איך הם חלקיקים מוצקים, נוזלים וגזים?

חומר זה לא רק דיבר על איך החלקיקים מסודרים מוצקים, אך גם כאשר הם עוברים על גזים או נוזלים. סוגי רשתות קריסטל בחומרים שונים יתוארו.

מצב גופני

ישנם סטנדרטים מסוימים, המעידים על הנוכחות של שלוש מדינות טיפוסיות של צבירה, כלומר מוצק, נוזל וגז.

הרכיבים עבור כל מדינה המצרפי.

1. המוצקים הם כמעט יציבים בגודל ובצורה. השינוי האחרון הוא מאוד בעייתי בלי עלויות אנרגיה נוספות.
2. נוזלי יכול לשנות צורה בקלות, אבל באותו הזמן שומר על הנפח.
3. חומרים גזיים לא שומרים שום צורה ולא נפח.

הקריטריון העיקרי אשר נקבע על ידי המדינה של צבירה הוא סידור המולקולות ושיטות התנועה שלהם. המרחק המינימלי חומר גזי בין מולקולות בודדות הוא גדול משמעותית מאשר שלהם. בתורו, מולקולות של חומרים נוזליים לא לפזר על פני מרחקים ארוכים בתנאים נורמליים עבור אותם ולשמר את נפחן. החלקיקים הפעילים מוצקים הם בסדר הנכון, כל אחד מהם, כמו שעון מטוטלת, נע סביב נקודה מסוימת בסריג הגבישי. זה נותן מוצק של חוזק וקשיחות בפרט.

לכן, במקרה זה, השאלה הדוחקת ביותר כיצד לארגן את החלקיקים הקיימים מוצקים. בכל שאר המקרים, האטומים (מולקולות) הם לא כל כך הורה המבנה.

תכונות נוזליות

יש צורך להקדיש תשומת לב מיוחדת לעובדה הנוזלית היא מעין המתווך בין המצב המוצק של גוף צבירת גזים. לפיכך, על ידי הורדת הטמפרטורה של המתמצק הנוזלי, וכאשר להעלות אותו מעל נקודת הרתיחה של החומר עובר למצב הגזים. עם זאת, את הנוזל יש קווי דמיון עם החומרים מוצקים גזים. אז, ב 1860, המדען הרוסי מצטיין ד י מנדלייב הקים את הקיום של טמפרטורה קריטית שנקראה - רתיחה מוחלטת. זהו הערך שבו נעלם גבול דק בין הגז לבין החומר במצב המוצק.

הקריטריון הבא, שילוב של שתי מדינות מודולרית סמוכה - איזוטרופיות. במקרה זה, את המאפיינים זהים לכל הכיוונים. קריסטלים, בתורו, הם איזוטרופי. באופן דומה גזים, נוזלים אין צורה קבועה לחלוטין לכבוש את נפח הכלי שבו הם מתגוררים. כלומר, יש להם צמיגות נמוכה ונזילות גבוהה. זה מול זה, microparticles הנוזל או הגז לעשות תזוזה חופשית. בעבר היה נהוג לחשוב כי נפח הכבושה על ידי נוזל, קיימת תנועה מסודרת של מולקולות. לפיכך, הנוזל והגז מתנגדים גבישים. אבל כתוצאה מחקרים מאוחרים יותר הראו דמיון בין מוצקים ונוזלים.

בשלב הנוזלי בטמפרטורה קרובה התנועה מהיצוקה התרמית דומה לתנועה של מוצקים. במקרה זה, הנוזל עדיין יש מבנה מסוים. לכן, מתן תשובה לשאלה זו, שכן חלקיקי מסודרים מוצקים נוזלים וגזים, נוכל לומר כי כאוטי, מופרע בפרק האחרון של מולקולות. אך מוצקים, מולקולות לכבוש ברוב המקרים הספציפיים, בתנוחה קבועה.

הנוזל במקרה הזה הוא סוג של מתווך. ככל שהטמפרטורה לרתיחה, יותר המולקולות נעות הגזים. אם הטמפרטורה קרובה המעבר לשלב המוצק, את microparticles מתחיל לזוז יותר ויותר מסודר.

שינוי מצב החומרים

קח דוגמא פשוטה באמת, שינוי תנאי מים. קרח - הוא שלב מוצק של מים. הטמפרטורה שלה - מתחת לאפס. בטמפרטורה שווה לאפס, הקרח נמס והופך למים. זאת בשל ההרס של הסריג הגבישי: כשמחממי החלקיקים מתחילים לנוע. הטמפרטורה שבה חומר משנה מצב צבירה נקראת נקודת ההתכה (במקרה הזה המים שווים 0). שים לב לטמפרטורה של הקרח תישאר באותו רמה כדי נקודת ההיתוך שלה. האטומים או המולקולות של הנוזל יעברו באותו אופן כמו מוצקים.

