist huvi teadusmaailm väide, et nad suutsid saada heeliumi täiesti uue oleku – ülivedela tahke aine. Selles olekus võivad mõned kristallvõre heeliumi aatomid voolata ümber teiste ja seega võib heelium voolata läbi iseenda. "Superkõvaduse" efekti ennustati teoreetiliselt juba 1969. aastal. Ja nüüd aastal 2004 – nagu oleks see eksperimentaalne kinnitus. Hilisemad ja väga huvitavad katsed näitasid aga, et kõik pole nii lihtne ja võib-olla on nähtuse selline tõlgendus, mida varem peeti tahke heeliumi ülivooluks, vale.
USA Browni ülikooli Humphrey Marise juhitud teadlaste eksperiment oli lihtne ja elegantne. Teadlased asetasid katseklaasi tagurpidi suletud vedela heeliumi reservuaari. Osa heeliumist katseklaasis ja reservuaaris külmutati nii, et vedeliku ja tahke aine piir katseklaasis oli kõrgem kui reservuaaris. Teisisõnu, katseklaasi ülemises osas oli vedel heelium, alumises osas - tahke, see läks sujuvalt reservuaari tahkesse faasi, mille peale kallati veidi vedelat heeliumi - madalam kui vedeliku tase katseklaasi. Kui vedel heelium hakkaks tahkest läbi imbuma, siis tasemevahe väheneks ja siis saame rääkida tahkest ülivedelast heeliumist. Ja põhimõtteliselt 13 katsest kolmes tasemevahe tegelikult vähenes.

5. Ülikõva aine- agregaatolek, milles aine on läbipaistev ja võib "voolata" nagu vedelik, kuid tegelikult puudub sellel viskoossus. Sellised vedelikud on tuntud juba aastaid ja neid nimetatakse supervedelikeks. Fakt on see, et kui supervedelikku segada, siis see ringleb peaaegu igavesti, samas kui tavaline vedelik lõpuks rahuneb. Esimesed kaks supervedelikku lõid teadlased heelium-4 ja heelium-3 abil. Need jahutati peaaegu absoluutse nullini – miinus 273 kraadini Celsiuse järgi. Ja heelium-4-st õnnestus Ameerika teadlastel saada ülikõva keha. Nad surusid külmunud heeliumi rohkem kui 60-kordse rõhuga kokku ja seejärel asetati ainega täidetud klaas pöörlevale kettale. Temperatuuril 0,175 kraadi Celsiuse järgi hakkas ketas ühtäkki vabamalt pöörlema, mis teadlaste hinnangul viitab sellele, et heeliumist on saanud superkeha.

6. Tahke- aine agregeeritud olek, mida iseloomustab aatomite kuju stabiilsus ja soojusliikumise iseloom, mis tekitavad tasakaaluasendites väikeseid vibratsioone. Püsiseisund tahked ained on kristalne. Eristada tahkeid aineid ioonsete, kovalentsete, metalliliste ja muud tüüpi sidemetega aatomite vahel, mis määrab nende füüsikaliste omaduste mitmekesisuse. Tahkete ainete elektrilised ja mõned muud omadused on peamiselt määratud selle aatomite väliselektronide liikumise olemusega. Elektriliste omaduste järgi jagunevad tahked ained dielektrikuteks, pooljuhtideks ja metallideks, nende magnetiliste omaduste järgi - diamagnetideks, paramagnetiteks ja korrastatud magnetstruktuuriga kehadeks. Tahkete ainete omaduste uurimine on ühinenud suureks valdkonnaks - tahkisfüüsikaks, mille arengut soodustavad tehnoloogia vajadused.

7. Amorfne tahke aine- aine kondenseerunud agregaatolek, mida iseloomustab füüsikaliste omaduste isotroopsus, mis on tingitud aatomite ja molekulide ebakorrapärasest paigutusest. Amorfsetes tahketes ainetes vibreerivad aatomid juhuslikult paiknevate punktide ümber. Erinevalt kristalsest olekust toimub üleminek tahkest amorfsest vedelast järk-järgult. Amorfses olekus on erinevad ained: klaasid, vaigud, plastmassid jne.

8. Vedelkristall On aine konkreetne agregaatolek, milles sellel on samaaegselt kristalli ja vedeliku omadused. Kohe tuleb teha reservatsioon, et kõik ained ei saa olla vedelkristallilises olekus. Siiski mõned orgaaniline aine omades kompleksseid molekule, võivad nad moodustada spetsiifilise agregaatoleku - vedelkristalli. See seisund tekib siis, kui teatud ainete kristallid sulavad. Nende sulamisel moodustub vedelkristallfaas, mis erineb tavalistest vedelikest. See faas esineb vahemikus kristalli sulamistemperatuurist kõrgema temperatuurini, milleni kuumutamisel vedelkristall muutub tavaliseks vedelikuks.
Mille poolest erineb vedelkristall vedelikust ja tavalisest kristallist ning mille poolest see nendega sarnaneb? Nagu tavaline vedelik, on ka vedelkristall vedel ja on anuma kuju, millesse see asetatakse. Selle poolest erineb see kõigile teadaolevatest kristallidest. Kuid vaatamata sellele omadusele, mis ühendab selle vedelikuga, on sellel kristallidele iseloomulik omadus. See on kristalli moodustavate molekulide järjestus ruumis. Tõsi, see järjestamine pole nii täielik kui tavalistes kristallides, kuid sellegipoolest mõjutab see oluliselt vedelkristallide omadusi, mis eristab neid tavalistest vedelikest. Vedelkristalli moodustavate molekulide mittetäielik ruumiline järjestamine avaldub selles, et puudub täielik tellimus molekulide raskuskeskmete ruumilises paigutuses, kuigi võib esineda osaline järjestus. See tähendab, et neil puudub jäik kristallvõre. Seetõttu on vedelkristallidel, nagu ka tavalistel vedelikel, voolavus.
Vedelkristallide kohustuslik omadus, mis lähendab neid tavalistele kristallidele, on molekulide ruumilise orientatsiooni järjekorra olemasolu. Selline orientatsiooni järjekord võib väljenduda näiteks selles, et vedelkristalli proovis on kõik molekulide pikad teljed orienteeritud ühtemoodi. Need molekulid peavad olema piklikud. Lisaks molekulaarsete telgede lihtsaimale nimelisele järjestusele saab vedelkristallides realiseerida molekulide keerukama orientatsioonijärjestuse.
Sõltuvalt molekulaarsete telgede järjestuse tüübist jagatakse vedelkristallid kolme tüüpi: nemaatilised, smektilised ja kolesteerilised.
Vedelkristallide füüsika ja nende rakenduste alast uurimistööd tehakse praegu laialdaselt kõigis maailma arenenumates riikides. Kodumaised teadusuuringud on koondunud nii akadeemilistesse kui ka tööstuslikesse uurimisasutustesse ning sellel on pikad traditsioonid. Teosed V.K. Fredericks V.N. Tsvetkova. Viimaste aastate hoogsalt vedelkristallide uurimisel on Venemaa teadlased andnud olulise panuse ka vedelkristallide teooria arengusse üldiselt ja eelkõige vedelkristallide optika arendamisse. Seega on I.G. Chistyakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovski, S.A. Pikina, L.M. Blinov ja paljud teised nõukogude teadlased on teadlaskonnale laialdaselt tuntud ja on paljude vedelkristallide tõhusate tehniliste rakenduste aluseks.
Vedelkristallide olemasolu tehti kindlaks väga kaua aega tagasi, nimelt 1888. aastal ehk siis peaaegu sajand tagasi. Kuigi teadlased seisid selle aine olekuga silmitsi enne 1888. aastat, avastati see ametlikult hiljem.
Esimesena avastas vedelkristallid Austria botaanik Reinitzer. Uurides uut tema sünteesitud ainet, kolesterüülbensoaati, avastas ta, et temperatuuril 145 °C sulavad selle aine kristallid, moodustades hägune vedelik, mis hajutab tugevalt valgust. Kuumutamise jätkudes, saavutades temperatuuri 179 ° C, vedelik selgineb, see tähendab, et see hakkab optiliselt käituma nagu tavaline vedelik, näiteks vesi. Kolesterüülbensoaat avaldas häguses faasis ootamatuid omadusi. Seda faasi polariseeriva mikroskoobi all uurides avastas Rey-nitzer, et sellel on kahekordne murdumine. See tähendab, et valguse murdumisnäitaja ehk valguse kiirus selles faasis sõltub polarisatsioonist.

