Агрегатно състояние на веществата.

Начало

Цялата материя може да съществува в една от четирите форми. Всеки от тях е специфично агрегатно състояние на дадено вещество. В природата на Земята само един е представен в три от тях едновременно. Това е вода. Лесно се вижда и изпарено, и разтопено, и втвърдено. Тоест пара, вода и лед. Учените са се научили да променят агрегатните състояния на материята. Най-голямата трудност за тях е само плазмата. Това условие изисква специални условия.

Какво представлява, от какво зависи и как се характеризира?

Ако едно тяло е преминало в друго агрегатно състояние, това не означава, че се е появило нещо друго. Същността остава същата. Ако течността имаше водни молекули, тогава ледът и парата щяха да имат същите молекули. Ще се променят само тяхното местоположение, скорост на движение и сили на взаимодействие помежду си.

не се привличат, при ударите се появяват отблъскващи сили

Първо състояние: твърдо

Но има и аморфни тела. При тях липсва строга структура в подреждането на атомите. Те могат да бъдат навсякъде. Но това място е също толкова стабилно, колкото и в кристалното тяло. Разликата между аморфните вещества и кристалните вещества е, че те нямат определена температура на топене (втвърдяване) и се характеризират с течливост. Ярки примери за такива вещества: стъкло и пластмаса.

Второ състояние: течност

Това състояние на материята е кръстоска между твърдо вещество и газ. Следователно той съчетава някои свойства от първото и второто. По този начин разстоянието между частиците и тяхното взаимодействие е подобно на това, което беше в случая с кристалите. Но местоположението и движението е по-близо до газа. Поради това течността не запазва формата си, а се разнася по целия съд, в който е налята.

Трето състояние: газ

За науката, наречена "физика", агрегатното състояние под формата на газ не е на последно място. В крайна сметка тя изучава света около себе си и въздухът в него е много често срещан.

Особеностите на това състояние са, че между молекулите практически няма сили на взаимодействие. Това обяснява свободното им движение. Поради което газообразното вещество запълва целия предоставен му обем. Освен това всичко може да се прехвърли в това състояние; просто трябва да увеличите температурата с необходимото количество.

Четвърто състояние: плазма

Това агрегатно състояние на дадено вещество е газ, който е напълно или частично йонизиран. Това означава, че броят на отрицателно и положително заредените частици в него е почти еднакъв. Тази ситуация възниква при нагряване на газ. Тогава има рязко ускоряване на процеса на термична йонизация. Състои се в това, че молекулите са разделени на атоми. След това последните се превръщат в йони.

Във Вселената това състояние е много често срещано. Защото съдържа всички звезди и средата между тях. Среща се изключително рядко в границите на земната повърхност. Освен йоносферата и слънчевия вятър, плазмата е възможна само по време на гръмотевична буря. При светкавици се създават условия, при които атмосферните газове преминават в четвърто агрегатно състояние.

Но това не означава, че плазмата не е създадена в лабораторията. Първото нещо, което успяхме да възпроизведем, беше газоразряд. Плазмата вече изпълва флуоресцентни лампи и неонова реклама.

Как се осъществява преходът между състоянията?

За да направите това, трябва да създадете определени условия: постоянно налягане и определена температура. В този случай промяната в агрегатното състояние на веществото е придружена от освобождаване или поглъщане на енергия. Освен това този преход не се случва със светкавична скорост, а изисква определено време. През цялото това време условията трябва да останат непроменени. Преходът възниква при едновременното съществуване на вещество в две форми, които поддържат топлинно равновесие.

Първите три състояния на материята могат взаимно да се трансформират едно в друго. Има директни процеси и обратни. Те имат следните имена:

• топене(твърдо към течно) и кристализация, например, топене на лед и втвърдяване на вода;
• изпаряване(от течно към газообразно) и кондензация, пример е изпаряването на вода и нейното производство от пара;
• сублимация(от твърдо в газообразно) и десублимация, например, изпаряването на сухия аромат за първия от тях и мразовитите шарки върху стъклото за втория.

