Kako se nalaze čestice u krutinama, tekućinama i plinovima?

Ovaj materijal ne samo da govori kako su čestice raspoređene u krutinu, nego i kako se kreću u plinovima ili tekućinama. Također će biti opisane vrste kristalnih rešetki različitih tvari.

Agregatno stanje

Postoje određeni standardi koji ukazuju na prisutnost tri tipične agregatne države, i to: solidan tekućina i plin.

Odredite komponente za svako agregatno stanje.

1. Čvrste tvari su praktički stabilne u volumenu i obliku. Ova posljednja promjena je izuzetno problematična bez dodatnih troškova energije.
2. Tekućina može lako promijeniti oblik, ali i dalje zadržava volumen.
3. Plinovite tvari ne zadržavaju oblik ili volumen.

Glavni kriterij kojim se određuje agregatno stanje je mjesto molekula i načine na koje se kreću. U plinovitoj tvari, minimalna udaljenost između pojedinih molekula je znatno veća od sebe. S druge strane, molekule tekuće tvari Nemojte se raspršiti na velikim udaljenostima u uobičajenim uvjetima i zadržati njihov volumen. Aktivne čestice u krutinama su raspoređene u strogo definiranom redoslijedu, od kojih se svaka, poput pendulum sata, kreće oko određene točke kristalne rešetke. To daje čvrstoću čvrstoću i čvrstoću.

Stoga je u ovom slučaju najrelevantnije pitanje kako se aktivne čestice nalaze u krutinama. U svim drugim slučajevima atomi (molekule) nemaju takvu uredjenu strukturu.

Značajke tekućine

Potrebno je obratiti posebnu pozornost na činjenicu da su tekućine neka vrsta međupoveze između čvrstog stanja tijela i njegove plinovite faze. Dakle, kada se temperatura spusti, tekućina se skrutne, a kada se diže više od točke vrenja tvari, ona prolazi u plinovitu. Međutim, tekućina ima zajedničke značajke i sa čvrstim i plinovitim tvarima. Dakle, 1860. godine izvanredan kućanski znanstvenik DI Mendeleyev utvrdio je postojanje takozvane kritične temperature - apsolutno vrenje. To je vrijednost pri kojoj nestaje tanka granica između plina i tvari u krutom stanju.

Sljedeći kriterij koji kombinira dvije susjedne agregatne države jest izotropnost. U ovom slučaju, njihova svojstva su iste u svim smjerovima. Kristali, pak, anizotropni su. Poput plinova, tekućine nemaju fiksni oblik i zauzimaju cijeli volumen broda u kojem se nalaze. To znači da imaju nisku viskoznost i visoku fluidnost. Suočene jedni s drugima, tekuće ili plinske mikročestice čine slobodna kretanja. Bilo je to da u volumenu zauzetom tekućinom nema naređenog molekularnog gibanja. Tako se tekućina i plin suprotstavljaju kristalima. No, kao rezultat naknadnih studija, pokazala se sličnost između čvrstih i tekućih tijela.

U tekućoj fazi pri temperaturi koja je blizu skrućivanja, toplinsko kretanje nalikuje gibanju u krutom stanju. U tom slučaju tekućina može imati određenu strukturu. Stoga, kada odgovorimo na pitanje kako se čestice razvrstavaju u krutinama u tekućinama i plinovima, možemo reći da je u potonjem kretanje molekula kaotično, poremećeno. ali u molekulama čvrstih tijela zauzimaju u većini slučajeva određeni, fiksni položaj.

Tekućina je vrsta međupovezanosti. Što je temperatura kipuće, više se molekula kreće u plinu. Ako je temperatura bliža prijelazu na čvrstu fazu, mikročestice počinju sve više i više urediti.

Promjena stanja tvari

Razmislite o najjednostavnijem primjeru promjene stanja vode. Led je čvrsta faza vode. Njegova je temperatura ispod nule. Na temperaturi nula, led počinje rastopiti i pretvara se u vodu. To je zbog uništenja kristalne rešetke: kada se grije, čestice počinju kretati. Temperatura pri kojoj tvar mijenja agregatno stanje naziva se točka topljenja (u našem slučaju to je 0 za vodu). Imajte na umu da će temperatura leda ostati na jednoj razini dok se ne potpuno otopi. U tom slučaju, atomi ili molekule tekućine će se kretati na isti način kao u krutinama.

