Alkoholer bildas i ett fast aggregationstillstånd. Alkoholer ()

Den vanligaste kunskapen handlar om tre aggregationstillstånd: flytande, fast, gasformig; ibland minns de plasma, mer sällan flytande kristallin. Nyligen En lista med 17 faser av materia, hämtad från den berömda () Stephen Fry, har cirkulerat på Internet. Därför kommer vi att berätta om dem mer i detalj, eftersom... du borde veta lite mer om materia, om så bara för att bättre förstå de processer som sker i universum.

Lista nedan aggregationstillstånd substans ökar från de kallaste tillstånden till de varmaste osv. kan fortsätta. Samtidigt bör det förstås att från det gasformiga tillståndet (nr 11), det mest "okomprimerade", till båda sidor av listan, graden av kompression av ämnet och dess tryck (med vissa reservationer för sådana ostuderade hypotetiska tillstånd som kvant, stråle eller svagt symmetriska) ökar Efter texten visas en visuell graf över fasövergångar av materia.

1. Kvantum- tillståndet för aggregation av ett ämne, som uppnås när temperaturen sjunker till absolut noll, som ett resultat av vilket de försvinner intern kommunikation och materia smulas sönder till fria kvarkar.

2. Bose-Einstein-kondensat- ett tillstånd av aggregation av materia, vars grund är bosoner, kylda till temperaturer nära absolut noll (mindre än en miljondels grad över absolut noll). I ett så väldigt svalt tillstånd räcker det stort antal atomer befinner sig i sina minsta möjliga kvanttillstånd och kvanteffekter börjar manifestera sig på makroskopisk nivå. Ett Bose-Einstein-kondensat (ofta kallat "Bose-kondensat" eller helt enkelt "beck") uppstår när du kyler ett kemiskt element till ett extremt låga temperaturer(vanligtvis till strax över absoluta nollpunkten, minus 273 grader Celsius, den teoretiska temperaturen vid vilken allt slutar röra sig).
Det är här det börjar hända helt konstiga saker med ämnet. Processer som vanligtvis bara observeras på atomnivå sker nu på skalor som är tillräckligt stora för att kunna observeras med blotta ögat. Till exempel, om du placerar "tillbaka" i en laboratoriebägare och ger önskad temperatur, kommer ämnet att börja krypa uppför väggen och så småningom komma ut av sig själv.
Tydligen har vi här att göra med ett meningslöst försök från ett ämne att sänka sin egen energi (som redan är på den lägsta av alla möjliga nivåer).
Att sakta ner atomer med hjälp av kylutrustning producerar ett singulärt kvanttillstånd som kallas ett Bose- eller Bose-Einstein-kondensat. Detta fenomen förutspåddes 1925 av A. Einstein, som ett resultat av en generalisering av S. Boses arbete, där statistisk mekanik byggdes för partiklar som sträckte sig från masslösa fotoner till massbärande atomer (Einsteins manuskript, som anses vara förlorat, upptäcktes i biblioteket vid Leiden University 2005). Resultatet av Bose och Einsteins ansträngningar var Bose-konceptet med en gas som är föremål för Bose–Einstein-statistik, som beskriver den statistiska fördelningen av identiska partiklar med heltalsspinn som kallas bosoner. Bosoner, som till exempel är individuella elementarpartiklar - fotoner och hela atomer, kan vara i samma kvanttillstånd med varandra. Einstein föreslog att kylning av bosonatomer till mycket låga temperaturer skulle få dem att omvandlas (eller, med andra ord, kondensera) till lägsta möjliga kvanttillstånd. Resultatet av sådan kondensering blir uppkomsten ny formämnen.
Denna övergång sker under den kritiska temperaturen, som är för en homogen tredimensionell gas bestående av icke-interagerande partiklar utan några inre frihetsgrader.

3. Fermionkondensat- ett tillstånd av aggregering av ett ämne, som liknar underlaget, men har olika struktur. När de närmar sig absolut noll, beter sig atomer olika beroende på storleken på deras eget rörelsemängd (spin). Bosoner har heltalsspinn, medan fermioner har snurr som är multiplar av 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). Fermioner följer Paulis uteslutningsprincip, som säger att inga två fermioner kan ha samma kvanttillstånd. Det finns inget sådant förbud för bosoner, och därför har de möjlighet att existera i ett kvanttillstånd och därigenom bilda det så kallade Bose-Einstein-kondensatet. Processen för bildning av detta kondensat är ansvarig för övergången till det supraledande tillståndet.
Elektroner har spin 1/2 och klassas därför som fermioner. De kombineras till par (kallade Cooper-par), som sedan bildar ett Bose-kondensat.
Amerikanska forskare har försökt få fram ett slags molekyler från fermionatomer genom djupkylning. Skillnaden mot verkliga molekyler var att det inte fanns någon kemisk bindning mellan atomerna - de rörde sig helt enkelt ihop på ett korrelerat sätt. Bindningen mellan atomer visade sig vara ännu starkare än mellan elektroner i Cooper-par. De resulterande paren av fermioner har en total spin som inte längre är en multipel av 1/2, därför beter de sig redan som bosoner och kan bilda ett Bose-kondensat med ett enda kvanttillstånd. Under experimentet kyldes en gas av kalium-40 atomer till 300 nanokelvin medan gasen inneslutes i en så kallad optisk fälla. Sedan applicerades ett externt magnetfält, med hjälp av vilket det var möjligt att ändra karaktären av interaktioner mellan atomer - istället för stark repulsion började en stark attraktion observeras. När man analyserade påverkan av magnetfältet var det möjligt att hitta ett värde vid vilket atomerna började bete sig som Cooper-elektronpar. I nästa steg av experimentet förväntar sig forskarna att få supraledningseffekter för fermionkondensatet.

4. Superflytande ämne- ett tillstånd där ett ämne praktiskt taget inte har någon viskositet och under flödet inte upplever friktion med en fast yta. Konsekvensen av detta är till exempel en så intressant effekt som att superfluid helium helt spontant "kryper ut" från kärlet längs dess väggar mot tyngdkraften. Naturligtvis finns det inget brott mot lagen om bevarande av energi här. I frånvaro av friktionskrafter påverkas helium endast av gravitationskrafter, krafterna för interatomisk interaktion mellan helium och kärlets väggar och mellan heliumatomer. Så krafterna för interatomisk interaktion överstiger alla andra krafter tillsammans. Som ett resultat tenderar helium att spridas så mycket som möjligt över alla möjliga ytor och därför "färdas" längs kärlets väggar. 1938 bevisade den sovjetiska forskaren Pyotr Kapitsa att helium kan existera i ett superfluid tillstånd.
Det är värt att notera att många av heliums ovanliga egenskaper har varit kända under ganska lång tid. Dock även i senaste åren detta kemiska element skämmer bort oss med intressanta och oväntade effekter. Sålunda, 2004, fascinerade Moses Chan och Eun-Syong Kim från University of Pennsylvania vetenskapliga världen tillkännagivande om att de hade lyckats få ett helt nytt tillstånd av helium - ett superfluid fast ämne. I detta tillstånd kan vissa heliumatomer i kristallgittret strömma runt andra, och helium kan därmed strömma genom sig själv. Effekten av "superhårdhet" förutspåddes teoretiskt redan 1969. Och sedan 2004 verkade det finnas experimentell bekräftelse. Senare och mycket intressanta experiment visade dock att allt inte är så enkelt, och kanske är denna tolkning av fenomenet, som tidigare accepterats som superfluiditeten av fast helium, felaktig.
Experimentet av forskare ledd av Humphrey Maris från Brown University i USA var enkelt och elegant. Forskare placerade ett uppochnervänt provrör i en stängd tank som innehöll flytande helium. De frös en del av heliumet i provröret och i reservoaren på ett sådant sätt att gränsen mellan vätska och fast inuti provröret var högre än i reservoaren. Med andra ord, i den övre delen av provröret fanns flytande helium, i den nedre delen fanns det fast helium, det passerade smidigt in i den fasta fasen av reservoaren, över vilken lite flytande helium hälldes - lägre än vätskan nivån i provröret. Om flytande helium började läcka genom fast helium, skulle skillnaden i nivåer minska, och då kan vi prata om fast superfluid helium. Och i princip, i tre av de 13 experimenten, minskade faktiskt skillnaden i nivåer.

