Ερωτήσεις σχετικά με το ποια είναι η κατάσταση συσσωμάτωσης, ποια χαρακτηριστικά και ιδιότητες έχουν τα στερεά, τα υγρά και τα αέρια, εξετάζονται σε διάφορα μαθήματα κατάρτισης. Υπάρχουν τρεις κλασικές καταστάσεις της ύλης, με τα δικά τους χαρακτηριστικά γνωρίσματα της δομής. Η κατανόησή τους είναι ένα σημαντικό σημείο για την κατανόηση των επιστημών της Γης, των ζωντανών οργανισμών και των παραγωγικών δραστηριοτήτων. Αυτά τα ερωτήματα μελετώνται από τη φυσική, τη χημεία, τη γεωγραφία, τη γεωλογία, τη φυσική χημεία και άλλους επιστημονικούς κλάδους. Ουσίες που βρίσκονται υπό ορισμένες συνθήκες σε έναν από τους τρεις βασικούς τύπους κατάστασης μπορούν να αλλάξουν με αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας ή της πίεσης. Εξετάστε πιθανές μεταβάσεις από τη μια κατάσταση συγκέντρωσης στην άλλη, καθώς πραγματοποιούνται στη φύση, την τεχνολογία και την καθημερινή ζωή.
Ποια είναι η κατάσταση της συγκέντρωσης;
Η λέξη λατινικής προέλευσης "aggrego" μεταφρασμένη στα ρωσικά σημαίνει "κολλώ". Ο επιστημονικός όρος αναφέρεται στην κατάσταση του ίδιου σώματος, ουσίας. Ύπαρξη σε συγκεκριμένες τιμές θερμοκρασίας και διαφορετικές πιέσεις στερεών,αέρια και υγρά είναι χαρακτηριστικό όλων των κελυφών της Γης. Εκτός από τις τρεις βασικές συγκεντρωτικές καταστάσεις, υπάρχει και μια τέταρτη. Σε αυξημένη θερμοκρασία και σταθερή πίεση, το αέριο μετατρέπεται σε πλάσμα. Για να κατανοήσουμε καλύτερα τι είναι η κατάσταση συσσωμάτωσης, είναι απαραίτητο να θυμόμαστε τα μικρότερα σωματίδια που συνθέτουν ουσίες και σώματα.
Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει: α - αέριο; β - υγρό? γ είναι ένα συμπαγές σώμα. Σε τέτοια σχήματα, οι κύκλοι υποδεικνύουν τα δομικά στοιχεία των ουσιών. Αυτό είναι ένα σύμβολο, στην πραγματικότητα, τα άτομα, τα μόρια, τα ιόντα δεν είναι συμπαγείς μπάλες. Τα άτομα αποτελούνται από έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα γύρω από τον οποίο κινούνται αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια με μεγάλη ταχύτητα. Η γνώση της μικροσκοπικής δομής της ύλης βοηθά στην καλύτερη κατανόηση των διαφορών που υπάρχουν μεταξύ των διαφορετικών μορφών συσσωματωμάτων.
Αναπαραστάσεις του μικρόκοσμου: από την Αρχαία Ελλάδα έως τον 17ο αιώνα
Οι πρώτες πληροφορίες για τα σωματίδια που αποτελούν τα φυσικά σώματα εμφανίστηκαν στην αρχαία Ελλάδα. Οι στοχαστές Δημόκριτος και Επίκουρος εισήγαγαν μια τέτοια έννοια ως άτομο. Πίστευαν ότι αυτά τα μικρότερα αδιαίρετα σωματίδια διαφορετικών ουσιών έχουν σχήμα, ορισμένα μεγέθη, είναι ικανά να κινούνται και να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Η ατομική έγινε η πιο εξελιγμένη διδασκαλία της αρχαίας Ελλάδας για την εποχή της. Όμως η ανάπτυξή του επιβραδύνθηκε τον Μεσαίωνα. Από τότε οι επιστήμονες διώχθηκαν από την Ιερά Εξέταση της Ρωμαιοκαθολικής Εκκλησίας. Ως εκ τούτου, μέχρι τη σύγχρονη εποχή, δεν υπήρχε σαφής αντίληψη για το ποια είναι η κατάσταση συσσωμάτωσης της ύλης. Μόνο μετά τον 17ο αιώναΟι επιστήμονες R. Boyle, M. Lomonosov, D. D alton, A. Lavoisier διατύπωσαν τις διατάξεις της ατομικής-μοριακής θεωρίας, οι οποίες δεν έχουν χάσει τη σημασία τους ακόμη και σήμερα.
