Какие вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях?

7 ответов на вопрос “Какие вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях?”

  1. Manarin Ответить

    В аморфных структурах с неупорядоченным распределением атомов свойства вещества в разных направлениях одинаковы, т. е стеклообразные (аморфные) вещества изотропны.
    Для всех кристаллов характерна анизотропия. В кристаллах расстояния между атомами упорядочены, но в разных направлениях степень упорядоченности может быть неодинаковой, что приводит к различию свойств вещества кристалла в разных направлениях. Зависимость свойств вещества кристалла от направления в его решетке называют анизотропией свойств. Анизотропия проявляется при измерении как физических, так и механических и других характеристик. Существуют свойства (плотность, теплоемкость), не зависящие от направления в кристалле. Большинство же характеристик зависит от выбора направления.
    Измерить свойства возможно у объектов, имеющих определенный материальный объем: размеры – от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Эти объекты со строением, идентичным кристаллической ячейке, называются монокристаллами.
    Анизотропия свойств проявляется в монокристаллах и практически отсутствует в поликристаллическом веществе, состоящем из множества мелких хаотично ориентированных кристаллов. Поэтому поликристаллические вещества называют квазиизотропными.
    Кристаллизация полимеров, молекулы которых могут располагаться упорядоченно с образованием надмолекулярных структур в виде пачек, клубков (глобул), фибрилл и пр., происходит в определенном интервале температур. Сложное строение молекул и их агрегатов определяет специфику поведения полимеров при нагреве. Они не могут перейти в жидкое состояние с низкой вязкостью, не имеют газообразного состояния. В твердом виде полимеры могут находиться в стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем состояниях. Полимеры с линейными или разветвленными молекулами при изменении температуры могут переходить из одного состояния в другое, что проявляется в процессе деформации полимера. На рис. 9 приведена зависимость деформации от температуры.

    Рис. 9 Термомеханическая кривая аморфного полимера: tc, tт, tр – температуры стеклования, текучести и начала химического разложения соответственно; I – III – зоны стеклообразного, высокоэластического и вязкотекучего состояния соответственно; Δl – деформация.
    Пространственная структура расположения молекул определяет только стеклообразное состояние полимера. При низких температурах все полимеры деформируются упруго (рис. 9, зона I). Выше температуры стеклования tc аморфный полимер с линейной структурой переходит в высокоэластическое состояние (зона II), и его деформация в стеклообразном и высокоэластическом состояниях обратима. Нагрев выше температуры текучести tт переводит полимер в вязкотекучее состояние (зона III). Деформация полимера в вязкотекучем состоянии необратима. Аморфный полимер с пространственной (сетчатой, сшитой) структурой не имеет вязкотекучего состояния, температурная область высокоэластического состояния расширяется до температуры разложения полимера tр. Такое поведение характерно для материалов типа резин.
    Температура вещества в любом агрегатном состоянии характеризует среднюю кинетическую энергию его частиц (атомов и молекул). Эти частицы в телах обладают в основном кинетической энергией колебательных движений относительно центра равновесия, где энергия минимальна. При достижении некоторой критической температуры твердый материал теряет свою прочность (устойчивость) и расплавляется, а жидкость превращается в пар: кипит и испаряется. Этими критическими температурами являются температуры плавления и кипения.
    При нагреве кристаллического материала при определенной температуре молекулы двигаются настолько энергично, что жесткие связи в полимере нарушаются и кристаллы разрушаются – переходят в жидкое состояние. Температура, при которой кристаллы и жидкость находятся в равновесии, называется точкой плавления кристалла, или точкой затвердевания жидкости. Для иода эта температура равна 114оС.
    Каждый химический элемент обладает индивидуальной температурой плавления tпл, разделяющей существование твердого тела и жидкости, и температурой кипения tкип, соответствующей переходу жидкости в газ. При этих температурах вещества находятся в термодинамическом равновесии. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других физических величин.
    Для описания различных состояний в физике используется более широкое понятие термодинамической фазы. Явления, описывающие переходы из одной фазы в другую, называют критическими.
    При нагревании вещества претерпевают фазовые превращения. Медь при плавлении (1083оС) превращается в жидкость, в которой атомы имеют только ближний порядок. При давлении 1 атм медь кипит при 2310оС и превращается в газообразную медь с беспорядочно расположенными атомами меди. В точке плавления давления насыщенного пара кристалла и жидкости равны.
    Материал в целом представляет собой систему.
    Система – группа веществ, объединенных физическими, химическими или механическими взаимодействиями. Фазой называют однородную часть системы, отделенную от других частей физическими границами раздела (в чугуне: графит + зерна железа; в воде со льдом: лед + вода). Составные части системы – это различные фазы, образующие данную систему. Компоненты системы – это вещества, образующие все фазы (составные части) данной системы.
    Материалы, состоящие из двух и более фаз, представляют собой дисперсные системы. Дисперсныесистемы разделяют на золи, поведение которых напоминает поведение жидкостей, и гели с характерными свойствами твердых тел. В золях дисперсионной средой, в которой распределено вещество, является жидкость, в гелях преобладает твердая фаза. Гелями являются полукристаллический металл, бетон, раствор желатина в воде при низкой температуре (при высокой температуре желатин переходит в золь). Гидрозолем называют дисперсию в воде, аэрозолем – дисперсию в воздухе.