9. Vedelik- aine agregatsiooni olek, mis ühendab endas tahke oleku (mahu säilimine, teatud tõmbetugevus) ja gaasilise (kuju muutlikkus) omadused. Vedelikule on iseloomulik osakeste (molekulide, aatomite) paigutuse lühimaakord ja väike erinevus molekulide soojusliikumise kineetilises energias ja nende potentsiaalses interaktsioonienergias. Vedeliku molekulide soojusliikumine koosneb võnkumistest tasakaaluasendite ümber ja suhteliselt harvaesinevatest hüpetest ühest tasakaaluasendist teise, mis on seotud vedeliku voolavusega.

10. Ülekriitiline vedelik(SCF) - aine agregatsiooni olek, mille korral kaob erinevus vedela ja gaasifaasi vahel. Iga aine, mille temperatuur ja rõhk on üle kriitilise punkti, on ülekriitiline vedelik. Aine omadused ülekriitilises olekus on vahepealsed selle gaasi- ja vedelfaasis olevate omaduste vahel. Seega on SCF-il suur tihedus, vedelikule lähedane ja madal viskoossus, nagu gaasid. Sel juhul on difusioonikoefitsiendil vedeliku ja gaasi vahepealne väärtus. Ülikriitilisi aineid saab kasutada orgaaniliste lahustite asendajana labori- ja tööstusprotsessides. Suurimat huvi ja levikut on teatud omadustega seoses pälvinud ülekriitiline vesi ja ülekriitiline süsihappegaas.
Ülekriitilise oleku üks olulisemaid omadusi on võime lahustada aineid. Vedeliku temperatuuri või rõhu muutmisega saate muuta selle omadusi laias vahemikus. Seega saate vedelikku, mis on oma omadustelt sarnane kas vedelikule või gaasile. Seega suureneb vedeliku lahustumisvõime tiheduse suurenedes (konstantsel temperatuuril). Kuna tihedus suureneb rõhu tõustes, võib rõhu muutmine mõjutada vedeliku lahustumisvõimet (konstantsel temperatuuril). Temperatuuri puhul on vedeliku omaduste kadedus mõnevõrra keerulisem - konstantse tiheduse korral suureneb ka vedeliku lahustumisvõime, kuid kriitilise punkti lähedal võib kerge temperatuuri tõus põhjustada järsu tiheduse ja vastavalt lahustumisvõime langus. Ülekriitilised vedelikud segunevad omavahel lõputult, mistõttu segu kriitilise punkti saavutamisel on süsteem alati ühefaasiline. Kahekomponentse segu ligikaudse kriitilise temperatuuri saab arvutada ainete kriitiliste parameetrite aritmeetilise keskmisena Tc (mix) = (moolifraktsioon A) x TcA + (moolifraktsioon B) x TcB.

11. Gaasiline- (prantsuse gaz, kreeka sõnast kaos - kaos), aine agregatsiooni olek, milles selle osakeste (molekulid, aatomid, ioonid) soojusliikumise kineetiline energia ületab oluliselt potentsiaalne energia nendevahelised vastasmõjud, millega seoses osakesed liiguvad vabalt, täites välisväljade puudumisel ühtlaselt kogu neile antud mahu.

12. Plasma- (kreeka keelest. Plasma – voolitud, vormitud), aine olek, mis on ioniseeritud gaas, milles positiivsete ja negatiivsete laengute kontsentratsioonid on võrdsed (kvaasineutraalsus). Valdav osa Universumi ainest on plasma olekus: tähed, galaktika udukogud ja tähtedevaheline keskkond. Plasma eksisteerib Maa lähedal päikesetuule, magnetosfääri ja ionosfääri kujul. Kontrollitud termotuumasünteesi eesmärgil uuritakse kõrge temperatuuriga plasmat (T ~ 106-108K) deuteeriumi ja triitiumi segust. Madala temperatuuriga plasmat (T Ј 105K) kasutatakse erinevates gaaslahendusseadmetes ( gaasilaserid, ioonseadmed, MHD generaatorid, plasmatronid, plasmamootorid jne), samuti tehnoloogias (vt Plasmametallurgia, Plasma puurimine, Plasmatehnoloogia).

