Quale stato di aggregazione non è tipico degli alcoli? Alcoli ()

La conoscenza più comune parla di tre stati di aggregazione: liquido, solido, gassoso, a volte ricordano il plasma, meno spesso il liquido cristallino; Ultimamente Su Internet è circolato un elenco di 17 fasi della materia, tratto dal famoso () Stephen Fry. Pertanto ve ne parleremo in modo più dettagliato, perché... dovresti saperne un po' di più sulla materia, se non altro per comprendere meglio i processi che avvengono nell'Universo.

L'elenco degli stati aggregati della materia fornito di seguito aumenta dagli stati più freddi a quelli più caldi, ecc. può essere continuato. Allo stesso tempo, va inteso che dallo stato gassoso (n. 11), il più "non compresso", su entrambi i lati dell'elenco, il grado di compressione della sostanza e la sua pressione (con alcune riserve per tale non studiato stati ipotetici come quantistici, fascio o debolmente simmetrici) aumentano Dopo il testo viene mostrato un grafico visivo delle transizioni di fase della materia.

1. Quantistici- lo stato di aggregazione di una sostanza, raggiunto quando la temperatura scende allo zero assoluto, a seguito della quale scompaiono comunicazioni interne e la materia si sbriciola in quark liberi.

2. Condensato di Bose-Einstein- uno stato di aggregazione della materia, la cui base sono i bosoni, raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto (meno di un milionesimo di grado sopra lo zero assoluto). In uno stato così bello, è abbastanza gran numero gli atomi si ritrovano nei loro stati quantistici minimi possibili e gli effetti quantistici cominciano a manifestarsi a livello macroscopico. Un condensato di Bose-Einstein (spesso chiamato condensato di Bose, o semplicemente "beck") si verifica quando si raffredda un elemento chimico a temperature estremamente basse (di solito appena sopra lo zero assoluto, meno 273 gradi Celsius, è la temperatura teorica alla quale avviene tutto). smette di muoversi).
È qui che iniziano ad accadere cose completamente strane alla sostanza. I processi solitamente osservati solo a livello atomico ora si verificano su scale abbastanza grandi da poter essere osservati ad occhio nudo. Ad esempio, se si posiziona "indietro" in un bicchiere da laboratorio e si fornisce la temperatura desiderata, la sostanza inizierà a strisciare lungo la parete e alla fine uscirà da sola.
Apparentemente si tratta del vano tentativo di una sostanza di abbassare la propria energia (che è già al livello più basso possibile).
Rallentando gli atomi utilizzando apparecchiature di raffreddamento si produce un singolare stato quantistico noto come condensato di Bose, o Bose-Einstein. Questo fenomeno fu previsto nel 1925 da A. Einstein, come risultato di una generalizzazione del lavoro di S. Bose, dove fu costruita la meccanica statistica per particelle che vanno dai fotoni senza massa agli atomi portatori di massa (il manoscritto di Einstein, considerato perduto, fu scoperto nella biblioteca dell'Università di Leiden nel 2005). Il risultato degli sforzi di Bose ed Einstein fu il concetto di Bose di un gas soggetto alla statistica di Bose-Einstein, che descrive la distribuzione statistica di particelle identiche con spin intero chiamate bosoni. I bosoni, che sono, ad esempio, singole particelle elementari - fotoni e atomi interi - possono trovarsi tra loro negli stessi stati quantistici. Einstein propose che il raffreddamento degli atomi dei bosoni a temperature molto basse li avrebbe fatti trasformare (o, in altre parole, condensare) nello stato quantistico più basso possibile. Il risultato di tale condensazione sarà l’emergenza nuova forma sostanze.
Questa transizione avviene al di sotto della temperatura critica, che è per un gas tridimensionale omogeneo costituito da particelle non interagenti senza gradi di libertà interni.

3. Condensato di fermioni- uno stato di aggregazione di una sostanza, simile al supporto, ma diversa nella struttura. Quando si avvicinano allo zero assoluto, gli atomi si comportano diversamente a seconda dell'entità del proprio momento angolare (spin). I bosoni hanno spin interi, mentre i fermioni hanno spin multipli di 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). I fermioni obbediscono al principio di esclusione di Pauli, secondo il quale non possono esistere due fermioni che abbiano lo stesso stato quantistico. Non esiste un simile divieto per i bosoni, e quindi hanno l'opportunità di esistere in uno stato quantico e quindi formare il cosiddetto condensato di Bose-Einstein. Il processo di formazione di questo condensato è responsabile del passaggio allo stato superconduttore.
Gli elettroni hanno spin 1/2 e sono quindi classificati come fermioni. Si combinano in coppie (chiamate coppie di Cooper), che poi formano un condensato di Bose.
Gli scienziati americani hanno tentato di ottenere un tipo di molecole dagli atomi fermionici mediante raffreddamento profondo. La differenza rispetto alle molecole reali era che non esisteva legame chimico- si sono semplicemente mossi insieme, in modo correlato. Il legame tra gli atomi si è rivelato ancora più forte di quello tra gli elettroni nelle coppie di Cooper. Le coppie di fermioni risultanti hanno uno spin totale che non è più multiplo di 1/2, quindi si comportano già come bosoni e possono formare un condensato di Bose con un unico stato quantico. Durante l'esperimento, un gas di atomi di potassio-40 è stato raffreddato a 300 nanokelvin, mentre il gas era racchiuso in una cosiddetta trappola ottica. Quindi è stato applicato un campo magnetico esterno, con l'aiuto del quale è stato possibile modificare la natura delle interazioni tra gli atomi: invece di una forte repulsione, si è cominciata a osservare una forte attrazione. Analizzando l'influenza del campo magnetico, è stato possibile trovare un valore al quale gli atomi hanno iniziato a comportarsi come coppie di elettroni di Cooper. Nella fase successiva dell'esperimento, gli scienziati si aspettano di ottenere effetti di superconduttività per il condensato di fermioni.

4. Sostanza superfluida- uno stato in cui una sostanza non ha praticamente alcuna viscosità e durante il flusso non subisce attrito con una superficie solida. La conseguenza di ciò è, ad esempio, un effetto così interessante come la completa fuoriuscita spontanea dell'elio superfluido dal recipiente lungo le sue pareti contro la forza di gravità. Naturalmente qui non vi è alcuna violazione della legge di conservazione dell'energia. In assenza di forze di attrito, sull'elio agiscono solo le forze di gravità, le forze di interazione interatomica tra l'elio e le pareti del recipiente e tra gli atomi di elio. Quindi, le forze dell'interazione interatomica superano tutte le altre forze combinate. Di conseguenza, l'elio tende a diffondersi il più possibile su tutte le superfici possibili, e quindi “viaggia” lungo le pareti del recipiente. Nel 1938, lo scienziato sovietico Pyotr Kapitsa dimostrò che l'elio può esistere allo stato superfluido.
Vale la pena notare che molti di proprietà insolite L'elio è noto da parecchio tempo. Tuttavia, anche dentro ultimi anni questo elemento chimico ci vizia con effetti interessanti e inaspettati. Così, nel 2004, Moses Chan e Eun-Syong Kim dell'Università della Pennsylvania hanno incuriosito mondo scientifico annuncio di essere riusciti a ottenere uno stato completamente nuovo dell'elio: un solido superfluido. In questo stato, alcuni atomi di elio nel reticolo cristallino possono fluire attorno ad altri e l'elio può quindi fluire attraverso se stesso. L’effetto “superdurezza” era stato previsto teoricamente già nel 1969. E poi nel 2004 sembrò esserci una conferma sperimentale. Tuttavia, esperimenti successivi e molto interessanti hanno dimostrato che non tutto è così semplice, e forse questa interpretazione del fenomeno, precedentemente accettata come superfluidità dell'elio solido, non è corretta.
L'esperimento degli scienziati guidati da Humphrey Maris della Brown University negli Stati Uniti è stato semplice ed elegante. Gli scienziati hanno posizionato una provetta capovolta in un serbatoio chiuso contenente elio liquido. Congelarono parte dell'elio nella provetta e nel serbatoio in modo tale che il confine tra liquido e solido all'interno della provetta fosse più alto che nel serbatoio. In altre parole, nella parte superiore della provetta c'era l'elio liquido, nella parte inferiore c'era l'elio solido, passava dolcemente nella fase solida del serbatoio, sopra il quale veniva versato un po' di elio liquido - più in basso del liquido livello nella provetta. Se l'elio liquido iniziasse a fuoriuscire attraverso l'elio solido, la differenza di livello diminuirebbe e quindi potremmo parlare di elio solido superfluido. E in linea di principio, in tre dei 13 esperimenti, la differenza di livello è effettivamente diminuita.