Физика на топене и кристализация

Ако твърдо вещество се нагрява, то при определена температура, т.нар точка на топенена конкретно вещество ще започне промяна в агрегатното състояние, което се нарича топене. Този процес включва усвояване на енергия, която се нарича количество топлинаи се обозначава с буквата Q. За да го изчислите, трябва да знаете специфична топлина на топене, което се обозначава λ . И формулата приема следния израз:

Q = λ * m, където m е масата на веществото, което участва в топенето.

Ако настъпи обратният процес, тоест кристализация на течността, тогава условията се повтарят. Единствената разлика е, че се освобождава енергия и във формулата се появява знак минус.

Физика на изпарението и кондензацията

Тъй като веществото продължава да се нагрява, то постепенно ще се приближи до температурата, при която започва интензивното му изпарение. Този процес се нарича изпаряване. Отново се характеризира с усвояване на енергия. Само за да го изчислите, трябва да знаете специфична топлина на изпарение r. И формулата ще бъде така:

Q = r * m.

Обратният процес или кондензация протича с отделяне на същото количество топлина. Следователно във формулата отново се появява минус.

Определение 1

Агрегатни състояния на материята(от латински “aggrego” означава “добавям”, “свързвам”) - това са състояния на едно и също вещество в твърда, течна и газообразна форма.

При преминаване от едно състояние в друго се наблюдава рязка промяна в енергията, ентропията, плътността и други свойства на веществото.

Твърди вещества и течности

Твърди вещества- това са тела, които се отличават с постоянството на формата и обема си.

В твърдите вещества междумолекулните разстояния са малки и потенциалната енергия на молекулите може да се сравни с кинетичната енергия.

Твърдите вещества са разделени на 2 вида:

1. кристален;
2. Аморфен.

Само кристалните тела са в състояние на термодинамично равновесие. Аморфните тела са всъщност метастабилни състояния, които са подобни по структура на неравновесни, бавно кристализиращи течности. В аморфно тяло протича изключително бавен процес на кристализация, процесът на постепенно превръщане на веществото в кристална фаза. Разликата между кристала и аморфното твърдо тяло е преди всичко анизотропията на неговите свойства. Свойствата на кристалното тяло се определят в зависимост от посоката в пространството. Различни процеси (например топлопроводимост, електрическа проводимост, светлина, звук) се разпространяват в различни посоки на твърдото тяло по различни начини. Но аморфните тела (например стъкло, смоли, пластмаси) са изотропни, като течностите. Единствената разлика между аморфните тела и течностите е, че последните са течни и в тях не възникват статични деформации на срязване.

Кристалните тела имат правилна молекулна структура. Благодарение на правилната структура кристалът има анизотропни свойства. Правилното подреждане на атомите в кристал създава това, което се нарича кристална решетка. В различни посоки разположението на атомите в решетката е различно, което води до анизотропия. Атомите (йони или цели молекули) в кристалната решетка претърпяват произволно осцилаторно движение близо до средни позиции, които се считат за възли на кристалната решетка. Колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е енергията на вибрациите и следователно средната амплитуда на вибрациите. В зависимост от амплитудата на трептенията се определя размерът на кристала. Увеличаването на амплитудата на вибрациите води до увеличаване на размера на тялото. Това обяснява термичното разширение на твърдите тела.

Определение 3

Течни тела- това са тела, които имат определен обем, но нямат еластична форма.

Веществото в течно състояние се характеризира със силни междумолекулни взаимодействия и ниска свиваемост. Течността заема междинно положение между твърдо вещество и газ. Течностите, подобно на газовете, имат изотропни свойства. Освен това течността има свойството течливост. В него, както и в газовете, няма тангенциално напрежение (напрежение на срязване) на телата. Течностите са тежки, т.е. тяхното специфично тегло може да се сравни със специфичното тегло на твърдите вещества. Близо до температурите на кристализация, техният топлинен капацитет и други топлинни свойства са близки до съответните свойства на твърдите тела. В течностите подреждането на атомите се наблюдава до определена степен, но само в малки области. Тук атомите също претърпяват вибрационно движение в близост до възлите на квазикристалната клетка, но за разлика от атомите на твърдото тяло, те периодично прескачат от един възел в друг. В резултат на това движението на атомите ще бъде много сложно: осцилаторно, но в същото време центърът на трептенията се движи в пространството.