13. Degenereerunud aine- on vahepealne staadium plasma ja neutrooniumi vahel. Seda täheldatakse valgetes kääbustes ja see mängib tähtede evolutsioonis olulist rolli. Kui aatomid on äärmiselt kõrge temperatuuri ja rõhu all, kaotavad nad oma elektronid (nad lähevad elektrongaasiks). Teisisõnu, nad on täielikult ioniseeritud (plasma). Sellise gaasi (plasma) rõhu määrab elektronide rõhk. Kui tihedus on väga suur, on kõik osakesed sunnitud üksteisele lähenema. Elektronid võivad olla teatud energiaga olekus ja kahel elektronil ei saa olla sama energia (välja arvatud juhul, kui nende spinnid on vastupidised). Seega on tihedas gaasis kõik madalamad energiatasemed täidetud elektronidega. Sellist gaasi nimetatakse degenereerunud gaasiks. Selles olekus avaldavad elektronid degenereerunud elektronirõhku, mis on vastu gravitatsioonijõududele.

14. Neutroon- agregatsiooniseisund, millesse aine liigub ülikõrgel rõhul, mis on laboris kättesaamatu, kuid eksisteerib neutrontähtede sees. Neutroniolekusse üleminekul interakteeruvad aine elektronid prootonitega ja muutuvad neutroniteks. Selle tulemusena koosneb neutroni olekus olev aine täielikult neutronitest ja selle tihedus on tuuma suurusjärgus. Sel juhul ei tohiks aine temperatuur olla liiga kõrge (energiaekvivalendis mitte rohkem kui sada MeV).
Temperatuuri tugeva tõusuga (sadu MeV ja rohkem) hakkavad neutronseisundis tootma ja hävima erinevad mesonid. Temperatuuri edasise tõusuga toimub dekonfineerumine ja aine läheb kvark-gluoonplasma olekusse. See ei koosne enam hadronitest, vaid kvarkidest ja gluoonidest, mis pidevalt sünnivad ja kaovad.

15. Kvark-gluoonplasma(kromoplasma) - aine agregeeritud olek kõrgenergia füüsikas ja elementaarosakeste füüsikas, milles hadroonaine läheb olekusse, mis on sarnane elektronide ja ioonide olekuga tavalises plasmas.
Tavaliselt on hadronites aine nn värvitu ("valge") olekus. See tähendab, et erinevat värvi kvargid tühistavad üksteist. Tavalisel ainel on sarnane olek - kui kõik aatomid on elektriliselt neutraalsed, st
positiivsed laengud neis kompenseeritakse negatiivsetega. Kõrgel temperatuuril võib toimuda aatomite ioniseerumine, samal ajal kui laengud eralduvad ja aine muutub, nagu öeldakse, "kvaasineutraalseks". See tähendab, et kogu ainepilv tervikuna jääb neutraalseks ja selle üksikud osakesed lakkavad olemast neutraalsed. Täpselt sama võib ilmselt juhtuda hadroonse ainega – väga kõrgete energiate korral eraldub värvus ja see muudab aine "kvaasivärvituks".
Arvatavasti oli Universumi aine esimestel hetkedel pärast Suurt Pauku kvark-gluoonplasma olekus. Nüüd võib kvark-gluoonplasma tekkida lühiajaliselt väga suure energiaga osakeste kokkupõrgetel.
Kvark-gluoonplasma saadi eksperimentaalselt Brookhaveni riikliku labori RHIC kiirendis 2005. aastal. Plasma maksimaalne temperatuur 4 triljonit kraadi Celsiuse järgi saadi seal 2010. aasta veebruaris.

16. Kummaline aine- agregatsiooni olek, milles aine on tiheduse piirväärtusteni kokku surutud, võib see eksisteerida "kvargisupi" kujul. Kuupsentimeetrine aine sellises olekus kaalub miljardeid tonne; pealegi muudab see iga normaalse aine, millega see kokku puutub, samasuguseks "kummaliseks" vormiks, vabastades märkimisväärse koguse energiat.
Energia, mis võib vabaneda tähe tuuma aine muundumisel "kummaliseks aineks", viib "kvarginoova" ülivõimsa plahvatuseni - ja Leahy ja Wyedi sõnul olid tema astronoomid need, kes jälgisid. septembril 2006.
Selle aine moodustumise protsess algas tavalise supernoovaga, milleks muutus massiivne täht. Esimese plahvatuse tulemusena tekkis neutrontäht. Kuid Leahy ja Uyedi sõnul ei kestnud see kaua – kuna selle pöörlemine näis olevat tema enda poolt aeglustunud. magnetväli, hakkas see veelgi kahanema, moodustades "kummalise aine" trombi, mis tõi kaasa veelgi võimsama energia vabanemise kui tavalise supernoova plahvatuse korral - ja endise neutrontähe aine välimised kihid, valguse kiirusele lähedase kiirusega ümbritsevasse ruumi hajumine ...

17. Tugevalt sümmeetriline aine Kas aine on sellisel määral kokku surutud, et selle sees olevad mikroosakesed kihistuvad üksteise peale ja keha ise kukub kokku mustaks auguks. Mõistet "sümmeetria" seletatakse järgmiselt: Võtame kõigile kooliajast tuntud aine agregeeritud olekud - tahke, vedel, gaasiline. Kindluse huvides pidage ideaalset lõpmatut kristalli tahkeks aineks. Sellel on ülekande suhtes teatav nn diskreetne sümmeetria. See tähendab, et kui nihutada kristallvõre kahe aatomi vahelise intervalliga võrdse vahemaa võrra, ei muutu selles midagi – kristall langeb kokku iseendaga. Kui kristall on sulanud, on saadud vedeliku sümmeetria erinev: see suureneb. Kristallis olid samaväärsed ainult punktid, mis asusid üksteisest teatud vahemaadel, nn kristallvõre sõlmed, milles olid identsed aatomid.
Vedelik on kogu mahu ulatuses homogeenne, kõik selle punktid on üksteisest eristamatud. See tähendab, et vedelikku saab tõrjuda mis tahes suvalisel kaugusel (ja mitte ainult mõnel diskreetsel, nagu kristallil) või pöörata mis tahes suvalise nurga all (mida kristallides üldse teha ei saa) ja see langeb iseendaga kokku. Selle sümmeetriaaste on suurem. Gaas on veelgi sümmeetrilisem: vedelik hõivab anumas teatud mahu ja anuma sees, kus vedelikku on, on asümmeetria ja punktid, kus seda pole. Gaas hõivab kogu talle antud mahu ja selles mõttes on kõik selle punktid üksteisest eristamatud. Ometi oleks siin õigem rääkida mitte punktidest, vaid väikestest, kuid makroskoopilistest elementidest, sest mikroskoopilisel tasandil on siiski erinevusi. Mõnes punktis sisse Sel hetkel ajal on aatomeid või molekule, teistel aga mitte. Sümmeetriat täheldatakse ainult keskmiselt, kas mõne makroskoopilise mahuparameetri või aja jooksul.
Kuid mikroskoopilisel tasemel pole endiselt vahetut sümmeetriat. Kui aine surutakse kokku väga tugevalt, kuni igapäevaelus vastuvõetamatud rõhuni, suruge kokku nii, et aatomid purustati, nende kestad tungisid üksteisesse ja tuumad hakkasid kokku puutuma, tekib sümmeetria mikroskoopilisel tasemel. Kõik tuumad on ühesugused ja üksteise vastu surutud, puuduvad mitte ainult aatomitevahelised, vaid ka tuumadevahelised kaugused ning aine muutub homogeenseks (kummaline aine).
Kuid on ka submikroskoopiline tase. Tuumad koosnevad prootonitest ja neutronitest, mis liiguvad tuuma sees. Nende vahele jääb ka veidi ruumi. Kui jätkate pigistamist nii, et ka tuumad purustatakse, surutakse nukleonid tihedalt üksteise vastu. Seejärel tekib submikroskoopilisel tasemel sümmeetria, mida pole isegi tavaliste tuumade sees.
Öeldu põhjal on näha üsna kindel tendents: mida kõrgem on temperatuur ja kõrgem rõhk, seda sümmeetrilisemaks aine muutub. Nendest kaalutlustest lähtudes nimetatakse maksimaalselt kokkusurutud ainet tugevalt sümmeetriliseks.