5. Sostanza superdura- uno stato di aggregazione in cui la materia è trasparente e può “scorrere” come un liquido, ma di fatto è priva di viscosità. Tali liquidi sono noti da molti anni; sono chiamati superfluidi. Il fatto è che se un superfluido viene agitato, circolerà quasi per sempre, mentre un fluido normale prima o poi si calmerà. I primi due superfluidi sono stati creati dai ricercatori utilizzando l'elio-4 e l'elio-3. Sono stati raffreddati quasi fino allo zero assoluto, meno 273 gradi Celsius. E dall'elio-4, gli scienziati americani sono riusciti a ottenere un corpo supersolido. Hanno compresso l'elio congelato con una pressione superiore a 60 volte, quindi hanno posizionato il vetro riempito con la sostanza su un disco rotante. Ad una temperatura di 0,175 gradi Celsius, il disco ha improvvisamente iniziato a ruotare più liberamente, il che, secondo gli scienziati, indica che l'elio è diventato un supercorpo.

6. Solido- uno stato di aggregazione di una sostanza, caratterizzato da stabilità di forma e carattere movimento termico atomi che eseguono piccole vibrazioni attorno a posizioni di equilibrio. Stato stazionario solidiè cristallino. Esistono solidi con legami ionici, covalenti, metallici e di altro tipo tra gli atomi, che ne determinano la diversità proprietà fisiche. Le proprietà elettriche e alcune altre proprietà dei solidi sono determinate principalmente dalla natura del movimento degli elettroni esterni dei suoi atomi. In base alle loro proprietà elettriche, i solidi si dividono in dielettrici, semiconduttori e metalli, in base alle loro proprietà magnetiche i solidi si dividono in diamagnetici, paramagnetici e corpi con struttura magnetica ordinata; Gli studi sulle proprietà dei solidi si sono fusi in un vasto campo: la fisica dello stato solido, il cui sviluppo è stimolato dalle esigenze della tecnologia.

7. Solido amorfo- uno stato condensato di aggregazione di una sostanza, caratterizzato dall'isotropia delle proprietà fisiche dovuta alla disposizione disordinata di atomi e molecole. Nei solidi amorfi, gli atomi vibrano attorno a punti posizionati casualmente. A differenza dello stato cristallino, il passaggio dallo stato solido amorfo a quello liquido avviene gradualmente. Diverse sostanze si trovano allo stato amorfo: vetro, resine, plastica, ecc.

8. Cristalli liquidiè uno specifico stato di aggregazione di una sostanza in cui presenta contemporaneamente le proprietà di un cristallo e di un liquido. Va notato subito che non tutte le sostanze possono trovarsi allo stato cristallino liquido. Tuttavia, alcuni materia organica Avendo molecole complesse, possono formare uno stato specifico di aggregazione: cristallino liquido. Questo stato si verifica quando i cristalli di alcune sostanze si sciolgono. Quando si sciolgono, si forma una fase liquida cristallina, che differisce dai liquidi ordinari. Questa fase esiste nell'intervallo dalla temperatura di fusione del cristallo a una temperatura più elevata, quando riscaldato, alla quale il cristallo liquido si trasforma in un liquido normale.
In cosa differisce un cristallo liquido da un liquido e da un cristallo normale e in cosa è simile a loro? Come un normale liquido, un cristallo liquido ha fluidità e prende la forma del contenitore in cui è posto. Ecco come differisce dai cristalli conosciuti da tutti. Tuttavia, nonostante questa proprietà, che lo accomuna al liquido, ha una proprietà caratteristica dei cristalli. Questo è l'ordinamento nello spazio delle molecole che formano il cristallo. È vero, questo ordinamento non è così completo come nei cristalli ordinari, ma, tuttavia, influisce in modo significativo sulle proprietà dei cristalli liquidi, che li distingue dai liquidi ordinari. L'ordine spaziale incompleto delle molecole che formano un cristallo liquido si manifesta nel fatto che nei cristalli liquidi non esiste completare l'ordine nella disposizione spaziale dei centri di gravità delle molecole, sebbene possa esserci un ordine parziale. Ciò significa che non hanno un reticolo cristallino rigido. Pertanto, i cristalli liquidi, come i liquidi ordinari, hanno la proprietà della fluidità.
Una proprietà obbligatoria dei cristalli liquidi, che li avvicina ai cristalli ordinari, è la presenza di un ordine di orientamento spaziale delle molecole. Questo ordine di orientamento può manifestarsi, ad esempio, nel fatto che tutti gli assi lunghi delle molecole in un campione di cristalli liquidi sono orientati nello stesso modo. Queste molecole devono avere una forma allungata. Oltre al più semplice ordinamento degli assi molecolari, in un cristallo liquido può verificarsi un ordine orientativo delle molecole più complesso.
A seconda del tipo di ordinamento degli assi molecolari, i cristalli liquidi si dividono in tre tipologie: nematici, smettici e colesterici.
La ricerca sulla fisica dei cristalli liquidi e sulle loro applicazioni viene attualmente condotta su un ampio fronte paesi sviluppati pace. La ricerca nazionale è concentrata negli istituti di ricerca sia accademici che industriali e ha una lunga tradizione. Le opere di V.K., completate negli anni Trenta a Leningrado, divennero ampiamente conosciute e riconosciute. Fredericks a V.N. Tsvetkova. Negli ultimi anni, il rapido studio dei cristalli liquidi ha visto anche i ricercatori nazionali dare un contributo significativo allo sviluppo dello studio dei cristalli liquidi in generale e, in particolare, dell'ottica dei cristalli liquidi. Pertanto, le opere di I.G. Chistyakova, A.P. Kapustina, SA Brazovsky, S.A. Pikina, L.M. Blinov e molti altri ricercatori sovietici sono ampiamente conosciuti dalla comunità scientifica e costituiscono la base per una serie di efficaci applicazioni tecniche dei cristalli liquidi.
L'esistenza dei cristalli liquidi è stata accertata molto tempo fa, precisamente nel 1888, cioè quasi un secolo fa. Sebbene gli scienziati abbiano riscontrato questo stato della materia prima del 1888, è stato scoperto ufficialmente più tardi.
Il primo a scoprire i cristalli liquidi fu il botanico austriaco Reinitzer. Studiando la nuova sostanza benzoato di colesterolo da lui sintetizzata, scoprì che ad una temperatura di 145°C i cristalli di questa sostanza si sciolgono formando un liquido torbido che disperde fortemente la luce. Proseguendo il riscaldamento, una volta raggiunta la temperatura di 179°C, il liquido diventa limpido, cioè inizia a comportarsi otticamente come un normale liquido, ad esempio l'acqua. Il benzoato di colesterolo ha mostrato proprietà inaspettate nella fase torbida. Considerando questa fase sotto microscopio polarizzatore, Rey-nitzer ha scoperto che ha birifrangenza. Ciò significa che l'indice di rifrazione della luce, cioè la velocità della luce in questa fase, dipende dalla polarizzazione.