газ- Това е състояние на материята, при което разстоянията между молекулите са огромни.

Силите на взаимодействие между молекулите при ниско налягане могат да бъдат пренебрегнати. Газовите частици запълват целия предвиден за газ обем. Газовете се считат за силно прегряти или ненаситени пари. Специален вид газ е плазмата (частично или напълно йонизиран газ, в който плътностите на положителните и отрицателните заряди са почти еднакви). Тоест плазмата е газ от заредени частици, които взаимодействат помежду си с помощта на електрически сили на голямо разстояние, но нямат частици на близко и далечно разстояние.

Както е известно, веществата са способни да преминават от едно агрегатно състояние в друго.

Определение 5

Изпарениее процес на промяна на агрегатното състояние на вещество, при което молекулите излитат от повърхността на течност или твърдо вещество, чиято кинетична енергия трансформира потенциалната енергия на взаимодействие между молекулите.

Изпарението е фазов преход. Изпарението превръща част от течност или твърдо вещество в пара.

Определение 6

Вещество в газообразно състояние, което е в динамично равновесие с течност, се нарича наситено ферибот. В този случай промяната във вътрешната енергия на тялото е равна на:

∆ U = ± m r (1) ,

където m е масата на тялото, r е специфичната топлина на изпаряване (J l / k g).

Определение 7

Кондензацияе процес, обратен на изпаряването.

Промяната във вътрешната енергия се изчислява по формула (1).

Определение 8

Топенее процес на превръщане на вещество от твърдо състояние в течност, процес на промяна на агрегатното състояние на вещество.

Когато веществото се нагрява, неговата вътрешна енергия се увеличава, следователно скоростта на топлинно движение на молекулите се увеличава. Когато дадено вещество достигне своята точка на топене, кристалната решетка на твърдото вещество се разрушава. Връзките между частиците също се разрушават и енергията на взаимодействие между частиците се увеличава. Топлината, която се предава на тялото, отива за увеличаване на вътрешната енергия на това тяло и част от енергията се изразходва за извършване на работа за промяна на обема на тялото, когато се топи. За много кристални тела обемът се увеличава при топене, но има изключения (например лед, чугун). Аморфните тела нямат определена точка на топене. Топенето е фазов преход, който се характеризира с рязка промяна на топлинния капацитет при температурата на топене. Точката на топене зависи от веществото и остава постоянна през целия процес. Тогава промяната във вътрешната енергия на тялото е равна на:

∆ U = ± m λ (2) ,

където λ е специфичната топлина на топене (J l/k g).

Определение 9

Кристализацияе обратният процес на топене.

Промяната във вътрешната енергия се изчислява по формула (2).

Промяната във вътрешната енергия на всяко тяло от системата при нагряване или охлаждане се изчислява по формулата:

∆ U = m c ∆ T (3) ,

където c е специфичният топлинен капацитет на веществото, J k g K, △ T е промяната в телесната температура.

Определение 10

Когато се разглеждат превръщанията на веществата от едно агрегатно състояние в друго, не може да се мине без т.нар. уравнения на топлинния баланс: общото количество топлина, отделена в топлоизолирана система, е равно на количеството топлина (общо), което се абсорбира в тази система.

Q 1 + Q 2 + Q 3 + . . . + Q n = Q " 1 + Q " 2 + Q " 3 + ... + Q " k .

По същество уравнението на топлинния баланс е законът за запазване на енергията за процесите на топлообмен в топлоизолирани системи.

Пример 1

Термично изолиран съд съдържа вода и лед с температура t i = 0 °C. Масата на водата m υ и леда m i са съответно равни на 0, 5 kg и 60 g Водна пара с маса m p = 10 g се въвежда във водата при температура t p = 100 ° C. Каква ще бъде температурата на водата в съда след установяване на топлинно равновесие? В този случай не е необходимо да се взема предвид топлинният капацитет на съда.

Фигура 1

Решение

Нека определим какви процеси протичат в системата, какви състояния на материята сме наблюдавали и какво сме получили.

Водната пара кондензира, отделяйки топлина.

Топлинната енергия се използва за топене на леда и може би за загряване на съществуващата вода и водата, получена от леда.