    Диаграммы состояния.

    В термодинамической системе каждая фаза характеризуется такими параметрами, как температура Т, концентрация с и давление Р. Для описания фазовых превращений используется единая энергетическая характеристика – свободная энергия Гиббса ΔG (термодинамический потенциал).
    Термодинамика при описании превращений ограничивается рассмотрением состояния равновесия. Равновесное состояние термодинамической системы характеризуется неизменностью термодинамических параметров (температуры и концентрации, так как в технологических обработках Р = const) во времени и отсутствием в ней потоков энергии и вещества – при постоянстве внешних условий. Фазовое равновесие – равновесное состояние термодинамической системы, состоящей из двух или большего числа фаз.
    Для математического описания условий равновесия системы существует правило фаз, выведенное Гиббсом. Оно связывает число фаз (Ф) и компонентов (К) в равновесной системе с вариантностью системы, т. е. числом термодинамических степеней свободы (С).
    Число термодинамических степеней свободы (вариантность) системы – это число независимых переменных как внутренних (химический состав фаз), так и внешних (температура), которым можно придавать различные произвольные (в некотором интервале) значения так, чтобы не появились новые и не исчезли старые фазы.
    Уравнение правила фаз Гиббса:
    С = К – Ф + 1.
    В соответствии с этим правилом в системе из двух компонентов (К = 2) возможны следующие варианты степеней свободы:
    – для однофазного состояния (Ф = 1) С = 2, т. е. можно менять температуру и концентрацию;
    – для двухфазного состояния (Ф = 2) С = 1, т. е. можно менять только один внешний параметр (например, температуру);
    – для трехфазного состояния число степеней свободы равно нулю, т. е. нельзя менять температуру без нарушения равновесия в системе (система нонвариантна).
    Например, для чистого металла (К = 1) во время кристаллизации, когда имеются две фазы (Ф = 2), число степеней свободы равно нулю. Это означает, что температура кристаллизации не может быть изменена, пока не закончится процесс и не останется одна фаза – твердый кристалл. После окончания кристаллизации (Ф = 1) число степеней свободы равно 1, поэтому можно менять температуру, т. е. охлаждать твердое вещество, не нарушая равновесия.
    Поведение систем в зависимости от температуры и концентрации описывается диаграммой состояния. Диаграмма состояния воды — система с одним компонентом H2O, поэтому наибольшее число фаз, которые одновременно могут находиться в равновесии, равно трем (рис. 10). Эти три фазы — жидкость, лед, пар. Число степеней свободы в этом случае равно нулю, т.е. нельзя изменить ни давление, ни температуру, чтобы не исчезла ни одна из фаз. Обычный лед, жидкая вода и водяной пар могут существовать в равновесии одновременно только при давлении 0,61 кПа и температуре 0,0075°С. Точка сосуществования трех фаз называется тройной точкой (O).
    Кривая ОС разделяет области пара и жидкости и представляет собой зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры. Кривая ОС показывает те взаимосвязанные значения температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар находятся в равновесии друг с другом, поэтому она называется кривой равновесия жидкость — пар или кривой кипения.

    Рис 10 Диаграмма состояния воды
    Кривая ОВ отделяет область жидкости от области льда. Она является кривой равновесия твердое состояние — жидкость и называется кривой плавления. Эта кривая показывает те взаимосвязанные пары значений температуры и давления, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии.
    Кривая OA называется кривой сублимации и показывает взаимосвязанные пары значений давления и температуры, при которых в равновесии находятся лед и водяной пар.
    Диаграмма состояния — наглядный способ представления областей существования различных фаз в зависимости от внешних условий, например от давления и температуры. Диаграммы состояния активно используются в материаловедении на разных технологических этапах получения изделия.
    Жидкость отличается от твердого кристаллического тела малыми значениями вязкости (внутреннего трения молекул) и высокими значениями текучести (величина, обратная вязкости). Жидкость состоит из множества агрегатов молекул, внутри которых частицы расположены в определенном порядке, подобно порядку в кристаллах. Природа структурных единиц и межчастичного взаимодействия определяет свойства жидкости. Различают жидкости: моноатомные (сжиженные благородные газы), молекулярные (вода), ионные (расплавленные соли), металлические (расплавленные металлы), жидкие полупроводники. В большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической (жидкой) фазой.
    Жидкие вещества чаще всего представляет собой растворы. Раствор однороден, но не является химически чистым веществом, состоит из растворенного вещества и растворителя (примеры растворителя – вода или органические растворители: дихлорэтан, спирт, четыреххлористый углерод и др.), поэтому представляет собой смесь веществ. Пример – раствор спирта в воде. Однако растворами также являются смеси газообразных (например, воздух) или твердых (сплавы металлов) веществ.
    При охлаждении в условиях малой скорости образования центров кристаллизации и сильного увеличения вязкости может возникнуть стеклообразное состояние. Стекла – это изотропные твердые материалы, получаемые переохлаждением расплавленных неорганических и органических соединений.
    Известно много веществ, переход которых из кристаллического состояния в изотропное жидкое осуществляется через промежуточное жидкокристаллическое состояние. Оно характерно для веществ, молекулы которых имеют форму длинных стержней (палочек) с асимметричным строением. Такие фазовые переходы, сопровождаемые тепловыми эффектами, вызывают скачкообразное изменение механических, оптических, диэлектрических и других свойств.
    Жидкие кристаллы, подобно жидкости, могут принимать форму удлиненной капли или форму сосуда, обладают высокой текучестью, способны к слиянию. Они получили широкое применение в разных областях науки и техники. Их оптические свойства сильно зависят от небольших изменений внешних условий. Эта особенность используется в электрооптических устройствах. В частности, жидкие кристаллы применяют при изготовлении электронных наручных часов, визуальной аппаратуры и др.
    К числу основных агрегатных состояний относится плазма – частично или полностью ионизированный газ. По способу образования различают два вида плазмы: термическую, возникающую при нагревании газа до высоких температур, и газообразную, образующуюся при электрических разрядах в газовой среде.
    Плазмохимические процессы заняли прочное место в ряде отраслей техники. Они применяются для резки и сварки тугоплавких металлов, синтеза разных веществ, широко используют плазменные источники света, перспективно применение плазмы в термоядерных энергетических установках и пр.