18. Nõrgalt sümmeetriline aine- olek, mis on oma omadustelt vastupidine tugevalt sümmeetrilisele ainele, mis esines väga varajases universumis Plancki temperatuuri lähedasel temperatuuril, võib-olla 10-12 sekundit pärast Suurt Pauku, kui tugevad, nõrgad ja elektromagnetilised jõud olid üksainus. ülivõim. Selles olekus on aine kokku surutud sedavõrd, et selle mass muundub energiaks, mis hakkab mõjutama ehk lõpmatuseni paisuma. Maapealsetes tingimustes ei ole veel võimalik jõuda energiateni superjõu eksperimentaalseks saamiseks ja aine ülekandmiseks sellesse faasi, kuigi varajase universumi uurimiseks tehti selliseid katseid Suure Hadronipõrguti juures. Kuna seda ainet moodustava ülijõu koostises puudub gravitatsiooniline vastastikmõju, ei ole ülijõud piisavalt sümmeetriline võrreldes supersümmeetrilise jõuga, mis sisaldab kõiki 4 interaktsiooni tüüpi. Seetõttu on see koondseisund saanud sellise nimetuse.

19. Tala mateeria- see pole tegelikult üldse aine, vaid energia puhtal kujul. Kuid see on hüpoteetiline agregatsiooni olek, mille keha omandab, kui see on saavutanud valguse kiiruse. Seda on võimalik saada ka kuumutades keha Plancki temperatuurini (1032K), ehk kiirendades aine molekule valguse kiiruseni. Nagu relatiivsusteooriast järeldub, hakkab üle 0,99 s kiiruse saavutamisel kehamass kasvama palju kiiremini kui "tavalise" kiirenduse korral, lisaks keha pikeneb, kuumeneb ehk hakkab kiirgama. infrapunaspektris. 0,999 s läve ületamisel muutub keha dramaatiliselt ja algab kiire faasiüleminek kiiriolekusse. Nagu täiskujul Einsteini valemist nähtub, koosneb lõppaine kasvav mass massidest, mis on kehast eraldatud soojus-, röntgen-, optilise ja muu kiirguse kujul, millest igaühe energiat kirjeldatakse. järgmise liikme võrra valemis. Seega hakkab valguse kiirusele lähenev keha kiirgama kõigis spektrites, kasvama pikemaks ja ajas aeglustuma, hõrenedes Plancki pikkuseni ehk kiiruse c saavutamisel muutub keha lõpmatult pikaks ja õhuke kiir, mis liigub valguse kiirusel ja koosneb footonitest, millel pole pikkust ja mille lõpmatu mass muundub täielikult energiaks. Seetõttu nimetatakse sellist ainet kiireks.

Ettekanne teemal "Alkoholid" keemias powerpoint formaadis. Koolinoortele mõeldud esitlus sisaldab 12 slaidi, kus keemia seisukohalt räägitakse alkoholidest, nende füüsikalistest omadustest, reaktsioonidest vesinikhalogeniididega.

Fragmendid esitlusest

Ajaloost

Kas teadsite, et juba IV sajandil. eKr e. kas inimesed teadsid, kuidas valmistada etüülalkoholi sisaldavaid jooke? Vein saadi puuvilja- ja marjamahlade kääritamise teel. Joovastavat komponenti õppisid nad sellest välja tõmbama aga palju hiljem. XI sajandil. alkeemikud püüdsid kinni lenduva aine auru, mis eraldus veini kuumutamisel.

Füüsikalised omadused

• Madalamad alkoholid on vees hästi lahustuvad, värvitud ja lõhnatud vedelikud.
• Kõrgemad alkoholid on tahked ained, mis ei lahustu vees.

Füüsikaliste omaduste tunnus: agregatsiooni olek

• Metüülalkohol (esimene esindaja homoloogne seeria alkoholid) - vedel. Võib-olla on tal suur molekulmass? Ei. Palju vähem kui süsihappegaas. Mis see siis on?
• Selgub, et kogu mõte on vesiniksidemetes, mis tekivad alkoholide molekulide vahel ja ei lase üksikutel molekulidel minema lennata.

Füüsikaliste omaduste tunnus: vees lahustuvus

• Madalamad alkoholid lahustuvad vees, kõrgemad on lahustumatud. Miks?
• Vesiniksidemed on liiga nõrgad, et hoida veemolekulide vahel alkoholimolekuli, millel on suur lahustumatu osa.

Füüsikaliste omaduste tunnus: kokkutõmbumine

• Miks ei kasuta nad arvutusülesannete lahendamisel kunagi mahtu, vaid ainult massi?
• Segage 500 ml alkoholi ja 500 ml vett. Saame 930 ml lahust. Vesiniksidemed alkoholi ja vee molekulide vahel on nii suured, et toimub lahuse kogumahu vähenemine, selle "kokkusurumine" (ladina keelest contraktio - kokkusurumine).

Kas alkoholid on happed?

• Alkoholid reageerivad leelismetallidega. Sel juhul asendatakse hüdroksüülrühma vesinikuaatom metalliga. See näeb välja nagu hape.
• Kuid alkoholide happelised omadused on liiga nõrgad, nii nõrgad, et alkoholid ei mõjuta näitajaid.

Sõprus liikluspolitseiga.