Първо, нека проверим колко топлина се отделя, когато съществуващата маса пара кондензира:

Q p = - r m p ; Q p = 2,26 10 6 10 - 2 = 2,26 10 4 (D w),

тук от референтни материали имаме r = 2,26 · 10 6 J k g - специфичната топлина на изпаряване (използвана също и за кондензация).

За да разтопите лед, ще ви трябва следното количество топлина:

Q i = λ m i Q i = 6 10 - 2 3, 3 10 5 ≈ 2 10 4 (D g),

тук от референтни материали имаме λ = 3, 3 · 10 5 J k g - специфичната топлина на топене на леда.

Оказва се, че парата отделя повече топлина, отколкото е необходимо само за разтопяване на съществуващия лед, което означава, че записваме уравнението на топлинния баланс, както следва:

r m p + c m p (T p - T) = λ m i + c (m υ + m i) (T - T i) .

Топлината се отделя, когато пара с маса m p кондензира и водата, образувана от пара, се охлади от температура T p до желаната T . Топлината се поглъща чрез топене на лед с маса m i и нагряване на вода с маса m υ + m i от температура T i до T. Нека обозначим T - T i = ∆ T за разликата T p - T, която получаваме:

T p - T = T p - T i - ∆ T = 100 - ∆ T .

Уравнението на топлинния баланс ще изглежда така:

r m p + c m p (100 - ∆ T) = λ m i + c (m υ + m i) ∆ T ; c (m υ + m i + m p) ∆ T = r m p + c m p 100 - λ m i ; ∆ T = r m p + c m p 100 - λ m i c m υ + m i + m p .

Нека направим изчисления, като вземем предвид факта, че топлинният капацитет на водата е табличен

c = 4, 2 10 3 J k g K, T p = t p + 273 = 373 K, T i = t i + 273 = 273 K: ∆ T = 2, 26 10 6 10 - 2 + 4, 2 10 3 10 - 2 10 2 - 6 10 - 2 3, 3 10 5 4, 2 10 3 5, 7 10 - 1 ≈ 3 (K),

тогава T = 273 + 3 = 276 K

отговор:Температурата на водата в съда след установяване на топлинно равновесие ще бъде 276 K.

Пример 2

Фигура 2 показва част от изотермата, която съответства на прехода на веществото от кристално към течно състояние. Какво съответства на тази област на диаграмата p, T?

рисуване 2

отговор:Целият набор от състояния, които са изобразени в диаграмата p, V чрез хоризонтален сегмент на линията в диаграмата p, T, е показан с една точка, която определя стойностите на p и T, при които трансформацията от едно състояние на агрегиране на друг се случва.

Ако забележите грешка в текста, моля, маркирайте я и натиснете Ctrl+Enter

Характеристика на хидравличните и пневматичните задвижвания е, че за създаване на сили, въртящи моменти и движения в машините, тези видове задвижвания използват съответно енергията на течност, въздух или друг газ.

Течността, използвана в хидравличното задвижване, се нарича работна течност (WF).

За да разберете особеностите на използването на течности и газове в задвижванията, е необходимо да си припомните някои основни сведения за агрегатните състояния на материята, известни от курса по физика.

Според съвременните възгледи агрегатните състояния на материята (от латинското aggrego - прикрепям, свързвам) се разбират като състояния на едно и също вещество, преходите между които съответстват на резки промени в свободната енергия, ентропията, плътността и други физически параметри на това вещество .

Във физиката е обичайно да се прави разлика между четири агрегатни състояния на материята: твърдо, течно, газообразно и плазмено.

ТВЪРДО СЪСТОЯНИЕ(кристално твърдо състояние на материята) е състояние на агрегиране, което се характеризира с големи сили на взаимодействие между частиците на материята (атоми, молекули, йони). Частиците на твърдите тела осцилират около средни равновесни позиции, наречени възли на решетката; структурата на тези вещества се характеризира с висока степен на ред (порядък на далечни и къси разстояния) - ред в подреждането (ред на координация), в ориентацията (ред на ориентация) на структурните частици или ред във физичните свойства.

ТЕЧНО СЪСТОЯНИЕ- това е агрегатното състояние на веществото, междинно между твърдо и газообразно. Течностите имат някои характеристики на твърдо тяло (запазва обема си, образува повърхност, има определена якост на опън) и газ (приема формата на съда, в който се намира). Топлинното движение на молекулите (атомите) на течността е комбинация от малки вибрации около равновесни позиции и чести скокове от едно равновесно положение в друго. В същото време бавните движения на молекулите и техните вибрации се случват в малки обеми. Честите скокове на молекулите нарушават далечния ред в подреждането на частиците и определят течливостта на течностите, а малките вибрации около равновесните позиции определят съществуването на късодействащ ред в течностите.

Течностите и твърдите вещества, за разлика от газовете, могат да се считат за силно кондензирани среди. В тях молекулите (атомите) са разположени много по-близо една до друга и силите на взаимодействие са с няколко порядъка по-големи, отколкото в газовете. Следователно течностите и твърдите вещества имат значително ограничени възможности за разширение; те със сигурност не могат да заемат произволен обем и при постоянно налягане и температура запазват обема си, независимо в какъв обем са поставени.

ГАЗООБРАЗНО СЪСТОЯНИЕ(от френски gaz, който на свой ред идва от гръцки chaos - хаос) е агрегатно състояние на вещество, при което силите на взаимодействие на неговите частици, запълващи целия предоставен им обем, са незначителни. В газовете междумолекулните разстояния са големи и молекулите се движат почти свободно.

Газовете могат да се разглеждат като значително прегряти или недостатъчно наситени пари на течности. Над повърхността на всяка течност има пара поради изпарение. Когато налягането на парите се увеличи до определена граница, наречена налягане на наситени пари, изпарението на течността спира, тъй като налягането на парите и течността става същото. Намаляването на обема на наситената пара причинява кондензация на част от парата, а не повишаване на налягането. Следователно налягането на парите не може да бъде по-високо от налягането на наситените пари. Състоянието на насищане се характеризира с масата на насищане, съдържаща се в 1 m3 наситена пара, която зависи от температурата. Наситената пара може да стане ненаситена, ако нейният обем се увеличи или температурата й се повиши. Ако температурата на парата е много по-висока от точката на кипене, съответстваща на дадено налягане, парата се нарича прегрята.

ПЛАЗМАе частично или напълно йонизиран газ, в който плътностите на положителните и отрицателните заряди са почти еднакви. Слънцето, звездите, облаците от междузвездна материя се състоят от газове – неутрални или йонизирани (плазма). За разлика от други състояния на агрегация, плазмата е газ от заредени частици (йони, електрони), които електрически взаимодействат помежду си на големи разстояния, но нямат нито къси, нито далечни порядъци в подреждането на частиците.

Както може да се види от горното, течностите са способни да поддържат обем, но не са в състояние независимо да поддържат форма. Първото свойство приближава течността до твърдо вещество, второто - до газ. И двете свойства не са абсолютни. Всички течности са свиваеми, макар и много по-малко от газовете. Всички течности се съпротивляват на промяна на формата, на изместване на една част от обема спрямо друга, макар и по-малко от твърдите тела.

В зависимост от температурата и налягането, всяко вещество е способно да приеме различни агрегатни състояния. Всяко такова състояние се характеризира с определени качествени свойства, които остават непроменени в рамките на температурите и наляганията, необходими за дадено състояние на агрегиране.

Характерните свойства на агрегатните състояния включват например способността на тялото в твърдо състояние да запазва формата си или обратното, способността на течното тяло да променя формата си. Понякога обаче границите между различните състояния на материята са доста размити, както в случая с течните кристали или така наречените „аморфни тела“, които могат да бъдат еластични като твърди тела и течни като течности.

Преходът между агрегатните състояния може да настъпи с освобождаване на свободна енергия, промяна на плътността, ентропията или други физически величини. Преходът от едно агрегатно състояние към друго се нарича фазов преход, а явленията, съпътстващи тези преходи, се наричат ​​критични явления.

Списък на известни агрегатни състояния

В този раздел ще разгледаме агрегатни състояния, в който се намира заобикалящата ни материя и силите на взаимодействие между частиците на материята, присъщи на всяко от агрегатните състояния.