  2. TENINU Ответить

    Для каждого агрегатного состояния характерны особенности в характере взаимодействия между частицами вещества,
    что влияет на его физические и химические свойства.
    Каждое вещество может пребывать в разных агрегатных состояниях. При достаточно низких температурах все вещества
    находятся в твёрдом состоянии. Но по мере нагрева они становятся жидкостями, затем газами.
    При дальнейшем нагревании они ионизируются (атомы теряют часть своих электронов) и переходят в состояние плазмы.

    Газ

    Газообразное состояние (от нидерл. gas, восходит к др.-греч. ????) характеризующееся очень слабыми связями между
    составляющими его частицами.
    Образующие газ молекулы или атомы хаотически движутся и при этом преобладающую часть времени находятся на
    больших (в сравнении с их размерами) растояниях друг от друга. Вследствие этого силы взаимодействия между частицами газа пренебрежимо малы.

    Основной особенностью газа является то, что он заполняет все доступное пространство, не образуя поверхности.
    Газы всегда смешиваются. Газ — изотропное вещество, то есть его свойства не зависят от направления.
    При отсутствии сил тяготения давление во всех точках газа одинаково.
    В поле сил тяготения плотность и давление не одинаковы в каждой точке, уменьшаясь с высотой. Соответственно,
    в поле сил тяжести смесь газов становится неоднородной. Тяжелые газы имеют тенденцию оседать ниже, а более легкие — подниматься вверх.
    Газ имеет высокую сжимаемость — при увеличении давления возрастает его плотность. При повышении температуры расширяются.
    При сжатии газ может перейти в жидкость, но конденсация происходит не при любой температуре, а при температуре,
    ниже критической температуры. Критическая температура является характеристикой конкретного газа и зависит от сил
    взаимодействия между его молекулами. Так, например, газ гелий можно ожижить только при температуре, ниже от 4,2 К.
    Существуют газы, которые при охлаждении переходят в твердое тело, минуя жидкую фазу. Превращения жидкости в газ называется испарением,
    а непосредственное превращение твердого тела в газ — сублимацией.

    Твёрдое тело

    Состояние твёрдого тела в сравнении с другими агрегатными состояниями характеризуется стабильностью формы.
    Различают кристаллические и аморфные твёрдые тела.
    Кристаллическое состояние вещества
    Стабильность формы твёрдых тел связана с тем, что большинство, находящихся в твёрдом состоянии имеет кристалическое строение.
    В этом случае расстояния между частицами вещества малы, а силы взаимодействия между ними велики, что и определяет стабильность формы.
    В кристаллическом строении многих твёрдых тел легко убедиться, расколов кусок вещества и рассмотрев полученный излом.
    Обычно на изломе (например, у сахара, серы, металлов и пр.) хорошо заметны расположенные
    под разными углами мелкие грани кристаллов, поблескивающие вследствии различного отражения ими света.
    В тех случаях, когда кристаллы очень малы, кристаллическое строение вещества можно установить при помощи микроскопа.
    Формы кристаллов
    Каждое вещество образует кристаллы совершенно определённой формы.
    Разнообразие кристаллических форм может быть сведено к семи группам:
    1. Триклинная (параллелепипед),
    2. Моноклинная (призма с параллелограммом в основании),
    3. Ромбическая (прямоугольный параллелепипед),
    4. Тетрагональная (прямоугольный параллелепипед с квадратом в основании),
    5. Тригональная,
    6. Гексагональная (призма с основанием правильного центрированного
    шестиугольника),
    7. Кубическая (куб).

    Многие вещества, в частности железо, медь, алмаз, хлорид натрия кристализуются в кубической системе.
    Простейшими формами этой системы являются куб, октаэдр, тетраэдр.
    Магний, цинк, лёд, кварц кристализуются в гексагональной системе. Основные формы этой системы – шестигранные призмы и бипирамида.
    Природные кристаллы, а также кристаллы, получаемые искусственным путём, редко в точности соответствуют теоретическим формам.
    Обычно при затвердевании расплавленного вещества кристаллы срастаются вместе и потому форма каждого из них оказывается не вполне правильной.
    Однако как бы неравномерно не происходило развитие кристалла, как бы ни была искажена его форма, углы,
    под которыми сходятся грани кристалла у одного и того же вещества остаются постоянными.
    Анизотропия
    Особенности кристаллических тел не ограничиваются только формой кристаллов. Хотя вещество в кристалле
    совершенно однородно, многие из его физических свойств – прочность, теплопроводность,
    отношение к свету и др. – не всегда одинаковы по различным направлениям внутри кристалла. Эта важная особенность
    кристаллических веществ называется анизотропией.
    Внутреннее строение кристаллов. Кристаллические решётки.
    Внешняя форма кристалла отражает его внутреннее строение и обусловлена правильным расположением частиц,
    составляющих кристалл, – молекул, атомов или ионов.
    Это расположение можно представить в виде кристаллической решётки – пространственного каркаса,
    образованного пересекающимися прямыми линиями. В точках пересечения линий – узлах решётки – лежат центры частиц.