• Kas alkoholid on liikluspolitseiga sõbralikud? Aga kuidas!
• Kas liikluspolitsei inspektor on teid kunagi peatanud? Kas sa hingasid torusse?
• Kui ei vea, siis toimus alkoholi oksüdatsioonireaktsioon, mille käigus muutus värvus ja tuli maksta trahvi.

Anname vett 1

Vee äravõtmine – dehüdratsioon võib olla molekulisisene, kui temperatuur on üle 140 kraadi. Selleks on vaja katalüsaatorit – kontsentreeritud väävelhapet.

Anname vett 2

Kui temperatuuri alandatakse ja katalüsaator jääb samaks, toimub molekulidevaheline dehüdratsioon.

Reaktsioon vesinikhalogeniididega.

See reaktsioon on pöörduv ja vajab katalüsaatorit – kontsentreeritud väävelhapet.

Kas olla sõber või mitte olla sõber alkoholiga.

Huvitav küsimus. Alkohol kuulub ksenobiootikumide hulka – ained, mida ei sisalda Inimkeha, kuid mõjutab tema elu. Kõik sõltub annusest.

1. Alkohol On toitaine, mis varustab keha energiaga. Keskajal sai organism umbes 25% energiast alkoholi tarbimisest.
2. Alkohol on ravim, millel on desinfitseeriv ja antibakteriaalne toime.
3. Alkohol on mürk, mis häirib looduslikku bioloogilised protsessid, mis hävitab siseorganeid ja psüühikat ning põhjustab liigsel kasutamisel surma.

Küsimusi selle kohta, mis on agregatsiooni olek, milliseid tahkete ainete, vedelike ja gaaside omadusi ja omadusi käsitletakse mitmes koolitused... Ainetel on kolm klassikalist olekut, millel on oma iseloomulikud struktuuriomadused. Nende mõistmine on oluline punkt Maa, elusorganismide ja tööstusliku tegevuse mõistmisel. Neid küsimusi uurivad füüsika, keemia, geograafia, geoloogia, füüsikaline keemia jt. teaduslikud distsipliinid... Ained, mis on teatud tingimustel ühes kolmest põhitüübist, võivad muutuda temperatuuri ja rõhu tõustes või langedes. Mõelge võimalikele üleminekutele ühest agregatsiooniseisundist teise, kuna need toimuvad looduses, tehnoloogias ja igapäevaelus.

Mis on koondseisund?

Ladina päritolu sõna "aggrego" tähendab vene keelde tõlgituna "kinnitama". Teaduslik termin tähistab ühe ja sama keha, aine seisundit. Tahkete ainete, gaaside ja vedelike olemasolu teatud temperatuuriväärtustel ja erinevatel rõhkudel on iseloomulik kõigile Maa kestadele. Lisaks kolmele põhilisele koondolekule on olemas ka neljas. Kõrgendatud temperatuuril ja konstantsel rõhul muutub gaas plasmaks. Et paremini mõista, mis on agregaatolek, on vaja meeles pidada väikseimaid osakesi, millest ained ja kehad koosnevad.

Ülaltoodud diagramm näitab: a - gaas; b - vedelik; c - tahke. Sellistel joonistel tähistavad ringid ainete struktuurielemente. See on tavapärane nimetus, tegelikult pole aatomid, molekulid, ioonid tahked pallid. Aatomid koosnevad positiivselt laetud tuumast, mille ümber liiguvad suure kiirusega negatiivselt laetud elektronid. Aine mikroskoopilise struktuuri tundmine aitab paremini mõista erinevusi, mis eksisteerivad erinevate agregaatvormide vahel.

Mikrokosmose mõisted: Vana-Kreekast 17. sajandini

Esimene teave füüsiliste kehade osakeste kohta ilmus Vana-Kreekas. Mõtlejad Demokritos ja Epikuros võtsid kasutusele sellise mõiste nagu aatom. Nad uskusid, et erinevate ainete väikseimad jagamatud osakesed on kuju, teatud suurusega, võimelised liikuma ja üksteisega suhtlema. Atomistikast sai oma aja kõige arenenum Vana-Kreeka õpetus. Kuid selle areng aeglustus keskajal. Sellest ajast alates on Rooma inkvisitsioon teadlasi taga kiusanud katoliku kirik... Seetõttu polnud kuni tänapäevani mingit arusaadavat kontseptsiooni selle kohta, mis on aine agregeeritud olek. Alles pärast 17. sajandit sõnastasid teadlased R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier aatomi-molekulaarteooria sätted, mis ei ole kaotanud oma tähtsust tänapäevalgi.

Aatomid, molekulid, ioonid – aine struktuuri mikroskoopilised osakesed

Märkimisväärne läbimurre mikromaailma mõistmisel toimus 20. sajandil, mil leiutati elektronmikroskoop. Võttes arvesse teadlaste varem tehtud avastusi, õnnestus mikromaailmast kokku panna harmooniline pilt. Aine väikseimate osakeste olekut ja käitumist kirjeldavad teooriad on üsna keerulised, kuuluvad valdkonda Aine erinevate agregeeritud olekute tunnuste mõistmiseks piisab, kui on teada peamiste struktuuriosakeste nimetused ja tunnused, mis moodustavad erinevaid. ained.

1. Aatomid on keemiliselt jagamatud osakesed. Need säilivad keemilistes reaktsioonides, kuid hävivad tuumareaktsioonides. Metallidel ja paljudel teistel aatomistruktuuriga ainetel on tavatingimustes tahke agregatsiooni olek.
2. Molekulid on osakesed, mis lagunevad ja tekivad keemilistes reaktsioonides. hapnik, vesi, süsinikdioksiid, väävel. Hapniku, lämmastiku, vääveldioksiidide, süsiniku, hapniku agregaatolek tavatingimustes on gaasiline.
3. Ioonid on laetud osakesed, milleks aatomid ja molekulid muutuvad, kui nad lisavad või kaotavad elektrone – mikroskoopilised negatiivselt laetud osakesed. Paljudel sooladel on ioonne struktuur, näiteks naatriumkloriid, raud ja vasksulfaat.

On aineid, mille osakesed paiknevad teatud viisil ruumis. Aatomite, ioonide, molekulide järjestatud vastastikust asendit nimetatakse kristallvõreks. Tavaliselt on ioon- ja aatomkristallvõred iseloomulikud tahketele ainetele, molekulaarsed - vedelikele ja gaasidele. Teemanti eristab kõrge kõvadus. Selle aatomkristallvõre moodustavad süsinikuaatomid. Kuid ka pehme grafiit koosneb selle aatomitest keemiline element... Ainult need paiknevad ruumis teistmoodi. Tavaline väävli agregatsiooni olek on tahke, kuid kõrgel temperatuuril muutub aine vedelaks ja amorfseks massiks.