9. Liquido- lo stato di aggregazione di una sostanza, che unisce le caratteristiche dello stato solido (conservazione del volume, una certa resistenza alla trazione) e dello stato gassoso (variabilità della forma). I liquidi sono caratterizzati da un ordine a corto raggio nella disposizione delle particelle (molecole, atomi) e da una piccola differenza nella energia cinetica moto termico delle molecole e loro energia potenziale di interazione. Il movimento termico delle molecole liquide consiste in oscillazioni attorno alle posizioni di equilibrio e salti relativamente rari da una posizione di equilibrio all'altra, che è associato alla fluidità del liquido.

10. Fluido supercritico(SCF) è uno stato di aggregazione di una sostanza in cui scompare la differenza tra la fase liquida e quella gassosa. Qualsiasi sostanza a temperatura e pressione superiori al suo punto critico è un fluido supercritico. Le proprietà di una sostanza nello stato supercritico sono intermedie tra le sue proprietà nelle fasi gassosa e liquida. Pertanto, l'SCF ha un'alta densità, vicina a un liquido, e una bassa viscosità, come i gas. Il coefficiente di diffusione in questo caso ha un valore intermedio tra liquido e gas. Le sostanze in uno stato supercritico possono essere utilizzate come sostituti dei solventi organici nei processi di laboratorio e industriali. L'acqua supercritica e l'anidride carbonica supercritica hanno ricevuto il massimo interesse e distribuzione a causa di alcune proprietà.
Una delle proprietà più importanti dello stato supercritico è la capacità di dissolvere le sostanze. Modificando la temperatura o la pressione del fluido, è possibile modificarne le proprietà in un ampio intervallo. Pertanto, è possibile ottenere un fluido le cui proprietà sono vicine a quelle di un liquido o di un gas. Pertanto, la capacità dissolvente di un fluido aumenta con l'aumentare della densità (a temperatura costante). Poiché la densità aumenta all'aumentare della pressione, la variazione della pressione può influenzare la capacità di dissoluzione del fluido (a temperatura costante). Nel caso della temperatura, la dipendenza delle proprietà del fluido è leggermente più complessa: a densità costante aumenta anche la capacità dissolvente del fluido, ma vicino al punto critico un leggero aumento della temperatura può portare a un forte calo in densità e, di conseguenza, capacità di dissoluzione. I fluidi supercritici si mescolano tra loro senza limite, quindi al raggiungimento del punto critico della miscela il sistema sarà sempre monofase. La temperatura critica approssimativa di una miscela binaria può essere calcolata come la media aritmetica dei parametri critici delle sostanze Tc(miscela) = (frazione molare A) x TcA + (frazione molare B) x TcB.

11. Gassoso- (gaz francese, dal caos greco - caos), lo stato di aggregazione di una sostanza in cui l'energia cinetica del movimento termico delle sue particelle (molecole, atomi, ioni) supera significativamente energia potenziale interazioni tra loro, grazie alle quali le particelle si muovono liberamente, riempiendo uniformemente l'intero volume loro fornito in assenza di campi esterni.

12. Plasma- (dal greco plasma - scolpito, modellato), stato della materia che è un gas ionizzato in cui le concentrazioni di cariche positive e negative sono uguali (quasi-neutralità). La stragrande maggioranza della materia nell'Universo è allo stato di plasma: stelle, nebulose galattiche e mezzo interstellare. Vicino alla Terra, il plasma esiste sotto forma di vento solare, magnetosfera e ionosfera. Il plasma ad alta temperatura (T ~ 106 - 108K) da una miscela di deuterio e trizio è allo studio con l'obiettivo di implementare la fusione termonucleare controllata. Il plasma a bassa temperatura (T Ј 105K) viene utilizzato in vari dispositivi a scarica di gas ( laser a gas, dispositivi ionici, generatori MHD, plasmatron, motori al plasma, ecc.), nonché nella tecnologia (vedi metallurgia del plasma, perforazione del plasma, tecnologia del plasma).

13. Materia degenerata— è uno stadio intermedio tra plasma e neutronio. Si osserva nelle nane bianche e nei giochi ruolo importante nell'evoluzione delle stelle. Quando gli atomi sono sottoposti a temperature e pressioni estremamente elevate, perdono i loro elettroni (diventano gas di elettroni). In altre parole, sono completamente ionizzati (plasma). La pressione di tale gas (plasma) è determinata dalla pressione degli elettroni. Se la densità è molto elevata, tutte le particelle vengono costrette ad avvicinarsi le une alle altre. Gli elettroni possono esistere in stati con energie specifiche e non possono esistere due elettroni con la stessa energia (a meno che i loro spin non siano opposti). Pertanto, in un gas denso, tutti i livelli energetici inferiori sono pieni di elettroni. Un gas di questo tipo è detto degenere. In questo stato, gli elettroni mostrano una pressione elettronica degenerata, che contrasta le forze di gravità.

14. Neutronio- uno stato di aggregazione in cui la materia passa ad altissima pressione, che è ancora irraggiungibile in laboratorio, ma esiste all'interno delle stelle di neutroni. Durante la transizione allo stato di neutrone, gli elettroni della sostanza interagiscono con i protoni e si trasformano in neutroni. Di conseguenza, la materia nello stato neutronico è costituita interamente da neutroni e ha una densità dell'ordine di quella nucleare. La temperatura della sostanza non deve essere troppo elevata (in energia equivalente, non più di cento MeV).
Con un forte aumento della temperatura (centinaia di MeV e oltre), vari mesoni iniziano a nascere e ad annichilarsi nello stato di neutrone. Con un ulteriore aumento della temperatura, avviene il deconfinamento e la sostanza passa nello stato di plasma di quark e gluoni. Non è più costituito da adroni, ma da quark e gluoni che nascono e scompaiono costantemente.