    В зависимости от природы частиц, находящихся в узлах кристаллической решётки, и от того,
    какие силы взаимодействия между ними преобладают в данном кристалле, различают следующие виды кристаллических решёток:
    1. молекулярные,
    2. атомные,
    3. ионные и
    4. металлические.
    Молекулярные и атомные решётки присущи веществам с ковалентной связью, ионные – ионным соединениям, металические – металам и их сплавам.
    Атомные кристаллические решётки
    В узлах атомных решёток находятся атомы. Они связаны друг с другом ковалентной связью.
    Веществ, обладающих атомными решётками, сравнительно мало. К ним принадлежат алмаз, кремний и некоторые неорганические соединения.
    Эти вещества характеризуются высокой твёрдостью, они тугоплавки и нерастворимы практически ни в каких растворителях.
    Такие их свойства объясняются прочностью ковалентной связи.
    Молекулярные кристаллические решётки
    В узлах молекулярных решёток находятся молекулы. Они связаны друг с другом межмолекулярными силами.
    Веществ с молекулярной решёткой очень много. К ним принадлежат неметаллы, за исключением углерода и кремния,
    все органические соединения с неионной связью и многие неорганические соединения.
    Силы межмолекулярного взаимодействия значительно слабее сил ковалентной связи,
    поэтому молекулярные кристаллы имеют небольшую твёрдость, легкоплавки и летучи.
    Ионные кристаллические решётки
    В узлах ионных решёток располагаются, чередуясь положительно и отрицательно заряженные ионы.
    Они связаны друг с другом силами электростатического притяжения.
    К соединениям с ионной связью, образующим ионные решётки, относится большинство солей и небольшое число оксидов.
    По прочности ионные решётки уступают атомным, но превышают молекулярные.
    Ионные соединения имеют сравнительно высокие температуры плавления. Летучесть их в большинстве случаев не велика.
    Металлические кристаллические решётки
    В узлах металлических решёток находятся атомы металла, между которыми свободно движутся общие для этих атомов электроны.

    Наличием свободных электронов в кристаллических решётках металлов можно объяснить их многие свойства: пластичность,
    ковкость, металлический блеск, высокую электро- и теплопроводность
    Существуют вещества, в кристаллах которых значительную роль играют два рода взаимодействия между частицами.
    Так, в графите атомы углерода связаны друг с другом в одних направлениях ковалентной связью, а в других – металлической.
    Поэтому решётку графита можно рассматривать и как атомную, и как металлическую.

    Во многих неорганических соединениях, например, в BeO, ZnS, CuCl, связь между частицами, находящимися в
    узлах решётки, является частично ионной, а частично ковалентной. Поэтому решётки подобных соединений можно
    рассматривать как промежуточные между ионными и атомными.
    Аморфное состояние вещества
    Свойства аморфных веществ
    Среди твёрдых тел встречаются такие, в изломе которых нельзя обнаружить никаких признаков кристаллов.
    Например, если расколоть кусок обыкновенного стекла, то его излом окажется гладким и, в отличие от изломов кристаллов,
    ограничен не плоскими, а овальными поверхностями.
    Подобная же картина наблюдается при раскалывании кусков смолы, клея и некоторых других веществ. Такое состояние вещества называется аморфным.
    Различие между кристаллическими и аморфными телами особенно резко проявляется в их отношении к нагреванию.
    В то время как кристаллы каждого вещества плавятся при строго определённой температуре и при той же температуре
    происходит переход из жидкого состояния в твёрдое, аморфные тела не имеют постоянной температуры плавления.
    При нагревании аморфное тело постепенно размягчается, начинает растекаться и, наконец, становится совсем жидким.
    При охлаждении оно также постепенно затвердевает.
    В связи с отсутствием определённой температуры плавления аморфные тела обладают другой способностью:
    многие из них подобно жидкостям текучи, т.е. при длительном действии сравнительно небольших сил они
    постепенно изменяют свою форму. Например, кусок смолы, положенный на плоскую поверхность, в теплом помещении
    на несколько недель растекается, принимая форму диска.
    Строение аморфных веществ
    Различие между кристаллическим и аморфным состоянием вещества состоит в следующем.
    Упорядоченное расположение частиц в кристалле, отражаемое элементарной ячейкой, сохраняется на больших участках кристаллов,
    а в случае хорошо образованных кристаллов – во всём их объёме.
    В аморфных телах упорядоченность в расположении частиц наблюдается только на очень малых участках.
    Кроме того, в ряде аморфных тел даже эта местная упорядоченность носит лишь приблизительный характер.