Tahkes agregatsioonis olevad ained

Tahked ained säilitavad tavatingimustes oma mahu ja kuju. Näiteks liivatera, suhkrutera, sool, kivi- või metallitükk. Kui suhkrut kuumutada, hakkab aine sulama, muutudes viskoosseks pruuniks vedelikuks. Lõpetage kuumutamine - saame jälle tahke aine. See tähendab, et tahke aine vedelikuks ülemineku üheks peamiseks tingimuseks on selle kuumutamine või aineosakeste siseenergia suurenemine. Samuti saab muuta toiduks kasutatava soola tahket agregatsiooni olekut. Lauasoola sulatamiseks on aga vaja kõrgemat temperatuuri kui suhkru kuumutamiseks. Fakt on see, et suhkur koosneb molekulidest ja lauasool laetud ioonidest, mis tõmbavad teineteist tugevamini. Vedelal kujul tahked ained ei säilita oma kuju, kuna kristallvõred hävivad.

Soola agregatsiooni vedel olek sulamisel on seletatav ioonide vahelise sideme katkemisega kristallides. Vabanevad laetud osakesed, mis võivad kanda elektrilaengud... Soolasulamid juhivad elektrit ja on juhid. Keemia-, metallurgia- ja masinaehitustööstuses muudetakse tahked ained vedelikeks, et saada neist uusi ühendeid või anda neid. erinevad kujud... Metallisulameid kasutatakse laialdaselt. Nende saamiseks on mitmeid viise, mis on seotud tahkete toorainete agregatsiooni oleku muutustega.

Vedelik on üks agregatsiooni põhiseisundeid

Kui valate ümarapõhjalisse kolbi 50 ml vett, märkate, et aine võtab kohe keemianõu kuju. Kuid niipea, kui valame kolvist vee välja, levib vedelik kohe laua pinnale. Vee maht jääb samaks - 50 ml ja selle kuju muutub. Loetletud tunnused on iseloomulikud aine olemasolu vedelale kujule. Paljud orgaanilised ained on vedelikud: alkoholid, taimeõlid, happed.

Piim on emulsioon, st vedelik, mis sisaldab rasvapiisku. Kasulik vedel fossiil on õli. Nad ammutavad seda kaevudest, kasutades puurimisseadmeid maal ja ookeanis. Merevesi on ka tööstuse tooraine. Selle erinevus mage vesi jõed ja järved on lahustunud ainete, peamiselt soolade sisaldus. Veehoidlate pinnalt aurustumisel lähevad auruolekusse ainult Н 2 О molekulid, lahustunud ained jäävad alles. Sellel omadusel põhinevad meetodid kasulike ainete saamiseks mereveest ja meetodid selle puhastamiseks.

Soolade täielikul eemaldamisel saadakse destilleeritud vesi. See keeb 100 ° C juures, külmub 0 ° C juures. Soolveed keevad ja muudel temperatuuridel muutuvad jääks. Näiteks külmub Põhja-Jäämere vesi pinnatemperatuuril 2 °C.

Elavhõbeda füüsikaline olek tavatingimustes on vedel. Seda hõbehalli metalli kasutatakse tavaliselt meditsiinilistes termomeetrites. Kuumutamisel tõuseb elavhõbedasammas skaalal üles, aine paisub. Miks kasutatakse punase värviga alkoholi, mitte elavhõbedat? Seda seletatakse vedela metalli omadustega. 30-kraadise külmaga elavhõbeda agregatsiooni olek muutub, aine muutub tahkeks.

Kui meditsiiniline termomeeter läheb katki ja elavhõbe välja valgub, on hõbekuulikeste kätega üleskorjamine ohtlik. Elavhõbedaaurude sissehingamine on kahjulik, see aine on väga mürgine. Sellistel juhtudel peaksid lapsed abi otsima oma vanematelt ja täiskasvanutelt.

Gaasiline olek

Gaasid ei suuda säilitada ei oma mahtu ega kuju. Täidame kolbi lõpuni hapnikuga (see keemiline valem Umbes 2). Niipea, kui me kolvi avame, hakkavad aine molekulid segunema ruumis oleva õhuga. See on tingitud Browni liikumisest. Isegi Vana-Kreeka teadlane Demokritos uskus, et aineosakesed on pidevas liikumises. Tahketes ainetes ei saa aatomid, molekulid, ioonid normaalsetes tingimustes kristallvõrest lahkuda, vabaneda sidemetest teiste osakestega. See on võimalik ainult siis, kui suur hulk energiat tarnitakse väljastpoolt.

Vedelikes on osakeste vaheline kaugus veidi suurem kui tahketes ainetes; nad vajavad molekulidevaheliste sidemete katkestamiseks vähem energiat. Näiteks täheldatakse hapniku agregatsiooni vedelat olekut ainult siis, kui gaasi temperatuur langeb -183 ° C-ni. Temperatuuril –223 ° C moodustavad O 2 molekulid tahke aine. Kui temperatuur tõuseb üle nende väärtuste, muundatakse hapnik gaasiks. Just sellisel kujul on see tavatingimustes. Tööstusettevõtetes on spetsiaalsed seadmed atmosfääriõhu eraldamiseks ning sellest lämmastiku ja hapniku saamiseks. Esmalt jahutatakse ja vedeldatakse õhk ning seejärel tõstetakse järk-järgult temperatuuri. Lämmastik ja hapnik muudetakse erinevates tingimustes gaasideks.

Maa atmosfäär sisaldab 21 mahuprotsenti hapnikku ja 78% lämmastikku. Vedelal kujul neid aineid planeedi gaasiümbrises ei esine. Vedel hapnik on helesinist värvi ja seda kasutatakse silindrite täitmiseks kõrge rõhu all kasutamiseks raviasutused... Tööstuses ja ehituses on paljude protsesside jaoks vaja vedelgaase. Hapnikku on vaja gaaskeevitamiseks ja metallide lõikamiseks, keemias - anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete oksüdatsioonireaktsioonide jaoks. Kui avate hapnikuballooni klapi, siis rõhk langeb, vedelik muutub gaasiks.

Veeldatud propaani, metaani ja butaani kasutatakse laialdaselt energeetikas, transpordis, tööstuses ja elanikkonna majapidamistegevuses. Neid aineid saadakse maagaasist või nafta lähteaine krakkimise (jagamise) teel. Süsinikvedel ja gaasilised segud mängivad paljude riikide majanduses olulist rolli. Kuid nafta- ja maagaasivarud on tõsiselt ammendatud. Teadlaste hinnangul jätkub sellest toorainest 100-120 aastaks. Alternatiivne energiaallikas on õhuvool (tuul). Elektrijaamade tööks kasutatakse kiirevoolulisi jõgesid, mõõnasid merede ja ookeanide kallastel.