15. Plasma di quark e gluoni(cromoplasma) - uno stato di aggregazione della materia nella fisica delle alte energie e nella fisica delle particelle elementari, in cui la materia adronica passa in uno stato simile allo stato in cui si trovano elettroni e ioni nel plasma ordinario.
Tipicamente, la materia negli adroni si trova nel cosiddetto stato incolore (“bianco”). Cioè, quark di diversi colori si annullano a vicenda. Uno stato simile esiste nella materia ordinaria: quando tutti gli atomi sono elettricamente neutri, cioè
le cariche positive in essi contenute sono compensate da quelle negative. A temperature elevate può verificarsi la ionizzazione degli atomi, durante la quale le cariche vengono separate e la sostanza diventa, come si suol dire, "quasi neutra". Cioè, l'intera nuvola di materia nel suo insieme rimane neutra, ma le sue singole particelle cessano di essere neutre. La stessa cosa, a quanto pare, può accadere con la materia adronica: a energie molto elevate, il colore viene rilasciato e rende la sostanza “quasi incolore”.
Presumibilmente, nei primi istanti dopo il Big Bang, la materia dell'Universo era in uno stato di plasma di quark e gluoni. Ora il plasma di quark e gluoni può formarsi per un breve periodo durante le collisioni di particelle di energie molto elevate.
Il plasma di quark e gluoni è stato prodotto sperimentalmente presso l'acceleratore RHIC del Brookhaven National Laboratory nel 2005. Nel febbraio 2010 è stata raggiunta la temperatura massima del plasma di 4 trilioni di gradi Celsius.

16. Sostanza strana- uno stato di aggregazione in cui la materia è compressa ai massimi valori di densità può esistere sotto forma di “zuppa di quark”. Centimetro cubo le sostanze in questo stato peseranno miliardi di tonnellate; inoltre, trasformerà qualsiasi sostanza normale con cui entra in contatto nella stessa forma “strana” con il rilascio di una notevole quantità di energia.
L'energia che può essere rilasciata quando il nucleo della stella si trasforma in "materia strana" porterà all'esplosione super potente di un "quark nova" - e, secondo Leahy e Uyed, questo è esattamente ciò che gli astronomi hanno osservato nel settembre 2006.
Il processo di formazione di questa sostanza è iniziato con una normale supernova, nella quale si è trasformata una stella massiccia. Come risultato della prima esplosione, si formò una stella di neutroni. Ma secondo Leahy e Uyed, ebbe vita molto breve poiché la sua rotazione sembrava essere rallentata dalla sua stessa rotazione. campo magnetico, iniziò a comprimersi ancora di più, con la formazione di un ammasso di "materia strana", che portò a un rilascio di energia ancora più potente che durante una normale esplosione di supernova - e gli strati esterni di materia dell'ex stella di neutroni si dispersero in lo spazio circostante ad una velocità prossima a quella della luce.

17. Sostanza fortemente simmetrica- questa è una sostanza compressa a tal punto che le microparticelle al suo interno si sovrappongono e il corpo stesso collassa in un buco nero. Il termine "simmetria" viene spiegato come segue: prendiamo gli stati aggregativi della materia conosciuti da tutti a scuola: solido, liquido, gassoso. Per chiarezza, consideriamo un cristallo infinito ideale come un solido. Esiste una certa, cosiddetta simmetria discreta rispetto al trasferimento. Ciò significa che se sposti il ​​​​reticolo cristallino di una distanza pari all'intervallo tra due atomi, non cambierà nulla in esso: il cristallo coinciderà con se stesso. Se il cristallo viene fuso, la simmetria del liquido risultante sarà diversa: aumenterà. In un cristallo, solo i punti distanti tra loro a determinate distanze, i cosiddetti nodi del reticolo cristallino, in cui si trovavano atomi identici, erano equivalenti.
Il liquido è omogeneo in tutto il suo volume, tutti i suoi punti sono indistinguibili l'uno dall'altro. Ciò significa che i liquidi possono essere spostati di qualsiasi distanza arbitraria (e non solo alcune discrete, come in un cristallo) o ruotati di qualsiasi angolo arbitrario (cosa che non può essere fatta affatto nei cristalli) e coincideranno con se stessi. Il suo grado di simmetria è più alto. Il gas è ancora più simmetrico: il liquido occupa un certo volume nel recipiente e all'interno del recipiente c'è un'asimmetria dove c'è liquido e punti dove non c'è. Il gas occupa l'intero volume che gli viene fornito e in questo senso tutti i suoi punti sono indistinguibili l'uno dall'altro. Tuttavia, qui sarebbe più corretto parlare non di punti, ma di elementi piccoli, ma macroscopici, perché a livello microscopico ci sono ancora differenze. In alcuni punti dentro al momento volta ci sono atomi o molecole, ma altri no. La simmetria si osserva solo in media, sia su alcuni parametri di volume macroscopici che nel tempo.
Ma qui non esiste ancora alcuna simmetria istantanea a livello microscopico. Se la sostanza viene compressa in modo molto forte, a pressioni inaccettabili nella vita di tutti i giorni, compressa in modo tale che gli atomi vengono schiacciati, i loro gusci si compenetrano l'uno nell'altro e i nuclei iniziano a toccarsi, si verifica la simmetria a livello microscopico. Tutti i nuclei sono identici e premuti l'uno contro l'altro, non ci sono solo distanze interatomiche, ma anche internucleari e la sostanza diventa omogenea (sostanza strana).
Ma esiste anche un livello submicroscopico. I nuclei sono costituiti da protoni e neutroni che si muovono all'interno del nucleo. C'è anche un po' di spazio tra loro. Se continui a comprimere fino a schiacciare i nuclei, i nucleoni si premono strettamente l'uno contro l'altro. Quindi, a livello submicroscopico, apparirà la simmetria, che non esiste nemmeno all'interno dei nuclei ordinari.
Da quanto detto si può discernere una tendenza ben precisa: quanto più alta è la temperatura e maggiore è la pressione, tanto più simmetrica diventa la sostanza. Sulla base di queste considerazioni, una sostanza compressa al massimo è detta altamente simmetrica.

18. Materia debolmente simmetrica- uno stato opposto alla materia fortemente simmetrica nelle sue proprietà, presente nell'Universo primordiale ad una temperatura vicina a quella di Planck, forse 10-12 secondi dopo il Big Bang, quando le forze forte, debole ed elettromagnetica rappresentavano un'unica superforza. In questo stato, la sostanza viene compressa a tal punto che la sua massa si trasforma in energia, che inizia a gonfiarsi, cioè ad espandersi indefinitamente. Non è ancora possibile ottenere le energie per ottenere sperimentalmente la superpotenza e trasferire la materia in questa fase in condizioni terrestri, sebbene tali tentativi siano stati fatti al Large Hadron Collider per studiare l'universo primordiale. A causa dell'assenza di interazione gravitazionale nella superforza che forma questa sostanza, la superforza non è sufficientemente simmetrica rispetto alla forza supersimmetrica che contiene tutti e 4 i tipi di interazioni. Pertanto, questo stato di aggregazione ha ricevuto un nome simile.