    Это различие можно коротко сформулировать следующим образом:
    структура кристаллов характеризуется дальним порядком,
    структура аморфных тел – ближним.
    Примеры аморфных веществ.
    К стабильно-аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические),
    естественные и искусственные смолы, клеи, парафин, воск и др.
    Переход из аморфного состояния в кристаллическое.
    Некоторые вещества могут находиться как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии.
    Диоксид кремния SiO2 встречается в природе в виде хорошо образованных кристаллов кварца,
    а также в аморфном состоянии (минерал кремень).
    При этом кристаллическое состояние всегда более устойчиво.
    Поэтому самопроизвольный переход из кристаллического вещества в аморфное невозможен, а обратное превращение – самопроизвольный переход из
    аморфного состояния в кристаллическое – возможно и иногда наблюдается.
    Примером такого превращения служит расстеклование – самопроизволная кристаллизация стекла при повышенных температурах,
    сопровождающаяся его разрушением.
    Аморфное состояние многих веществ получается при высокой скорости затвердевания (остывания) жидкого расплава.
    У металлов и сплавов аморфное состояние формируется, как правило, если расплав охлаждается за время порядка долей-десятков миллисекунд.
    Для стёкол достаточно намного меньшей скорости охлаждения.
    Кварц (SiO2) также имеет низкую скорость кристаллизации. Поэтому отлитые из него изделия получаются аморфными.
    Однако природный кварц, имевший сотни и тысячи лет для кристаллизации при остывании земной коры или глубинных слоёв вулканов,
    имеет крупнокристаллическое строение, в отличие от вулканического стекла, застывшего на поверхности и поэтому аморфного.

    Жидкости

    Жидкость – промежуточное состояние между твёрдым телом и газом.
    Жидкое состояние является промежуточным между газообразным и кристаллическим. По одним свойствам жидкости близки к газам,
    по другим – к твёрдым телам.
    С газами жидкости сближает, прежде всего, их изотропность и текучесть. Последняя обуславливает способность жидкости легко изменять свою форму.
    Однако высокая плотность и малая сжимаемость жидкостей приближает их к твёрдым телам.
    Способность жидкостей легко изменять свою форму говорит об отсутствии в них жёстких сил межмолекулярного взаимодействия.
    В то же время низкая сжимаемость жидкостей, обусловливающая способность сохранять постоянный при данной температуре объём,
    указывает на присутствие хотя и не жёстких, но всё же значительных сил взаимодействия между частицами.
    Соотношение потенциальной и кинетической энергии.
    Для каждого агрегатного состояния характерно своё соотношение между потенциальной и кинетической энергиями частиц вещества.
    У твёрдых тел средняя потенциальная энергия частиц больше их средней кинетической энергии.
    Поэтому в твёрдых телах частицы занимают определённые положения друг относительно друга и лишь колеблются относительно этих положений.
    Для газов соотношение энергий обратное, вследствии чего молекулы газов всегда находятся в состоянии хаотического
    движения и силы сцепления между молекулами практически отсутствуют, так что газ всегда занимает весь предоставленный ему объём.
    В случае жидкостей кинетическая и потенциальная энергия частиц приблизительно одинаковы, т.е. частицы связаны друг с другом,
    но не жёстко. Поэтому жидкости текучи, но имеют постоянный при данной температуре объём.
    Стуктуры жидкостей и аморфных тел схожи.
    В результате применения к жидкостям методов структурного анализа установлено, что по структуре жидкости подобны аморфным телам.
    В большинстве жидкостей наблюдается ближний порядок – число ближайших соседей у каждой молекулы и их взаимное расположение
    приблизительно одинаковы во всём объёме жидкости.
    Степень упорядоченности частиц у различных жидкостей различна. Кроме того, она изменяется при изменении температуры.
    При низких температурах, незначительно превышающих температуру плавления данного вещества,
    степень упорядоченности расположения частиц данной жидкости велика.
    С ростом температуры она падает и по мере нагревания свойства жидкости всё больше и больше приближаются к свойствам газа.
    При достижении критической температуры различие между жидкостью и газом исчезает.
    Вследствии сходства во внутренней структуре жидкостей и аморфных тел последние часто рассматриваются
    как жидкости с очень высокой вязкостью, а к твёрдым телам относят только вещества в кристаллическом состоянии.
    Уподобляя аморфные тела жидкостям, следует, однако, помнить, что в аморфных телах в отличие от обычных жидкостей
    частицы имеют незначительную подвижность – такую же как в кристаллах.

    Оглавление

    Органическая химия

    Биохимия

    Косметическая химия

    Коллоидная химия

    • Три агрегатных состояния
    вещества
    • Силы межмолекулярного
    взаимодействия

    Свойства жидкостей.

    • Характеристика жидкого
    состояния вещества.
    • Поверхностное натяжение
    жидкости.

    Растворы.

    • Понятие раствора.
    • Гидраты и сольваты.

    Дисперсные системы. Коллоиды.

    • Дисперсные системы.
    Определение.
    Классификация:
    – Суспензии,
    – Эмульсии,
    – Пены,
    – Золи,
    – Гели.
    • Адсорбция.
    • Коллоидные частицы.
    – Виды коллоидных частиц.
    – Строение коллоидной
    мицеллы.
    • Коагуляция коллоидных
    растворов.
    • Стабилизация
    коллоидных растворов.
    • Эмульсии и эмульгаторы.
    • Взаимодействие
    “воды” и “масла”.