5. Superhårt ämne- ett tillstånd av aggregation där materia är transparent och kan "flyta" som en vätska, men i själva verket saknar viskositet. Sådana vätskor har varit kända i många år, de kallas superfluids. Faktum är att om en supervätska rörs om kommer den att cirkulera nästan för evigt, medan en normal vätska så småningom kommer att lugna ner sig. De två första supervätskorna skapades av forskare som använde helium-4 och helium-3. De kyldes till nästan absolut noll - minus 273 grader Celsius. Och från helium-4 lyckades amerikanska forskare få en supersolid kropp. De komprimerade fruset helium med mer än 60 gånger trycket och placerade sedan glaset fyllt med ämnet på en roterande skiva. Vid en temperatur på 0,175 grader Celsius började skivan plötsligt snurra mer fritt, vilket forskare säger tyder på att helium har blivit en superkropp.

6. Fast- ett tillstånd av aggregering av ett ämne, kännetecknat av formstabilitet och arten av den termiska rörelsen av atomer, som utför små vibrationer runt jämviktspositioner. Stabilt läge fasta ämnen är kristallina. Det finns fasta ämnen med joniska, kovalenta, metalliska och andra typer av bindningar mellan atomer, vilket bestämmer deras mångfald fysikaliska egenskaper. Elektriska och vissa andra egenskaper hos fasta ämnen bestäms huvudsakligen av arten av rörelsen hos de yttre elektronerna i dess atomer. Baserat på deras elektriska egenskaper delas fasta ämnen in i dielektrikum, halvledare och metaller; baserat på deras magnetiska egenskaper delas fasta ämnen in i diamagnetiska, paramagnetiska och kroppar med en ordnad magnetisk struktur. Studier av fasta ämnens egenskaper har smält samman till ett stort fält - fysik. fast, vars utveckling stimuleras av teknikens behov.

7. Amorft fast ämne- ett kondenserat tillstånd av aggregering av ett ämne, kännetecknat av isotropi av fysikaliska egenskaper på grund av det oordnade arrangemanget av atomer och molekyler. I amorfa fasta ämnen vibrerar atomer runt slumpmässigt placerade punkter. Till skillnad från det kristallina tillståndet sker övergången från fast amorft till flytande gradvis. Olika ämnen är i amorft tillstånd: glas, hartser, plaster etc.

8. Flytande kristallär ett specifikt aggregationstillstånd för ett ämne där det samtidigt uppvisar egenskaperna hos en kristall och en vätska. Det bör genast noteras att inte alla ämnen kan vara i flytande kristallint tillstånd. Dock några organiskt material Med komplexa molekyler kan de bilda ett specifikt aggregationstillstånd - flytande kristallin. Detta tillstånd uppstår när kristaller av vissa ämnen smälter. När de smälter bildas en flytande kristallin fas som skiljer sig från vanliga vätskor. Denna fas existerar i intervallet från kristallens smälttemperatur till någon högre temperatur, vid upphettning till vilken den flytande kristallen förvandlas till en vanlig vätska.
Hur skiljer sig en flytande kristall från en flytande och en vanlig kristall och hur liknar den dem? Liksom en vanlig vätska har en flytande kristall flytbarhet och tar formen av behållaren i vilken den placeras. Det är så det skiljer sig från de kristaller som alla känner till. Men trots denna egenskap, som förenar den med en vätska, har den en egenskap som är karakteristisk för kristaller. Detta är ordningen i rymden av molekylerna som bildar kristallen. Det är sant att denna ordning inte är lika komplett som i vanliga kristaller, men ändå påverkar den avsevärt egenskaperna hos flytande kristaller, vilket skiljer dem från vanliga vätskor. Ofullständig rumslig ordning av molekylerna som bildar en flytande kristall manifesteras i det faktum att det i flytande kristaller inte finns någon komplett beställning i det rumsliga arrangemanget av molekylernas tyngdpunkter, även om det kan finnas partiell ordning. Det betyder att de inte har ett styvt kristallgitter. Därför har flytande kristaller, liksom vanliga vätskor, egenskapen att flyta.
En obligatorisk egenskap hos flytande kristaller, som för dem närmare vanliga kristaller, är närvaron av en ordning av rumslig orientering av molekylerna. Denna orienteringsordning kan till exempel visa sig i det faktum att alla molekylernas långa axlar i ett flytande kristallint prov är orienterade på samma sätt. Dessa molekyler måste ha en långsträckt form. Förutom den enklaste namngivna ordningen av molekylära axlar, kan en mer komplex orienteringsordning av molekyler förekomma i en flytande kristall.
Beroende på typen av ordning av de molekylära axlarna delas flytande kristaller in i tre typer: nematiska, smektiska och kolesteriska.
Forskning om flytande kristallers fysik och deras tillämpningar bedrivs för närvarande på bred front i alla världens mest utvecklade länder. Den inhemska forskningen är koncentrerad till både akademiska och industriella forskningsinstitutioner och har en lång tradition. Verken av V.K., färdigställda på trettiotalet i Leningrad, blev allmänt kända och erkända. Fredericks till V.N. Tsvetkova. Under de senaste åren har den snabba studien av flytande kristaller sett att inhemska forskare också ger ett betydande bidrag till utvecklingen av studiet av flytande kristaller i allmänhet och, i synnerhet, optiken för flytande kristaller. Sålunda har verken av I.G. Chistyakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovsky, S.A. Pikina, L.M. Blinov och många andra sovjetiska forskare är allmänt kända för det vetenskapliga samfundet och fungerar som grunden för ett antal effektiva tekniska tillämpningar av flytande kristaller.
Förekomsten av flytande kristaller etablerades för länge sedan, nämligen 1888, det vill säga nästan ett sekel sedan. Även om forskare stötte på detta tillstånd före 1888, upptäcktes det officiellt senare.
Den första som upptäckte flytande kristaller var den österrikiske botanikern Reinitzer. När han studerade det nya ämnet kolesterylbensoat som han syntetiserade upptäckte han att vid en temperatur på 145°C smälter kristallerna av detta ämne och bildar en grumlig vätska som starkt sprider ljus. När uppvärmningen fortsätter, efter att ha uppnått en temperatur på 179°C, blir vätskan klar, d.v.s. den börjar bete sig optiskt som en vanlig vätska, till exempel vatten. Kolesterylbensoat visade oväntade egenskaper i den grumliga fasen. Genom att undersöka denna fas under ett polariserande mikroskop upptäckte Reinitzer att den uppvisar dubbelbrytning. Detta betyder att ljusets brytningsindex, det vill säga ljusets hastighet i denna fas, beror på polarisationen.

9. Vätska- tillståndet för aggregation av ett ämne, som kombinerar egenskaperna hos ett fast tillstånd (bevarande av volym, en viss draghållfasthet) och ett gasformigt tillstånd (formvariabilitet). Vätskor kännetecknas av kort räckvidd i arrangemanget av partiklar (molekyler, atomer) och en liten skillnad i kinetisk energi för termisk rörelse av molekyler och deras potentiell energi interaktioner. Den termiska rörelsen hos vätskemolekyler består av svängningar runt jämviktspositioner och relativt sällsynta hopp från en jämviktsposition till en annan; vätskans flytbarhet är förknippad med detta.