19. Sostanza del raggio- questa, infatti, non è più materia, ma energia nella sua forma pura. Tuttavia è proprio questo ipotetico stato di aggregazione che assumerà un corpo che abbia raggiunto la velocità della luce. Si può ottenere anche riscaldando il corpo alla temperatura di Planck (1032K), cioè accelerando le molecole della sostanza alla velocità della luce. Come segue dalla teoria della relatività, quando la velocità supera 0,99 s, la massa del corpo inizia a crescere molto più velocemente che con un'accelerazione “normale”, inoltre il corpo si allunga, si riscalda, cioè inizia a irradiano nello spettro infrarosso. Quando si supera la soglia di 0,999 s, il corpo cambia radicalmente e inizia una rapida transizione di fase fino allo stato di raggio. Come segue dalla formula di Einstein, presa nella sua interezza, la massa crescente della sostanza finale è costituita da masse separate dal corpo sotto forma di radiazioni termiche, raggi X, ottiche e di altro tipo, l'energia di ciascuna delle quali è descritta dalla termine successivo nella formula. Pertanto, un corpo che si avvicina alla velocità della luce inizierà a emettere in tutti gli spettri, a crescere in lunghezza e a rallentare nel tempo, assottigliandosi fino alla lunghezza di Planck, cioè, una volta raggiunta la velocità c, il corpo si trasformerà in un corpo infinitamente lungo e raggio sottile, che si muove alla velocità della luce e costituito da fotoni che non hanno lunghezza, e la sua massa infinita verrà completamente convertita in energia. Pertanto, tale sostanza è chiamata raggio.

Presentazione sul tema "Alcoli" in chimica in formato powerpoint. La presentazione per gli scolari contiene 12 diapositive che, da un punto di vista chimico, parlano degli alcoli, delle loro proprietà fisiche e delle reazioni con gli alogenuri di idrogeno.

Frammenti della presentazione

Dalla storia

Lo sapevi già nel IV secolo. A.C e. le persone sapevano come preparare bevande contenenti alcol etilico? Il vino veniva prodotto facendo fermentare succhi di frutta e bacche. Tuttavia, hanno imparato ad estrarne la componente inebriante molto più tardi. Nell'XI secolo gli alchimisti rilevarono i vapori di una sostanza volatile che veniva rilasciata quando il vino veniva riscaldato.

Proprietà fisiche

• Gli alcoli inferiori sono liquidi altamente solubili in acqua, incolori e inodori.
• Gli alcoli superiori sono sostanze solide insolubili in acqua.

Caratteristica delle proprietà fisiche: stato di aggregazione

• Alcool metilico (il primo rappresentante serie omologa alcoli) – liquido. Forse ne ha uno grosso peso molecolare? NO. Molto meno dell’anidride carbonica. Allora qual è il problema?
• Si scopre che il punto è nei legami idrogeno che si formano tra le molecole di alcol e impediscono alle singole molecole di volare via.

Caratteristica delle proprietà fisiche: solubilità in acqua

• Gli alcoli inferiori sono solubili in acqua, gli alcoli superiori sono insolubili. Perché?
• I legami idrogeno sono troppo deboli per trattenere la molecola di alcol, che ha una grande porzione insolubile, tra le molecole di acqua.

Caratteristica delle proprietà fisiche: contrazione

• Perché le persone non usano mai il volume, ma solo la massa, quando risolvono i problemi di calcolo?
• Mescolare 500 ml di alcol e 500 ml di acqua. Otteniamo 930 ml di soluzione. I legami idrogeno tra le molecole di alcol e acqua sono così forti che il volume totale della soluzione diminuisce, la sua “compressione” (dal latino contraktio - compressione).

Gli alcoli sono acidi?

• Gli alcoli reagiscono con metalli alcalini. In questo caso, l'atomo di idrogeno del gruppo ossidrile viene sostituito da un metallo. Sembra acido.
• Ma le proprietà acide degli alcoli sono troppo deboli, così deboli che gli alcoli non influiscono sugli indicatori.

Amicizia con la polizia stradale.

• Gli alcolisti sono amichevoli con la polizia stradale? Ma come!
• Sei mai stato fermato da un ispettore della polizia stradale? Hai mai respirato in un tubo?
• Se sei sfortunato, l'alcol subisce una reazione di ossidazione, facendo cambiare colore e devi pagare una multa.

Diamo acqua 1

Rimozione dell'acqua: la disidratazione può essere intramolecolare se la temperatura è superiore a 140 gradi. In questo caso è necessario un catalizzatore: concentrato acido solforico.

Restituire l'acqua 2

Se la temperatura viene ridotta e il catalizzatore rimane lo stesso, si verificherà la disidratazione intermolecolare.

Reazione con alogenuri di idrogeno.

Questa reazione è reversibile e richiede un catalizzatore: acido solforico concentrato.

Essere amici o non essere amici dell'alcol.

Domanda interessante. L'alcol è uno xenobiotico, una sostanza che non si trova negli alimenti corpo umano, ma influenzando la sua vita. Tutto dipende dalla dose.

1. Alcolè un nutriente che fornisce energia al corpo. Nel Medioevo, il corpo riceveva circa il 25% della sua energia attraverso il consumo di alcol.
2. L'alcol lo è medicinale, che ha un effetto disinfettante e antibatterico.
3. L'alcol è un veleno che sconvolge la natura processi biologici, distruttivo organi interni e psiche e, se consumato eccessivamente, porta alla morte.

Domande su quale sia lo stato di aggregazione, quali caratteristiche e proprietà abbiano i solidi, i liquidi e i gas, sono considerate in diversi corsi di formazione. Esistono tre stati classici della materia, con le proprie caratteristiche strutturali caratteristiche. La loro comprensione è un punto importante per comprendere le scienze della Terra, degli organismi viventi e delle attività industriali. Queste domande sono studiate dalla fisica, dalla chimica, dalla geografia, dalla geologia, chimica fisica e altri discipline scientifiche. Le sostanze che, in determinate condizioni, si trovano in uno dei tre tipi fondamentali di stato possono cambiare con un aumento o una diminuzione della temperatura e della pressione. Consideriamo le possibili transizioni da uno stato di aggregazione all'altro, così come avvengono nella natura, nella tecnologia e nella vita quotidiana.

Cos'è uno stato di aggregazione?

La parola di origine latina "aggrego" tradotta in russo significa "unire". Il termine scientifico si riferisce allo stato dello stesso corpo, sostanza. L'esistenza di solidi, gas e liquidi a determinate temperature e pressioni diverse è caratteristica di tutti i gusci della Terra. Oltre ai tre stati fondamentali di aggregazione, ce n'è anche un quarto. A temperatura elevata e pressione costante, il gas si trasforma in plasma. Per comprendere meglio cos'è uno stato di aggregazione è necessario ricordare le particelle più piccole che compongono sostanze e corpi.

Nello schema sopra riportato sono rappresentati: a - gas; b: liquido; c è un corpo solido. In tali immagini, i cerchi indicano gli elementi strutturali delle sostanze. Questo è un simbolo; infatti, atomi, molecole e ioni non sono sfere solide. Gli atomi sono costituiti da un nucleo carico positivamente attorno al quale si muovono ad alta velocità gli elettroni carichi negativamente. La conoscenza della struttura microscopica della materia aiuta a comprendere meglio le differenze che esistono tra le diverse forme aggregate.

Idee sul microcosmo: dall'antica Grecia al XVII secolo

Le prime informazioni sulle particelle che lo compongono corpi fisici, è apparso nell'antica Grecia. I pensatori Democrito ed Epicuro introdussero un concetto come l'atomo. Credevano che queste particelle più piccole fossero indivisibili sostanze diverse Hanno una forma, una certa dimensione e sono capaci di movimento e di interazione tra loro. L'atomismo divenne l'insegnamento più avanzato dell'antica Grecia per l'epoca. Ma il suo sviluppo rallentò nel Medioevo. Da allora gli scienziati furono perseguitati dall'Inquisizione romana chiesa cattolica. Pertanto, fino ai tempi moderni, non esisteva un concetto chiaro di quale fosse lo stato della materia. Solo dopo il XVII secolo gli scienziati R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier formularono le disposizioni della teoria atomico-molecolare, che non hanno perso il loro significato oggi.

Atomi, molecole, ioni: particelle microscopiche della struttura della materia

Un passo avanti significativo nella comprensione del micromondo si è verificato nel XX secolo, quando è stato inventato il microscopio elettronico. Tenendo conto delle scoperte fatte in precedenza dagli scienziati, è stato possibile mettere insieme un'immagine coerente del micromondo. Le teorie che descrivono lo stato e il comportamento delle più piccole particelle della materia sono piuttosto complesse e riguardano il campo della Per comprendere le caratteristiche dei diversi stati aggregati della materia è sufficiente conoscere i nomi e le caratteristiche delle principali particelle strutturali che le compongono; sostanze diverse.

1. Gli atomi sono particelle chimicamente indivisibili. Sono conservati nelle reazioni chimiche, ma distrutti nelle reazioni nucleari. I metalli e molte altre sostanze con struttura atomica hanno uno stato solido di aggregazione in condizioni normali.
2. Le molecole sono particelle che vengono scomposte e formate in reazioni chimiche. ossigeno, acqua, anidride carbonica, zolfo. Lo stato fisico di ossigeno, azoto, anidride solforosa, carbonio, ossigeno in condizioni normali è gassoso.
3. Gli ioni sono le particelle cariche che atomi e molecole diventano quando acquistano o perdono elettroni: particelle microscopiche caricate negativamente. Molti sali hanno una struttura ionica, ad esempio il sale da cucina, il solfato di ferro e il solfato di rame.

Esistono sostanze le cui particelle si trovano nello spazio in un certo modo. La posizione reciproca ordinata di atomi, ioni e molecole è chiamata reticolo cristallino. Tipicamente, i reticoli cristallini ionici e atomici sono caratteristici dei solidi, molecolari - per liquidi e gas. Il diamante si distingue per la sua elevata durezza. Il suo reticolo cristallino atomico è formato da atomi di carbonio. Ma anche la grafite morbida è composta da atomi di questa elemento chimico. Solo che si trovano diversamente nello spazio. Il solito stato di aggregazione dello zolfo è solido, ma ad alte temperature la sostanza si trasforma in una massa liquida e amorfa.

Sostanze allo stato solido di aggregazione

I solidi in condizioni normali mantengono il loro volume e la loro forma. Ad esempio, un granello di sabbia, un granello di zucchero, sale, un pezzo di roccia o di metallo. Se riscaldi lo zucchero, la sostanza inizia a sciogliersi, trasformandosi in un liquido marrone viscoso. Smettiamo di riscaldare e otterremo di nuovo un solido. Ciò significa che una delle condizioni principali per la transizione da un solido a un liquido è il suo riscaldamento o un aumento dell'energia interna delle particelle della sostanza. È possibile modificare anche lo stato solido di aggregazione del sale utilizzato per uso alimentare. Ma per sciogliere il sale da cucina è necessaria una temperatura più elevata rispetto a quando si scalda lo zucchero. Il fatto è che lo zucchero è costituito da molecole e il sale da cucina è costituito da ioni carichi che sono più fortemente attratti l'uno dall'altro. I solidi in forma liquida non mantengono la loro forma perché i reticoli cristallini vengono distrutti.

Lo stato aggregato liquido del sale dopo la fusione è spiegato dalla rottura dei legami tra gli ioni nei cristalli. Vengono rilasciate particelle cariche che possono trasportare cariche elettriche. I sali fusi conducono l'elettricità e sono conduttori. Nelle industrie chimiche, metallurgiche e metalmeccaniche le sostanze solide vengono trasformate in liquide per ricavarne nuovi composti o per dar loro forme diverse. Le leghe metalliche sono diventate molto diffuse. Esistono diversi modi per ottenerli, legati a cambiamenti nello stato di aggregazione delle materie prime solide.

Il liquido è uno degli stati fondamentali di aggregazione

Se versate 50 ml di acqua in un pallone a fondo tondo, noterete che la sostanza assumerà immediatamente la forma di un recipiente chimico. Ma non appena versiamo l'acqua dalla fiaschetta, il liquido si spargerà immediatamente sulla superficie del tavolo. Il volume dell'acqua rimarrà lo stesso: 50 ml, ma la sua forma cambierà. Le caratteristiche elencate sono caratteristiche della forma liquida di esistenza della materia. Molte sostanze organiche sono liquide: alcoli, oli vegetali, acidi.

Il latte è un'emulsione, cioè un liquido contenente goccioline di grasso. Una risorsa liquida utile è il petrolio. Viene estratto dai pozzi utilizzando impianti di perforazione sulla terraferma e nell'oceano. L'acqua di mare è anche una materia prima per l'industria. La sua differenza da acqua dolce fiumi e laghi risiede nel contenuto di sostanze disciolte, principalmente sali. Quando evaporano dalla superficie dei serbatoi, solo le molecole di H 2 O passano allo stato di vapore, rimangono le sostanze disciolte. Metodi per ottenere sostanze utili da acqua di mare e metodi per pulirlo.

Quando i sali vengono completamente rimossi si ottiene acqua distillata. Bolle a 100°C e congela a 0°C. Le salamoie bollono e si trasformano in ghiaccio ad altre temperature. Ad esempio, l’acqua nel Mar Glaciale Artico ghiaccia a una temperatura superficiale di 2°C.

Lo stato fisico del mercurio in condizioni normali è liquido. Questo metallo grigio-argenteo è comunemente usato per riempire i termometri medici. Quando riscaldata, la colonna di mercurio sale sulla scala e la sostanza si espande. Perché viene utilizzato l'alcol colorato con vernice rossa e non il mercurio? Ciò è spiegato dalle proprietà del metallo liquido. A gelate di 30 gradi, lo stato di aggregazione del mercurio cambia, la sostanza diventa solida.

Se il termometro medico si rompe e il mercurio fuoriesce, raccogliere le palline d'argento con le mani è pericoloso. È dannoso inalare i vapori di mercurio; questa sostanza è molto tossica. In questi casi, i bambini devono rivolgersi ai genitori e agli adulti per chiedere aiuto.

Stato gassoso

I gas non sono in grado di mantenere né il loro volume né la loro forma. Riempire la beuta fino all'orlo con ossigeno (it formula chimica O2). Non appena apriremo la beuta, le molecole della sostanza inizieranno a mescolarsi con l'aria della stanza. Ciò accade grazie a Moto browniano. Anche l'antico scienziato greco Democrito credeva che le particelle della materia fossero in costante movimento. Nei solidi, in condizioni normali, atomi, molecole e ioni non hanno la possibilità di lasciare il reticolo cristallino o liberarsi dai legami con altre particelle. Ciò è possibile solo se viene fornita una grande quantità di energia dall'esterno.