    Вещества, понижающие поверхностное натяжение (ПАВы).

    • Что такое ПАВы?
    • Строение ПАВ.
    • Работа ПАВ в дисперсных
    системах.
    – Моющие средства.
    – Эмульгаторы.
    • Классификация ПАВ.
    По типу гидрофильных групп:
    – анионные,
    – катионные,
    – амфотерные,
    – неионные.
    По характеру использования:
    – моющие средства,
    – смачиватели,
    – эмульгаторы,
    – солюблизаторы.
    По длине гидрофобной цепи:
    – Гидрофобные ПАВ,
    – Гидрофильные ПАВ.
    • Использование ПАВ.
    • Воздействие ПАВ
    на человека.
    • Влияние ПАВ на
    окружающую среду.
    • Моющие средства.

  3. CTaJIbHble_TanKu Ответить

    Гипермаркет знаний>>Физика>>Физика 7 класс>> Агрегатное состояние вещества
    Бывали ли вы зимой на берегу быстрой горной реки? Посмотрите на рисунок ниже (рис. 2.23). Вокруг лежит снег, замерли на берегу деревья, покрытые инеем, который сияет в солнечных лучах, а реч­ка не замерзает. Чрезвычайно чистая, прозрачная вода разбивает­ся об обмерзшие камни. Почему появился иней? В чем отличие воды и льда? Есть ли между ними сходство? В этом параграфе вы обяза­тельно найдете ответы на эти вопросы.
    1. Наблюдаем разные агрегатные состояния вещества
    Вы уже знаете, что вода и лед (снег, иней) — это два разных агрегатных состояния воды: жидкое и твердое. Появление инея на де­ревьях объясняется просто: вода с поверхности реки испаряется, превращаясь в водяной пар. Водяной пар, в свою очередь, конденсируется и оседает в виде инея. Водяной пар — это тре­тье состояние воды — газообразное.
    Приведем еще один пример. Вы, безуслов­но, знаете об опасности разбить медицинский термометр: в нем содержится ртуть — густая жидкость серебристого цвета, которая, испаря­ясь, образует очень ядовитый пар. А вот при температуре ниже -39 °С ртуть превращается в твердый металл. Таким образом, ртуть, как и вода, может находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях.
    Практически любое вещество в зависимое ти от физических условий может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.

    Рис. 2.23 Различные агрегатные состояния воды
    В нашем примере с горной рекой (рис. 2.23) присутствуют все три агре­гатных состояния воды.
    Существует еще одно агрегатное состояние вещества — плазма. Напри­мер, ртуть в плазменном состоянии содержится во включенных ртутных лампах (так называемые лампы дневного света). В мегамире плазма явля­ется распространенным состоянием вещества, так как именно в этом состо­янии находится вещество в недрах звезд.
    Водяной пар, вода, лед — это три агрегатных состояния одного и того же вещества, образованного одинаковыми молекулами — молекулами воды. Почему же физические свойства веществ, образованных одинаковыми мо­лекулами, но находящихся в разных агрегатных состояниях, отличаются друг от друга? Вероятно, причина такого отличия заключается в том, что молекулы по-разному двигаются и взаимодействуют.
    Какие же свойства имеют вещества в разных агрегатных состояниях? Как при этом двигаются и взаимодействуют молекулы?
    2. Наблюдаем и объясняем физические свойства твердых тел
    Посмотрите внимательно на рис. 2.24. Все изображенные на нем твер­дые тела отличаются друг от друга: цветом, видом и т. п., они изготовлены из разных веществ. Вместе с тем они имеют и общие свойства, присущие всем твердым телам.
    Твердые тела сохраняют объем и форму. Это объясняется тем, что ато­мы и молекулы твердых тел расположены в позициях равновесия. Силы притяжения и отталкивания между молекулами (атомами) в этих позициях равны друг другу. В случае попытки увеличить или уменьшить расстояние между частицами (т. е. увеличить или уменьшить размер тела) возникает соответственно межмолекулярное притяжение или отталкивание (см. § 14).
    Вы знаете, что в соответствии с атомно-молекулярной теорией атомы (молекулы) всегда находятся в движении. Частицы твердых тел практичес­ки не передвигаются с места на место — они постоянно двигаются возле определенной точки, т. е. колеблются. Поэтому твердые тела сохраняют не только объем, но и форму.

    Рис. 2.24. Несмотря на внешние отличия, любые твердые тела сохраняют форму и объем

    Рис. 2.25 Модели кристаллических решеток: о — алмаза, 6 — графита. Шариками изображены центры атомов; линий, соединяющих атомы, на самом деле не существует, они проведены только для того, чтобы пояснить характер пространственного расположения атомов
    3. Различаем кристаллические и аморфные вещества
    В ходе изучения строения твердых тел с помощью современных мето­дов удалось выяснить, что молекулы и атомы большинства веществ в тведом состоянии расположены в строго определенном порядке, физики го­ворят: образуют кристаллическую решетку. Такие вещества называются кристаллическими. Примерами кристаллических веществ могут быть ал­маз, графит (рис. 2.25), лед, соль (рис. 2.26), металлы и т. п.
    Порядок расположения атомов в кристаллической решетке вещества оп­ределяет его физические свойства. Так, например, алмаз и графит состоят из одних и тех же атомов — атомов углерода, однако эти вещества весьма отличаются друг от друга, так как атомы в них расположены по-разному (см. рис. 2.25).