Hapnik, nagu ka teised gaasid, võib olla neljandas agregatsiooni olekus, esindades plasmat. Ebatavaline üleminek tahkest ainest gaasiliseks - iseloomulik kristalne jood. Tumelilla värvi aine läbib sublimatsiooni - see muutub vedelast olekust mööda minnes gaasiks.

Kuidas toimub üleminekud ühelt aine agregeeritud vormilt teisele?

Ainete agregatsiooniseisundi muutusi ei seostata keemiliste muundumistega, küll füüsikalised nähtused... Kui temperatuur tõuseb, paljud tahked ained sulavad ja muutuvad vedelikeks. Temperatuuri edasine tõus võib viia aurustumiseni, st aine gaasilise olekuni. Looduses ja majanduses on sellised üleminekud iseloomulikud ühele põhiainele Maal. Jää, vedelik, aur on vee olekud erinevates välistingimustes. Ühend on sama, selle valem on H 2 O. Temperatuuril 0 ° C ja alla selle väärtuse vesi kristalliseerub, see tähendab, et see muutub jääks. Temperatuuri tõustes moodustunud kristallid hävivad – jää sulab ja saadakse taas vedel vesi. Kuumutamisel tekib aurustumine – vee muutumine gaasiks – toimub isegi madalatel temperatuuridel. Näiteks külmunud lombid kaovad järk-järgult, kui vesi aurustub. Isegi pakase ilmaga kuivab märg pesu ära, kuid see protsess on ainult pikem kui palaval päeval.

Kõik loetletud vee üleminekud ühest olekust teise omavad Maa olemuse jaoks suurt tähtsust. Atmosfäärinähtused, kliima ja ilm on seotud vee aurustumisega Maailmamere pinnalt, niiskuse ülekandumisega pilvede ja udu kujul maapinnale ning sademetega (vihm, lumi, rahe). Need nähtused on maailma veeringluse aluseks looduses.

Kuidas muutuvad väävli agregaadid?

Tavatingimustes on väävel eredad läikivad kristallid või helekollane pulber, see tähendab, et see on tahke aine. Väävli agregaatolek muutub kuumutamisel. Esiteks, kui temperatuur tõuseb 190 ° C-ni, sulab kollane aine, muutudes liikuvaks vedelikuks.

Kui valate vedela väävli kiiresti külma vette, saate pruuni amorfse massi. Väävlisulatise edasisel kuumutamisel muutub see üha viskoossemaks ja tumeneb. Temperatuuril üle 300 ° C muutub väävli agregatsiooni olek uuesti, aine omandab vedeliku omadused, muutub liikuvaks. Need üleminekud on tingitud elemendi aatomite võimest moodustada erineva pikkusega ahelaid.

Miks võivad ained olla erinevates füüsikalistes olekutes?

Lihtaine väävli agregaatolek on tavatingimustes tahke. Vääveldioksiid on gaas, väävelhape on veest raskem õline vedelik. Erinevalt vesinikkloriid- ja lämmastikhappest ei ole see lenduv, molekulid ei aurustu selle pinnalt. Millises seisukorras on plastiline väävel, mis saadakse kristallide kuumutamisel?

Amorfsel kujul on aine vedel struktuur, vähese voolavusega. Kuid plastiline väävel säilitab samal ajal oma kuju (nagu tahke aine). On vedelkristalle, millel on hulk tahketele ainetele iseloomulikke omadusi. Seega oleneb aine olek erinevates tingimustes selle olemusest, temperatuurist, rõhust ja muudest välistingimustest.

Millised on tahkete ainete struktuuri tunnused?

Olemasolevad erinevused aine agregatsiooni põhiolekute vahel on seletatavad aatomite, ioonide ja molekulide vastasmõjuga. Näiteks miks põhjustab aine agregatsiooni tahke olek kehade võimet säilitada mahtu ja kuju? Metalli või soola kristallvõres tõmbuvad struktuursed osakesed üksteise poole. Metallides interakteeruvad positiivselt laetud ioonid nn "elektrongaasiga" - vabade elektronide kogunemisega metallitükis. Soolakristallid tekivad vastupidiselt laetud osakeste - ioonide - külgetõmbe tõttu. Ülaltoodud tahkete ainete struktuuriüksuste vaheline kaugus on palju väiksem kui osakeste endi suurus. Sel juhul toimib elektrostaatiline külgetõmme, see annab jõudu ja tõrjumine pole piisavalt tugev.

Aine agregatsiooni tahke oleku hävitamiseks peate pingutama. Metallid, soolad, aatomikristallid sulavad väga kõrgel temperatuuril. Näiteks muutub raud vedelaks temperatuuril üle 1538 °C. Volfram on tulekindel, seda kasutatakse elektripirnide hõõgniitide valmistamiseks. On sulameid, mis muutuvad vedelaks temperatuuril üle 3000 ° C. Paljud Maal on tahked. Seda toorainet kaevandatakse tehnoloogia abil kaevandustes ja karjäärides.

Kasvõi ühe iooni eraldamiseks kristallist tuleb kulutada suur hulk energiat. Kuid piisab soola lahustamisest vees, et kristallvõre laguneks! See nähtus on tingitud vee hämmastavatest omadustest polaarse lahustina. H2O molekulid interakteeruvad soolaioonidega, katkestades nendevahelise keemilise sideme. Seega ei ole lahustumine lihtne erinevate ainete segunemine, vaid nendevaheline füüsikalis-keemiline koostoime.

Kuidas vedelad molekulid interakteeruvad?

Vesi võib olla vedel, tahke ja gaasiline (aur). Need on selle põhilised agregatsiooni seisundid tavatingimustes. Veemolekulid koosnevad ühest hapnikuaatomist, millega on seotud kaks vesinikuaatomit. Molekulis toimub keemilise sideme polarisatsioon, osaline negatiivne laeng... Vesinik muutub molekulis positiivseks pooluseks, mida tõmbab ligi teise molekuli hapnikuaatom. Seda nimetatakse "vesiniksidemeks".

Agregatsiooni vedelat olekut iseloomustab struktuursete osakeste vaheline kaugus, mis on võrreldav nende suurusega. Tõmbejõudu on, kuid see on nõrk, nii et vesi ei säilita oma kuju. Aurustumine toimub sidemete hävimise tõttu, mis toimub vedeliku pinnal isegi toatemperatuuril.