1. Състояние на твърдо тяло,

2. Течно състояниеИ

3. Газообразно състояние.

Често се разграничава четвърто състояние на агрегиране - плазма.

Понякога плазменото състояние се счита за вид газообразно състояние.

Плазма - частично или напълно йонизиран газ, най-често съществуващи при високи температури.

плазмае най-често срещаното състояние на материята във Вселената, тъй като материята на звездите е в това състояние.

За всички агрегатно състояниехарактерни особености в характера на взаимодействието между частиците на веществото, което влияе върху неговите физични и химични свойства.

Всяко вещество може да съществува в различни агрегатни състояния. При достатъчно ниски температури всички вещества са вътре твърдо състояние. Но като загреят стават течности, тогава газове. При по-нататъшно нагряване те се йонизират (атомите губят част от своите електрони) и влизат в състояние.

плазма

Газообразно състояниегаз Χάος (от холандски газ, връща се към старогръцки.

), характеризиращ се с много слаби връзки между съставните му частици. Молекулите или атомите, които образуват газа, се движат хаотично и през повечето време се намират на големи (в сравнение с размера си) разстояния една от друга. В резултат на това.

силите на взаимодействие между газовите частици са незначителниОсновната характеристика на газ е, че запълва цялото налично пространство, без да образува повърхност.Газовете винаги се смесват.

Газът е изотропно вещество , тоест неговите свойства не зависят от посоката.При липса на гравитационни сили наляганесъщото във всички точки на газа. В полето на гравитационните сили плътността и налягането не са еднакви във всяка точка, намалявайки с височината. Съответно в полето на гравитацията сместа от газове става нехомогенна.- издигнете се.

Газът има висока свиваемост- с увеличаване на налягането се увеличава плътността му. С повишаване на температурата те се разширяват.

При компресиране газът може да се превърне в течност, но кондензация не се получава при каква да е температура, а при температура под критичната. Критичната температура е характеристика на конкретен газ и зависи от силите на взаимодействие между неговите молекули. Например газ хелийможе да се втечни само при температура под 4,2 К.

Има газове, които при охлаждане се превръщат в твърдо вещество, заобикаляйки течната фаза. Превръщането на течност в газ се нарича изпарение, а директното превръщане на твърдо вещество в газ се нарича сублимация.

Твърди

Състояние на твърдо тялов сравнение с други агрегатни състояния характеризиращ се със стабилност на формата.

Разграничете кристаленИ аморфни твърди вещества.

Кристално състояние на материята

Стабилността на формата на твърдите тела се дължи на факта, че повечето от тези в твърдо състояние имат кристална структура.

В този случай разстоянията между частиците на веществото са малки, а силите на взаимодействие между тях са големи, което определя устойчивостта на формата.

Лесно е да се провери кристалната структура на много твърди вещества, като се раздели парче от веществото и се изследва получената фрактура.

Обикновено при счупване (например в захар, сяра, метали и др.) Ясно се виждат малки кристални ръбове, разположени под различни ъгли, искрящи поради различното отразяване на светлината от тях.

В случаите, когато кристалите са много малки, кристалната структура на веществото може да се определи с помощта на микроскоп.

Кристални форми Всяко вещество образувакристали

напълно определена форма.

1. Разнообразието от кристални форми може да се сведе до седем групи:Триклиника

2.(паралелепипед),Моноклинна

3. (призма с успоредник в основата),Ромбичен

4. (правоъгълен паралелепипед),Тетрагонален

5. (правоъгълен паралелепипед с квадрат в основата),,

6. ТригоналнаШестоъгълна
(призма с правилно центрирана основа

7. шестоъгълник),Кубичен

(куб). Много вещества, по-специално желязо, мед, диамант, натриев хлорид, кристализираткубична система ..

Най-простите форми на тази система са куб, октаедър, тетраедърМагнезият, цинкът, ледът, кварцът кристализират шестоъгълна система.

Естествените кристали, както и кристалите, получени по изкуствен път, рядко отговарят точно на теоретичните форми.

Обикновено, когато разтопено вещество се втвърди, кристалите растат заедно и следователно формата на всеки от тях не е съвсем правилна.

