Как се намират частиците в твърди вещества, течности и газове?

Този материал не само разказва как частиците са подредени в твърди вещества, но и как се движат в газове или в течности. Ще бъдат описани видовете кристални решетки в различни вещества.

Агрегатно състояние

Съществуват определени стандарти, които показват наличието на три типични агрегатни състояния, а именно: твърд течност и газ.

Дефинирайте компонентите за всяко агрегатно състояние.

1. Твърдите вещества са практически стабилни по обем и форма. Последната промяна е изключително проблемна без допълнителни разходи за енергия.
2. Течността може лесно да промени формата си, но все пак запазва обема си.
3. Газообразните вещества не задържат форма или обем.

Основният критерий, чрез който се определя агрегатното състояние, е местоположението на молекулите и начините, по които те се движат. В газовата материя минималното разстояние между отделните молекули е много по-голямо от самите тях. На свой ред, молекулите течни вещества Да не се разпръскват на големи разстояния в обичайните условия за тях и да запазят обема си. Активните частици в твърдите вещества са подредени в строго определен ред, като всеки от тях, като часовник на махалото, се движи около определена точка в кристалната решетка. Това дава на твърдите вещества специална здравина и твърдост.

Ето защо в този случай най-релевантният въпрос е как активните частици се намират в твърдите вещества. Във всички други случаи атомите (молекулите) нямат такава подредена структура.

Флуидни функции

Необходимо е да се обърне специално внимание на факта, че течностите са вид междинна връзка между твърдото тяло на тялото и неговата газообразна фаза. По този начин, тъй като температурата се понижава, течността се втвърдява и когато тя се издига по-висока от точката на кипене на веществото, тя преминава в газово състояние. Течността обаче има общи черти както с твърди, така и с газообразни вещества. И така, през 1860 г. изключителният домашен учен Д. Менделеев установява съществуването на така наречената критична температура - абсолютно кипене. Това е стойността, при която изчезва тънката граница между газа и материята в твърдо състояние.

Следващият критерий, съчетаващ две съседни агрегатни състояния, е изотропията. В този случай техните свойства са еднакви във всички посоки. Кристалите, от своя страна, са анизотропни. Подобно на газовете течностите нямат фиксирана форма и заемат целия обем на съда, в който са разположени. Това означава, че те имат нисък вискозитет и висока течливост. Изправени една срещу друга, течните или газообразните микрочастици правят свободни движения. Оставало е, че в обема, заеман от течността, няма молекулярно движение. По този начин течността и газът се противопоставят на кристалите. Но в резултат на последващите проучвания се доказва сходството между твърди и течни тела.

В течната фаза при температура, близка до втвърдяване, топлинното движение прилича на движението в твърди частици. В този случай течността все още може да има определена структура. Следователно, когато отговаряме на въпроса как са разположени частиците в твърдите вещества в течности и газове, можем да кажем, че в последното движението на молекулите е хаотично, неразрешено. но в молекулите на твърдите вещества в повечето случаи заемат определена, неподвижна позиция.

Течността е вид междинна връзка. И колкото по-близо е температурата му до кипене, толкова повече молекули се движат в газ. Ако температурата е по-близка до прехода към твърдата фаза, микрочастиците започват да се движат все по-подредени.

Промяна в състоянието на веществата

Помислете за най-простия пример за промяна на състоянието на водата. Ледът е твърда фаза на водата. Температурата му е под нулата. При температура от нула ледът започва да се стопява и се превръща във вода. Това се дължи на разрушаването на кристалната решетка: при нагряване частиците започват да се движат. Температурата, при която веществото променя агрегатното състояние, се нарича точката на топене (в нашия случай е 0 за водата). Обърнете внимание, че температурата на леда ще остане на едно ниво, докато се топи напълно. В този случай атомите или молекулите на течността ще се движат по същия начин, както в твърдите вещества.

След това ще продължим да загряваме водата. Частиците започват да се движат по-интензивно, докато нашето вещество не достигне следващата точка на промяна в общото състояние - точката на кипене. Такъв момент настъпва, когато връзките между молекулите, които го образуват, се скъсат поради ускоряването на движението - тогава той придобива свободен характер и разглежданата течност преминава в газовата фаза. Процесът на трансформиране на вещество (вода) от течна фаза в газообразна се нарича варене.

Температурата, при която водата кипи, се нарича точката на кипене. В нашия случай тази стойност е равна на 100 градуса по Целзий (температурата зависи от налягането, нормалното налягане е една атмосфера). Забележка: докато съществуващата течност напълно и напълно се превърне в пара, нейната температура остава постоянна.

Възможно е също да се обърне процесът на пренос на вода от газово състояние (пара) към течност, която се нарича кондензация.

След това можете да наблюдавате процеса на замразяване - процесът на преход на течност (вода) в твърда форма (първоначалното състояние, описано по-горе, е лед). Процесите, описани по-горе, позволяват да се получи директен отговор за това как частиците са подредени в твърди вещества, течности и газове. Местоположението и състоянието на молекулите на дадено вещество зависи от агрегатното му състояние.

Какво е солидно тяло? Как се държат микрочастиците в него?

Твърдото тяло е състояние на материалната среда, чиято отличителна черта е запазването на постоянната форма и постоянния характер на топлинното движение на микрочастиците, които извършват незначителни колебания. Телата могат да бъдат в твърдо, течно и газообразно състояние. Съществува и четвъртото състояние, което съвременните учени са склонни да приписват на броя на агрегатите - това е така наречената плазма.