Τα άτομα, τα μόρια, τα ιόντα είναι μικροσκοπικά σωματίδια της δομής της ύλης
Μια σημαντική ανακάλυψη στην κατανόηση του μικρόκοσμου σημειώθηκε τον 20ο αιώνα, όταν εφευρέθηκε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Λαμβάνοντας υπόψη τις ανακαλύψεις που έκαναν οι επιστήμονες νωρίτερα, ήταν δυνατό να δημιουργηθεί μια αρμονική εικόνα του μικροκόσμου. Οι θεωρίες που περιγράφουν την κατάσταση και τη συμπεριφορά των μικρότερων σωματιδίων της ύλης είναι αρκετά περίπλοκες· ανήκουν στο πεδίο της κβαντικής φυσικής. Για να κατανοήσουμε τα χαρακτηριστικά των διαφορετικών συνολικών καταστάσεων της ύλης, αρκεί να γνωρίζουμε τα ονόματα και τα χαρακτηριστικά των κύριων δομικών σωματιδίων που σχηματίζουν διαφορετικές ουσίες.
- Τα άτομα είναι χημικά αδιαίρετα σωματίδια. Διατηρείται σε χημικές αντιδράσεις, αλλά καταστρέφεται στα πυρηνικά. Τα μέταλλα και πολλές άλλες ουσίες ατομικής δομής έχουν στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης υπό κανονικές συνθήκες.
- Τα μόρια είναι σωματίδια που διασπώνται και σχηματίζονται σε χημικές αντιδράσεις. Η μοριακή δομή έχει οξυγόνο, νερό, διοξείδιο του άνθρακα, θείο. Η συνολική κατάσταση του οξυγόνου, του αζώτου, του διοξειδίου του θείου, του άνθρακα, του οξυγόνου υπό κανονικές συνθήκες είναι αέρια.
- Τα ιόντα είναι φορτισμένα σωματίδια στα οποία μετατρέπονται τα άτομα και τα μόρια όταν αποκτούν ή χάνουν ηλεκτρόνια - μικροσκοπικά αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Πολλά άλατα έχουν ιοντική δομή, για παράδειγμα, επιτραπέζιο αλάτι, σίδηρος και θειικός χαλκός.
Υπάρχουν ουσίες των οποίων τα σωματίδια είναι διατεταγμένα με συγκεκριμένο τρόπο στο διάστημα. Διατεταγμένη σχετική θέσηάτομα, ιόντα, μόρια ονομάζεται κρυσταλλικό πλέγμα. Συνήθως τα ιοντικά και ατομικά κρυσταλλικά πλέγματα είναι τυπικά για τα στερεά, τα μοριακά - για τα υγρά και τα αέρια. Το διαμάντι έχει υψηλή σκληρότητα. Το ατομικό του κρυσταλλικό πλέγμα σχηματίζεται από άτομα άνθρακα. Αλλά ο μαλακός γραφίτης αποτελείται επίσης από άτομα αυτού του χημικού στοιχείου. Μόνο που βρίσκονται διαφορετικά στο διάστημα. Η συνήθης κατάσταση συσσωμάτωσης του θείου είναι στερεά, αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες η ουσία μετατρέπεται σε υγρή και άμορφη μάζα.
Ουσίες σε στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης
Τα στερεά σώματα υπό κανονικές συνθήκες διατηρούν τον όγκο και το σχήμα τους. Για παράδειγμα, ένας κόκκος άμμου, ένας κόκκος ζάχαρης, αλάτι, ένα κομμάτι βράχου ή μετάλλου. Εάν η ζάχαρη θερμανθεί, η ουσία αρχίζει να λιώνει, μετατρέποντας σε ένα παχύρρευστο καφέ υγρό. Σταματήστε τη θέρμανση - και πάλι παίρνουμε ένα στερεό. Αυτό σημαίνει ότι μία από τις βασικές προϋποθέσεις για τη μετάβαση ενός στερεού σε ένα υγρό είναι η θέρμανσή του ή η αύξηση της εσωτερικής ενέργειας των σωματιδίων μιας ουσίας. Η στερεά κατάσταση της συσσώρευσης του αλατιού, που χρησιμοποιείται στα τρόφιμα, μπορεί επίσης να αλλάξει. Αλλά για να λιώσετε το επιτραπέζιο αλάτι, χρειάζεστε υψηλότερη θερμοκρασία από ό,τι όταν ζεσταίνετε τη ζάχαρη. Το γεγονός είναι ότι η ζάχαρη αποτελείται από μόρια και το επιτραπέζιο αλάτι από φορτισμένα ιόντα, τα οποία έλκονται πιο έντονα μεταξύ τους. Τα στερεά σε υγρή μορφή δεν διατηρούν το σχήμα τους επειδή τα κρυσταλλικά πλέγματα διασπώνται.