Въпреки това, колкото и неравномерно да се развива кристалът, колкото и да е изкривена формата му, ъглите, под които се срещат кристалните повърхности на едно и също вещество, остават постоянни.

Анизотропия Характеристиките на кристалните тела не се ограничават само до формата на кристалите. Въпреки че веществото в кристала е напълно хомогенно, много от неговите физични свойства - якост, топлопроводимост, отношение към светлината и т.н. - не винаги са еднакви в различни посоки в кристала. Тази важна характеристика на кристалните вещества се нарича.

анизотропия

Вътрешна структура на кристалите. Кристални решетки.

Външната форма на кристала отразява вътрешната му структура и се определя от правилното разположение на частиците, изграждащи кристала – молекули, атоми или йони. Тази подредба може да бъде представена катокристална решетка – пространствена рамка, образувана от пресичащи се прави линии. В точките на пресичане на линиите -възли на решетката

– лежат центровете на частиците. В зависимост от природата на частиците, разположени във възлите на кристалната решетка и от това какви сили на взаимодействие между тях преобладават в даден кристал, се разграничават следните видове::

кристални решетки,

1. молекулярен,

2. атоменИ

3. йонен.

4. метал

Атомни кристални решеткиАтомите са разположени в местата на атомните решетки . Те са свързани помежду си.

ковалентна връзка Има сравнително малко вещества с атомни решетки. Те принадлежат къмдиамант, силиций

и някои неорганични съединения. Тези вещества се характеризират с висока твърдост, те са огнеупорни и неразтворими в почти всеки разтворител..

ковалентна връзкаАтомите са разположени в местата на атомните решетки Молекулни кристални решетки.

Молекулите са разположени във възлите на молекулярните решетки междумолекулни силиИма много вещества с молекулярна решетка. Те принадлежат към неметали, с изключение на въглерод и силиций, всички органични съединения.

Силите на междумолекулно взаимодействие са много по-слаби от силите на ковалентните връзки, поради което молекулярните кристали имат ниска твърдост, те са топими и летливи.

Положително и отрицателно заредените йони са разположени в местата на йонните решетки, редуващи се. Те са свързани помежду си със сили.

електростатично привличане Съединенията с йонни връзки, които образуват йонни решетки, включват.

повечето соли и малко оксиди По силайонни решетки

по-ниски от атомните, но по-високи от молекулярните.

Метални кристални решетки

Във възлите на металните решетки има метални атоми, между които електроните, общи за тези атоми, се движат свободно.

Наличието на свободни електрони в кристалните решетки на металите може да обясни многото им свойства: пластичност, ковкост, метален блясък, висока електрическа и топлопроводимост . Те са свързани помежду сиИма вещества, в кристалите на които два вида взаимодействия между частиците играят важна роля. И така, в графита въглеродните атоми са свързани един с друг в една и съща посока, а в други – метал. Следователно графитната решетка може да се разглежда като.

атомен , и какметал В много неорганични съединения, напр. BeO, ZnS, CuCl , връзката между частиците, разположени във възлите на решетката, е частичнайонни , и частичноИ ковалентен.

. Следователно решетките от такива съединения могат да се считат за междинни

йонни

атомен

Аморфно състояние на материята Свойства на аморфните вещества.

Сред твърдите тела има такива, в счупването на които не могат да бъдат открити признаци на кристали. Например, ако разцепите парче обикновено стъкло, счупването му ще бъде гладко и, за разлика от счупването на кристали, е ограничено не от плоски, а от овални повърхности.И Подобна картина се наблюдава при разцепване на парчета смола, лепило и някои други вещества. Това състояние на материята се наричааморфен

Разликата между кристаленаморфен постепенно се втвърдява.

Поради липсата на определена точка на топене, аморфните тела имат различна способност: много от тях са течни като течности, т.е. при продължително действие на относително малки сили те постепенно променят формата си. Например, парче смола, поставено върху равна повърхност в топла стая, се разпространява в продължение на няколко седмици, приемайки формата на диск.

Строеж на аморфни вещества

Сред твърдите тела има такива, в счупването на които не могат да бъдат открити признаци на кристали. кристален и аморфенсъстоянието на материята е както следва.