10. Superkritisk vätska(SCF) är ett tillstånd av aggregering av ett ämne där skillnaden mellan vätske- och gasfasen försvinner. Varje ämne vid en temperatur och ett tryck över sin kritiska punkt är en superkritisk vätska. Egenskaperna hos ett ämne i superkritiskt tillstånd ligger mellan dess egenskaper i gas- och vätskefasen. Således har SCF en hög densitet, nära en vätska, och låg viskositet, som gaser. Diffusionskoefficienten har i detta fall ett värde mellan vätska och gas. Ämnen i superkritiskt tillstånd kan användas som substitut för organiska lösningsmedel i laboratorie- och industriprocesser. Superkritiskt vatten och superkritisk koldioxid har fått störst intresse och spridning på grund av vissa egenskaper.
En av de viktigaste egenskaperna hos det superkritiska tillståndet är förmågan att lösa upp ämnen. Genom att ändra temperaturen eller trycket på vätskan kan du ändra dess egenskaper över ett brett område. Således är det möjligt att erhålla en vätska vars egenskaper är nära antingen en vätska eller en gas. Således ökar upplösningsförmågan hos en vätska med ökande densitet (vid en konstant temperatur). Eftersom densiteten ökar med ökande tryck kan en förändring av trycket påverka vätskans upplösningsförmåga (vid konstant temperatur). När det gäller temperatur är beroendet av vätskans egenskaper något mer komplext - vid konstant densitet ökar också vätskans upplösningsförmåga, men nära den kritiska punkten kan en liten temperaturökning leda till ett kraftigt fall i densitet och följaktligen upplösningsförmågan. Superkritiska vätskor blandas med varandra utan begränsning, så när den kritiska punkten för blandningen nås kommer systemet alltid att vara enfas. Den ungefärliga kritiska temperaturen för en binär blandning kan beräknas som det aritmetiska medelvärdet av de kritiska parametrarna för ämnena Tc(mix) = (molfraktion A) x TcA + (molfraktion B) x TcB.

11. Gasformig- (franska gaz, från grekiska kaos - kaos), tillståndet för aggregering av ett ämne i vilket rörelseenergi Den termiska rörelsen av dess partiklar (molekyler, atomer, joner) överstiger avsevärt den potentiella energin för interaktioner mellan dem, och därför rör sig partiklarna fritt och fyller jämnt hela volymen som tillhandahålls dem i frånvaro av yttre fält.

12. Plasma- (från grekiskans plasma - skulpterad, formad), ett materiatillstånd som är en joniserad gas där koncentrationerna av positiva och negativa laddningar är lika (kvasineutralitet). Den stora majoriteten av materia i universum är i plasmatillståndet: stjärnor, galaktiska nebulosor och det interstellära mediet. Nära jorden finns plasma i form av solvinden, magnetosfären och jonosfären. Högtemperaturplasma (T ~ 106 - 108K) från en blandning av deuterium och tritium studeras i syfte att implementera kontrollerad termonukleär fusion. Lågtemperaturplasma (T Ј 105K) används i olika gasurladdningsanordningar ( gaslasrar, jonanordningar, MHD-generatorer, plasmatroner, plasmamotorer, etc.), samt inom teknik (se Plasmametallurgi, Plasmaborrning, Plasmateknologi).

13. Degenererad materia— är ett mellanstadium mellan plasma och neutronium. Det observeras i vita dvärgar och lekar viktig roll i stjärnornas utveckling. När atomer utsätts för extremt höga temperaturer och tryck förlorar de sina elektroner (de blir elektrongas). Med andra ord är de helt joniserade (plasma). Trycket hos en sådan gas (plasma) bestäms av elektronernas tryck. Om densiteten är mycket hög tvingas alla partiklar närmare varandra. Elektroner kan existera i tillstånd med specifika energier, och inga två elektroner kan ha samma energi (om inte deras snurr är motsatta). I en tät gas är alltså alla lägre energinivåer fyllda med elektroner. En sådan gas kallas degenererad. I detta tillstånd uppvisar elektroner ett degenererat elektrontryck, vilket motverkar gravitationskrafterna.

14. Neutronium- ett aggregationstillstånd där materia passerar vid ultrahögt tryck, som fortfarande är ouppnåeligt i laboratoriet, men som finns inuti neutronstjärnor. Under övergången till neutrontillståndet interagerar ämnets elektroner med protoner och förvandlas till neutroner. Som ett resultat består materia i neutrontillståndet helt av neutroner och har en densitet i storleksordningen kärnkraft. Temperaturen på ämnet bör inte vara för hög (i energiekvivalent, inte mer än hundra MeV).
Med en kraftig temperaturökning (hundratals MeV och uppåt) börjar olika mesoner att födas och förintas i neutrontillståndet. Med en ytterligare ökning av temperaturen uppstår avgränsning, och ämnet övergår i tillståndet av kvark-gluonplasma. Den består inte längre av hadroner, utan av att ständigt födas och försvinna kvarkar och gluoner.

15. Quark-gluon plasma(kromoplasma) - ett tillstånd av aggregation av materia i högenergifysik och elementarpartikelfysik, där hadronisk materia övergår i ett tillstånd som liknar det tillstånd där elektroner och joner finns i vanlig plasma.
Typiskt är ämnet i hadroner i det så kallade färglösa (”vita”) tillståndet. Det vill säga kvarkar av olika färg tar ut varandra. Ett liknande tillstånd finns i vanlig materia - när alla atomer är elektriskt neutrala, dvs.
positiva laddningar de kompenseras av negativa. På höga temperaturer jonisering av atomer kan ske, medan laddningarna separeras, och ämnet blir, som man säger, "kvasineutralt". Det vill säga, hela materiamolnet som helhet förblir neutralt, men dess individuella partiklar upphör att vara neutrala. Samma sak kan tydligen hända med hadronisk materia - vid mycket höga energier frigörs färg och gör ämnet "kvasifärglöst".
Förmodligen var universums materia i ett tillstånd av kvarg-gluonplasma under de första ögonblicken efter Big Bang. Nu kan kvarg-gluonplasma bildas under en kort tid vid kollisioner av partiklar med mycket hög energi.
Quark-gluonplasma producerades experimentellt vid RHIC-acceleratorn vid Brookhaven National Laboratory 2005. Den maximala plasmatemperaturen på 4 biljoner grader Celsius erhölls där i februari 2010.

16. Konstig substans- ett aggregationstillstånd där materia komprimeras till maximala densitetsvärden; det kan existera i form av "kvarksoppa". En kubikcentimeter materia i detta tillstånd kommer att väga miljarder ton; dessutom kommer den att omvandla alla normala ämnen som den kommer i kontakt med till samma "märkliga" form med frigörande av en betydande mängd energi.
Energin som kan frigöras när stjärnans kärna förvandlas till "konstig materia" kommer att leda till en superkraftig explosion av en "kvarknova" - och enligt Leahy och Uyed är det precis vad astronomer observerade i september 2006.
Processen för bildandet av detta ämne började med en vanlig supernova, till vilken en massiv stjärna vände. Som ett resultat av den första explosionen bildades en neutronstjärna. Men enligt Leahy och Uyed var den mycket kortlivad eftersom dess rotation verkade bromsas av sig själv magnetiskt fält, började den komprimeras ännu mer, med bildandet av en klump av "konstig materia", vilket ledde till en ännu kraftigare frigöring av energi än under en normal supernovaexplosion - och de yttre lagren av materia från den tidigare neutronstjärnan spreds in i det omgivande utrymmet med en hastighet nära ljusets hastighet.

17. Starkt symmetrisk substans- detta är ett ämne som är komprimerat till en sådan grad att mikropartiklarna inuti det läggs på varandra och kroppen själv kollapsar till ett svart hål. Termen "symmetri" förklaras på följande sätt: Låt oss ta de aggregerade materiantillstånden som är kända för alla från skolan - fast, flytande, gasformig. För visshetens skull, låt oss betrakta en ideal oändlig kristall som en fast substans. Det finns en viss, så kallad diskret symmetri med avseende på överföring. Det betyder att om du flyttar kristallgittret med ett avstånd som är lika med intervallet mellan två atomer kommer ingenting att förändras i det - kristallen kommer att sammanfalla med sig själv. Om kristallen smälts kommer symmetrin hos den resulterande vätskan att vara annorlunda: den kommer att öka. I en kristall, endast punkter som är avlägsna från varandra på vissa avstånd, var de så kallade noderna i kristallgittret, i vilka identiska atomer fanns, likvärdiga.
Vätskan är homogen genom hela sin volym, alla dess punkter går inte att skilja från varandra. Detta innebär att vätskor kan förskjutas med vilka som helst godtyckliga avstånd (och inte bara några diskreta sådana, som i en kristall) eller roteras av vilka som helst godtyckliga vinklar (vilket inte kan göras i kristaller alls) och det kommer att sammanfalla med sig själv. Dess grad av symmetri är högre. Gas är ännu mer symmetrisk: vätskan upptar en viss volym i kärlet och det finns en asymmetri inuti kärlet där det finns vätska och punkter där det inte är det. Gas upptar hela volymen som den tillhandahålls, och i denna mening är alla dess punkter omöjliga att skilja från varandra. Ändå skulle det här vara mer korrekt att inte tala om punkter, utan om små, men makroskopiska element, för på mikroskopisk nivå finns det fortfarande skillnader. Vid några punkter i det här ögonblicket tid det finns atomer eller molekyler, men andra gör det inte. Symmetri observeras endast i genomsnitt, antingen över vissa makroskopiska volymparametrar eller över tid.
Men det finns fortfarande ingen omedelbar symmetri på mikroskopisk nivå. Om ett ämne komprimeras mycket kraftigt, till tryck som är oacceptabla i vardagen, komprimeras så att atomerna krossas, deras skal tränger in i varandra och kärnorna börjar beröra, uppstår symmetri på mikroskopisk nivå. Alla kärnor är identiska och pressade mot varandra, det finns inte bara interatomära, utan även internukleära avstånd, och substansen blir homogen (konstig substans).
Men det finns också en submikroskopisk nivå. Kärnor är uppbyggda av protoner och neutroner som rör sig inuti kärnan. Det finns också lite utrymme mellan dem. Om du fortsätter att komprimera så att kärnorna krossas kommer nukleonerna att trycka hårt mot varandra. Då, på submikroskopisk nivå, kommer symmetri att uppstå, som inte finns ens inuti vanliga kärnor.
Av det sagda kan man urskilja en mycket bestämd trend: ju högre temperatur och ju högre tryck, desto mer symmetrisk blir ämnet. Baserat på dessa överväganden kallas ett ämne som komprimerats till dess maximalt mycket symmetriskt.