Kas gaasides on molekulidevahelised vastasmõjud?

Aine gaasiline olek erineb mitmete parameetrite poolest vedelast ja tahkest olekust. Gaaside struktuursete osakeste vahel on suured lüngad, mis ületavad palju molekulide suurust. Sel juhul ei toimi tõmbejõud üldse. Gaasiline agregatsiooni olek on iseloomulik õhus leiduvatele ainetele: lämmastik, hapnik, süsinikdioksiid. Alloleval pildil on esimene kuubik täidetud gaasiga, teine ​​vedelikuga ja kolmas tahke ainega.

Paljud vedelikud on lenduvad, aine molekulid murduvad nende pinnalt ja lähevad õhku. Näiteks kui ammoniaaki kastetud vatitups tuuakse avatud soolhappepudeli avause juurde, tekib valge suits. Keemiline reaktsioon vesinikkloriidhappe ja ammoniaagi vahel toimub otse õhus ja saadakse ammooniumkloriid. Mis on selle aine agregatsiooniseisund? Selle osakesed, mis moodustavad valget suitsu, on väikseimad tahked soolakristallid. Seda katset tuleb teha kapoti all, ained on mürgised.

Järeldus

Gaasi füüsikalist olekut uurisid paljud silmapaistvad füüsikud ja keemikud: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Cliperon, Mendelejev, Le Chatelier. Teadlased on sõnastanud seadused, mis selgitavad gaasiliste ainete käitumist keemilistes reaktsioonides välistingimuste muutumisel. Avatud mustrid ei sisaldu ainult kooli ja ülikooli füüsika ja keemia õpikutes. Paljud keemiatööstused põhinevad teadmistel ainete käitumise ja omaduste kohta erinevates agregatsiooniseisundites.

Loeng 4. Ainete agregaadid

1. Tahkes olekus ained.

2. Aine vedel olek.

3. Aine gaasiline olek.

Ained võivad olla kolmes agregatsiooni olekus: tahked, vedelad ja gaasilised. Väga kõrgel temperatuuril tekib mingi gaasiline olek - plasma (plasma olek).

1. Aine tahket olekut iseloomustab asjaolu, et osakeste vastastikmõju energia on suurem kui nende liikumise kineetiline energia. Enamikul tahkes olekus ainetel on kristalne struktuur. Iga aine moodustab teatud kujuga kristalle. Näiteks naatriumkloriidis on kristallid kuubikute kujul, maarjas oktaeedritena, naatriumnitraadil prismade kujul.

Aine kristalne vorm on kõige stabiilsem. Osakeste paigutust tahkis on kujutatud võrena, mille sõlmedes on teatud osakesed ühendatud mõtteliste joontega. Kristallvõre on neli peamist tüüpi: aatom-, molekulaarne, ioonne ja metalliline.

Aatomikristallvõre moodustuvad neutraalsetest aatomitest, mis on omavahel seotud kovalentsete sidemetega (teemant, grafiit, räni). Molekulaarkristallvõre sisaldavad naftaleeni, sahharoosi, glükoosi. Selle võre struktuurielemendid on polaarsed ja mittepolaarsed molekulid. Iooniline kristallvõre moodustuvad ruumis korrapäraselt vahelduvatest positiivselt ja negatiivselt laetud ioonidest (naatriumkloriid, kaaliumkloriid). Kõikidel metallidel on metallkristallvõre. Selle sõlmedes on positiivselt laetud ioonid, mille vahel on vabas olekus elektronid.

Kristallilistel ainetel on mitmeid omadusi. Üks neist on anisotroopia – kristalli füüsikaliste omaduste erinevus kristalli sees erinevates suundades.

2. Aine vedelas olekus on osakeste molekulidevahelise interaktsiooni energia võrdeline nende liikumise kineetilise energiaga. See olek on gaasilise ja kristalse vahepealne. Erinevalt gaasidest toimivad vedelate molekulide vahel suured vastastikused tõmbejõud, mis määrab molekulide liikumise olemuse. Vedeliku molekuli soojusliikumine hõlmab võnkuvat ja translatsioonilist liikumist. Iga molekul vibreerib mõnda aega teatud tasakaalupunkti ümber, seejärel liigub ja võtab uuesti tasakaaluasendi. See määrab selle voolavuse. Molekulidevahelised tõmbejõud takistavad molekulide liikumise ajal üksteisest kaugele nihkumast.

Vedelike omadused sõltuvad ka molekulide mahust, nende pinna kujust. Kui vedeliku molekulid on polaarsed, siis need ühendatakse (assotsieeruvad) kompleksseks kompleksiks. Selliseid vedelikke nimetatakse assotsieerunud (vesi, atsetoon, alkohol). Οʜᴎ on kõrgemate t-pallidega, vähem lenduvad, suurem dielektriline konstant.

Nagu teate, on vedelikel pindpinevus. Pind pinevus- ϶ᴛᴏ pinnaenergia pinnaühiku kohta: ϭ = Е / S, kus ϭ - pindpinevus; E - pinnaenergia; S on pindala. Mida tugevamad on molekulidevahelised sidemed vedelikus, seda suurem on selle pindpinevus. Pindpinevust vähendavaid aineid nimetatakse pindaktiivseteks aineteks.

Veel üks vedelike omadus on viskoossus. Viskoossus - ϶ᴛᴏ takistus, mis tuleneb mõne vedeliku kihi liikumisest teiste suhtes selle liikumise ajal. Mõned vedelikud on kõrge viskoossusega (mesi, madal), teised aga madala viskoossusega (vesi, etüülalkohol).

3. Aine gaasilises olekus on osakeste molekulidevahelise interaktsiooni energia väiksem nende kineetilisest energiast. Sel põhjusel ei hoita gaasimolekule koos, vaid liiguvad vabalt läbi ruumala. Gaase iseloomustavad järgmised omadused: 1) ühtlane jaotus kogu anuma mahus, milles nad asuvad; 2) madal tihedus võrreldes vedelike ja tahkete ainetega; 3) lihtne kokkusurutavus.

Gaasis on molekulid üksteisest väga suurel kaugusel, nendevahelised tõmbejõud on väikesed. Suurte molekulide vahemaade korral need jõud praktiliselt puuduvad. Selles olekus gaasi nimetatakse tavaliselt ideaalseks. Tõelised gaasid kõrgel rõhul ja madalal temperatuuril ei allu olekuvõrrandile ideaalne gaas(Mendelejevi-Clapeyroni võrrand), mistõttu nendes tingimustes hakkavad avalduma molekulidevahelised vastasmõjujõud.