לאחר מכן, ממשיך לחמם את המים. החלקיקים במקרה זה להתחיל לזוז באופן אינטנסיבי כל עוד החומר שלנו מגיע לנקודה הבאה של שינוי מצב הצבירה - נקודת הרתיחה. רגע כזה מתרחש אג"ח הפסקה בין המולקולות להרכיב אותו על ידי האצת התנועה - זה הופך להיות חופשי בטבע, ונחשב על ידי הנוזל עובר לתוך צבירת הגזים. התהליך הטרנספורמציה של חומר (מים) משלב לנוזל הרותח שנקרא הגזים.

הטמפרטורה שבה שהמים ירתחו, השיחה לנקודת רתיחה. במקרה שלנו ערך זה שווה 100 מעלות צלסיוס (הטמפרטורה תלויה בלחץ, הלחץ נורמלי הוא כ האווירה אחד). הערה: כאשר קיימת נוזל לחלוטין הומרו קיטור, הטמפרטורה שלו נשארה קבועה.

המים בתהליך המעבר ההפוכים ממצב גזים (קיטור) בנוזל, אשר נקרא התעבות.

בהמשך אפשר לצפות בתהליך של הקפאה - מעבר נוזל (מים) בצורה המוצקה (מצב ההתחלתי שתואר לעיל - הוא קרח). התהליכים שתוארו לעיל מאפשרים לקבל תגובה ישירה על האופן שבו החלקיקים מסודרים מוצקים, נוזלים וגזים. מיקומו ומצבו של מולקולות של חומר תלוי מצב הצבירה שלה.

מהו מוצק? ההתנהגות של microparticles בו?

Solid - המדינה הזאת היא הסביבה החומרית, לסממן הבולט שבם היא לשמור על צורה מתמיד וטבע מתמיד של תנועה התרמית של microparticles שיתחייב תנודות קלות. הגוף יכול להיות מוצק, נוזל במצב גזים. ישנו גם מצב רביעי, אשר חוקר מודרני נוטה לייחס למספר המצטבר - הפלזמה שנקראה.

לכן, במקרה הראשון, כל חומר יש בדרך כלל צורה משתנית קבועה ויש לה השפעה מרכזית בדרך החלקיקים מסודרות מוצקים. ברמה המיקרוסקופית, הוא ראה כי האטומים שמרכיבים את המוצק, מחוברים זה לזה באמצעות קשרים כימיים הם בסריג הגבישי.

אבל יש יוצא מן הכלל - חומרים אמורפיים, אשר הם מוצק, אבל הנוכחות של הסריג הגבישי לא יכול להתפאר. זה מתחיל מזה והוא יכול לתת תשובה איך החלקיקים מסודרים מוצקים. פיסיקה במקרה הראשון מצביעה על כך האטומים או מולקולות נמצאות אתרי סריג. אבל במקרה השני של צו דומה, בהחלט לא, ואת החומר הזה הוא יותר כמו נוזל.

פיזיקת המבנה האפשרי של גוף מוצק

במקרה זה, החומר נוטה לשמור מנפחו, כמובן, טופס. כלומר, על מנת לשנות את זה האחרון, ולהקדיש מאמצים, וזה לא משנה אם זה הנושא של מתכת, חתיכת פלסטיק או חימר. הסיבה לכך נעוצה במבנה המולקולרי שלו. לייתר דיוק לדבר, באינטראקציה של המולקולות המרכיבות את הגוף. במקרה זה הם קרובים. הסדר כזה של המולקולות הוא איטרטיבי. לכן הכוחות משיכה בין כל המרכיבים הללו הם גבוהים מאוד.

האינטראקציה של microparticles מסביר את אופי התנועה שלהם. צורה או נפח של גוף מוצק זה כדי להתאים בכיוון זה או אחר הוא מאוד קשה. חלקיקים מוצקים של הגוף אינם מסוגלים לנוע באופן אקראי ברחבי הנפח של הגוף המוצק, אבל יכולים להשתנות רק סביב נקודה מסוימת במרחב. מולקולות במצב מוצק להשתנות באופן אקראי לכיוונים שונים, אך להיתקל עצמה כך להחזיר אותם למצבם המקורי. לכן חלקיקים מוצקים ממוקמים בדרך כלל סדר מוגדר בקפדנות.

חלקיקים וחיבורם במוצק

גופים מוצקים יכולים להיות משלושה סוגים: גבישים, אמורפי וחומרים מרוכבים. זהו ההרכב הכימי משפיע על המיקום של חלקיקים מוצקים.