Nakon toga nastavit ćemo zagrijavati vodu. Čestice počinju intenzivnije kretati sve dok naša tvar ne dosegne sljedeću točku promjene u agregatnom stanju - vrelišta. Takav trenutak nastaje kada veze između molekula koje ga oblikuju razbijene zbog ubrzanja gibanja - tada dobiva slobodni karakter, a tekućina koja se razmatra prelazi u plinovitu fazu. Proces transformacije tvari (vode) iz tekuće faze u plinovitu se naziva vrenjem.

Temperatura na kojoj se voda kuha zove se točka vrenja. U našem slučaju ova vrijednost je jednaka 100 stupnjeva Celzija (temperatura ovisi o tlaku, normalni tlak je jedna atmosfera). Napomena: sve dok se tekuća tekućina u potpunosti i potpuno ne pretvori u paru, njegova temperatura ostaje konstantna.

Također je moguće preokrenuti postupak prijenosa vode iz plinovitog stanja (pare) u tekućinu koja se naziva kondenzacija.

Zatim možete promatrati proces zamrzavanja - proces prijelaza tekućine (vode) u čvrsti oblik (početno stanje opisano gore je led). Gore opisani postupci omogućuju izravan odgovor na to kako se čestice razvrstavaju u krutinama, tekućinama i plinovima. Položaj i stanje molekula tvari ovise o njegovom agregatnom stanju.

Što je čvrsto tijelo? Kako se mikročestice ponašaju u njemu?

Kruto tijelo je stanje materijalnog medija čija je osobitost očuvanje stalnog oblika i konstantnog karaktera toplinskog gibanja mikročestica, koji obavljaju beznačajne fluktuacije. Tijela mogu biti u čvrstom, tekućem i plinovitom stanju. Tu je i četvrto stanje koje su moderni znanstvenici skloni pripisati broju agregata - to je takozvana plazma.

Dakle, u prvom slučaju, svaka tvar, u pravilu, ima konstantan, nepromijenjeni oblik, a to ima ključni učinak na to kako se čestice razvrstavaju u krutinu. Na mikroskopskoj razini može se vidjeti da atomi koji čine čvrstu supstancu povezani kemijskim vezama i nalaze se na čvorovima kristalne rešetke.

Ali postoji iznimka - amorfne tvari koje su u čvrstom stanju, ali prisutnost kristalne rešetke ne može se pohvaliti. Od toga možemo odgovoriti na pitanje kako su čestice raspoređene u krutom stanju. Fizika u prvom slučaju pokazuje da su atomi ili molekule u mjestima rešetke. Ali u drugom slučaju sigurno nema takve narudžbe, a takva supstanca više nalikuje tekućini.

Fizika i moguća struktura krute tvari

U ovom slučaju, tvar ima tendenciju zadržavanja volumena i, naravno, oblika. To jest, kako bi se promijenio posljednji, potrebno je uložiti napore, i to bez obzira radi li se o metalnom predmetu, komadu plastike ili plastikom. Razlog leži u njegovoj molekularnoj strukturi. Točnije, u interakciji molekula, od kojih se tijelo sastoji. U tom su slučaju najbliže. Ovaj raspored molekula ima ponavljajuću prirodu. Zato su snage međusobne privlačnosti između svake od ovih komponenti vrlo velike.

Interakcija mikročestica objašnjava prirodu njihovog kretanja. Oblik ili volumen takvog čvrstog tijela teško je ispraviti u jednom ili drugom smjeru. Čestice krutog tijela ne mogu se slučajno kretati po volumenu čvrste tvari, ali mogu oscilirati samo u određenoj točki u prostoru. Molekule krutine fluktuiraju kaotično u različitim smjerovima, ali naiđu na slične, koje ih vraćaju u prvobitno stanje. Zato se čestice u krutinama nalaze, u pravilu, u strogo definiranom redoslijedu.

Čestice i njihovo mjesto u krutom stanju

Čvrsta tijela mogu biti tri vrste: kristalinična, amorfna i kompozitna. To je kemijski sastav koji utječe na raspored čestica u krutinama.