Подредено подреждане на частиците в кристал, отразена от елементарната клетка, се запазва върху големи площи от кристалите, а при добре оформените кристали - в тяхната цялост.

При аморфните тела се наблюдава ред само в подреждането на частиците в много малки площи.

В допълнение, в редица аморфни тела дори това локално подреждане е само приблизително.

• Тази разлика може да бъде изразена накратко по следния начин:,
• кристалната структура се характеризира с далечен ред.

структура на аморфните тела – близо

Примери за аморфни вещества. Стабилните аморфни вещества включватстъкло (изкуствени и вулканични), естествени и изкуственисмоли, лепила, парафин, восък

и т.н.

Преход от аморфно към кристално състояние. Някои вещества могат да бъдат както в кристално, така и в аморфно състояние.Силициев диоксид SiO 2 срещащи се в природата под формата на добре оформеникварцови кристали , както и в аморфно състояние ().

минерален кремък В същото времекристалното състояние винаги е по-стабилно

. Следователно спонтанният преход от кристално вещество към аморфно е невъзможен, но обратното преобразуване - спонтанен преход от аморфно към кристално състояние - е възможно и понякога се наблюдава.Пример за такава трансформация е

дестъкляване– спонтанна кристализация на стъкло при повишени температури, придружена от неговото разрушаване.

Аморфно състояние Много вещества се получават при висока скорост на втвърдяване (охлаждане) на течната стопилка.В метали и сплави

аморфно състояние (се образува, като правило, ако стопилката се охлади за време от порядъка на фракции до десетки милисекунди.) също има ниска степен на кристализация. Следователно продуктите, излети от него, се оказват аморфни.

Естественият кварц обаче, който е отнел стотици и хиляди години, за да кристализира по време на охлаждането на земната кора или дълбоките слоеве на вулканите, има грубокристална структура, за разлика от вулканичното стъкло, което е замръзнало на повърхността и следователно е аморфно.

Течности

Течно състояниеТечността е междинно състояние между твърдо вещество и газ. е междинно между газообразно и кристално състояние. Според някои свойства на течността те са близки догазове , според други - до.

твърди вещества Той доближава течностите до газовете, преди всичко,И изотропиятечливост

. Последното определя способността на течността лесно да променя формата си. Въпреки товаИ висока плътностниска свиваемост , според други - до.

течности ги доближава до

Способността на течностите лесно да променят формата си показва липсата на силни сили на междумолекулно взаимодействие в тях.

В същото време ниската свиваемост на течностите, която определя способността за поддържане на постоянен обем при дадена температура, показва наличието на макар и не твърди, но все пак значителни сили на взаимодействие между частиците.

Връзката между потенциална и кинетична енергия.

Всяко агрегатно състояние се характеризира със собствена връзка между потенциалната и кинетичната енергия на частиците на материята.В твърдите тела средната потенциална енергия на частиците е по-голяма от тяхната средна кинетична енергия.

Следователно в твърдите тела частиците заемат определени позиции една спрямо друга и осцилират само спрямо тези позиции.За газовете енергийното съотношение е обратно

, в резултат на което молекулите на газа винаги са в състояние на хаотично движение и практически няма кохезионни сили между молекулите, така че газът винаги заема целия предоставен му обем.При течностите кинетичната и потенциалната енергия на частиците са приблизително еднакви

, т.е. частиците са свързани една с друга, но не твърдо. Следователно течностите са течни, но имат постоянен обем при дадена температура.

Структурите на течностите и аморфните тела са подобни. В резултат на прилагане на методите за структурен анализ на течности е установено, че структурататечностите са като аморфни тела .В повечето течности има

затворете поръчката

При ниски температури, леко надвишаващи точката на топене на дадено вещество, степента на подреденост в подреждането на частиците на дадена течност е висока.

С повишаването на температурата тя спада и Докато се нагрява, свойствата на течността стават все по-близки до тези на газ..

Когато се достигне критичната температура, разликата между течност и газ изчезва.

Поради сходството във вътрешната структура на течностите и аморфните тела, последните често се считат за течности с много висок вискозитет и само веществата в кристално състояние се класифицират като твърди вещества. Оприличаванеаморфни тела