Kako se nalaze čestice u čvrstim materijama, tečnostima i gasovima?

Ovaj materijal ne samo da govori o tome kako su čestice raspoređene u čvrste materije, već i kako se kreću u gasovima ili u tečnostima. Takođe će biti opisani tipovi kristalnih rešetki u različitim supstancama.

Agregatno stanje

Postoje određeni standardi koji ukazuju na prisustvo tri tipična agregatna stanja, i to: čvrsta, tečna i gasna.

Definišite komponente za svako agregatno stanje.

1. Čvrste supstance su praktično stabilne po zapremini i obliku. Poslednje promene su izuzetno problematične bez dodatnih troškova energije.
2. Tečnost može lako promeniti oblik, ali i dalje zadržava zapreminu.
3. Gasne supstance ne zadržavaju oblik ili zapreminu.

Glavni kriterijum kojim se određuje agregatno stanje je lokacija molekula i načini njihovog kretanja. U gasovitoj supstanci, minimalno rastojanje između pojedinačnih molekula je mnogo veće od sebe. Zauzvrat, molekuli tečnih supstanci se ne raspršuju na velikim daljinama u uobičajenim uslovima za njih i zadržavaju njihovu zapreminu. Aktivne čestice u čvrstim materijama su raspoređene u striktno definisanom redosledu, svaki od njih, kao klatni sat, pomera oko određene tačke u kristalnoj rešetki. To daje čvrste supstance posebnu čvrstoću i čvrstoću.

Prema tome, u ovom slučaju, najvažnije pitanje je kako se aktivne čestice nalaze u čvrstim materijama. U svim drugim slučajevima, atomi (molekuli) nemaju takvu naručenu strukturu.

Fluidne karakteristike

Neophodno je obratiti posebnu pažnju na činjenicu da su tečnosti neka vrsta posredne veze između čvrstog stanja tela i njegove gasovite faze. Stoga, snižavajući temperaturu, tečnost se čvrsto učvršćuje, a kada se ona povećava više od tačke ključanja supstance prolazi u plinasto stanje. Međutim, tečnost ima zajedničke karakteristike i sa čvrstim i gasovitim supstancama. Dakle, izuzetni domaći naučnik DI Mendelejev 1860. ustanovio je postojanje takozvane kritične temperature - apsolutno ključanje. Ovo je vrednost u kojoj nestaje tanka granica između gasa i materije u čvrstom stanju.

Sledeći kriterijum, koji kombinuje dve susedne agregatne države, je izotropija. U ovom slučaju, njihova svojstva su ista u svim pravcima. Kristali, zauzvrat, su anizotropni. Kao gasovi, tečnosti nemaju fiksni oblik i zauzimaju celokupnu zapreminu plovila u kojem se nalaze. To jest, imaju nisku viskoznost i visoku fluktunost. Suočeni jedni sa drugima, mikro čestice tečnosti ili gasa stvaraju slobodna kretanja. Ranije je to bilo u zapremini u kome se nalazi tečnost, ne postoji naređeno molekularno kretanje. Tako se tečnost i gas suprotstavljali kristalima. Ali, kao rezultat narednih studija, dokazana je sličnost između čvrstih i tečnih tela.

U tečnoj fazi na temperaturi blizu solidifikacije, toplotno pokretanje podseća na kretanje u čvrstim materijama. U ovom slučaju tečnost može i dalje imati određenu strukturu. Stoga, kada odgovorimo na pitanje kako su čestice raspoređene u čvrste tvari u tečnostima i gasovima, možemo reći da je u drugom, kretanje molekula haotično, poremećeno. Ali u molekulima čvrste materije zauzimaju u većini slučajeva određenu, fiksnu poziciju.

Tečnost je vrsta intermedijera. Što je njegova temperatura bliža, više se molekula pomera kao u gasovima. Ako je temperatura bliža prelasku u čvrstu fazu, mikročestice počinju da se kreću sve više i više uredno.

Promena stanja supstanci

Razmotrimo najjednostavniji primer promene stanja vode. Led je čvrsta faza vode. Njegova temperatura je ispod nule. Na temperaturi od nule, led počinje da se topi i pretvori u vodu. Ovo se objašnjava uništavanjem kristalne rešetke: kada se zagreje, čestice počinju da se kreću. Temperatura u kojoj supstanca menja agregatno stanje naziva se tačka topljenja (u našem slučaju je 0 za vodu). Imajte na umu da će temperatura leda ostati na jednoj razini sve dok se ne topi u potpunosti. U ovom slučaju, atomi ili molekuli tečnosti će se kretati na isti način kao u čvrstim materijama.