    Рис. 2.26. Модели кристаллических решеток: а – льда б – поваренной соли (маленькие шарики – атомы Натрия, большие – атомы Хлора)


    Рис. 2.27. В жидком состоянии вещество сохраняет объем, но приобретает форму сосуда, в котором находится
    Рис. 2.28. Молекулы жидкости расположены почти вплотную друг к другу. В небольшом объеме жидкости наблюдается взаимная ориентация соседних молекул (существует ближний порядок). В целом же молекулы жидкости расположены хаотически
    Существует группа твердых веществ (стекло, воск, смола, янтарь и т. п.), молекулы (атомы) которых не образуют кристаллической решетки и в це­лом расположенные беспорядочно. Такие вещества называют аморфными.
    При определенных условиях твердые тела плавятся, т. е. переходят в жид­кое состояние. Кристаллические вещества плавятся при определенной температуре. Например, лед обычно переходит в жидкое состояние, если тем­пература равна О °С, нафталин — если достигает 80 °С, ртуть — если падает до -39 °С. В отличие от кристаллических, аморфные вещества не имеют oпределенной температуры плавления. В случае увеличения температуры они переходят в жидкое состояние постепенно (таяние восковой свечи).
    4. Наблюдаем и объясняем физические свойства жидкостей
    Жидкости легко изменяют свою форму и приобретают форму того сосуда, в котором они содержатся, тем не менее объем жидкости при этом является неизменным (рис. 2.27). Более того, если мы попробуем сжать жидкость, нам это не удастся. Чтобы доказать несжимаемость жидкостей, ученые провели опыт: воду налили в свинцовый шар, который запаяли, а потом сжа­ли мощным прессом. Вода не сжалась, а просочилась сквозь стенки шара.
    Способность жидкостей сохранять свой объем объясняется тем, что, как и в твердых телах, молекулы в жидкостях расположены близко друг от дру­га (рис. 2.28). Молекулы жидкости довольно плотно упакованы, однако они не только колеблются на одном и том же месте в окружении ближайших «соседей», но и довольно легко могут перемещаться по объему, занятому жидкостью. Поэтому жидкости сохраняют объем, но не сохраняют фор­мы — они являются текучими.

    Рис. 2.29 Движение и расположение молекул в газах: а — направление движения молекул из­меняется в результате их столкновения с другими молекулами; б — приблизительная траектория движения молекулы воздуха при нормальном давлении (увеличение в миллион раз)
    5. Объясняем физические свойства газов
    Слово «газ» происходит от греческого chaos («хаос», «беспорядок») И в самом деле, для газообразного состояния вещества характерен полный беспорядок во взаимном расположении и движении молекул.
    Молекулы газа расположены на расстояниях, которые в десятки и со­тни раз превышают размеры молекул. На таких расстояниях молекулы практически не взаимодействуют друг с другом, поэтому молекулы газа разлетаются и газ занимает весь предоставленный объем. Большими расстоя­ниями между молекулами объясняется и тот факт, что газы легко сжать.
    Чтобы понять, как двигаются молекулы газа, представим себе движение одной молекулы. Вот она двигается в каком-то направлении, на своем пути сталкивается с другой молекулой, изменяет направление и скорость свое­го движения и летит дальше, к следующему удару (рис. 2.29). Чем больше количество молекул в сосуде, тем чаще они сталкиваются. Например, каж­дая молекула, входящая в состав воздуха в классной комнате, сталкивается с другими молекулами и изменяет скорость своего движения приблизитель­ но пять миллиардов раз в секунду.
    Подводим итоги
    Практически любое вещество в зависимости от физических условий может существовать в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и га­зообразном.
    Когда вещество переходит из одного состояния в другое, изменяется вза­имное расположение молекул и характер их движения, однако состав моле­кул остается неизменным.
    Контрольные вопросы
    1. Назовите вещество, которое часто можно наблюдать в трех разных агрегатных состояниях.
    2. Можно ли утверждать, что ртуть — всег­да жидкость, а кислород — всегда газ?
    3. Отличаются ли друг от друга молекулы водяного пара и льда?
    4. Почему твердые тела со­храняют объем и форму?
    5. В чем сходство и в чем отличие кристал­лических и аморфных веществ?
    6. Как двигаются молекулы в жидко­стях?
    7. Почему газы занимают весь предоставленный об’ем?
    Упражнения
    1. Выберите правильный ответ.
    Если перелить жидкость из одного сосуда в другой, она:
    а) изменяет и форму, и объем;
    б) сохраняет и форму, и объем;
    в) сохраняет объем, но изменяет форму;
    г) сохраняет форму, но изменяет объем.
    2. Вода испарилась и превратилась в пар. Изменились ли при этом мо­лекулы воды? Как изменились расположение молекул и характер их движения?
    3. Может ли алюминий находиться в газообразном состоянии?
    4. Может ли газ заполнить банку наполовину?
    5. Легко ли сжать воду? Ответ обоснуйте.
    6. Можно ли утверждать, что в закрытом сосуде, частично заполнен­ном водой, над поверхностью воды воды нет?
    7. В чайнике кипит вода. Действительно ли мы видим водяной пар, выходящий из носика?
    Физика и техника в Украине

