Jaký je fyzikální stav? Skupenství

Otázky o co skupenství, jaké funkce a vlastnosti pevných látek, kapalin a plynů jsou zahrnuty v různých školeních. Existují tři klasické stavy hmoty, s jeho charakteristickými znaky struktury. Jejich pochopení je důležité pro pochopení vědy Země, živé organismy z průmyslové činnosti. Tyto problémy se studiem fyziky, chemie, zeměpis, geologie, fyzikální chemie a další vědecké disciplíny. Tyto látky jsou, za určitých podmínek, v jednom ze tří základních typů stavů lze měnit zvyšováním nebo snižováním teploty, tlaku. Zvážit možné přechody z jednoho státu do druhého, jak se vyskytují v přírodě, umění a každodenního života.

Jaký je fyzikální stav?

Slovo latinského původu „aggrego“ přeložena do ruštiny znamená „připojit“. Vědecký termín se vztahuje ke stavu stejné tělesné substance. Existence pod určité hodnoty teploty a tlaku odlišné pevné látky, plyny a kapaliny je typická pro všechny skořápky Země. Kromě tří základních stavech agregace, existuje také čtvrtý. Při zvýšené teplotě a při konstantním tlaku plynu se převádí do plazmy. Chcete-li lépe pochopit, co je skupenství, je třeba připomenout i ty nejmenší částice, které tvoří hmotu a tělo.

Ve schématu uvedeném výše: a - plyn; b - kapalina; s - pevná látka. Na těchto obrázcích jsou označeny kruhy konstrukční prvky látky. Tento symbol, je ve skutečnosti, atomy, molekuly, ionty nejsou pevné koule. Atomy složené z kladně nabitého jádra, kolem které se pohybují rychlostí záporně nabité elektrony. Znalost mikroskopické struktury materiálu, které vám pomohou lépe pochopit rozdíly, které existují mezi různými sestaveném tvaru.

Představy o mikrosvěta: z antického Řecka do XVII století

První informace o částicích, z nichž fyzické tělo skládané, se objevil ve starověkém Řecku. Myslitelé Demokrit a Epicure zavedla koncept, jako je například atom. Domnívali se, že nejmenší nedělitelné částice různých látek mají tvar definovaný rozměr, který je schopen pohybu a vzájemné interakci. Atomismus byl nejvíce pokročilý pro jeho čas, učení starověkého Řecka. Ale jeho vývoj zůstal v období středověku. Od té doby se vědci honili inkvizice římsko-katolické církve. Proto, až do moderní doby nebylo jednoznačné pojetí toho, co o stavu věci. Teprve poté, co vědci v XVII století Robert Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, Lavoisier formuloval atomové-molekulární teorii, neztratili jejich význam i dnes.

Atomy, molekuly, ionty - mikroskopické částice struktury hmoty

Zásadní průlom v pochopení mikrokosmu došlo v XX století, kdy byl vynalezen elektronový mikroskop. S ohledem na objevů vědci předtím podařilo stanovit ucelený obraz mikrosvěta. Teorie, že popisuje stav a chování nejmenších částic hmoty, poměrně složitá, patří do oblasti kvantové fyziky. Pro pochopení různých agregovaných skupenství dost znát jména a strukturální rysy základních částic, které tvoří různé látky.

1. Atomy - chemicky nedělitelných částic. Uložené v chemických reakcích, ale jsou zničeny v nukleární. Kovy a mnoho dalších materiálů atomové struktury jsou pevné skupenství za normálních podmínek.
2. Molekuly - částice, které jsou tvořeny a likviduje v chemických reakcích. Molekulární struktura jsou kyslík, voda, oxid uhličitý, oxid. Fyzikální stav kyslíku, dusíku, oxidu siřičitého, uhlíku, kyslíku, za obvyklých podmínek - plynný.
3. Ionty - nabité částice, které se převedou na atomy a molekuly, které jsou připojeny nebo ztrácí elektrony - mikroskopické záporně nabité částice. Iontový konstrukce mají mnoho soli, jako je sodík, železo a síran měďnatý.

Jakákoliv látka, přičemž tyto částice jsou uspořádány určitým způsobem v prostoru. Uspořádaná Relativní pozice atomů, iontů, molekul zvaných mříž. Typicky, iontové a atomové krystalická mřížka vyznačující pro pevné látky molekulární - pro kapaliny a plyny. Vysoká tvrdost diamantu je jiný. Jeho atomová krystalická mřížka tvořeny atomy uhlíku. Ale měkké grafit se také skládá z atomů chemický prvek. oni jsou jen jinak distribuovány v prostoru. Průměrná skupenství síra - pevná, ale při vysokých teplotách se materiál stává kapalina a amorfní hmoty.

Látka v pevném stavu

Pevné látky za normálních podmínek uloženy objem a tvar. Například, obilí, obilí cukru, soli, kus skály nebo kovu. Máte-li ohřívat cukr, látka začíná tát, stává viskózní hnědé kapaliny. Přestanou topit - zpátky k získání pevné látky. Proto je jedním z hlavních podmínek pevného tělesa do kapaliny přechodu - zahřátím nebo zvýšení vnitřní energie částic hmoty. Polovodičový sůl, která se používá v potravinářském průmyslu, také se mohou měnit. Aby však bylo možné roztavení chlorid sodný, potřebují vyšší teplotu než topným cukru. Skutečnost, že cukr je složena z molekul, a soli - nabitých iontů, které jsou silně přitahovány k sobě navzájem. Pevné látky neudrží svůj tvar v kapalné formě, protože krystalové mřížky jsou zničeny.

Kapalném stavu tavením soli je v důsledku prasknutí komunikace mezi iontů v krystalech. Osvobodit nabité částice, které mohou nést elektrický náboj. roztavené soli vést elektřinu, jsou vodiče. V chemickém, hutní a strojírenské Průmyslová pevné látky se převede na kapalinu z jednoho z nových sloučenin, nebo k dosažení různých tvarů. Tam byl rozšířené používání kovových slitin. Existuje několik způsobů, jak zapojit se změnami skupenství pevných surovin.

Liquid - jeden ze základních stavů agregace

Pokud se nalít Baňka s kulatým dnem s 50 ml vody, si všimnout, že tato látka se okamžitě vytvoří chemickou nádobu. Ale jakmile jsme se rozlít vodu z láhve, tekutý okamžitě šíří na povrchu stolu. Objem vody zůstane stejná - 50 ml, a jeho tvar se změní. Tyto vlastnosti jsou charakteristické pro tekuté formy existence hmoty. Kapaliny jsou mnoho organických látek: alkoholy, rostlinné oleje, kyseliny.

Mléko - .. Emulze, tedy kapalina, ve které se nacházejí tukových kapének. Užitečné kapalina fosilní - olej. Extrahovat z jamek ropných plošinách na souši i na moři. Mořská voda je také surovina pro průmysl. To se liší od sladkovodních řek a jezer je, aby rozpuštěné látky, zejména soli. S povrch odpařovací nádrže ve formě páry probíhá pouze molekul _H2O, rozpuštěné látky zůstanou. Na této vlastnosti na základě metody získávání živin z mořské vody a jak ji čistit.

Po dokončení odstranění soli připravené s destilovanou vodou. Má teplotu varu 100 ° C, mrazí se při teplotě 0 ° C Solanky vařit a obrátit se na led v jiných ukazatelů teploty. Například voda v polárním oceánu zmrazí při teplotě na povrchu 2 ° C.

Fyzikální stav rtuti za obvyklých podmínek - kapalina. Tento stříbřitě šedá kov je obvykle naplněn lékařským teploměrem. Při zahřátí se rtuť se tyčí na měřítku, je expanzní činidlo. Proč se v pouličních teploměrech používají barevné s červenou barvou alkoholu namísto rtuti? To se vysvětluje tím vlastnosti tekutého kovu. Při 30 ° C pod nula rtuti kameniva stavových změn, se materiál stává pevné látky.

Pokud lékařský teploměr rozbil a nalil rtuť, stříbro koule shromažďovat zbraně nebezpečné. Škodlivý inhalovat výpary rtuti, to je velmi toxická látka. Děti v takových případech je nutné požádat o pomoc rodičů, dospělých.

v plynném stavu

Gaza není schopen udržet své nebo objem nebo tvar. Naplňte baňku do horní kyslíku (jeho chemický vzorec O _2). Jakmile otevřeme baňky, molekuly látky se mísí se vzduchem v místnosti. To je způsobeno tím Brownova pohybu. Starověké řecké vědec Démokritos věřil, že částice hmoty jsou v neustálém pohybu. Pevné látky za normálních podmínek, atomů, molekul, iontů, neexistuje žádná možnost opustit krystalovou mřížku, bez komunikace s jinými částicemi. To je možné pouze tehdy, když velké množství energie zvenčí.

V kapalinách, je vzdálenost mezi částicemi, je o něco větší než v pevných látkách, vyžadují méně energie rozbít intermolekulární vazby. Například kapalný skupenství kyslíku bylo pozorováno pouze při nižší teplotě plynu na -183 ° C Při -223 ° C O ₂ molekuly vznikne pevná látka. Když teplota stoupne nad dané hodnoty převedeny do plynného kyslíku. V této podobě je za normálních podmínek. V průmyslových zařízeních mají speciální instalace pro oddělování vzduchu atmosféru a získání z nich představuje atom dusíku a kyslíku. Za prvé, vzduch je ochlazován a zkapalněné plyny, a pak postupně zvyšovat teplotu. Dusík a kyslík jsou převedeny do plynů v různých podmínkách.

Zemská atmosféra obsahuje 21% objemových kyslíku a 78% dusíku. V kapalné formě, tyto látky nejsou nalezeny v plynné obálky planety. Kapalný kyslík má světle modrou barvu, je naplněn vysoký tlak válce pro použití ve zdravotnických zařízeních. V průmyslu a stavebnictví, jsou zapotřebí zkapalněné plyny tak mnoho procesů. Kyslík je zapotřebí pro plynové svařování a řezání kovů, chemie - pro anorganické a organické látky, oxidačních reakcích. V případě, že tlaková láhev ventil v otevřené poloze, se sníží tlak, kapalina mění na plyn.

Zkapalněný propan, metan a butan jsou široce používány v oblasti energetiky, dopravy, průmyslu a domácích aktivit obyvatel. Tyto látky získané ze zemního plynu nebo krakování (štěpení) ropné suroviny. Carbon kapalná a plynná směs hrají důležitou roli v ekonomice mnoha zemí. Ale ropy a zemního plynu jsou vyčerpány. Vědci odhadují, že tento materiál vydrží 100-120 roky. Alternativní zdroje energie - průtok vzduchu (vítr). Používá se pro elektrárny rychle tekoucí řeky, přílivy na břehu moří a oceánů.

Kyslík, jakož i jiné plyny, které mohou být ve čtvrté skupenství, což představuje plazma. Neobvyklé přechodu z pevného do plynného stavu - charakteristickým rysem krystalického jodu. Látka je tmavě purpurová barva je podroben sublimaci - se změní na plyn, obcházet kapalného skupenství.

Vzhledem k tomu, přechody z jednoho agregátu na jinou formu hmoty?

Informace o změnách skupenství látek nesouvisí s chemickými transformacemi, tento fyzikální jev. Když teplota stoupá, mnoho pevných látek z taveniny do kapaliny. Další zvýšení teploty může vést k odpařování, tedy do plynného skupenství. Povaha a ekonomika, tyto přechody jsou charakteristické pro jeden z nejdůležitějších látek na Zemi. Led, kapalina, pára, - stav vody v různých prostředích. Spojení je stejný, jeho vzorec - H ₂ O. Při teplotě 0 ° C a nižší než tato voda krystalizuje, to znamená, že se mění na led. Jak se teplota zvyšuje způsobené krystaly jsou zničena - led taje, se opět získá kapalná voda. Vytvořený při zahřívání páry. Odpařením - přeměna vody do plynu - je to i při nízkých teplotách. Například, zmrazené louže postupně mizí, protože voda se odpařuje. Dokonce i v chladném počasí schne mokré oblečení, ale proces je delší než v horkém dni.

Všechny tyto vodních přechodů z jednoho státu do druhého, jsou nezbytné k povaze Země. Atmosférické podmínky, klimatu a počasí ve vztahu k odpařování vody z povrchu oceánu, přenos vlhkosti ve formě mraků a mlhy na zemi, srážek (déšť, sníh, krupobití). Tyto jevy jsou základem koloběhu vody na světě.

Jak změnit skupenství síry?

Za běžných podmínek síry - .. Je jasné lesklé krystaly nebo světle žlutý prášek, tj pevné látky. Fyzické změny stavu síry při zahřátí. Za prvé, se teplota zvýší na 190 ° C, žluté pevné látky tavenin, stává pohyblivá kapalina.

Pokud se rychle nalije do kapalné síry do studené vody, se ukazuje, hnědé amorfní hmoty. Při dalším zahřívání se roztavená síra se stává viskózní tmavá. Při teplotách nad 300 ° C, síra skupenství se změní, látka se stává vlastností tekutiny, se stává pohyblivé. Tyto přechody jsou v důsledku schopnosti atomů tvořících členy řetězce o různých délkách.

Proč se hmota může být v různých fyzických stavech?

Skupenství síra - jednoduchá látka - je pevná při okolních podmínkách. Oxid siřičitý - plyn, kyselina sírová - olejovitá kapalina je těžší než voda. Na rozdíl od kyselině chlorovodíkové a dusičné není těkavý, je jeho povrch nevypařoval molekuly. Jaký je stav agregace plastového síry, který se získá zahříváním krystalů?