Nei liquidi la distanza tra le particelle è leggermente maggiore rispetto a quella necessaria nei solidi; meno energia per rompere i legami intermolecolari. Ad esempio, lo stato liquido dell'ossigeno si osserva solo quando la temperatura del gas scende a −183 °C. A -223 °C, le molecole di O 2 formano un solido. Quando la temperatura sale al di sopra di questi valori, l'ossigeno si trasforma in gas. È in questa forma che si trova in condizioni normali. SU imprese industriali Esistono impianti speciali per separare l'aria atmosferica e ricavarne azoto e ossigeno. Innanzitutto, l'aria viene raffreddata e liquefatta, quindi la temperatura viene gradualmente aumentata. L'azoto e l'ossigeno si trasformano in gas in condizioni diverse.

L'atmosfera terrestre contiene il 21% in volume di ossigeno e il 78% di azoto. Queste sostanze non si trovano in forma liquida nel guscio gassoso del pianeta. L'ossigeno liquido è di colore azzurro e viene utilizzato per riempire le bombole ad alta pressione per l'uso in istituzioni mediche. Nell'industria e nell'edilizia, i gas liquefatti sono necessari per eseguire molti processi. L'ossigeno è necessario per la saldatura a gas e il taglio dei metalli e in chimica per le reazioni di ossidazione di sostanze inorganiche e organiche. Se si apre la valvola di una bombola di ossigeno, la pressione diminuisce e il liquido si trasforma in gas.

Propano liquefatto, metano e butano sono ampiamente utilizzati nei settori dell'energia, dei trasporti, dell'industria e delle attività domestiche. Queste sostanze sono ottenute dal gas naturale o durante il cracking (scissione) delle materie prime petrolifere. Le miscele di carbonio liquido e gassoso svolgono un ruolo importante nelle economie di molti paesi. Ma le riserve di petrolio e gas naturale sono gravemente esaurite. Secondo gli scienziati, questa materia prima durerà 100-120 anni. Una fonte alternativa di energia è il flusso d'aria (vento). I fiumi che scorrono veloci e le maree sulle rive dei mari e degli oceani vengono utilizzati per far funzionare le centrali elettriche.

L'ossigeno, come altri gas, può trovarsi nel quarto stato di aggregazione, che rappresenta il plasma. Transizione insolita dallo stato solido a quello gassoso - tratto caratteristico iodio cristallino. La sostanza viola scuro subisce una sublimazione: si trasforma in un gas, aggirando lo stato liquido.

Come avviene la transizione da una forma aggregata di materia a un'altra?

I cambiamenti nello stato aggregato delle sostanze non sono associati alle trasformazioni chimiche; fenomeni fisici. Quando la temperatura aumenta, molti solidi si sciolgono e si trasformano in liquidi. Un ulteriore aumento della temperatura può portare all'evaporazione, cioè allo stato gassoso della sostanza. Nella natura e nell'economia, tali transizioni sono caratteristiche di una delle principali sostanze sulla Terra. Ghiaccio, liquido, vapore sono stati dell'acqua in diverse condizioni esterne. Il composto è lo stesso, la sua formula è H 2 O. Ad una temperatura di 0 ° C e al di sotto di questo valore l'acqua cristallizza, cioè si trasforma in ghiaccio. All'aumentare della temperatura, i cristalli risultanti vengono distrutti: il ghiaccio si scioglie e si ottiene nuovamente acqua liquida. Quando viene riscaldato, si forma l'evaporazione - la trasformazione dell'acqua in gas - avviene anche a basse temperature. Ad esempio, le pozzanghere ghiacciate scompaiono gradualmente perché l'acqua evapora. Anche in caso di gelo, la biancheria bagnata si asciuga, ma questo processo richiede più tempo rispetto a una giornata calda.

Tutte le transizioni elencate dell'acqua da uno stato all'altro sono di grande importanza per la natura della Terra. I fenomeni atmosferici, il clima e il tempo sono associati all'evaporazione dell'acqua dalla superficie dell'oceano mondiale, al trasferimento di umidità sotto forma di nuvole e nebbia sulla terra e alle precipitazioni (pioggia, neve, grandine). Questi fenomeni costituiscono la base del ciclo mondiale dell'acqua in natura.

Come cambiano gli stati aggregati dello zolfo?

In condizioni normali, lo zolfo è cristalli lucenti o polvere giallo chiaro, cioè è una sostanza solida. Lo stato fisico dello zolfo cambia quando riscaldato. Innanzitutto, quando la temperatura sale a 190°C, la sostanza gialla si scioglie, trasformandosi in un liquido mobile.

Se versi rapidamente lo zolfo liquido in acqua fredda, otterrai una massa amorfa marrone. Con l'ulteriore riscaldamento dello zolfo fuso, diventa sempre più viscoso e si scurisce. A temperature superiori a 300 °C lo stato di aggregazione dello zolfo cambia nuovamente, la sostanza acquisisce le proprietà di un liquido e diventa mobile. Queste transizioni derivano dalla capacità degli atomi di un elemento di formare catene di diversa lunghezza.

Perché le sostanze possono trovarsi in stati fisici diversi?

Lo stato di aggregazione dello zolfo, sostanza semplice, è solido in condizioni ordinarie. L'anidride solforosa è un gas, l'acido solforico è un liquido oleoso più pesante dell'acqua. A differenza del sale e acidi nitrici non è volatile, le molecole non evaporano dalla sua superficie. Qual è lo stato di aggregazione dello zolfo plastico, che si ottiene riscaldando i cristalli?

Nella sua forma amorfa, la sostanza ha la struttura di un liquido, con fluidità insignificante. Ma lo zolfo plastico mantiene contemporaneamente la sua forma (come solido). Esistono cristalli liquidi che hanno una serie di proprietà caratteristiche dei solidi. Pertanto, lo stato di una sostanza in condizioni diverse dipende dalla sua natura, temperatura, pressione e altre condizioni esterne.

Quali caratteristiche esistono nella struttura dei solidi?

Le differenze esistenti tra gli stati aggregati di base della materia sono spiegate dall'interazione tra atomi, ioni e molecole. Ad esempio, perché lo stato solido della materia porta alla capacità dei corpi di mantenere volume e forma? Nel reticolo cristallino di un metallo o di un sale, le particelle strutturali sono attratte le une dalle altre. Nei metalli, gli ioni caricati positivamente interagiscono con quello che viene chiamato “gas di elettroni”, un insieme di elettroni liberi in un pezzo di metallo. I cristalli di sale si formano a causa dell'attrazione di particelle con carica opposta: gli ioni. La distanza tra le unità strutturali dei solidi di cui sopra è molto inferiore alle dimensioni delle particelle stesse. In questo caso agisce l'attrazione elettrostatica, conferisce forza, ma la repulsione non è abbastanza forte.

Per distruggere lo stato solido di aggregazione di una sostanza è necessario uno sforzo. Metalli, sali e cristalli atomici fondono a temperature molto elevate. Ad esempio, il ferro diventa liquido a temperature superiori a 1538 °C. Il tungsteno è refrattario e viene utilizzato per produrre filamenti incandescenti per le lampadine. Esistono leghe che diventano liquide a temperature superiori a 3000 °C. Molti sulla Terra sono allo stato solido. Queste materie prime vengono estratte utilizzando la tecnologia nelle miniere e nelle cave.

Per separare anche uno solo ione da un cristallo è necessario spendere gran numero energia. Ma basta sciogliere il sale nell'acqua perché il reticolo cristallino si disintegri! Questo fenomeno è spiegato dalle straordinarie proprietà dell'acqua come solvente polare. Le molecole di H 2 O interagiscono con gli ioni del sale, distruggendo il legame chimico tra loro. Pertanto, la dissoluzione non è una semplice miscela di sostanze diverse, ma un'interazione fisico-chimica tra di loro.