Η υγρή κατάσταση συσσωμάτωσης του αλατιού κατά την τήξη εξηγείται από το σπάσιμο του δεσμού μεταξύ ιόντων στους κρυστάλλους. απελευθερώνονταιφορτισμένα σωματίδια που μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικά φορτία. Τα τηγμένα άλατα φέρουν ηλεκτρισμό και είναι αγωγοί. Στη χημική, τη μεταλλουργική και τη μηχανική βιομηχανία, τα στερεά μετατρέπονται σε υγρά για να ληφθούν νέες ενώσεις από αυτά ή να τους δώσουν διαφορετικά σχήματα. Τα κράματα μετάλλων χρησιμοποιούνται ευρέως. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να τα αποκτήσετε, που σχετίζονται με αλλαγές στην κατάσταση συσσώρευσης στερεών πρώτων υλών.
Το υγρό είναι μία από τις βασικές καταστάσεις συνάθροισης
Αν ρίξετε 50 ml νερό σε μια φιάλη με στρογγυλό πάτο, μπορείτε να δείτε ότι η ουσία παίρνει αμέσως τη μορφή χημικού δοχείου. Μόλις όμως ρίξουμε το νερό από τη φιάλη, το υγρό θα απλωθεί αμέσως στην επιφάνεια του τραπεζιού. Ο όγκος του νερού θα παραμείνει ο ίδιος - 50 ml και το σχήμα του θα αλλάξει. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι χαρακτηριστικά της υγρής μορφής της ύπαρξης της ύλης. Τα υγρά είναι πολλές οργανικές ουσίες: αλκοόλες, φυτικά έλαια, οξέα.
Το γάλα είναι ένα γαλάκτωμα, δηλαδή ένα υγρό στο οποίο υπάρχουν σταγονίδια λίπους. Ένα χρήσιμο υγρό ορυκτό είναι το λάδι. Εξάγεται από πηγάδια χρησιμοποιώντας γεωτρήσεις στη στεριά και στον ωκεανό. Το θαλασσινό νερό είναι επίσης πρώτη ύλη για τη βιομηχανία. Η διαφορά του από το γλυκό νερό των ποταμών και των λιμνών έγκειται στην περιεκτικότητα σε διαλυμένες ουσίες, κυρίως σε άλατα. Κατά την εξάτμιση από την επιφάνεια των υδάτινων σωμάτων, μόνο τα μόρια H2O περνούν σε κατάσταση ατμού, οι διαλυμένες ουσίες παραμένουν. Οι μέθοδοι λήψης χρήσιμων ουσιών από το θαλασσινό νερό και οι μέθοδοι καθαρισμού του βασίζονται σε αυτήν την ιδιότητα.
Πότεπλήρης απομάκρυνση των αλάτων, λαμβάνεται απεσταγμένο νερό. Βράζει στους 100°C και παγώνει στους 0°C. Οι άλμη βράζουν και μετατρέπονται σε πάγο σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, το νερό στον Αρκτικό Ωκεανό παγώνει σε θερμοκρασία επιφάνειας 2°C.
Η συνολική κατάσταση του υδραργύρου υπό κανονικές συνθήκες είναι υγρό. Αυτό το ασημί-γκρι μέταλλο είναι συνήθως γεμάτο με ιατρικά θερμόμετρα. Όταν θερμαίνεται, η στήλη του υδραργύρου ανεβαίνει στην κλίμακα, η ουσία διαστέλλεται. Γιατί τα θερμόμετρα δρόμου χρησιμοποιούν αλκοόλ με κόκκινο χρώμα και όχι υδράργυρο; Αυτό εξηγείται από τις ιδιότητες του υγρού μετάλλου. Σε παγετούς 30 μοιρών, η συνολική κατάσταση του υδραργύρου αλλάζει, η ουσία γίνεται στερεή.