Amorfní forma má strukturu kapalné látky, které mají nízkou tekutost. Ale plast síry zároveň si zachovává svůj tvar (ve formě pevné látky). K dispozici jsou tekuté krystaly, které mají řadu charakteristických vlastností pevných látek. To znamená, že stav látky za různých podmínek, závisí na jeho povaze, teploty, tlaku a jiných podmínkách.

Jaké jsou znaky ve struktuře pevných látek?

Rozdíly mezi základní úhrn skupenství jsou vysvětleny interakcí mezi atomů, iontů a molekul. Například, proč se pevné skupenství vede ke schopnosti udržet tělesnou velikost a tvar? V krystalové mřížce struktuře kovu nebo soli částice jsou přitahovány k sobě navzájem. V kovů, kladně nabité ionty reagují s tzv „elektronového plynu“ - akumulace volných elektronů v kusu kovu. Krystaly soli jsou v důsledku přitažlivosti opačně nabitých částic - ionty. Vzdálenost mezi strukturní jednotky shora uvedených pevných látek, je mnohem menší než rozměry samotných částic. V tomto případě jsou elektrostatické přitažlivosti úkony, to propůjčuje pevnost a odpor není dostatečně silný.

Zničit pevného skupenství, musíme snažit. Kovy soli, atomové krystaly taví při velmi vysokých teplotách. Například, železo stává kapalné při teplotách nad 1538 ° C, Žáruvzdorný je wolfram, že je vyrobeno z vlákna na vláknových žárovek. K dispozici jsou slitiny, které se stanou kapaliny při teplotách nad 3000 ° C, Mnoho hornin a minerálů na Zemi jsou v pevném stavu. Tato surovina se extrahuje pomocí technologie v dolech a lomech.

Chcete-li oddělit i jeden iont od krystalu, je nutné vynaložit velké množství energie. Ale stačí rozpustit sůl ve vodě, aby se krystalová mřížka rozpadla! Tento jev je vysvětlen překvapivými vlastnostmi vody jako polárního rozpouštědla. H ₂ O molekuly interagují se solnými ionty a ničí chemickou vazbu mezi nimi. Rozpuštění tedy není jednoduché smíchání různých látek, ale fyzikálně chemická interakce mezi nimi.

Jak interagují molekuly kapalin?

Voda může být kapalina, pevná látka a plyn (pára). Toto je jeho základní agregátní stav za normálních podmínek. Molekuly vody se skládají z jednoho atomu kyslíku, ke kterému jsou vázány dva atomy vodíku. Tam je polarizace chemické vazby v molekule, částečný záporný náboj se objeví na atomech kyslíku. Vodík se v molekule stává pozitivním pólem, přitahovaným kyslíkovým atomem jiné molekuly. Tato slabá interakce byla nazývána "vodíkovou vazbou".

Stav agregátu kapaliny charakterizuje vzdálenosti mezi strukturními částicemi, srovnatelné s jejich velikostí. Přitažlivost existuje, ale je slabá, takže voda si nezachovává tvar. Odpařování dochází v důsledku destrukce vazeb, k nimž dochází na povrchu kapaliny, a to i při pokojové teplotě.

Existují intermolekulární interakce v plynech?

Plynný stav látky se liší od kapaliny a tuhé látky v řadě parametrů. Mezi strukturální částice plynů jsou velké mezery, které značně přesahují rozměry molekul. Současně síly přitažlivosti vůbec nefungují. Stav plynných agregátů je charakteristický pro látky přítomné ve vzduchu: dusík, kyslík, oxid uhličitý. Na obrázku níže je první kostka naplněna plynem, druhá kapalina a třetí krysa.

Mnoho tekutin je těkavá, molekuly hmoty jsou odtrhávány od povrchu a vstupují do vzduchu. Například pokud přivádíte vatovou bavlnu namočenou v čpavku na otvor otevřené láhve s kyselinou chlorovodíkovou, objeví se bílý kouř. Přímo ve vzduchu dochází k chemické reakci mezi kyselinou chlorovodíkovou a amoniakem, získá se chlorid amonný. V jakém druhu agregátu je tato látka? Jeho částice tvořící bílý kouř jsou nejmenšími pevnými krystaly soli. Tyto zkušenosti by měly být prováděny pod kapucí, látky jsou toxické.

Závěr

Celkový stav plynu studoval mnoho vynikajících fyziků a chemiků: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Cliperon, Mendeleev, Le Chatelier. Vědci formulovali zákony, které vysvětlují chování plynných látek v chemických reakcích, se změnami vnějších podmínek. Otevřené vzory nebyly pouze zapsány do školních a univerzitních učebnic fyziky a chemie. Mnoho chemických průmyslových odvětví je založeno na znalostech o chování a vlastnostech látek v různých agregátních stavech.