Kristalne krute tvari imaju uređenu strukturu. Njihove molekule ili atomi čine kristalnu prostornu rešetku redovitog oblika. Stoga, čvrsto tijelo u kristalnom stanju ima određenu kristalnu rešetku koja zauzvrat definira određena fizička svojstva. Ovo je odgovor na to kako su čestice postavljene na čvrstoću.

Dajte nam primjer: prije mnogo godina u Sankt Peterburgu skladište je pohranjeno u zalihu bijelih sjajnih bočica, koje su, kada je temperatura spuštena, izgubile sjaj i pretvorile se od bijele do sive. Tipke su pale u sivi prah. "Tin kuga" - to je nazvana ova "bolest", ali zapravo je bilo restrukturiranje kristalne strukture pod utjecajem niske temperature. Tin tijekom prijelaza iz bijele sorte u sivo se sruši u prah. Kristali, pak, podijeljeni su na mono- i polikristale.

Pojedinačni kristali i polikristali

Monokristali (sol stolice) su jednobojni kristali koji predstavljaju kontinuiranu kristalnu rešetku u obliku redovitih poligona. Polycrystals (pijesak, šećer, metali, kamenje) su kristalna tijela koja su narasla od malih, kaotično postavljenih kristala. U kristalima se opaža fenomen kao što je anizotropija.

Amorfni: poseban slučaj

Amorfna tijela (smola, kolofonij, staklo, jantarno) nemaju jasan redoslijed rasporeda čestica. Ovo je nestandardni slučaj redoslijeda čestica čvrste tvari. U ovom slučaju promatra se fenomen izotropije, fizička svojstva amorfnih tijela su ista u svim smjerovima. Pri visokim temperaturama postaju slične viskoznim tekućinama, a pri niskim temperaturama slične su krutinama. S vanjskim djelovanjem, istovremeno pokazuju elastična svojstva, tj. Se razbijaju u minijaturne čestice poput čvrstih tijela i fluidnosti: počinju teći kao tekućine pri dugotrajnim temperaturnim efektima. Nemaju određene temperature taljenja i kristalizacije. Kada se grije, amorfna tijela omekšaju.

Primjeri amorfnih tvari

Uzmite, na primjer, obični šećer i saznajte raspored čestica u krutinama u različitim slučajevima na primjeru. U ovom slučaju, isti materijal može se pojaviti u kristaliničnom ili amorfnom obliku. Ako se rastopljeni šećer polako zamrzne, molekule tvore čak i redove - kristale (šećer ili šećer). Ako se, primjerice, rastopljeni šećer izlije u hladnu vodu, hlađenje će se dogoditi vrlo brzo, a čestice nemaju vremena stvarati točne redove - talina će se otvrdnuti bez stvaranja kristala. Tako ispada šećerna bombona (ovo je ne-kristalni šećer).

Ali nakon nekog vremena takva supstanca može rekristalizirati, čestice se skupljaju u ispravnim redovima. Ako se slatkiš slatkiše nekoliko mjeseci, početi će postati pokriven labavim slojem. Tako se pojavljuju na površini kristala. Za šećer, razdoblje će trajati nekoliko mjeseci, a za kamen - milijune godina. Jedinstveni primjer je ugljik. Grafit je kristalni ugljik, struktura je slojevita. Dijamant je najteži mineral na zemlji, sposoban za rezanje stakla i pile za piljenje, koristi se za bušenje i poliranje. U ovom slučaju, tvar je jedan - ugljik, ali značajka je sposobnost stvaranja različitih kristalnih oblika. Ovo je još jedan odgovor na to kako su čestice raspoređene u čvrstoću.

Rezultatima. zaključak

Struktura i raspored čestica u krutinama ovisi o vrsti tvari kojoj ta tvar pripada. Ako je tvar kristalna, naručit će se raspored mikročestica. Amorfne strukture ne posjeduju takvu osobinu. No kompoziti mogu pripadati i prvoj i drugoj skupini.

U jednom slučaju, tekućina se ponaša kao krutina (pri niskoj temperaturi, koja je blizu temperature kristalizacije), ali također može djelovati kao plin (kako se diže). Stoga smo u ovom preglednom materijalu ispitali kako se čestice nalaze ne samo u krutinama, već iu drugim osnovnim agregatnim stanjima materije.