Така че, в първия случай, всяко вещество по принцип има постоянна, непроменена форма и това има ключово въздействие върху това как са разположени частиците в твърдите вещества. На микроскопско ниво може да се види, че атомите, които образуват твърдо вещество, са свързани помежду си чрез химически връзки и се намират в възлите на кристалната решетка.

Но има изключение - аморфни вещества, които са в твърдо състояние, но наличието на кристална решетка не може да се похвали. От това можем да отговорим на въпроса как частиците са подредени в твърди частици. Физиката в първия случай показва, че атомите или молекулите са в решетките. Но във втория случай със сигурност няма такова нареждане и такова вещество е по-скоро като течност.

Физиката и възможната структура на твърдото тяло

В този случай веществото има тенденция да поддържа своя обем и, разбира се, форма. Тоест, за да се промени последната, е необходимо да се положат усилия и няма значение дали става дума за метален предмет, парче от пластмаса или пластилин. Причината се крие в неговата молекулярна структура. И по-точно, в взаимодействието на молекулите, от които се състои тялото. В този случай те се намират най-близо. Това подреждане на молекулите е с повтарящ се характер. Ето защо силите на взаимно привличане между всеки от тези компоненти са много големи.

Взаимодействието на микрочастиците обяснява естеството на своето движение. Формата или обемът на такова твърдо тяло е трудно да се коригира в една или друга посока. Частиците на твърдо тяло не са в състояние да се движат случайно през целия обем на твърдото вещество, но могат да се движат само в близост до определена точка в пространството. Молекулите на твърдото тяло се променят хаотично в различни посоки, но те се намират на подобни, които ги връщат в първоначалното си състояние. Ето защо частиците в твърдите вещества се намират, по правило, в строго определен ред.

Частиците и тяхното местоположение в твърдо състояние

Твърдите тела могат да бъдат три вида: кристални, аморфни и композитни. Това е химическият състав, който влияе върху подреждането на частиците в твърдите вещества.

Кристалните твърди вещества имат подредена структура. Техните молекули или атоми образуват кристална пространствена решетка с правилна форма. По този начин едно твърдо тяло в кристално състояние има определена кристална решетка, която на свой ред определя определени физически свойства. Това е отговорът на начина, по който частиците са подредени в твърдо състояние.

Нека да дадем пример: преди много години в Санкт Петербург в склада се съхраняваха запаси от бели блестящи кошнички, които, когато температурата беше понижена, загубиха блясъка си и се превърнаха от бяло в сиво. Бутоните паднаха в сив прах. "Тин мор" - това се нарича "болест", но всъщност това е преструктуриране на кристалната структура под влияние на ниска температура. Калая по време на прехода от бялото към сивото се раздробява на прах. Кристалите, от своя страна, са разделени на моно- и поликристали.

Единични кристали и поликристали

Монокристалите (табличната сол) са единични хомогенни кристали, представлявани от непрекъсната кристална решетка под формата на обикновени полигони. Поликристалите (пясък, захар, метали, камъни) са кристални тела, които са израснали от малки, хаотично подредени кристали. При кристалите се наблюдава феномен като анизотропия.

Аморф: специален случай

Аморфните тела (смола, колофон, стъкло, кехлибар) нямат ясен строг ред в подреждането на частиците. Това е нестандартен случай от порядъка, в който частиците са в твърди частици. В този случай се наблюдава феноменът на изотопията, физичните свойства на аморфните тела са еднакви във всички посоки. При високи температури те стават подобни на вискозни течности, а при ниски температури те са подобни на твърдите вещества. С външно действие те едновременно показват еластични свойства, т.е. разцепват се на миниатюрни частици като твърди тела и течливост: те започват да текат като течности при продължителни температурни ефекти. Те нямат определени температури на топене и кристализация. При нагряване аморфните тела омекват.

Примери за аморфни вещества

Вземете, например, обикновена захар и открийте подреждането на частици в твърди частици в различни случаи на нейния пример. В този случай, същият материал може да се появи в кристална или аморфна форма. Ако разтопената захар замръзва бавно, молекулите образуват дори редове - кристали (бучка захар или гранулирана захар). Ако например разтопената захар се изсипва в студена вода, охлаждането ще настъпи много бързо и частиците нямат време да оформят правилните редове - топенето ще се втвърди, без да се образуват кристали. Така се оказва захарния бонбон (това е некристалната захар).

Но след известно време такова вещество може да прекристализира, частиците се събират в правилните редове. Ако захарта бонбони ще легне в продължение на няколко месеца, тя ще започне да се покрива с насипен слой. Така се появяват на повърхността на кристалите. За захар, периодът ще бъде няколко месеца, а за камъните - милиони години. Уникален пример е въглеродът. Графитът е кристален въглерод, неговата структура е наслоена. Диамантът е най-твърдият минерал на земята, способен да реже стъкло и камъни за рязане, се използва за пробиване и полиране. В този случай веществото е едно - въглерод, но характеристиката е способността да се образуват различни кристални форми. Това е друг отговор за това как частиците са подредени в твърдо състояние.

На резултатите. заключение

Структурата и подреждането на частиците в твърдите вещества зависи от вида на веществото, към което принадлежи веществото. Ако веществото е кристално, подреждането на микрочастиците ще бъде поръчано. Аморфните структури не притежават такава характеристика. Но композитите могат да принадлежат както на първата, така и на втората група.

В един случай течността се държи като твърдо вещество (при ниска температура, близка до температурата на кристализация), но може да действа и като газ (когато се издига). Ето защо в този материал за преглед ние изследвахме как частиците се намират не само в твърдите вещества, но и в други основни агрегатни състояния на материята.