Come interagiscono le molecole liquide?

L'acqua può essere un liquido, un solido e un gas (vapore). Questi sono i suoi stati fondamentali di aggregazione in condizioni normali. Le molecole d'acqua sono costituite da un atomo di ossigeno a cui sono legati due atomi di idrogeno. La polarizzazione del legame chimico avviene nella molecola e sugli atomi di ossigeno appare un legame parziale. carica negativa. L'idrogeno diventa il polo positivo della molecola, attratto dall'atomo di ossigeno di un'altra molecola. Questo è chiamato "legame idrogeno".

Lo stato liquido di aggregazione è caratterizzato da distanze tra le particelle strutturali paragonabili alle loro dimensioni. L'attrazione esiste, ma è debole, quindi l'acqua non mantiene la sua forma. La vaporizzazione avviene a causa della distruzione dei legami che avviene sulla superficie del liquido anche a temperatura ambiente.

Esistono interazioni intermolecolari nei gas?

Lo stato gassoso di una sostanza differisce da quello liquido e solido in numerosi parametri. Esistono ampi spazi tra le particelle strutturali dei gas, molto più grandi delle dimensioni delle molecole. In questo caso, le forze di attrazione non agiscono affatto. Lo stato gassoso di aggregazione è caratteristico delle sostanze presenti nell'aria: azoto, ossigeno, anidride carbonica. Nell'immagine sotto, il primo cubo è pieno di gas, il secondo di liquido e il terzo di solido.

Molti liquidi sono volatili; le molecole della sostanza si staccano dalla loro superficie e si disperdono nell'aria. Ad esempio, se avvicini un bastoncino di cotone imbevuto di ammoniaca all'apertura di una bottiglia aperta di acido cloridrico, apparirà del fumo bianco. Una reazione chimica tra acido cloridrico e ammoniaca avviene direttamente nell'aria, producendo cloruro di ammonio. In quale stato di aggregazione si trova questa sostanza? Le sue particelle che formano il fumo bianco sono minuscoli cristalli solidi di sale. Questo esperimento deve essere effettuato sotto una cappa; le sostanze sono tossiche.

Conclusione

Lo stato di aggregazione del gas è stato studiato da molti fisici e chimici eccezionali: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Clayperon, Mendeleev, Le Chatelier. Gli scienziati hanno formulato leggi che spiegano il comportamento delle sostanze gassose nelle reazioni chimiche quando cambiano le condizioni esterne. I modelli aperti non erano inclusi solo nei libri di testo scolastici e universitari di fisica e chimica. Molte industrie chimiche si basano sulla conoscenza del comportamento e delle proprietà delle sostanze nei diversi stati di aggregazione.

Lezione 4. Stati aggregati della materia

1. Stato solido sostanze.

2. Stato liquido della materia.

3. Stato gassoso della materia.

Le sostanze possono trovarsi in tre stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. A temperature molto elevate appare un tipo di stato gassoso: plasma (stato plasmatico).

1. Lo stato solido della materia è caratterizzato dal fatto che l'energia di interazione tra le particelle è superiore all'energia cinetica del loro movimento. La maggior parte delle sostanze allo stato solido hanno una struttura cristallina. Ogni sostanza forma cristalli di una certa forma. Ad esempio, il cloruro di sodio ha cristalli sotto forma di cubi, allume sotto forma di ottaedri e nitrato di sodio sotto forma di prismi.

La forma cristallina della sostanza è la più stabile. La disposizione delle particelle in un solido è rappresentata sotto forma di un reticolo, ai cui nodi si trovano alcune particelle collegate da linee immaginarie. Esistono quattro tipi principali di reticoli cristallini: atomico, molecolare, ionico e metallico.

Reticolo cristallino atomico formato da atomi neutri legati legami covalenti(diamante, grafite, silicio). Reticolo cristallino molecolare hanno naftalene, saccarosio, glucosio. Gli elementi strutturali di questo reticolo sono molecole polari e non polari. Reticolo cristallino ionico formato da ioni carichi positivamente e negativamente (cloruro di sodio, cloruro di potassio) che si alternano regolarmente nello spazio. Tutti i metalli hanno un reticolo cristallino metallico. I suoi nodi contengono ioni caricati positivamente, tra i quali ci sono elettroni allo stato libero.

Le sostanze cristalline hanno una serie di caratteristiche. Uno di questi è l'anisotropia: la dissomiglianza delle proprietà fisiche di un cristallo in diverse direzioni all'interno del cristallo.

2. Nello stato liquido della materia, l'energia dell'interazione intermolecolare delle particelle è commisurata all'energia cinetica del loro movimento. Questo stato è intermedio tra gassoso e cristallino. A differenza dei gas, tra le molecole liquide agiscono grandi forze di attrazione reciproca, che determinano la natura del movimento molecolare. Il movimento termico di una molecola liquida comprende vibrazionale e traslazionale. Ogni molecola oscilla per un certo tempo attorno a un certo punto di equilibrio, quindi si muove e assume nuovamente una posizione di equilibrio. Ciò ne determina la fluidità. Le forze di attrazione intermolecolare non consentono alle molecole di allontanarsi l'una dall'altra quando si muovono.

Le proprietà dei liquidi dipendono anche dal volume delle molecole e dalla forma della loro superficie. Se le molecole del liquido sono polari, si combinano (associano) in un complesso complesso. Tali liquidi sono detti associati (acqua, acetone, alcool). Οʜᴎ hanno un t kip più alto, una volatilità più bassa e una costante dielettrica più alta.

Come sai, i liquidi hanno una tensione superficiale. Tensione superficiale- ϶ᴛᴏ energia superficiale per unità di superficie: ϭ = E/S, dove ϭ – tensione superficiale; E – energia superficiale; S – superficie. Quanto più forti sono i legami intermolecolari in un liquido, tanto maggiore è la sua tensione superficiale. Le sostanze che riducono la tensione superficiale sono chiamate tensioattivi.

Un'altra proprietà dei liquidi è la viscosità. La viscosità è la resistenza che si verifica quando alcuni strati di un liquido si muovono rispetto ad altri quando si muove. Alcuni liquidi hanno un'alta viscosità (miele, mala), mentre altri hanno una bassa viscosità (acqua, alcool etilico).

3. Nello stato gassoso di una sostanza, l'energia dell'interazione intermolecolare delle particelle è inferiore alla loro energia cinetica. Per questo motivo le molecole del gas non sono tenute insieme, ma si muovono liberamente nel volume. I gas sono caratterizzati dalle seguenti proprietà: 1) distribuzione uniforme su tutto il volume del recipiente in cui si trovano; 2) bassa densità rispetto ai liquidi e ai solidi; 3) facile comprimibilità.

In un gas, le molecole si trovano a una distanza molto grande l'una dall'altra, le forze di attrazione tra loro sono piccole. A grandi distanze tra le molecole, queste forze sono praticamente assenti. Un gas in questo stato viene solitamente chiamato ideale. I gas reali ad alte pressioni e basse temperature non obbediscono all'equazione di stato gas ideale(Equazione di Mendeleev-Clapeyron), poiché in queste condizioni cominciano ad apparire forze di interazione tra le molecole.