Εάν σπάσει ένα ιατρικό θερμόμετρο και χυθεί υδράργυρος, είναι επικίνδυνο να μαζέψετε ασημένιες μπάλες με τα χέρια σας. Είναι επιβλαβές να εισπνέετε ατμούς υδραργύρου, αυτή η ουσία είναι πολύ τοξική. Τα παιδιά σε τέτοιες περιπτώσεις θα πρέπει να αναζητούν βοήθεια από τους γονείς τους, τους ενήλικες.
Κατάσταση αερίου
Τα αέρια δεν μπορούν να διατηρήσουν τον όγκο ή το σχήμα τους. Γεμίστε τη φιάλη μέχρι πάνω με οξυγόνο (ο χημικός της τύπος είναι O2). Μόλις ανοίξουμε τη φιάλη, τα μόρια της ουσίας θα αρχίσουν να αναμιγνύονται με τον αέρα του δωματίου. Αυτό οφείλεται στην κίνηση Brown. Ακόμη και ο αρχαίος Έλληνας επιστήμονας Δημόκριτος πίστευε ότι τα σωματίδια της ύλης βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Στα στερεά, υπό κανονικές συνθήκες, τα άτομα, τα μόρια, τα ιόντα δεν έχουν την ευκαιρία να φύγουν από το κρυσταλλικό πλέγμα, να απελευθερωθούν από τους δεσμούς με άλλα σωματίδια. Αυτό είναι δυνατό μόνο ότανμεγάλες ποσότητες ενέργειας από το εξωτερικό.
Στα υγρά, η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από ό,τι στα στερεά, απαιτούν λιγότερη ενέργεια για τη διάσπαση των διαμοριακών δεσμών. Για παράδειγμα, η κατάσταση του υγρού συσσωματώματος του οξυγόνου παρατηρείται μόνο όταν η θερμοκρασία του αερίου πέσει στους -183 °C. Στους -223 °C, τα μόρια O2 σχηματίζουν ένα στερεό. Όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει πάνω από τις δεδομένες τιμές, το οξυγόνο μετατρέπεται σε αέριο. Είναι σε αυτή τη μορφή που βρίσκεται υπό κανονικές συνθήκες. Στις βιομηχανικές επιχειρήσεις υπάρχουν ειδικές εγκαταστάσεις διαχωρισμού του ατμοσφαιρικού αέρα και λήψης αζώτου και οξυγόνου από αυτόν. Αρχικά, ο αέρας ψύχεται και υγροποιείται και στη συνέχεια η θερμοκρασία αυξάνεται σταδιακά. Το άζωτο και το οξυγόνο μετατρέπονται σε αέρια υπό διαφορετικές συνθήκες.
Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει 21% οξυγόνο και 78% άζωτο κατ' όγκο. Σε υγρή μορφή, αυτές οι ουσίες δεν βρίσκονται στο αέριο περίβλημα του πλανήτη. Το υγρό οξυγόνο έχει ανοιχτό μπλε χρώμα και γεμίζεται υπό υψηλή πίεση σε φιάλες για χρήση σε ιατρικές εγκαταστάσεις. Στη βιομηχανία και τις κατασκευές, τα υγροποιημένα αέρια είναι απαραίτητα για πολλές διεργασίες. Το οξυγόνο χρειάζεται για τη συγκόλληση με αέριο και την κοπή μετάλλων, στη χημεία - για τις αντιδράσεις οξείδωσης ανόργανων και οργανικών ουσιών. Αν ανοίξετε τη βαλβίδα της φιάλης οξυγόνου, η πίεση μειώνεται, το υγρό μετατρέπεται σε αέριο.
Το υγροποιημένο προπάνιο, το μεθάνιο και το βουτάνιο χρησιμοποιούνται ευρέως στην ενέργεια, τις μεταφορές, τη βιομηχανία και τις οικιακές δραστηριότητες. Οι ουσίες αυτές λαμβάνονται από φυσικό αέριο ή με πυρόλυση(διάσπαση) αργού πετρελαίου. Τα υγρά και αέρια μείγματα άνθρακα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην οικονομία πολλών χωρών. Όμως τα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου εξαντλούνται σοβαρά. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτή η πρώτη ύλη θα διαρκέσει για 100-120 χρόνια. Μια εναλλακτική πηγή ενέργειας είναι η ροή του αέρα (άνεμος). Τα ποτάμια με γρήγορη ροή, οι παλίρροιες στις ακτές των θαλασσών και των ωκεανών χρησιμοποιούνται για τη λειτουργία σταθμών παραγωγής ενέργειας.
Το οξυγόνο, όπως και άλλα αέρια, μπορεί να βρίσκεται στην τέταρτη κατάσταση συσσωμάτωσης, αντιπροσωπεύοντας ένα πλάσμα. Μια ασυνήθιστη μετάβαση από μια στερεή σε μια αέρια κατάσταση είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του κρυσταλλικού ιωδίου. Μια σκούρα μοβ ουσία υφίσταται εξάχνωση - μετατρέπεται σε αέριο, παρακάμπτοντας την υγρή κατάσταση.
Πώς πραγματοποιούνται οι μεταβάσεις από μια αθροιστική μορφή ύλης σε άλλη;
Οι αλλαγές στη συνολική κατάσταση των ουσιών δεν σχετίζονται με χημικούς μετασχηματισμούς, πρόκειται για φυσικά φαινόμενα. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, πολλά στερεά λιώνουν και μετατρέπονται σε υγρά. Μια περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει σε εξάτμιση, δηλαδή στην αέρια κατάσταση της ουσίας. Στη φύση και την οικονομία, τέτοιες μεταβάσεις είναι χαρακτηριστικές μιας από τις κύριες ουσίες στη Γη. Πάγος, υγρό, ατμός είναι οι καταστάσεις του νερού κάτω από διαφορετικές εξωτερικές συνθήκες. Η ένωση είναι η ίδια, ο τύπος της είναι H2O. Σε θερμοκρασία 0 ° C και κάτω από αυτή την τιμή, το νερό κρυσταλλώνεται, δηλαδή μετατρέπεται σε πάγο. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, οι προκύπτοντες κρύσταλλοι καταστρέφονται - ο πάγος λιώνει, λαμβάνεται και πάλι υγρό νερό. Όταν θερμανθεί, σχηματίζονται υδρατμοί. εξάτμιση -η μετατροπή του νερού σε αέριο - πηγαίνει ακόμα και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, οι παγωμένες λακκούβες εξαφανίζονται σταδιακά επειδή το νερό εξατμίζεται. Ακόμη και σε παγωμένο καιρό, τα βρεγμένα ρούχα στεγνώνουν, αλλά αυτή η διαδικασία διαρκεί περισσότερο από ό,τι σε μια ζεστή μέρα.
Όλες οι αναφερόμενες μεταβάσεις του νερού από τη μια κατάσταση στην άλλη έχουν μεγάλη σημασία για τη φύση της Γης. Τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα, το κλίμα και ο καιρός σχετίζονται με την εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια των ωκεανών, τη μεταφορά υγρασίας με τη μορφή νεφών και ομίχλης στη γη, τις βροχοπτώσεις (βροχή, χιόνι, χαλάζι). Αυτά τα φαινόμενα αποτελούν τη βάση του παγκόσμιου κύκλου του νερού στη φύση.
Πώς αλλάζουν οι αθροιστικές καταστάσεις του θείου;
Υπό κανονικές συνθήκες, το θείο είναι λαμπεροί γυαλιστεροί κρύσταλλοι ή ανοιχτοκίτρινη σκόνη, δηλαδή είναι στερεό. Η συνολική κατάσταση του θείου αλλάζει όταν θερμαίνεται. Πρώτον, όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει στους 190 ° C, η κίτρινη ουσία λιώνει και μετατρέπεται σε κινητό υγρό.
Αν ρίξετε γρήγορα υγρό θείο σε κρύο νερό, θα έχετε μια καφέ άμορφη μάζα. Με περαιτέρω θέρμανση του τήγματος θείου, γίνεται όλο και πιο παχύρρευστο και σκουραίνει. Σε θερμοκρασίες άνω των 300 ° C, η κατάσταση συσσώρευσης του θείου αλλάζει ξανά, η ουσία αποκτά τις ιδιότητες ενός υγρού, γίνεται κινητή. Αυτές οι μεταβάσεις συμβαίνουν λόγω της ικανότητας των ατόμων του στοιχείου να σχηματίζουν αλυσίδες διαφορετικού μήκους.
