Jak se nacházejí částice v pevných látkách, kapalinách a plynech?

Tento materiál nejen informuje o tom, jak jsou částice uspořádány v pevných látkách, ale také o tom, jak se pohybují v plynech nebo v kapalinách. Rovněž budou popsány typy krystalových mřížek v různých látkách.

Souhrnný stav

Existují určité standardy, které označují přítomnost tří typických agregátních stavů, a to: pevný, kapaliny a plynu.

Definujte komponenty pro každý stav agregátu.

1. Pevné látky jsou prakticky stabilní v objemu a tvaru. Tato změna je mimořádně problematická bez dalších nákladů na energii.
2. Kapalina může snadno změnit tvar, ale stále si zachovává svůj objem.
3. Plynné látky neobsahují tvar ani objem.

Hlavním kritériem, kterým je určen stav agregátu, je umístění molekul a způsob, jakým se pohybují. V plynné hmotě je minimální vzdálenost mezi jednotlivými molekulami mnohem větší než samy. Na druhé straně molekuly kapalných látek Nesmí se rozptýlit na dlouhé vzdálenosti za obvyklých podmínek a zachovat si jejich objem. Aktivní částice v pevné látce jsou uspořádány v přesně definovaném pořadí, každý z nich, jako kyvadlové hodiny, se pohybuje kolem určitého bodu krystalové mříže. To dává pevné látce zvláštní pevnost a tuhost.

Proto je v tomto případě nejdůležitější otázkou, jak jsou aktivní částice umístěny v pevných látkách. Ve všech ostatních případech atomy (molekuly) nemají takovou uspořádanou strukturu.

Fluidní vlastnosti

Je třeba věnovat zvláštní pozornost skutečnosti, že kapaliny jsou jakousi mezilehlou vazbou mezi pevným stavem těla a jeho plynnou fází. Když je teplota snížena, kapalina ztuhne a když se zvýší nad teplotu varu látky, přechází do plynného stavu. Kapalina má však společné vlastnosti jak s pevnými, tak s plynnými látkami. Takže v roce 1860 dokázal vynikající domácí vědec DI Mendelejev existenci tzv. Kritické teploty - absolutní varu. Toto je hodnota, při které zmizí tenká hranice mezi plynem a hmotou v pevném stavu.

Dalším kritériem, které kombinuje dva sousedící agregátní stavy, je izotropie. V tomto případě jsou jejich vlastnosti stejné ve všech směrech. Krystaly jsou naopak anizotropní. Stejně jako plyny, kapaliny nemají pevný tvar a zabírají celý objem nádoby, ve které jsou umístěny. To znamená, že mají nízkou viskozitu a vysokou tekutost. Vzájemně obrácené kapalné nebo plynové mikročástice vytvářejí volné pohyby. Kdysi bývalo to, že v objemu obsazeném tekutinou není uspořádaný molekulární pohyb. Tedy kapalina a plyn byly proti krystalům. Ale v důsledku následných studií byla prokázána podobnost mezi pevnými a tekutými těly.

V kapalné fázi při teplotě blízké tuhnutí se tepelný pohyb podobá pohybu v pevných látkách. V tomto případě může tekutina stále mít určitou strukturu. Proto když odpovídáme na otázku, jak jsou částice uspořádány v pevných látkách v kapalinách a plynech, můžeme říci, že v nich je pohyb molekul chaotický, neuspořádaný. ale v molekulách pevných látek zaujímá ve většině případů určitou pevnou pozici.

Tekutina je druh mezilehlé vazby. A čím bližší je teplota k varu, tím více molekul se pohybuje v plynu. Pokud je teplota blíže přechodu k pevné fázi, mikročástice se začnou pohybovat více a více řádně.

Změna stavu látek

Zvažte nejjednodušší příklad změny stavu vody. Led je pevná fáze vody. Teplota je pod nulou. Při nulové teplotě se led začne tát a změní se na vodu. To je způsobeno destrukcí krystalové mřížky: při zahřátí se částice začnou pohybovat. Teplota, při které látka mění agregátní stav, se nazývá bod tání (v našem případě je to 0 pro vodu). Všimněte si, že teplota ledu zůstane na jedné úrovni, dokud se úplně neroztaví. V tomto případě se atomy nebo molekuly kapaliny budou pohybovat stejným způsobem jako u pevných látek.