18. Svagt symmetrisk materia- ett tillstånd som är motsatt till starkt symmetrisk materia i dess egenskaper, närvarande i det mycket tidiga universum vid en temperatur nära Plancks, kanske 10-12 sekunder efter Big Bang, då de starka, svaga och elektromagnetiska krafterna representerade en enda superkraft. I detta tillstånd komprimeras ämnet i en sådan utsträckning att dess massa förvandlas till energi, som börjar blåsa upp, det vill säga expandera på obestämd tid. Det är ännu inte möjligt att uppnå energierna för att experimentellt erhålla superkraft och överföra materia till denna fas under jordiska förhållanden, även om sådana försök gjordes vid Large Hadron Collider för att studera det tidiga universum. På grund av frånvaron av gravitationsinteraktion i superkraften som bildar detta ämne, är superkraften inte tillräckligt symmetrisk i jämförelse med den supersymmetriska kraften som innehåller alla 4 typer av interaktioner. Därför fick detta aggregationstillstånd ett sådant namn.

19. Strålämne– detta är faktiskt inte längre materia alls, utan energi i sin rena form. Men det är just detta hypotetiska aggregationstillstånd som en kropp som har nått ljusets hastighet kommer att ta. Det kan också erhållas genom att värma upp kroppen till Planck-temperaturen (1032K), det vill säga accelerera ämnets molekyler till ljusets hastighet. Som följer av relativitetsteorin, när en hastighet når mer än 0,99 s, börjar kroppens massa att växa mycket snabbare än med "normal" acceleration; dessutom förlängs kroppen, värms upp, det vill säga den börjar att växa stråla i det infraröda spektrumet. När tröskeln på 0,999 s passerar förändras kroppen radikalt och börjar en snabb fasövergång upp till stråltillståndet. Som följer av Einsteins formel, taget i sin helhet, består den växande massan av det slutliga ämnet av massor separerade från kroppen i form av termisk, röntgenstrålning, optisk och annan strålning, vars energi beskrivs av nästa term i formeln. Således kommer en kropp som närmar sig ljusets hastighet att börja sända ut i alla spektra, växa i längd och sakta ner med tiden, tunnas ut till Plancklängden, det vill säga när den når hastighet c, kommer kroppen att förvandlas till en oändligt lång och tunn stråle, som rör sig med ljusets hastighet och består av fotoner som inte har någon längd, och dess oändliga massa kommer att omvandlas fullständigt till energi. Därför kallas ett sådant ämne stråle.