יש מוצקים גבישיים מבנה הורה. אטומים אלו או מולקולות יוצרות צורה מרחבית קריסטל סריג נכונה. לפיכך, המוצק, אשר נמצאת במצב הגבישים, יש הגבישי ספציפי אשר, בתורו, מציין מאפיין פיזי מסוים. זוהי התשובה כיצד החלקיקים מסודרים מוצק.

הנה דוגמא: לפני שנים רבות בסנט פטרסבורג במחסן להחזיק מלאי של כפתורים פח לבן מבריק, אשר בטמפרטורות נמוכות איבדו את הברק שלהם ושל אפור פלדה לבן. לחצנים קרסו לאפור אבקה. "מגיפת טין" - מה שנקרא "המחלה", אבל למעשה זה היה הארגון מחדש של המבנה הגבישי תחת השפעת הטמפרטורה נמוכה. טין במעבר מלבן מגוון אפור מתפורר לאבקה. קריסטלים, בתורו, מחולקים מונו ו-גבישי.

גבישים ו-גבישי יחיד

גבישים יחידים (מלח נתרן) - הם גבישים יחידים הומוגנית מיוצגים הגבישי מתמשך בצורת מצולעים רגילים. Polycrystals (חול, סוכר, מתכות, אבנים) - הם גופי גבישים אשר גדלו יחד של קטנים, קריסטלים מופצים באופן אקראי. הגבישים ציינו את התופעה של אנאיזוטרופיה.

טשטוש: מקרה מיוחד

גוף אמורפי (שרף, רוזין, זכוכית, ענבר) אינו לנקות את ההסדר הקפדן הסדר של החלקיקים. במקרה חריג זה, ובאיזה סדר הם חלקיקים מוצקים. במקרה זה, יש את התופעה של תכונות פיסיקליות איזוטרופיים של מוצקי אמורפיים זהים לכל הכיוונים. בטמפרטורות גבוהות, הם הופכים כמו נוזל צמיג, ובבית נמוך - כמו מוצקים. כאשר כוח חיצוני זמנית להפגין תכונות אלסטיות, למשל סדק כאשר פגעו חלקיקים זעירים כמו מוצקים, ואת הנזילות: הטמפרטורה על חשיפה ממושכת להתחיל לזרום כנוזל. אין לך טמפרטורות ההיתוך ואת התגבשות ברורה. כאשר מחומם, מרוכך גוף אמורפי.

דוגמאות של חומרים אמורפיים

קח, למשל, סוכר רגיל ולקבוע את מיקומו של החלקיקים המוצקים בהזדמנויות שונות לדוגמא שלו. במקרה זה, אותו החומר עלול להתרחש בצורה גבישית או אמורפית. כשהסוכר מותכת מבצרת לאט, מולקולות טופס בשורות ישרות - גבישים (סוכר שולחן או סוכר). אם הסוכר נמס, למשל, זרם מים קרים, קירור קורה מהר מאוד, ואת החלקיקים אין לי זמן לגבש שורות רגילות - נמס מבצר בלי להרכיב גבישים. כפי שמתברר ממתקי סוכר (זהו סוכר הלא-גבישים).

אבל אחרי כמה זמן, חומר ניתן recrystallized, החלקיקים נאספים שורות קבועות. אם ממתקים סוכרים לשכב במשך כמה חודשים, הוא יתחיל להיות מכוסה על ידי שכבה רופפת. מאז גבישים מופיעים על פני השטח. הסוכר יהיה תקופה כמה חודשים, ובמשך אבן - מ'שנים. דוגמא ייחודית היא פחמן. גרפיט - פחמן גבישים, מבנה מהרובד שלה. יהלום - הוא המינרל הקשה ביותר על פני כדור הארץ, הוא מסוגל לחתוך את הזכוכית וראו את האבנים, הוא משמש קידוח וליטוש. בעלי מהות אחת במקרה זה - פחמן, אבל התכונה היא היכולת ליצור צורות גבישים שונות. זהו עוד תשובה כיצד החלקיקים מסודרים מוצק.

התוצאות. מסקנה

המבנה והארגון של חלקיקים מוצקים תלוי איזה סוג שייך החומר המדובר. אם החומר הוא גבישים, המיקום של microparticles ילבש מסודר. המבנה האמורפי של תכונה כזו אינה להחזיק. אבל מרוכבים עשויים להשתייך הן הקבוצה הראשונה והשנייה.

במקרה אחד, הנוזל מתנהג באופן דומה מוצק (בטמפרטורה נמוכה, מקורב טמפרטורת ההתגבשות), אך הוא עשוי להוביל את הגז (אם גידול). לכן, בחומר סקירה זו נחשבה כמו החלקיקים נמצאים לא רק מוצקים במדינות הבסיסיות האחרות של סוכני צבירה.