Poté budeme i nadále ohřívat vodu. Částice se začnou intenzivněji pohybovat, pokud naše substance nedosáhne dalšího bodu změny agregátního stavu - bodu varu. Takový okamžik nastane, když vazby mezi molekulami, které ji tvoří, jsou přerušeny kvůli zrychlení pohybu - pak získává volnou povahu a zvažovaná kapalina přechází do plynné fáze. Proces přeměny látky (vody) z kapalné fáze na plynný se nazývá vroucí.

Teplota, při které se voda vaří, se nazývá bod varu. V našem případě se tato hodnota rovná 100 stupňům Celsia (teplota je závislá na tlaku, normální tlak je jedna atmosféra). Poznámka: dokud se stávající kapalina zcela a zcela nezmění na páru, zůstává její teplota konstantní.

Je také možné obrátit proces přenosu vody z plynného stavu (páry) na kapalinu, která se nazývá kondenzace.

Pak můžete pozorovat proces zmrazování - proces přechodu kapaliny (vody) na pevnou formu (počáteční stav popsaný výše je led). Výše popsané postupy umožňují získat přímou odpověď na to, jak jsou částice uspořádány v pevných látkách, v kapalinách a plynech. Umístění a stav molekul látek závisí na jejich agregátním stavu.

Co je to pevné tělo? Jak se v něm chovají mikročástice?

Pevné těleso je stav materiálu, jehož charakteristickým rysem je zachování konstantního tvaru a konstantního charakteru tepelného pohybu mikročástic, které provádějí nevýznamné kolísání. Těla mohou být v pevném, kapalném a plynném stavu. Existuje také čtvrtý stav, který moderní vědci mají tendenci přiřadit k počtu agregátů - to je tzv. Plazma.

Takže v prvním případě má každá látka zpravidla konstantní, nezměněný tvar a to má klíčový vliv na to, jak jsou částice uspořádány v pevných látkách. Na mikroskopické úrovni lze vidět, že atomy, které tvoří pevnou látku, jsou navzájem spojeny chemickými vazbami a jsou umístěny v uzlech krystalové mřížky.

Existuje však výjimka - amorfní látky, které jsou v pevném stavu, ale přítomnost krystalové mřížky se nemůže pochlubit. Z toho můžeme odpovědět na otázku, jak jsou částice uspořádány v pevných látkách. Fyzika v prvním případě naznačuje, že atomy nebo molekuly jsou v mřížích. Ale ve druhém případě určitě není takové uspořádání a taková látka je spíše tekutina.

Fyzika a možná struktura pevné látky

V tomto případě má látka tendenci udržovat svůj objem a samozřejmě tvar. To znamená, že za účelem změny posledního je třeba vyvinout úsilí a nezáleží na tom, zda jde o kovový předmět, plastový nebo plastinový výrobek. Důvod spočívá v jeho molekulární struktuře. A přesněji, ve vzájemném působení molekul, které tvoří tělo. V tomto případě jsou nejblíže. Toto uspořádání molekul má opakující se povahu. To je důvod, proč síly vzájemné přitažlivosti mezi každou z těchto komponent jsou velmi velké.

Interakce mikročástic vysvětluje povahu jejich pohybu. Tvar nebo objem takového pevného těla je obtížné opravit v jednom nebo druhém směru. Částice pevného těla se nemohou pohybovat náhodně v celém objemu pevného tělesa, ale mohou jen oscilovat v určitém bodě v prostoru. Molekuly pevné látky se chaoticky mění v různých směrech, ale narazí na podobné, které je vracejí do původního stavu. Proto jsou částice v pevné látce umístěny zpravidla v přesně definovaném pořadí.

Částice a jejich umístění v pevném stavu

Pevné těleso může být ze tří typů: krystalické, amorfní a kompozitní. Je to chemické složení, které ovlivňuje uspořádání částic v tuhých látkách.