"Alkoholer" Från historien  Visste du att det redan på 300-talet. före Kristus e. visste folk hur man gör drycker som innehåller etylalkohol? Vin framställdes genom jäsning av frukt- och bärjuice. Men de lärde sig att extrahera den berusande komponenten från den långt senare. På 1000-talet alkemister fångade ångor av ett flyktigt ämne som frigjordes när vin värmdes Definition Alkoholer (föråldrade alkoholer) är organiska föreningar som innehåller en eller flera hydroxylgrupper (hydroxyl, OH) direkt bundna till kolatomen i kolväteradikalen  Den allmänna formeln för alkoholer är CxHy(OH) n Allmän formel för envärda mättade alkoholer CnH2n+1OH Klassificering av alkoholer efter antalet hydroxylgrupper CxHy(OH)n Envärda alkoholer CH3 - CH2 - CH2 OH Tvåvärda glykoler CH3 - CH - CH2 OH OH Triatomära glyceroler CH2 - CH - CH2 OH OH OH Klassificering av alkoholer Efter kolväteradikalens natur kolväteradikal CxHy(OH)n CxHy(OH)n Gränsgräns CH3 CH3 –– CH CH2 CH2 2 ––CH 2 OH OH Omättad Omättad CH CH2 = CH CH––CH CH2 2 = 2 OH OH Aromatisk Aromatisk CH CH2 OH 2 --OH Nomenklatur av alkoholer Titta på tabellen och dra en slutsats om nomenklaturen för alkoholer NOMENKLATURE OCH ISOMERITET När man bildar namnen på alkoholer, en (generisk ) suffix läggs till namnet på kolvätet som motsvarar alkoholen. Siffrorna efter suffixet indikerar hydroxylgruppens position i huvudkedjan: H | H- C – O H | H metanol H H H |3 |2 |1 H- C – C – C -OH | | | H H H propanol-1 H H H | 1 | 2 |3H - C - C - C -H | | | H OH H propanol -2 TYPER AV ISOMERITET 1. Isomerism av den funktionella gruppens position (propanol–1 och propanol–2) 2. Isomerism av kolskelettet CH3-CH2-CH2-CH2-OH butanol-1 CH3-CH -CH2-OH | CH3 2-metylpropanol-1 3. Interklassisk isomerism - alkoholer är isomera till etrar: CH3-CH2-OH etanol CH3-O-CH3 dimetyleter Slutsats  Namnen på envärda alkoholer bildas av namnet på kolvätet med den längsta kolkedjan innehålla en hydroxylgrupp genom att lägga till suffixet -ol  För flervärda alkoholer, före suffixet -ol på grekiska (-di-, -tri-, ...) anges antalet hydroxylgrupper  Till exempel: CH3-CH2-OH etanol Typer av isomerism av alkoholer Strukturell 1. Kolkedja 2. Funktionsgruppens positioner FYSIKALISKA EGENSKAPER  Lägre alkoholer (C1-C11) är flyktiga vätskor med en stickande lukt  Högre alkoholer (C12- och högre) är fasta ämnen med en behaglig lukt FYSIKALISKA EGENSKAPER Namn Formel Pl. g/cm3 tpl.C tkoka.C Metyl CH3OH 0,792 -97 64 Etyl C2H5OH 0,790 -114 78 Propyl CH3CH2CH2OH 0,804 -120 92 Isopropyl CH3-CH(OH)-CH6 -CH208yl 81CH3 -81CH 0. 90 118 Funktioner av fysikaliska egenskaper: aggregationstillstånd Metylalkohol (den första representanten homolog serie alkoholer) – flytande. Han kanske har en stor molekylär massa? Nej. Mycket mindre än koldioxid. Vad är det då? R – O … H – O …H – O H R R Det visar sig att allt handlar om de vätebindningar som bildas mellan alkoholmolekyler och hindrar enskilda molekyler från att flyga iväg Kännetecken för fysikaliska egenskaper: löslighet i vatten Lägre alkoholer är lösliga i vatten, högre alkoholer är olösliga. Varför? CH3 – O…H – O…N – O N H CH3 Vad händer om radikalen är stor? CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – O ... H – O H H Vätebindningar är för svaga för att hålla en alkoholmolekyl, som har en stor olöslig del, mellan vattenmolekyler Utmärkande för fysikaliska egenskaper: sammandragning Varför används aldrig volym när lösa beräkningsproblem men bara i massa? Blanda 500 ml alkohol och 500 ml vatten. Vi får 930 ml lösning. Vätebindningarna mellan alkohol- och vattenmolekylerna är så starka att lösningens totala volym minskar, dess "kompression" (från latinets contractio - kompression). Vissa representanter för alkoholer Envärd alkohol - metanol  Färglös vätska med en kokpunkt på 64C, en karakteristisk lukt Lättare än vatten. Brinner med en färglös låga.  Används som lösningsmedel och bränsle i förbränningsmotorer Metanol är ett gift  Metanolens toxiska effekt är baserad på skador på nerv- och kärlsystemet. Förtäring av 5-10 ml metanol leder till allvarlig förgiftning, och 30 ml eller mer leder till döden Envärd alkohol - etanol Färglös vätska med karakteristisk lukt och brännande smak, kokpunkt 78C. Lättare än vatten. Blandar sig med henne i vilket förhållande som helst. Lättantändlig, brinner med en svagt glödande blåaktig låga. Vänskap med trafikpolisen Är alkoholen vän med trafikpolisen? Men hur! Har du någonsin blivit stoppad av en trafikpolisinspektör? Har du någonsin andats in i ett rör? Om du har otur, ägde en oxidationsreaktion av alkohol rum, under vilken färgen ändrades, och du var tvungen att betala en fin Intressant fråga. Alkohol är främlingsfientligt - ett ämne som inte finns i människokropp men påverkar hans liv. Allt beror på dosen. 1. Alkohol är ett näringsämne som förser kroppen med energi. Under medeltiden fick kroppen cirka 25 % av sin energi genom alkoholkonsumtion; 2. Alkohol är medicin, som har en desinficerande och antibakteriell effekt; 3. Alkohol är ett gift som stör naturligt biologiska processer , som förstör inre organ och psyket och, om det konsumeras överdrivet, leder till döden Användning av etanol  Etylalkohol används vid beredning av olika alkoholhaltiga drycker;  Inom medicin för framställning av extrakt från medicinalväxter, samt för desinfektion;  Inom kosmetika och parfymeri är etanol ett lösningsmedel för parfymer och lotioner Skadliga effekter av etanol  I början av berusningen lider hjärnbarkens strukturer; aktiviteten i hjärnans centrum som kontrollerar beteendet undertrycks: rationell kontroll över handlingar förloras, och den kritiska inställningen till sig själv minskar. I. P. Pavlov kallade detta tillstånd "ett upplopp i subcortex"  Med en mycket hög alkoholhalt i blodet hämmas aktiviteten hos hjärnans motoriska centra, lillhjärnans funktion påverkas huvudsakligen - personen tappar helt orienteringen Skadligt effekter av etanol  Förändringar i hjärnans struktur orsakade av många års alkoholförgiftning är nästan oåterkalleliga, och även efter långvarig avhållsamhet från att dricka alkohol kvarstår de. Om en person inte kan sluta, ökar organiska och därmed mentala avvikelser från normen Skadliga effekter av etanol  Alkohol har en extremt negativ effekt på hjärnans blodkärl. I början av berusningen expanderar de, blodflödet i dem saktar ner, vilket leder till överbelastning i hjärnan. Sedan, när förutom alkohol, skadliga produkter av dess ofullständiga nedbrytning börjar ackumuleras i blodet, uppstår en skarp spasm, vasokonstriktion uppstår och farliga komplikationer utvecklas, såsom cerebrala stroke, vilket leder till allvarlig funktionsnedsättning och till och med död. FRÅGOR FÖR REVISION 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. En behållare utan etikett innehåller vatten och den andra innehåller alkohol. Är det möjligt att använda en indikator för att känna igen dem? Vem äger äran att få ren alkohol? Kan alkohol vara ett fast ämne? Molekylvikten för metanol är 32, och koldioxid är 44. Dra en slutsats om tillståndet för aggregation av alkohol. Blanda en liter alkohol och en liter vatten. Bestäm volymen av blandningen. Hur kan man lura en trafikpolisinspektör? Kan vattenfri absolut alkohol avge vatten? Vad är främlingsfientliga läkemedel och hur relaterar de till alkohol? SVAR 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Det är omöjligt. Indikatorerna påverkar inte alkoholer och deras vattenlösningar. Naturligtvis alkemister. Kanske om denna alkohol innehåller 12 kolatomer eller mer. Ingen slutsats kan dras av dessa uppgifter. Vätebindningar mellan alkoholmolekyler, med tanke på den låga molekylvikten hos dessa molekyler, gör alkoholens kokpunkt onormalt hög. Volymen av blandningen kommer inte att vara två liter, men mycket mindre, cirka 1 liter - 860 ml. Drick inte när du kör. Kanske om du värmer upp den och tillsätter konc. svavelsyra. Var inte lat och kom ihåg allt du hört om alkohol, bestäm själv en gång för alla vad din dos är... och behövs det överhuvudtaget????? Flervärd alkohol etylenglykol  Etylenglykol är en representant för mättade tvåvärda alkoholer - glykoler;  Namnet glykoler gavs på grund av den söta smaken hos många representanter för serien (grekiska "glykos" - söt);  Etylenglykol är en sirapsliknande vätska med söt smak, luktfri och giftig. Blandar väl med vatten och alkohol, hygroskopisk Applicering av etylenglykol  En viktig egenskap hos etylenglykol är förmågan att sänka fryspunkten för vatten, vilket är anledningen till att ämnet används i stor utsträckning som en komponent i bilskyddsmedel och frostskyddsvätskor;  Det används för att producera lavsan (värdefull syntetisk fiber) Etylenglykol är ett gift  Doser som orsakar dödlig etylenglykolförgiftning varierar kraftigt - från 100 till 600 ml. Enligt ett antal författare är den dödliga dosen för människor 50-150 ml. Dödligheten på grund av etylenglykol är mycket hög och står för mer än 60 % av alla fall av förgiftning;  Mekanismen för den toxiska effekten av etylenglykol har hittills inte studerats tillräckligt. Etylenglykol absorberas snabbt (även genom hudens porer) och cirkulerar i blodet oförändrat i flera timmar och når sin maximala koncentration efter 2-5 timmar. Sedan minskar dess innehåll i blodet gradvis, och det fixeras i vävnaderna Flervärd alkohol glycerin  Glycerin är en trevärd mättad alkohol. Färglös, trögflytande, hygroskopisk, sötsmakande vätska. Blandbar med vatten i valfritt förhållande, ett bra lösningsmedel. Reagerar med salpetersyra och bildar nitroglycerin. Med karboxylsyror bildar den fetter och oljor CH2 – CH – CH2 OH OH OH Tillämpningar av glycerin  Används vid     tillverkning av nitroglycerinsprängämnen; Vid bearbetning av läder; Som en komponent i vissa lim; Vid tillverkning av plast används glycerin som mjukgörare; Vid tillverkning av konfektyr och drycker (som livsmedelstillsats E422) Kvalitativ reaktion på flervärda alkoholer Kvalitativ reaktion på flervärda alkoholer  Reaktionen på flervärda alkoholer är deras växelverkan med en nyligen erhållen fällning av koppar(II)hydroxid, som löses upp och bildar en ljusblå-violett lösning Uppgifter Fyll i arbetskort för lektionen;  Svara på testfrågorna;  Lös korsordet  Arbetsblad för lektionen ”Alkoholer”  Allmän formel för alkoholer Namnge ämnena:  CH3OH  CH3-CH2-CH2-CH2-OH  CH2(OH)-CH2(OH)  Skriv strukturformeln av propanol-2  Vad är definitionen av atomicitet av alkohol?  Ange användningsområdena för etanol  Vilka alkoholer används i livsmedelsindustrin?  Vilken alkohol orsakar dödlig förgiftning när 30 ml kommer in i kroppen?  Vilket ämne används som frostskyddsvätska?  Hur skiljer man flervärd alkohol från envärd alkohol? Beredningsmetoder Laboratorie  Hydrolys av haloalkaner: R-CL+NaOH R-OH+NaCL  Hydrering av alkener: CH2=CH2+H2O C2H5OH  Hydrogenering av karbonylföreningar Industriell  Syntes av metanol från syntesgas CO+2H2 CH3-OH ( förhöjt tryck, hög temperatur och zinkoxidkatalysator)  Hydrering av alkener  Fermentering av glukos: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 Kemiska egenskaper I. Reaktioner med brytning av RO–H-bindningen  Alkoholer reagerar med alkali- och jordalkalimetaller och bildar saltmetaller. föreningar - alkoholater 2СH CH CH OH + 2Na  2CH CH CH ONa + H  2CH CH OH + Ca  (CH CH O) Ca + H  3 2 3 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2  Interaktion med organiska syror (förestringsreaktion) leder till bildning av estrar. CH COОH + HOCH  CH COОCH H (etylacetat (etylacetat)) + H O 3 2 5 3 2 5 2 II. Reaktioner som involverar brytning av R–OH-bindningen Med vätehalogenider: R–OH + HBr  R–Br + H2O III. Oxidationsreaktioner Alkoholer brinner: 2С3H7ОH + 9O2  6СO2 + 8H2O Under inverkan av oxidationsmedel:  primära alkoholer omvandlas till aldehyder, sekundära alkoholer till ketoner IV. Dehydrering Uppstår vid upphettning med vattenavlägsnande reagens (konc. H2SO4). 1. Intramolekylär uttorkning leder till bildning av alkener CH3–CH2–OH  CH2=CH2 + H2O 2. Intermolekylär dehydrering ger etrar R-OH + H-O–R  R–O–R(eter) + H2O