Posle toga nastavljamo zagrevati vodu. Čestice počinju da se intenzivno kreću dok naša supstanca ne dostigne sledeću tačku promene agregatnog stanja - tačka ključanja. Ovakav trenutak se javlja kada se veze između molekula koji ga formiraju prekidaju zbog ubrzanja pokreta - onda dobija slobodni karakter, a tečnost koja se razmatra prelazi u gasovitu fazu. Proces transformacije supstance (vode) iz tečne faze u plinastu se naziva ključanjem.

Temperatura na kojoj voda vrije se naziva tačka ključanja. U našem slučaju, ova vrijednost je jednaka 100 stepeni Celzijusa (temperatura zavisi od pritiska, normalan pritisak je jedna atmosfera). Napomena: dok se postojeća tečnost u potpunosti i potpuno ne pretvori u paro, njegova temperatura ostaje konstantna.

Takođe je moguće preokrenuti proces prenosa vode iz gasovitog stanja (para) u tečnost, koja se zove kondenzacija.

Tada možete posmatrati proces zamrzavanja - proces prelaska tečnosti (vode) u čvrstu formu (početno stanje je opisano iznad je led). Procesi koji su opisani iznad omogućavaju direktan odgovor na to kako su čestice raspoređene u čvrste supstance, u tečnostima i gasovima. Lokacija i stanje molekula supstance zavise od agregatnog stanja.

Šta je čvrsto telo? Kako se mikro delovi ponašaju u njemu?

Čvrsto telo je stanje materijalnog medija, čija je posebnost očuvanje stalnog oblika i konstantne prirode termičkog kretanja mikročestica, koji obavljaju neznačene fluktuacije. Tela mogu biti u čvrstom, tečnom i gasovitom stanju. Postoji i četvrto stanje, koje savremeni naučnici sklanjaju na broj agregata - to je tzv. Plazma.

Dakle, u prvom slučaju, svaka supstanca, po pravilu, ima stalan nepromenjen oblik, a to ima ključni efekat na to kako su čestice raspoređene u čvrste supstance. Na mikroskopskom nivou može se videti da su atomi koji čine čvrsti vezani jedni s drugima hemijskim vezama i nalaze se u čvorovima kristalne rešetke.

Ali postoji izuzetak - amorfne supstance koje su u čvrstom stanju, ali prisustvo kristalne rešetke se ne može pohvaliti. Iz ovoga možemo odgovoriti na pitanje kako su čestice raspoređene u čvrste supstance. Fizika u prvom slučaju pokazuje da su atomi ili molekuli na mestima rešetke. Ali u drugom slučaju sigurno nema takvog narudžbine, a takva supstanca je više kao tečnost.

Fizika i moguća struktura čvrste materije

U ovom slučaju, supstanca ima tendenciju da zadrži svoj volumen i, naravno, oblik. To jest, kako bi se promenio drugi, neophodno je uložiti napor, i nije bitno da li je to metalni predmet, plastika ili plastelin. Razlog leži u njegovoj molekularnoj strukturi. Tačnije, u interakciji sa molekulima, čija se tijelo sastoji. U ovom slučaju nalaze se najbliže. Ovaj raspored molekula je ponavljajuće prirode. Zbog toga su snage uzajamne privlačnosti između svake od ovih komponenti veoma velike.

Interakcija mikročestica objašnjava prirodu njihovog kretanja. Oblik ili zapremina takvog čvrstog tela je teško ispraviti u jednom ili drugom smeru. Čestice čvrstog tela ne mogu se nasumično pomerati kroz volumen čvrste materije, ali mogu samo oscilirati blizu određene tačke u prostoru. Molekuli čvrste fluktuiraju haotično u različitim pravcima, ali nailaze na slične one, koji ih vraćaju u prvobitno stanje. Zbog toga se čestice u čvrstim materijama nalaze, po pravilu, u strogo definisanom redosledu.

Čestice i njihova lokacija u čvrstom stanju

Puna tela mogu biti od tri vrste: kristalni, amorfni i kompoziti. To je hemijski sastav koji utiče na raspoređivanje čestica u čvrstim materijama.