Γιατί οι ουσίες μπορούν να βρίσκονται σε διαφορετικές φυσικές καταστάσεις;
Η κατάσταση συσσωμάτωσης του θείου - μιας απλής ουσίας - είναι στερεή υπό κανονικές συνθήκες. Διοξείδιο του θείου - αέριο, θειικό οξύ -ελαιώδες υγρό βαρύτερο από το νερό. Σε αντίθεση με το υδροχλωρικό και το νιτρικό οξύ, δεν είναι πτητικό· τα μόρια δεν εξατμίζονται από την επιφάνειά του. Ποια είναι η κατάσταση συσσωμάτωσης του πλαστικού θείου, το οποίο λαμβάνεται με τη θέρμανση των κρυστάλλων;
Σε άμορφη μορφή, η ουσία έχει τη δομή ενός υγρού, με ελαφρά ρευστότητα. Αλλά το πλαστικό θείο διατηρεί ταυτόχρονα το σχήμα του (ως στερεό). Υπάρχουν υγροί κρύσταλλοι που έχουν μια σειρά από χαρακτηριστικές ιδιότητες των στερεών. Έτσι, η κατάσταση της ύλης υπό διαφορετικές συνθήκες εξαρτάται από τη φύση, τη θερμοκρασία, την πίεση και άλλες εξωτερικές συνθήκες.
Ποια είναι τα χαρακτηριστικά στη δομή των στερεών;
Οι υπάρχουσες διαφορές μεταξύ των βασικών αθροιστικών καταστάσεων της ύλης εξηγούνται από την αλληλεπίδραση μεταξύ ατόμων, ιόντων και μορίων. Για παράδειγμα, γιατί η στερεά αθροιστική κατάσταση της ύλης οδηγεί στην ικανότητα των σωμάτων να διατηρούν όγκο και σχήμα; Στο κρυσταλλικό πλέγμα ενός μετάλλου ή ενός άλατος, τα δομικά σωματίδια έλκονται μεταξύ τους. Στα μέταλλα, τα θετικά φορτισμένα ιόντα αλληλεπιδρούν με το λεγόμενο «αέριο ηλεκτρονίων» - τη συσσώρευση ελεύθερων ηλεκτρονίων σε ένα κομμάτι μετάλλου. Οι κρύσταλλοι αλατιού προκύπτουν λόγω της έλξης αντίθετα φορτισμένων σωματιδίων - ιόντων. Η απόσταση μεταξύ των παραπάνω δομικών μονάδων στερεών είναι πολύ μικρότερη από το μέγεθος των ίδιων των σωματιδίων. Σε αυτή την περίπτωση, η ηλεκτροστατική έλξη δρα, δίνει δύναμη και η απώθηση δεν είναι αρκετά δυνατή.
Για να καταστραφεί η στερεά κατάσταση συσσωμάτωσης της ύλης, είναι απαραίτητοκάνω μια προσπάθεια. Μέταλλα, άλατα, ατομικοί κρύσταλλοι λιώνουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, ο σίδηρος γίνεται υγρός σε θερμοκρασίες πάνω από 1538 °C. Το βολφράμιο είναι πυρίμαχο και χρησιμοποιείται για την κατασκευή νημάτων πυρακτώσεως για λαμπτήρες. Υπάρχουν κράματα που γίνονται υγρά σε θερμοκρασίες πάνω από 3000 °C. Πολλά πετρώματα και ορυκτά στη Γη είναι σε στερεή κατάσταση. Αυτή η πρώτη ύλη εξάγεται με τη βοήθεια εξοπλισμού σε ορυχεία και λατομεία.
Για να αποκολληθεί έστω και ένα ιόν από έναν κρύσταλλο, είναι απαραίτητο να δαπανηθεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Αλλά τελικά, αρκεί να διαλυθεί το αλάτι στο νερό για να διαλυθεί το κρυσταλλικό πλέγμα! Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από τις εκπληκτικές ιδιότητες του νερού ως πολικού διαλύτη. Τα μόρια H2Ο αλληλεπιδρούν με ιόντα άλατος, καταστρέφοντας τον χημικό δεσμό μεταξύ τους. Έτσι, η διάλυση δεν είναι μια απλή ανάμειξη διαφορετικών ουσιών, αλλά μια φυσική και χημική αλληλεπίδραση μεταξύ τους.