Alla ämnen kan vara i olika aggregationstillstånd - fast, flytande, gasformig och plasma. I gamla tider trodde man att världen består av jord, vatten, luft och eld. Ämnes aggregerade tillstånd motsvarar denna visuella uppdelning. Erfarenheten visar att gränserna mellan aggregationstillstånd är mycket godtyckliga. Gaser vid låga tryck och låga temperaturer anses vara idealiska, molekylerna i dem överensstämmer materiella poäng som bara kan kollidera enligt lagar elastisk stöt. Krafterna för växelverkan mellan molekyler i kollisionsögonblicket är försumbara, och själva kollisionerna sker utan förlust av mekanisk energi. Men när avståndet mellan molekylerna ökar måste också molekylernas interaktion beaktas. Dessa interaktioner börjar påverka övergången från ett gasformigt tillstånd till en flytande eller fast substans. Olika typer av interaktioner kan förekomma mellan molekyler.

Krafterna för intermolekylär interaktion är inte mättbara, skiljer sig från krafterna kemisk interaktion atomer som leder till bildandet av molekyler. De kan vara elektrostatiska på grund av interaktioner mellan laddade partiklar. Erfarenhet har visat att kvantmekanisk interaktion, som beror på molekylernas avstånd och inbördes orientering, är försumbar vid avstånd mellan molekyler på mer än 10 -9 m. I försålda gaser kan den försummas eller så kan man anta att den potentiella interaktionsenergin är praktiskt taget lika med noll. På korta avstånd är denna energi liten, och ömsesidiga attraktionskrafter verkar

at - ömsesidig avstötning och kraft

attraktion och avstötning av molekyler är balanserade och F= 0. Här bestäms krafterna av deras samband med potentiell energi, men partiklarna rör sig och har en viss reserv av kinetisk energi.

gii. Låt en molekyl vara orörlig och en annan kollidera med den och ha en sådan energitillförsel. När molekylerna närmar sig varandra gör attraktionskrafterna positivt arbete och den potentiella energin för deras interaktion minskar till ett avstånd, samtidigt som den kinetiska energin (och hastigheten) ökar. När avståndet blir mindre kommer attraktionskrafterna att ersättas av frånstötande krafter. Det arbete som molekylen utför mot dessa krafter är negativt.

Molekylen kommer att röra sig närmare en stationär molekyl tills dess kinetiska energi är helt omvandlad till potential. Minsta avstånd d, avståndet som molekyler kan närma sig kallas molekylens effektiva diameter. Efter att ha stannat kommer molekylen att börja röra sig bort under påverkan av frånstötande krafter med ökande hastighet. Efter att ha passerat avståndet igen kommer molekylen att falla in i regionen med attraktiva krafter, vilket kommer att sakta ner dess avlägsnande. Den effektiva diametern beror på den initiala reserven av kinetisk energi, dvs. detta värde är inte konstant. På lika avstånd har den potentiella interaktionsenergin ett oändligt stort värde eller en "barriär" som hindrar molekylernas centra från att närma sig ett mindre avstånd. Förhållandet mellan den genomsnittliga potentiella interaktionsenergin och den genomsnittliga kinetiska energin bestämmer tillståndet för aggregation av ett ämne: för gaser, för vätskor, för fasta ämnen

Kondenserat material inkluderar vätskor och fasta ämnen. I dem finns atomer och molekyler nära, nästan vidrörande. Det genomsnittliga avståndet mellan molekylernas centrum i vätskor och fasta ämnen är i storleksordningen (2 -5) 10 -10 m. Deras densiteter är också ungefär desamma. Interatomära avstånd överstiger de avstånd vid vilka elektronmoln penetrerar varandra så mycket att frånstötande krafter uppstår. Som jämförelse, i gaser under normala förhållanden är medelavståndet mellan molekylerna cirka 33 10 -10 m.

I vätskor intermolekylär interaktion har en starkare effekt, termisk rörelse molekyler visar sig i svaga vibrationer runt jämviktspositionen och hoppar till och med från en position till en annan. Därför har de endast kort räckvidd i arrangemanget av partiklar, det vill säga konsekvens i arrangemanget av endast de närmaste partiklarna, och karakteristisk fluiditet.

Fasta ämnen De kännetecknas av strukturell styvhet, har en exakt definierad volym och form, som förändras mycket mindre under påverkan av temperatur och tryck. I fasta ämnen är amorfa och kristallina tillstånd möjliga. Det finns också mellanliggande ämnen - flytande kristaller. Men atomer i fasta ämnen är inte alls stationära, som man kan tro. Var och en av dem fluktuerar hela tiden under inverkan av elastiska krafter som uppstår mellan dess grannar. De flesta grundämnen och föreningar har en kristallin struktur under ett mikroskop.

Sålunda ser bordsaltkorn ut som perfekta kuber. I kristaller är atomer fixerade vid platserna för kristallgittret och kan vibrera endast nära gitterställena. Kristaller utgör verkliga fasta ämnen, och fasta ämnen som plast eller asfalt intar en mellanposition mellan fasta ämnen och vätskor. Amorf kropp har, som en flytande, kortdistansordning, men sannolikheten för hopp är låg. Således kan glas betraktas som en underkyld vätska med ökad viskositet. Flytande kristaller har flytbarheten hos vätskor, men behåller det ordnade arrangemanget av atomer och har anisotropi egenskaper.

Kemiska bindningar atomer (joner) i kristaller är samma som i molekyler. Fasta ämnens struktur och styvhet bestäms av skillnader i de elektrostatiska krafter som binder samman atomerna som utgör kroppen. Mekanismen som binder atomer till molekyler kan leda till bildandet av fasta periodiska strukturer som kan betraktas som makromolekyler. Liksom joniska och kovalenta molekyler finns det joniska och kovalenta kristaller. Joniska gitter i kristaller hålls samman av jonbindningar (se fig. 7.1). Strukturen av bordssalt är sådan att varje natriumjon har sex grannar - klorjoner. Denna fördelning motsvarar en minimal energi, dvs när en sådan konfiguration bildas frigörs den maximala energin. Därför, när temperaturen sjunker under smältpunkten, finns det en tendens att bilda rena kristaller. När temperaturen stiger är den termiska kinetiska energin tillräcklig för att bryta bindningen, kristallen kommer att börja smälta och strukturen kommer att börja kollapsa. Kristallpolymorfism är förmågan att bilda tillstånd med olika kristallstrukturer.

Vid distribution elektrisk laddning förändringar i neutrala atomer kan svag interaktion mellan grannar förekomma. Denna bindning kallas molekylär eller van der Waals (som i en vätemolekyl). Men krafter av elektrostatisk attraktion kan också uppstå mellan neutrala atomer, då sker inga omarrangemang i atomernas elektroniska skal. Ömsesidig avstötning när elektronskal närmar sig varandra flyttar tyngdpunkten för negativa laddningar i förhållande till positiva. Var och en av atomerna inducerar en elektrisk dipol i den andra, och detta leder till deras attraktion. Detta är verkan av intermolekylära krafter eller van der Waals-krafter, som har en stor verkningsradie.

Eftersom en väteatom är så liten och dess elektron lätt kan lossna, dras den ofta till två atomer samtidigt och bildar en vätebindning. Vätebindning är också ansvarig för interaktionen av vattenmolekyler med varandra. Den förklarar många av de unika egenskaperna hos vatten och is (Fig. 7.4).

Kovalent bindning(eller atomär) uppnås på grund av den interna interaktionen av neutrala atomer. Ett exempel på en sådan bindning är bindningen i metanmolekylen. Den starkt bundna sorten av kol är diamant (fyra väteatomer ersätts med fyra kolatomer).

Så, kol byggt på kovalent bindning, bildar en diamantformad kristall. Varje atom är omgiven av fyra atomer som bildar en vanlig tetraeder. Men var och en av dem är också spetsen för den närliggande tetraedern. Under andra förhållanden kristalliserar samma kolatomer till grafit. I grafit är de också förbundna med atombindningar, men bildar plan av hexagonala bikakeceller som kan klippas. Avståndet mellan atomerna som ligger vid hexaedrarnas hörn är 0,142 nm. Skikten ligger på ett avstånd av 0,335 nm, d.v.s. är svagt bundna, så grafit är plastisk och mjuk (Fig. 7.5). 1990 var det en högkonjunktur forskningsarbete orsakas av ett meddelande om mottagandet av ett nytt ämne - fullerit, bestående av kolmolekyler - fullerener. Denna form av kol är molekylär, d.v.s. Det minsta elementet är inte en atom, utan en molekyl. Den är uppkallad efter arkitekten R. Fuller, som 1954 fick patent på att bygga strukturer av hexagoner och femhörningar som utgör en halvklot. Molekyl från 60 kolatomer med en diameter på 0,71 nm upptäcktes 1985, då upptäcktes molekyler osv. De hade alla stabila ytor,

men de mest stabila molekylerna var C 60 och MED 70 . Det är logiskt att anta att grafit används som utgångsmaterial för syntes av fullerener. Om så är fallet bör radien för det hexagonala fragmentet vara 0,37 nm. Men det visade sig vara lika med 0,357 nm. Denna skillnad på 2 % beror på att kolatomerna är belägna på sfärisk yta vid hörnen finns 20 regelbundna hexaeder, nedärvda från grafit, och 12 regelbundna pentaedrar, d.v.s. Designen påminner om en fotboll. Det visar sig att när de "syddas" till en stängd sfär, förvandlades några av de platta hexaedronerna till pentaeder. Vid rumstemperatur kondenserar C60-molekyler till en struktur där varje molekyl har 12 grannar med ett avstånd på 0,3 nm från varandra. På T= 349 K, en första ordningens fasövergång inträffar - gittret omarrangeras till ett kubiskt. Själva kristallen är en halvledare, men när en alkalimetall tillsätts den C 60 kristallina filmen uppstår supraledning vid en temperatur av 19 K. Om en eller annan atom införs i denna ihåliga molekyl kan den användas som grund för skapa ett lagringsmedium med ultrahög informationstäthet: inspelningstätheten kommer att nå 4-10 12 bitar/cm 2 . Som jämförelse ger en film av ferromagnetiskt material en inspelningstäthet av storleksordningen 107 bitar/cm 2, och optiska skivor, dvs. laserteknik, - 10 8 bitar/cm 2. Detta kol har också andra unika egenskaper, särskilt viktiga inom medicin och farmakologi.

Manifesterar sig i metallkristaller metallanslutning, när alla atomer i en metall ger upp sina valenselektroner "för kollektivt bruk". De är svagt bundna till atomskeletten och kan röra sig fritt längs kristallgittret. Cirka 2/5 kemiska grundämnen består av metaller. I metaller (förutom kvicksilver) bildas en bindning när lediga orbitaler av metallatomer överlappar varandra och elektroner avlägsnas på grund av bildandet av ett kristallgitter. Det visar sig att gitterkatjonerna är inkapslade i elektrongas. En metallisk bindning uppstår när atomer kommer samman på ett avstånd som är mindre än storleken på molnet av yttre elektroner. Med denna konfiguration (Pauli-principen) ökar energin hos de yttre elektronerna, och de närliggande kärnorna börjar attrahera dessa yttre elektroner, vilket gör elektronmolnen suddiga, fördelar dem jämnt i metallen och omvandlar dem till en elektrongas. Det är så ledningselektroner uppstår, vilket förklarar metallers höga elektriska ledningsförmåga. I joniska och kovalenta kristaller är de yttre elektronerna praktiskt taget bundna, och konduktiviteten hos dessa fasta ämnen är mycket liten, de kallas isolatorer.

Den inre energin hos vätskor bestäms av summan av de inre energierna i makroskopiska delsystem i vilka den kan delas mentalt in, och energierna för interaktionen av dessa delsystem. Interaktionen utförs genom molekylära krafter med en verkningsradie av storleksordningen 10 -9 m. För makrosystem är interaktionsenergin proportionell mot kontaktytan, så den är liten, som fraktionen av ytskiktet, men detta är inte nödvändigt. Det kallas ytenergi och bör beaktas vid problem som rör ytspänning. Vanligtvis upptar vätskor en större volym med samma vikt, d.v.s. de har en lägre densitet. Men varför minskar volymerna av is och vismut under smältning och, även efter smältpunkten, bibehåller denna trend ett tag? Det visar sig att dessa ämnen i flytande tillstånd är tätare.

I en vätska påverkas varje atom av sina grannar, och den svänger inuti den anisotropa potentialbrunn som de skapar. Till skillnad från en solid kropp är detta hål grunt, eftersom avlägsna grannar nästan inte har något inflytande. Den omedelbara miljön för partiklar i en vätska förändras, det vill säga vätskan flyter. När en viss temperatur uppnås kommer vätskan att koka, under kokning förblir temperaturen konstant. Den inkommande energin spenderas på att bryta bindningarna och vätskan, när den är helt bruten, förvandlas till gas.

Vätskornas täthet är mycket större än densiteterna för gaser vid samma tryck och temperaturer. Således är volymen vatten vid kokning endast 1/1600 av volymen av samma massa vattenånga. Vätskevolymen beror lite på tryck och temperatur. Under normala förhållanden (20 °C och tryck 1,013 10 5 Pa) upptar vatten en volym på 1 liter. När temperaturen sjunker till 10 °C minskar volymen endast med 0,0021, och när trycket ökar minskar det med hälften.

Även om det ännu inte finns någon enkel idealmodell av en vätska, har dess mikrostruktur studerats tillräckligt och gör det möjligt att kvalitativt förklara de flesta av dess makroskopiska egenskaper. Det faktum att sammanhållningen av molekyler i vätskor är svagare än i en fast kropp noterades av Galileo; Han blev förvånad över att stora vattendroppar samlades på kålblad och inte spred sig över bladet. Utspillt kvicksilver eller vattendroppar på en fet yta tar formen av små kulor på grund av vidhäftning. Om molekyler av ett ämne attraheras av molekyler av ett annat ämne, talar vi om vätning, till exempel lim och trä, olja och metall (trots det enorma trycket hålls oljan kvar i lagren). Men vatten stiger i tunna rör som kallas kapillärer, och ju tunnare röret är, desto högre stiger det. Det kan inte finnas någon annan förklaring än effekten av att väta vatten och glas. Vätkrafterna mellan glas och vatten är större än mellan vattenmolekyler. Med kvicksilver är effekten den motsatta: vätningen av kvicksilver och glas är svagare än vidhäftningskrafterna mellan kvicksilveratomer. Galileo märkte att en nål smord med fett kunde flyta på vatten, även om detta stred mot Arkimedes lag. När nålen flyter kan du

men märk en liten avböjning av vattenytan, försöker räta ut, liksom. Vidhäftningskrafterna mellan vattenmolekyler är tillräckliga för att förhindra att nålen faller i vattnet. Ytskiktet skyddar vatten som en film, det vill säga ytspänning, som tenderar att ge vattnets form den minsta ytan - sfärisk. Men nålen kommer inte längre att flyta på ytan av alkoholen, för när alkohol tillsätts vattnet minskar ytspänningen och nålen sjunker. Tvål minskar också ytspänningen, så varmt tvåligt skum, som tränger in i sprickor och springor, tvättar bort smuts bättre, särskilt de som innehåller fett, medan rent vatten helt enkelt krullar ihop sig till droppar.

Plasma är det fjärde tillståndet av materia, som är en gas som består av en samling laddade partiklar som interagerar över långa avstånd. I detta fall är antalet positiva och negativa laddningar ungefär lika, så att plasman är elektriskt neutral. Av de fyra grundämnena motsvarar plasma eld. För att omvandla en gas till ett plasmatillstånd måste det vara det jonisera, ta bort elektroner från atomer. Jonisering kan åstadkommas genom uppvärmning, elektrisk urladdning eller hård strålning. Materia i universum är huvudsakligen i joniserat tillstånd. I stjärnor orsakas jonisering termiskt, i försålda nebulosor och interstellär gas - av ultraviolett strålning från stjärnor. Vår sol består också av plasma, dess strålning joniserar de övre lagren jordens atmosfär, ringde jonosfär, möjligheten till långdistansradiokommunikation beror på dess tillstånd. Under markförhållanden finns plasma sällan - i lysrör eller i en elektrisk svetsbåge. I laboratorier och teknik erhålls plasma oftast genom elektrisk urladdning. I naturen gör blixten detta. Under jonisering genom en urladdning uppstår elektronlaviner, liknande en kedjereaktionsprocess. För att erhålla termonukleär energi används injektionsmetoden: gasjoner som accelereras till mycket höga hastigheter injiceras i magnetfällor och drar till sig elektroner från miljö bildar plasma. Tryckjonisering - stötvågor - används också. Denna metod för jonisering sker i supertäta stjärnor och möjligen i jordens kärna.

Alla krafter som verkar på joner och elektroner orsakar elektricitet. Om det inte är kopplat till externa fält och inte är stängt inuti plasmat blir det polariserat. Plasma lyder gaslagar, men när ett magnetfält appliceras, som reglerar rörelsen av laddade partiklar, uppvisar det egenskaper som är helt ovanliga för en gas. I ett starkt magnetfält börjar partiklar snurra runt fältlinjer, och de rör sig fritt längs magnetfältet. De säger att denna spiralformade rörelse förändrar strukturen på fältlinjerna och fältet "fryses" in i plasman. Sällsynt plasma beskrivs av ett system av partiklar, medan tätare plasma beskrivs av en flytande modell.

Den höga elektriska ledningsförmågan hos plasma är dess huvudsakliga skillnad från gas. Konduktiviteten hos den kalla plasman på solytan (0,8 10 -19 J) når metallernas ledningsförmåga, och vid termonukleär temperatur (1,6 10 -15 J) leder väteplasma ström 20 gånger bättre än koppar under normala förhållanden. Eftersom plasma kan leda ström, appliceras ofta modellen av en ledande vätska på den. Hon anses vara kontinuerligt mediumäven om kompressibilitet skiljer den från vanlig vätska, uppträder denna skillnad endast i flöden vars hastighet är större än ljudets hastighet. Beteendet hos en ledande vätska studeras i en vetenskap som kallas magnetisk hydrodynamik. I rymden är vilken plasma som helst en idealisk ledare, och lagarna för det frusna fältet har bred tillämpning. Modellen av en ledande vätska tillåter oss att förstå mekanismen för plasmainneslutning av ett magnetfält. Således emitteras plasmaströmmar från solen och påverkar jordens atmosfär. Själva flödet har inget magnetfält, men ett främmande fält kan inte tränga in i det enligt lagen om frysning. Plasmasolströmmar driver ut främmande interplanetära magnetfält ur solens närhet. En magnetisk hålighet uppstår där fältet är svagare. När dessa blodkroppsplasmaflöden närmar sig jorden kolliderar de med jordens magnetfält och tvingas strömma runt det enligt samma lag. Det visar sig vara ett slags hålrum där magnetfältet samlas och där plasmaflöden inte tränger in. Laddade partiklar som upptäcktes av raketer och satelliter ackumuleras på dess yta - detta är jordens yttre strålningsbälte. Dessa idéer användes också för att lösa problem med plasmainneslutning av ett magnetfält i speciella enheter - tokamaks (från förkortningen av orden: toroidal kammare, magnet). Med helt joniserad plasma som finns i dessa och andra system, finns förhoppningar på att få en kontrollerad termonukleär reaktion på jorden. Detta skulle ge en ren och billig energikälla ( havsvatten). Arbete pågår också för att producera och behålla plasma med fokuserad laserstrålning.

Presentation om ämnet "Alkoholer" i kemi i powerpoint-format. Presentationen för skolbarn innehåller 12 bilder, som ur kemisk synvinkel talar om alkoholer, deras fysikaliska egenskaper och reaktioner med vätehalogenider.

Fragment från presentationen

Från historien

Visste du det redan på 300-talet. före Kristus e. visste folk hur man gör drycker som innehåller etylalkohol? Vin framställdes genom jäsning av frukt- och bärjuice. Men de lärde sig att extrahera den berusande komponenten från den långt senare. På 1000-talet alkemister upptäckte ångor av ett flyktigt ämne som frigjordes när vin värmdes upp.

Fysikaliska egenskaper

• Lägre alkoholer är vätskor som är mycket lösliga i vatten, färglösa och luktfria.
• Högre alkoholer är fasta ämnen som är olösliga i vatten.

Funktion hos fysikaliska egenskaper: aggregeringstillstånd

• Metylalkohol (den första representanten för den homologa serien av alkoholer) är en vätska. Kanske har den hög molekylvikt? Nej. Mycket mindre än koldioxid. Vad är det då?
• Det visar sig att hela poängen ligger i vätebindningarna som bildas mellan alkoholmolekyler och hindrar enskilda molekyler från att flyga iväg.

Funktion av fysikaliska egenskaper: löslighet i vatten

• Lägre alkoholer är lösliga i vatten, högre alkoholer är olösliga. Varför?
• Vätebindningar är för svaga för att hålla alkoholmolekylen, som har en stor olöslig del, mellan vattenmolekyler.

Funktion av fysiska egenskaper: sammandragning

• Varför använder människor aldrig volym, utan bara massa, när de löser beräkningsproblem?
• Blanda 500 ml alkohol och 500 ml vatten. Vi får 930 ml lösning. Vätebindningarna mellan alkohol- och vattenmolekylerna är så starka att lösningens totala volym minskar, dess "kompression" (från latinets contractio - kompression).

Är alkoholer syror?

• Alkoholer reagerar med alkaliska metaller. I detta fall ersätts väteatomen i hydroxylgruppen med en metall. Ser ut som syra.
• Men alkoholernas sura egenskaper är för svaga, så svaga att alkoholer inte påverkar indikatorer.

Vänskap med trafikpolisen.

• Är alkoholer vänliga med trafikpolisen? Men hur!
• Har du någonsin blivit stoppad av en trafikpolisinspektör? Har du någonsin andats in i ett rör?
• Om du har otur genomgår alkoholen en oxidationsreaktion, vilket gör att färgen ändras och du får betala böter.

Vi ger vatten 1

Avlägsnande av vatten - uttorkning kan vara intramolekylär om temperaturen är mer än 140 grader. Detta kräver en katalysator - koncentrerad svavelsyra.

Ge tillbaka vatten 2

Om temperaturen sänks och katalysatorn förblir densamma, kommer intermolekylär dehydrering att inträffa.

Reaktion med vätehalogenider.

Denna reaktion är reversibel och kräver en katalysator - koncentrerad svavelsyra.

Att vara vän eller inte vara vän med alkohol.

Intressant fråga. Alkohol är främlingsfientligt - ämnen som inte finns i människokroppen, men som påverkar dess vitala funktioner. Allt beror på dosen.

1. Alkoholär ett näringsämne som förser kroppen med energi. Under medeltiden fick kroppen cirka 25 % av sin energi genom alkoholkonsumtion.
2. Alkohol är ett läkemedel som har en desinficerande och antibakteriell effekt.
3. Alkohol är ett gift som stör naturliga biologiska processer, förstör inre organ och psyke och leder till döden om det konsumeras i överskott.