Kristalne čvrste supstance imaju naručenu strukturu. Njihovi molekuli ili atomi stvaraju kristalnu prostornu rešetku pravilnog oblika. Stoga, čvrsta tijela u kristalnom stanju imaju definisanu kristalnu rešetku, koja zauzvrat definiše određena fizička svojstva. Ovo je odgovor na to kako su čestice raspoređene u čvrstom stanju.

Dajemo primer: pre mnogo godina u Sankt Peterburgu u skladištu je uskladišteno skladište bijelih sjajnih limova, koje su, kada je temperatura spuštena, izgubila svoj sjaj i pretvorila se iz bijele u sivu. Dugmad su raspršene u sivom prahu. "Kljunasta kuga" - takozvana "bolest", ali u stvari to je bila restruktuiranje kristalne strukture pod uticajem niskih temperatura. Tin tokom prelaska od bijele sorte do sive se pere u prah. Kristali, pak, podijeljeni su na mono- i polikristale.

Jedinstveni kristali i polikristali

Monokristali (stolna sol) su jednostrani homogeni kristali predstavljeni kontinuiranom kristalnom mrežom u obliku regularnih poligona. Polikristali (pesak, šećer, metali, kamenje) su kristalna tela koja su rasla iz malih, haotično raspoređenih kristala. U kristalima se primećuje fenomen kao što je anizotropija.

Amorfni: poseban slučaj

Amorfna tela (smola, rozin, staklo, amber) nemaju striktno striktno uređenje čestica. Ovo je nestandardni slučaj reda u kojem su čestice u čvrstom stanju. U ovom slučaju primećuje se fenomen izotropije, fizičke osobine amorfnih tela su iste u svim pravcima. Na visokim temperaturama postaju slični viskoznim tečnostima, a na niskim temperaturama slični su čvrstim sastojcima. Kada su izloženi spoljnim efektima, oni istovremeno pokazuju elastična svojstva, odnosno raspadaju se u minijaturne čestice kao što su čvrsta tijela i tečnost: oni počinju da teče kao tečnosti pod dugotrajnim temperaturnim efektima. Oni nemaju definitivne temperature topljenja i kristalizacije. Kada se zagrevaju, amorfna tijela omekšavaju.

Primjeri amorfnih supstanci

Uzmite, na primer, običan šećer i saznajte raspored čestica u čvrstim supstancama u različitim slučajevima na svom primeru. U ovom slučaju isti materijal se može javiti u kristalnom ili amorfnom obliku. Ako se rastopljeni šećer polako zamrzava, molekuli formiraju čak i redove - kristale (grubi šećer ili granulirani šećer). Ako se rastopljeni šećer, na primjer, ulije u hladnu vodu, hlađenje će se odvijati vrlo brzo, a čestice nemaju vremena da formiraju pravilne reči - talina će se očvršćavati bez stvaranja kristala. Tako se ispostavlja šećerna bombona (ovo je ne-kristalni šećer).

Ali posle nekog vremena takva supstanca može rekristalizovati, čestice se sakupljaju u pravim redovima. Ako se šećerni slatkiši leže nekoliko meseci, počinje da se pokrije labavim slojem. Tako se pojavljuju na površini kristala. Za šećer, period će biti nekoliko meseci, a kamen - milionima godina. Jedinstveni primer je ugljenik. Grafit je kristalni ugljenik, njegova struktura je slojevita. Dijamant je najteži mineral na zemlji, sposoban za rezanje stakla i kamenje za sjeme, koristi se za bušenje i poliranje. U ovom slučaju supstanca je jedna-ugljenik, ali karakteristika je sposobnost formiranja različitih kristalnih oblika. Ovo je još jedan odgovor na to kako su čestice uređene u čvrstom stanju.

Rezultati. Zaključak

Struktura i raspored čestica u čvrstom stanju zavisi od vrste supstance kojoj pripada supstanca. Ako je supstanca kristalna, naručivanje mikročestica će biti naručeno. Amorfne strukture nemaju takvu osobinu. Međutim, kompoziti mogu pripadati i prvoj i drugoj grupi.

U jednom slučaju, tečnost se ponaša kao čvrsta supstanca (na niskoj temperaturi, koja je blizu temperature kristalizacije), ali može djelovati i kao gas (kako se povećava). Zbog toga smo u ovom preglednom materijalu ispitali kako se čestice nalaze ne samo u čvrstim materijama, već iu drugim osnovnim agregatnim stanjima materije.