Πώς αλληλεπιδρούν τα μόρια των υγρών;
Το νερό μπορεί να είναι υγρό, στερεό και αέριο (ατμός). Αυτές είναι οι κύριες καταστάσεις συσσώρευσής του υπό κανονικές συνθήκες. Τα μόρια του νερού αποτελούνται από ένα άτομο οξυγόνου με δύο άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα σε αυτό. Υπάρχει μια πόλωση του χημικού δεσμού στο μόριο, ένα μερικό αρνητικό φορτίο εμφανίζεται στα άτομα οξυγόνου. Το υδρογόνο γίνεται ο θετικός πόλος στο μόριο και έλκεται από το άτομο οξυγόνου ενός άλλου μορίου. Αυτή η ασθενής δύναμη ονομάζεται «δεσμός υδρογόνου».
Χαρακτηρισμός υγρής κατάστασης συσσώρευσηςαποστάσεις μεταξύ των δομικών σωματιδίων συγκρίσιμες με τα μεγέθη τους. Η έλξη υπάρχει, αλλά είναι αδύναμη, οπότε το νερό δεν διατηρεί το σχήμα του. Η εξάτμιση συμβαίνει λόγω της καταστροφής των δεσμών, η οποία συμβαίνει στην επιφάνεια του υγρού ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.
Υπάρχουν διαμοριακές αλληλεπιδράσεις στα αέρια;
Η αέρια κατάσταση της ύλης διαφέρει από την υγρή και τη στερεή σε έναν αριθμό παραμέτρων. Ανάμεσα στα δομικά σωματίδια των αερίων υπάρχουν μεγάλα κενά, πολύ μεγαλύτερα από το μέγεθος των μορίων. Σε αυτή την περίπτωση, οι δυνάμεις έλξης δεν λειτουργούν καθόλου. Η αέρια κατάσταση συσσωμάτωσης είναι χαρακτηριστική των ουσιών που υπάρχουν στον αέρα: άζωτο, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα. Στην παρακάτω εικόνα, ο πρώτος κύβος είναι γεμάτος με αέριο, ο δεύτερος με ένα υγρό και ο τρίτος με ένα στερεό.
Πολλά υγρά είναι πτητικά, τα μόρια μιας ουσίας αποσπώνται από την επιφάνειά τους και περνούν στον αέρα. Για παράδειγμα, εάν φέρετε μια μπατονέτα βουτηγμένη σε αμμωνία στο άνοιγμα μιας ανοιχτής φιάλης υδροχλωρικού οξέος, εμφανίζεται λευκός καπνός. Ακριβώς στον αέρα, συμβαίνει μια χημική αντίδραση μεταξύ υδροχλωρικού οξέος και αμμωνίας, λαμβάνεται χλωριούχο αμμώνιο. Σε ποια κατάσταση της ύλης βρίσκεται αυτή η ουσία; Τα σωματίδια του, που σχηματίζουν λευκό καπνό, είναι οι μικρότεροι στερεοί κρύσταλλοι αλατιού. Αυτό το πείραμα πρέπει να διεξαχθεί κάτω από απαγωγέα καπνού, οι ουσίες είναι τοξικές.
Συμπέρασμα
Η κατάσταση της συσσωμάτωσης του αερίου μελετήθηκε από πολλούς εξαιρετικούς φυσικούς και χημικούς: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac,Klaiperon, Mendeleev, Le Chatelier. Οι επιστήμονες έχουν διατυπώσει νόμους που εξηγούν τη συμπεριφορά των αερίων ουσιών σε χημικές αντιδράσεις όταν αλλάζουν οι εξωτερικές συνθήκες. Οι ανοιχτές κανονικότητες δεν μπήκαν μόνο στα σχολικά και πανεπιστημιακά εγχειρίδια φυσικής και χημείας. Πολλές χημικές βιομηχανίες βασίζονται στη γνώση σχετικά με τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες των ουσιών σε διαφορετικές συγκεντρωτικές καταστάσεις.