Krystalická pevná látka má uspořádanou strukturu. Jejich molekuly nebo atomy tvoří krystalickou prostorovou mřížku pravidelného tvaru. Pevné tělo v krystalickém stavu má tedy určitou krystalickou mřížku, která zase definuje určité fyzikální vlastnosti. To je odpověď na to, jak jsou částice uspořádány v pevných částech.

Uveďme příklad: před mnoha lety v Petrohradě byla v skladu uložena skladba bílých lesklých cínových knoflíků, které při poklesu teploty ztratily svůj lesk a obrátily se z bílé na šedé. Tlačítka spadly do šedého prášku. "Cínová epidemie" - toto bylo nazýváno "nemocí", ale ve skutečnosti to byla restrukturalizace krystalové struktury pod vlivem nízké teploty. Cín během přechodu od bílé odrůdy k šedé se rozpadá na prášek. Krystaly se dále dělí na mono- a polykrystaly.

Jedno krystaly a polykrystaly

Monokrystaly (stolní sol) jsou jednotlivé homogenní krystaly představované spojitou krystalovou mřížkou ve formě pravidelných polygonů. Polykrystaly (písek, cukr, kovy, kameny) jsou krystalické těla, které vyrostly z malých, chaoticky uspořádaných krystalů. U krystalů se pozoruje fenomén, jako je anizotropie.

Amorfní: zvláštní případ

Amorfní tělo (pryskyřice, kalafuna, sklo, oranžová) nejsou jasné přesném pořadí v uspořádání částic. Jedná se o nestandardní případ řádu, ve kterém jsou částice v pevné fázi. V tomto případě, je fenomén izotropní fyzikální vlastnosti amorfní pevné látky, jsou stejné ve všech směrech. Při vysokých teplotách se podobají viskózním kapalinám a při nízkých teplotách jsou podobné pevným látkám. Pokud vnější síla současně vykazují elastické vlastnosti, tj trhliny při zásahu miniaturní částice, ve formě pevných látek, a tekutost: teplota na dlouhodobé expozici začít proudit jako kapalina. Nemají určitou teplotu tání a krystalizace. Při zahřátí se amorfní tělesa změkčí.

Příklady amorfních látek

Vezměte například obyčejný cukr a zjistěte uspořádání částic v tuhých látkách v různých případech na jeho příkladu. V tomto případě se může stejný materiál vyskytovat v krystalické nebo amorfní formě. Pokud se roztavený cukr zmrzne pomalu, molekuly tvoří i řady - krystaly (hrudkový cukr nebo granulovaný cukr). Pokud se například roztavený cukr nalije do studené vody, dochází k velmi rychlému chlazení a částice nemají čas na vytvoření správných řádků - tavenina se vytvrdí bez vzniku krystalů. Tak se ukázalo cukr cukru (to je nekrystalický cukr).

Ale po nějaké době může taková látka rekrystalizovat, částice se shromažďují ve správných řadách. Pokud se cukrová sladidla lehne několik měsíců, začne se pokrývat volnou vrstvou. Tak se objeví na povrchu krystalů. U cukru bude doba několik měsíců a pro kamenné miliony let. Jediným příkladem je uhlík. Grafit je krystalický uhlík, jeho struktura je vrstvená. Diamant je nejtvrdší minerál na zemi, který je schopen řezat skleněné a pilové kameny, používá se k vrtání a leštění. V tomto případě je látka jedna - uhlík, ale rysem je schopnost tvořit různé krystalické formy. To je další odpověď na to, jak jsou částice uspořádány v pevném stavu.

Výsledky. Závěr

Struktura a uspořádání částic v tuhých látkách závisí na typu látky, do které daná látka patří. Pokud je látka krystalická, bude uspořádáno uspořádání mikročástic. Amorfní struktury takovou vlastnost nemají. Kompozity však mohou patřit jak do první, tak do druhé skupiny.

V jednom případě je kapalina chová podobně jako pevná látka (při nízké teplotě, která je blízká teplotě krystalizace), ale může vést i plyn (v případě zvýšení). Proto jsme v tomto recenzovaném materiálu zkoumali, jak se částice nacházejí nejen v tuhých látkách, ale i v ostatních základních agregovaných stavech hmoty.