    Отец выдающегося ученого Николая Николаевича Боголюбова (1909— 1992) считал, что ребенок быстрее приобретает знания, чем взрослый человек, поэтому на­чал учить своих сыновей чтению и письму с 4-летнего воз­раста, а в скором времени познакомил их и с основами иностранных языков. Николай с детства был необычайно трудоспособным. Знания талантливого 13-летнего мальчи­ка по математике и физике почти равны были университет­скому курсу. Поэтому в 1925 году Президиум Укрглавнауки принял решение: «Учитывая феноменальные способности по математике, считать H. Н. Боголюбова (в 16 лет!!!) на по­ложении аспиранта научно-исследовательской кафедры в Киеве». H. Н. Боголюбов (на фото в центре) на протяжении всей жизни был тесно связан с украинской наукой. Свыше 45 лет он работал в Академии наук Украины, был профессором Киевского университета.
    Экспериментальные задания
    1. Используя стакан с водой, докажите, что в резиновой груше есть воздух.
    2. Аморфные тела называют очень вязкими жидкостями. Используя свечку и, например, маркер, докажите, что воск, пусть очень мед­ленно, но течет. Для этого положите маркер на подоконник, свер­ху — перпендикулярно к маркеру — положите свечку и оставьте так на несколько дней. Объясните результаты своего эксперимента.

    Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.
    Содержание урока
    конспект урока и опорный каркас
    презентация урока
    интерактивные технологии
    акселеративные методы обучения
    Практика
    тесты, тестирование онлайн
    задачи и упражнения
    домашние задания
    практикумы и тренинги
    вопросы для дискуссий в классе
    Иллюстрации
    видео- и аудиоматериалы
    фотографии, картинки
    графики, таблицы, схемы
    комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты
    Дополнения
    рефераты
    шпаргалки
    фишки для любознательных
    статьи (МАН)
    литература основная и дополнительная
    словарь терминов
    Совершенствование учебников и уроков
    исправление ошибок в учебнике
    замена устаревших знаний новыми
    Только для учителей
    календарные планы
    учебные программы
    методические рекомендации
    обсуждения
    Идеальные уроки-кейсы
    Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
    Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь – Образовательный форум.

  4. Gravelbrand Ответить

    Почти все вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях ¾ газообразном, жидком и твердом. Определяющей данное разделение величиной обычно является отношение a средней потенциальной энергии взаимодействия молекул к их среднекинетической энергии: для газов a <> 1. В результате больших расстояний между молекулами в газах и, как следствие, слабых сил межмолекулярного взаимодействия (многокомпонентные силы электрической природы, характеризующие притяжение и отталкивание молекул), молекулы движутся в них почти свободно, заполняя весь объем.
    В жидкостях межмолекулярное взаимодействие сказывается более сильно, поэтому тепловое движение молекул (атомов) проявляется в их малых колебаниях около положения равновесия и частых перескоках из одного положения в другое. Таким образом, жидкость имеет только ближний порядок в расположении частиц и характерную текучесть.
    Основные виды твердого состояния вещества ¾ аморфное и кристаллическое. Аморфное состояние (стекло), как и жидкость, имеет согласованность в расположении ближайших частиц, но малую вероятность их перескоков (по сути переохлажденная жидкость с повышенной вязкостью). В кристаллах атомы совершают только колебания вблизи узлов трехмерной кристаллической решетки, при этом их структура имеет высокую степень упорядоченности. Порядок, свойственный расположению атомов в кристалле, часто приводит к симметрии его наружной формы. В кристаллической структуре выделяют мельчайшие «строительные блоки» (элементарные ячейки), путем переноса которых в трех направлениях (трансляции) можно построить весь кристалл. Элементарные ячейки разнообразны: простая кубическая решетка (рис. 5.1), объемно-центрированная кубическая структура и т. д.

    Рис. 5.1
    В кристаллах возможен полиморфизм: способность некоторых веществ существовать в состояниях с различной кристаллической структурой. Например, углерод может иметь структуру алмаза (сочетание двух гранецентрированных кубических подрешеток, вставленных друг в друга) и гексагональную структуру (графит). В 1985 году в университете Райса обнаружена возможность атомов углерода соединяться в оболочки с 60 гранями (напоминают футбольный мяч). За открытие и исследование «нового углерода», обладающего уникальными свойствами, ученым Г. Крото, Р. Смолли и Р. Керлу присуждена Нобелевская премия 1996 года.
    Встречаются и кристаллические решетки, состоящие из молекул, удерживаемых слабыми межмолекулярными силами (лед, твердые простые вещества, образованные многоатомными молекулами, кристаллы многих полимеров, например, белков и нуклеиновых кислот и т. д.). Кристаллы с подобными решетками назвали молекулярными.
    Особым состоянием некоторых органических веществ являются жидкие кристаллы, которые обладают свойством жидкости ¾ текучестью, но сохраняют определенную упорядоченность в расположении молекул и анизотропию ряда свойств.
    Четвертым агрегатным состоянием вещества часто считают плазму, представляющую собой газ заряженных частиц (ионов, электронов и т. д.), которые электрически взаимодействуют друг с другом на больших расстояниях. В чистом виде ее можно получить при нагреве газа до колоссальной температуры Т = 106 К. Плазма является наиболее распространенным состоянием вещества во Вселенной.

  5. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *