Präsentation zum Thema "Alkohole" in der Chemie im Powerpoint-Format. Die Präsentation für Schüler enthält 12 Folien, die aus chemischer Sicht über Alkohole, ihre physikalischen Eigenschaften, Reaktionen mit Halogenwasserstoffen sprechen.

Fragmente aus der Präsentation

Aus der Geschichte

Wissen Sie, dass sogar im 4. Jh. BC e. Wussten die Leute, wie man Getränke mit Ethylalkohol herstellt? Wein wurde durch Gärung von Frucht- und Beerensäften gewonnen. Allerdings lernten sie viel später, wie man die berauschende Komponente daraus extrahiert. Im XI Jahrhundert. Alchemisten fingen Dämpfe einer flüchtigen Substanz auf, die beim Erhitzen von Wein freigesetzt wurde.

Physikalische Eigenschaften

• Niedere Alkohole sind gut wasserlösliche Flüssigkeiten, farblos, mit Geruch.
• Höhere Alkohole sind wasserunlösliche Feststoffe.

Merkmal physikalischer Eigenschaften: Aggregatzustand

• Methylalkohol (der erste Vertreter der homologen Reihe von Alkoholen) ist eine Flüssigkeit. Vielleicht hat es ein hohes Molekulargewicht? Nein. Viel weniger als Kohlendioxid. Was ist es dann?
• Es stellt sich heraus, dass es um die Wasserstoffbrückenbindungen geht, die sich zwischen Alkoholmolekülen bilden und die einzelnen Moleküle nicht wegfliegen lassen.

Merkmal der physikalischen Eigenschaften: Löslichkeit in Wasser

• Niedrige Alkohole sind wasserlöslich, höhere Alkohole sind unlöslich. Wieso den?
• Wasserstoffbrückenbindungen sind zu schwach, um ein Alkoholmolekül, das einen großen unlöslichen Anteil hat, zwischen Wassermolekülen zu halten.

Merkmal der physikalischen Eigenschaften: Kontraktion

• Warum verwenden sie beim Lösen von Rechenproblemen niemals Volumen, sondern nur Masse?
• Mischen Sie 500 ml Alkohol und 500 ml Wasser. Wir erhalten 930 ml Lösung. Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Alkohol- und Wassermolekülen sind so groß, dass das Gesamtvolumen der Lösung abnimmt, ihre "Kompression" (vom lateinischen contraktio - Kompression).

Sind Alkohole Säuren?

• Alkohole reagieren mit Alkalimetallen. Dabei wird das Wasserstoffatom der Hydroxylgruppe durch ein Metall ersetzt. Es sieht aus wie Säure.
• Aber die Säureeigenschaften von Alkoholen sind zu schwach, so schwach, dass Alkohole nicht auf Indikatoren einwirken.

Freundschaft mit der Verkehrspolizei.

• Alkoholiker sind Freunde der Verkehrspolizei? Aber wie!
• Wurden Sie schon einmal von einem Verkehrspolizisten angehalten? Hast du in einen Schlauch geatmet?
• Wenn Sie Pech hatten, fand die Alkoholoxidationsreaktion statt, bei der sich die Farbe änderte, und Sie mussten eine Geldstrafe zahlen.

Wir geben Wasser 1

Entzug von Wasser - Dehydration kann intramolekular sein, wenn die Temperatur mehr als 140 Grad beträgt. In diesem Fall wird ein Katalysator benötigt - konzentrierte Schwefelsäure.

Wir geben Wasser 2

Wenn die Temperatur verringert wird und der Katalysator unverändert bleibt, findet eine intermolekulare Dehydratisierung statt.

Reaktion mit Halogenwasserstoffen.

Diese Reaktion ist reversibel und erfordert einen Katalysator - konzentrierte Schwefelsäure.

Mit Alkohol befreundet sein oder nicht befreundet sein.

Die Frage ist interessant. Alkohol bezieht sich auf Xenobiotika - Substanzen, die nicht im menschlichen Körper enthalten sind, aber seine Vitalaktivität beeinträchtigen. Alles hängt von der Dosis ab.

1. Alkohol ist ein Nährstoff, der den Körper mit Energie versorgt. Im Mittelalter erhielt der Körper etwa 25 % der Energie durch Alkoholkonsum.
2. Alkohol ist ein Medikament, das desinfizierend und antibakteriell wirkt.
3. Alkohol ist ein Gift, das natürliche biologische Prozesse stört, innere Organe und die Psyche zerstört und bei übermäßigem Konsum zum Tod führt.

Alle Stoffe können in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen – fest, flüssig, gasförmig und Plasma. In der Antike glaubte man: Die Welt besteht aus Erde, Wasser, Luft und Feuer. Aggregatzustände von Stoffen entsprechen dieser visuellen Einteilung. Die Erfahrung zeigt, dass die Grenzen zwischen Aggregatzuständen sehr willkürlich sind. Gase bei niedrigen Drücken und niedrigen Temperaturen gelten als ideal, die Moleküle in ihnen entsprechen materiellen Punkten, die nur nach den Gesetzen des elastischen Stoßes kollidieren können. Die Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen im Moment des Aufpralls sind vernachlässigbar, die Kollisionen selbst erfolgen ohne Verlust an mechanischer Energie. Mit zunehmendem Abstand zwischen Molekülen muss aber auch die Wechselwirkung der Moleküle berücksichtigt werden. Diese Wechselwirkungen beginnen, den Übergang von einem gasförmigen Zustand zu einem flüssigen oder festen Zustand zu beeinflussen. Zwischen Molekülen können verschiedene Arten von Wechselwirkungen auftreten.

Die Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung haben keine Sättigung, anders als die Kräfte der chemischen Wechselwirkung von Atomen, die zur Bildung von Molekülen führen. Sie können elektrostatisch sein, wenn sie zwischen geladenen Teilchen wechselwirken. Erfahrungsgemäß ist die quantenmechanische Wechselwirkung, die vom Abstand und der gegenseitigen Orientierung der Moleküle abhängt, bei Molekülabständen von mehr als 10 -9 m vernachlässigbar, bei verdünnten Gasen kann sie vernachlässigt werden oder es kann von einem Potential ausgegangen werden Energie der Wechselwirkung ist praktisch Null. Bei kleinen Abständen ist diese Energie klein, bei wirken die Kräfte der gegenseitigen Anziehung

at - gegenseitige Abstoßung und Kraft

Anziehung und Abstoßung von Molekülen sind ausgeglichen und F= 0. Hier werden die Kräfte durch ihre Verbindung mit der potentiellen Energie bestimmt, aber die Teilchen bewegen sich mit einem gewissen Vorrat an kinetischer Energie

gut. Lassen Sie ein Molekül bewegungslos sein und ein anderes damit kollidieren, das eine solche Energieversorgung hat. Nähern sich die Moleküle einander an, verrichten die Anziehungskräfte positive Arbeit und die potentielle Energie ihrer Wechselwirkung nimmt auf Distanz ab, gleichzeitig nimmt die kinetische Energie (und Geschwindigkeit) zu. Wenn der Abstand geringer wird, werden die anziehenden Kräfte durch abstoßende Kräfte ersetzt. Die Arbeit, die das Molekül gegen diese Kräfte verrichtet, ist negativ.

Das Molekül nähert sich dem unbeweglichen Molekül, bis seine kinetische Energie vollständig in Potential umgewandelt ist. Mindestabstand d, welche Moleküle sich annähern können, heißt effektiver Moleküldurchmesser. Nach dem Anhalten beginnt sich das Molekül unter Einwirkung von Abstoßungskräften mit zunehmender Geschwindigkeit zu entfernen. Nach erneutem Überschreiten der Distanz fällt das Molekül in den Bereich der Anziehungskräfte, was seine Entfernung verlangsamt. Der effektive Durchmesser hängt vom anfänglichen Vorrat an kinetischer Energie ab, d.h. dieser Wert ist nicht konstant. Bei gleichen Abständen hat die potenzielle Wechselwirkungsenergie einen unendlich großen Wert oder eine "Barriere", die verhindert, dass sich die Zentren der Moleküle in kürzerer Entfernung nähern. Das Verhältnis der mittleren potentiellen Wechselwirkungsenergie zur mittleren kinetischen Energie bestimmt den Aggregatzustand eines Stoffes: bei Gasen bei Flüssigkeiten, bei Feststoffen

Kondensierte Medien sind Flüssigkeiten und Feststoffe. In ihnen befinden sich Atome und Moleküle nahe, fast berührend. Der durchschnittliche Abstand zwischen den Zentren von Molekülen in Flüssigkeiten und Feststoffen beträgt etwa (2 -5) 10 -10 m. Ihre Dichten sind ungefähr gleich. Atomabstände überschreiten die Distanzen, über die sich Elektronenwolken so weit durchdringen, dass Abstoßungskräfte entstehen. Zum Vergleich: In Gasen unter normalen Bedingungen beträgt der durchschnittliche Abstand zwischen Molekülen etwa 33 10 -10 m.

BEIM Flüssigkeiten zwischenmolekulare Wechselwirkung stärker ausgeprägt ist, äußert sich die thermische Bewegung von Molekülen in schwachen Schwingungen um die Gleichgewichtslage und springt sogar von einer Lage zur anderen. Daher haben sie nur eine Nahordnung in der Anordnung der Teilchen, d. h. Konsistenz in der Anordnung nur der nächsten Teilchen und eine charakteristische Fluidität.

Feststoffe zeichnen sich durch Steifigkeit der Struktur aus, haben ein genau definiertes Volumen und eine Form, die sich unter Einfluss von Temperatur und Druck wesentlich weniger verändern. Bei Festkörpern sind amorphe und kristalline Zustände möglich. Es gibt auch Zwischenprodukte - Flüssigkristalle. Aber die Atome in Festkörpern sind keineswegs bewegungslos, wie man meinen könnte. Jeder von ihnen schwankt ständig unter dem Einfluss elastischer Kräfte, die zwischen Nachbarn entstehen. Die meisten Elemente und Verbindungen haben unter dem Mikroskop eine Kristallstruktur.

Salzkörner sehen also wie ideale Würfel aus. In Kristallen sind Atome an den Knoten des Kristallgitters fixiert und können nur in der Nähe der Gitterknoten schwingen. Kristalle stellen echte Festkörper dar, und Festkörper wie Kunststoff oder Asphalt nehmen sozusagen eine Zwischenstellung zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten ein. Ein amorpher Körper hat wie eine Flüssigkeit eine Nahordnung, aber die Wahrscheinlichkeit von Sprüngen ist gering. Glas kann also als unterkühlte Flüssigkeit betrachtet werden, die eine erhöhte Viskosität aufweist. Flüssigkristalle haben die Fluidität von Flüssigkeiten, behalten aber die Ordnung der Atomanordnung bei und haben anisotrope Eigenschaften.

Die chemischen Bindungen von Atomen (und so weiter) in Kristallen sind die gleichen wie in Molekülen. Die Struktur und Steifigkeit von Festkörpern wird durch die unterschiedlichen elektrostatischen Kräfte bestimmt, die die Atome, aus denen der Körper besteht, aneinander binden. Der Mechanismus, der Atome zu Molekülen bindet, kann zur Bildung fester periodischer Strukturen führen, die als Makromoleküle betrachtet werden können. Wie ionische und kovalente Moleküle gibt es ionische und kovalente Kristalle. Ionengitter in Kristallen werden durch Ionenbindungen zusammengehalten (siehe Abb. 7.1). Die Struktur von Kochsalz ist so, dass jedes Natriumion sechs Nachbarn hat - Chloridionen. Diese Verteilung entspricht einem Energieminimum, d.h. wenn eine solche Konfiguration gebildet wird, wird die maximale Energie freigesetzt. Wenn die Temperatur unter den Schmelzpunkt fällt, wird daher eine Tendenz zur Bildung reiner Kristalle beobachtet. Bei einer Temperaturerhöhung reicht die thermische kinetische Energie aus, um die Bindung zu lösen, der Kristall beginnt zu schmelzen und die Struktur bricht zusammen. Kristallpolymorphismus ist die Fähigkeit, Zustände mit unterschiedlichen Kristallstrukturen zu bilden.

Wenn sich die Verteilung der elektrischen Ladung in neutralen Atomen ändert, kann es zu einer schwachen Wechselwirkung zwischen Nachbarn kommen. Diese Bindung wird als Molekül- oder Van-der-Waals-Bindung bezeichnet (wie in einem Wasserstoffmolekül). Die elektrostatischen Anziehungskräfte können aber auch zwischen neutralen Atomen entstehen, dann treten keine Umlagerungen in den Elektronenhüllen von Atomen auf. Die gegenseitige Abstoßung bei der Annäherung von Elektronenhüllen verschiebt den Schwerpunkt negativer Ladungen relativ zu positiven. Jedes der Atome induziert im anderen einen elektrischen Dipol, was zu ihrer Anziehung führt. Dies ist die Wirkung zwischenmolekularer Kräfte oder Van-der-Waals-Kräfte, die einen großen Aktionsradius haben.

Da das Wasserstoffatom sehr klein ist und sein Elektron leicht verschoben werden kann, wird es oft von zwei Atomen gleichzeitig angezogen und bildet eine Wasserstoffbrücke. Die Wasserstoffbrücke ist auch für die Wechselwirkung der Wassermoleküle untereinander verantwortlich. Es erklärt viele der einzigartigen Eigenschaften von Wasser und Eis (Abbildung 7.4).

kovalente Bindung(oder atomar) wird aufgrund der internen Wechselwirkung neutraler Atome erreicht. Ein Beispiel für eine solche Bindung ist die Bindung im Methanmolekül. Eine hochgebundene Form von Kohlenstoff ist Diamant (vier Wasserstoffatome sind durch vier Kohlenstoffatome ersetzt).

Kohlenstoff, aufgebaut auf einer kovalenten Bindung, bildet also einen Kristall in Form eines Diamanten. Jedes Atom ist von vier Atomen umgeben, die einen regelmäßigen Tetraeder bilden. Aber jeder von ihnen ist gleichzeitig der Scheitelpunkt des benachbarten Tetraeders. Unter anderen Bedingungen kristallisieren die gleichen Kohlenstoffatome ein Graphit. Im Graphit sind sie ebenfalls durch atomare Bindungen verbunden, bilden aber Flächen aus scherfähigen, sechseckigen Wabenzellen. Der Abstand zwischen den Atomen, die sich an den Ecken der Sechsecke befinden, beträgt 0,142 nm. Die Schichten befinden sich in einem Abstand von 0,335 nm, d.h. schwach gebunden, daher ist Graphit plastisch und weich (Abb. 7.5). 1990 gab es einen Boom in der Forschungsarbeit, ausgelöst durch eine Meldung über den Erhalt einer neuen Substanz - Fullerit, bestehend aus Kohlenstoffmolekülen - Fullerenen. Diese Form von Kohlenstoff ist molekular; Das kleinste Element ist kein Atom, sondern ein Molekül. Es ist nach dem Architekten R. Fuller benannt, der 1954 ein Patent für den Bau von Strukturen aus Sechsecken und Fünfecken erhielt, die eine Halbkugel bilden. Molekül aus 60 Kohlenstoffatome mit einem Durchmesser von 0,71 nm wurden 1985 entdeckt, dann wurden Moleküle entdeckt usw. Alle hatten stabile Oberflächen,

aber die Moleküle C 60 und Mit 70 . Es ist logisch anzunehmen, dass Graphit als Ausgangsmaterial für die Synthese von Fullerenen verwendet wird. Wenn dies der Fall ist, sollte der Radius des hexagonalen Fragments 0,37 nm betragen. Es stellte sich jedoch heraus, dass es gleich 0,357 nm war. Dieser Unterschied von 2 % ist darauf zurückzuführen, dass sich auf der Kugeloberfläche an den Ecken von 20 regelmäßigen Sechsecken, die von Graphit übernommen wurden, und 12 regelmäßigen Pentaedern, d. h. das Design ähnelt einem Fußball. Es stellt sich heraus, dass beim "Stitching" in eine geschlossene Kugel einige der flachen Sechsecke zu Pentaedern wurden. Bei Raumtemperatur kondensieren C 60 -Moleküle zu einer Struktur, in der jedes Molekül 12 Nachbarn im Abstand von 0,3 nm hat. Beim T= 349 K, tritt ein Phasenübergang erster Ordnung auf - das Gitter wird in ein kubisches umgeordnet. Der Kristall selbst ist ein Halbleiter, aber wenn dem C 60 -Kristallfilm ein Alkalimetall hinzugefügt wird, tritt bei einer Temperatur von 19 K Supraleitung auf. Wenn das eine oder andere Atom in dieses Hohlmolekül eingeführt wird, kann es als Grundlage für verwendet werden Schaffung eines Speichermediums mit ultrahoher Informationsdichte: Die Aufzeichnungsdichte wird 4-10 12 Bit/cm2 erreichen. Zum Vergleich ergibt ein Film aus ferromagnetischem Material eine Aufzeichnungsdichte in der Größenordnung von 10 7 Bits/cm 2 und optische Platten, d. h. Lasertechnologie, – 10 8 Bit/cm 2 . Dieser Kohlenstoff hat auch andere einzigartige Eigenschaften, die in der Medizin und Pharmakologie besonders wichtig sind.

manifestiert sich in Metallkristallen metallische Bindung, wenn alle Atome in einem Metall ihre Valenzelektronen "zur kollektiven Nutzung" abgeben. Sie sind schwach an Atomkerne gebunden und können sich frei entlang des Kristallgitters bewegen. Etwa 2/5 der chemischen Elemente sind Metalle. In Metallen (außer Quecksilber) kommt es zu einer Bindung, wenn sich die freien Orbitale von Metallatomen überlappen und durch Bildung eines Kristallgitters Elektronen abgelöst werden. Es stellt sich heraus, dass die Kationen des Gitters in Elektronengas gehüllt sind. Eine metallische Bindung entsteht, wenn sich Atome in einem Abstand nähern, der kleiner ist als die Größe der äußeren Elektronenwolke. Bei dieser Konfiguration (Pauli-Prinzip) nimmt die Energie der externen Elektronen zu und die Kerne der Nachbarn beginnen, diese externen Elektronen anzuziehen, die Elektronenwolken zu verwischen, sie gleichmäßig über das Metall zu verteilen und sie in ein Elektronengas umzuwandeln. So entstehen Leitungselektronen, die die hohe elektrische Leitfähigkeit von Metallen erklären. In ionischen und kovalenten Kristallen sind die äußeren Elektronen praktisch gebunden, und die Leitfähigkeit dieser Festkörper ist sehr gering, werden sie genannt Isolatoren.

Die innere Energie von Flüssigkeiten wird durch die Summe der inneren Energien der makroskopischen Subsysteme, in die sie gedanklich unterteilt werden kann, und der Wechselwirkungsenergien dieser Subsysteme bestimmt. Die Wechselwirkung erfolgt durch molekulare Kräfte mit einer Reichweite von etwa 10 -9 m. Bei Makrosystemen ist die Wechselwirkungsenergie proportional zur Kontaktfläche, also klein, wie der Anteil der Oberflächenschicht, aber das ist nicht notwendig. Sie wird als Oberflächenenergie bezeichnet und sollte bei Problemen im Zusammenhang mit der Oberflächenspannung berücksichtigt werden. Typischerweise nehmen Flüssigkeiten bei gleichem Gewicht ein größeres Volumen ein, haben also eine geringere Dichte. Aber warum nehmen die Volumina von Eis und Wismut beim Schmelzen ab und behalten diesen Trend auch nach dem Schmelzpunkt noch einige Zeit bei? Es stellt sich heraus, dass diese Substanzen im flüssigen Zustand dichter sind.

In einer Flüssigkeit wird jedes Atom von seinen Nachbarn beaufschlagt und oszilliert innerhalb des von ihnen erzeugten anisotropen Potentialtopfs. Im Gegensatz zu einem festen Körper ist dieser Brunnen nicht tief, da entfernte Nachbarn fast keine Wirkung haben. Die nächste Umgebung von Partikeln in einer Flüssigkeit ändert sich, d.h. die Flüssigkeit fließt. Beim Erreichen einer bestimmten Temperatur siedet die Flüssigkeit, während des Siedens bleibt die Temperatur konstant. Die einfallende Energie wird zum Aufbrechen von Bindungen aufgewendet, und wenn sie vollständig gebrochen sind, verwandelt sich die Flüssigkeit in ein Gas.

Die Dichten von Flüssigkeiten sind bei gleichen Drücken und Temperaturen viel größer als die Dichten von Gasen. Das Volumen des siedenden Wassers beträgt also nur 1/1600 des Volumens der gleichen Masse Wasserdampf. Das Volumen einer Flüssigkeit hängt wenig von Druck und Temperatur ab. Unter normalen Bedingungen (20 °C und einem Druck von 1,013 · 10 5 Pa) nimmt Wasser ein Volumen von 1 Liter ein. Bei einer Temperaturabnahme auf 10 ° C nimmt das Volumen bei einer Druckerhöhung nur um 0,0021 ab - um den Faktor zwei.

Obwohl es noch kein einfaches ideales Modell einer Flüssigkeit gibt, ist ihre Mikrostruktur ausreichend untersucht und ermöglicht es, die meisten ihrer makroskopischen Eigenschaften qualitativ zu erklären. Die Tatsache, dass der Zusammenhalt von Molekülen in Flüssigkeiten schwächer ist als in einem Festkörper, wurde von Galileo bemerkt; Er war überrascht, dass sich große Wassertropfen auf Kohlblättern ansammeln und sich nicht über das Blatt verteilen. Verschüttetes Quecksilber oder Wassertropfen auf einer fettigen Oberfläche nehmen durch Adhäsion die Form kleiner Kugeln an. Wenn die Moleküle einer Substanz von den Molekülen einer anderen Substanz angezogen werden, spricht man von Benetzung, B. Leim und Holz, Öl und Metall (trotz des enormen Drucks bleibt das Öl in den Lagern zurück). Aber Wasser steigt in dünnen Röhren, Kapillaren genannt, auf und steigt umso höher, je dünner die Röhre ist. Es kann keine andere Erklärung geben als die Wirkung der Benetzung von Wasser und Glas. Die Benetzungskräfte zwischen Glas und Wasser sind größer als zwischen Wassermolekülen. Bei Quecksilber ist der Effekt umgekehrt: Die Benetzung von Quecksilber und Glas ist schwächer als die Kohäsionskräfte zwischen Quecksilberatomen. Galilei bemerkte, dass eine eingefettete Nadel auf Wasser schwimmen kann, obwohl dies dem Gesetz von Archimedes widerspricht. Wenn die Nadel schwimmt,

aber beachten Sie eine leichte Ablenkung der Wasseroberfläche, die sozusagen dazu neigt, sich zu begradigen. Die Kohäsionskräfte zwischen den Wassermolekülen reichen aus, um zu verhindern, dass die Nadel ins Wasser fällt. Die Oberflächenschicht schützt wie ein Film das Wasser Oberflächenspannung, die dazu neigt, der Form des Wassers die kleinste Oberfläche zu geben - kugelförmig. Aber die Nadel schwimmt nicht mehr auf der Alkoholoberfläche, denn wenn Alkohol zu Wasser hinzugefügt wird, nimmt die Oberflächenspannung ab und die Nadel sinkt. Seife reduziert auch die Oberflächenspannung, so dass heiße Seifenlauge, die in Ritzen und Ritzen eindringt, Schmutz, insbesondere Fett, besser entfernt, während sich reines Wasser einfach zu Tröpfchen zusammenrollen würde.

Plasma ist der vierte Aggregatzustand der Materie, ein Gas aus einer Ansammlung geladener Teilchen, die über große Entfernungen wechselwirken. In diesem Fall ist die Anzahl positiver und negativer Ladungen ungefähr gleich, so dass das Plasma elektrisch neutral ist. Von den vier Elementen entspricht Plasma dem Feuer. Um ein Gas in einen Plasmazustand zu überführen, ist es notwendig ionisieren Elektronen von Atomen abstreifen. Die Ionisierung kann durch Erhitzen, durch Einwirkung einer elektrischen Entladung oder durch harte Strahlung erfolgen. Materie im Universum befindet sich hauptsächlich in einem ionisierten Zustand. In Sternen wird die Ionisierung thermisch, in verdünnten Nebeln und interstellarem Gas durch ultraviolette Strahlung von Sternen verursacht. Auch unsere Sonne besteht aus Plasma, dessen Strahlung die oberen Schichten der Erdatmosphäre ionisiert, sog Ionosphäre, die Möglichkeit einer weitreichenden Funkkommunikation hängt von seinem Zustand ab. Unter irdischen Bedingungen ist Plasma selten - in Leuchtstofflampen oder im Lichtbogen. In Labor und Technik wird Plasma meist durch eine elektrische Entladung erzeugt. In der Natur geschieht dies durch Blitze. Bei der Ionisation durch eine Entladung entstehen Elektronenlawinen, ähnlich dem Ablauf einer Kettenreaktion. Um thermonukleare Energie zu erhalten, wird die Injektionsmethode verwendet: Auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigte Gasionen werden in Magnetfallen injiziert, ziehen Elektronen aus der Umgebung an und bilden ein Plasma. Es wird auch Druckionisation verwendet - Stoßwellen. Diese Ionisationsmethode findet sich in superdichten Sternen und möglicherweise im Erdkern.

Jede Kraft, die auf Ionen und Elektronen wirkt, verursacht einen elektrischen Strom. Wenn es nicht mit äußeren Feldern verbunden ist und nicht im Plasma eingeschlossen ist, ist es polarisiert. Plasma gehorcht den Gasgesetzen, aber wenn ein Magnetfeld angelegt wird, das die Bewegung geladener Teilchen reguliert, zeigt es Eigenschaften, die für ein Gas völlig ungewöhnlich sind. In einem starken Magnetfeld beginnen sich die Teilchen um die Kraftlinien zu drehen, und entlang des Magnetfelds bewegen sie sich frei. Man sagt, dass diese helikale Bewegung die Struktur der Feldlinien verschiebt und das Feld im Plasma „eingefroren“ wird. Ein verdünntes Plasma wird durch ein Teilchensystem beschrieben, während ein dichteres Plasma durch ein Flüssigkeitsmodell beschrieben wird.

Die hohe elektrische Leitfähigkeit von Plasma ist der Hauptunterschied zu Gas. Die Leitfähigkeit von kaltem Plasma auf der Sonnenoberfläche (0,8 10 -19 J) erreicht die Leitfähigkeit von Metallen, und bei thermonuklearer Temperatur (1,6 10 -15 J) leitet Wasserstoffplasma unter normalen Bedingungen den Strom 20-mal besser als Kupfer. Da Plasma in der Lage ist, Strom zu leiten, wird darauf oft das Modell einer leitenden Flüssigkeit angewendet. Es wird als kontinuierliches Medium betrachtet, obwohl die Kompressibilität es von einer gewöhnlichen Flüssigkeit unterscheidet, aber dieser Unterschied zeigt sich nur in Strömungen, deren Geschwindigkeit größer als die Schallgeschwindigkeit ist. Das Verhalten einer leitfähigen Flüssigkeit wird in einer sogenannten Wissenschaft untersucht Magnetische Hydrodynamik. Im Weltraum ist jedes Plasma ein idealer Leiter, und die Gesetze des gefrorenen Feldes sind weit verbreitet. Das Modell einer leitenden Flüssigkeit ermöglicht es, den Mechanismus des Plasmaeinschlusses durch ein Magnetfeld zu verstehen. So werden Plasmaströme von der Sonne ausgestoßen, die die Erdatmosphäre beeinflussen. Die Strömung selbst hat kein Magnetfeld, aber ein Fremdfeld kann nach dem Gefriergesetz nicht in sie eindringen. Plasma-Solarströme verdrängen externe interplanetare Magnetfelder aus der Nähe der Sonne. Dort, wo das Feld schwächer ist, entsteht ein magnetischer Hohlraum. Wenn sich diese korpuskulären Plasmaströme der Erde nähern, kollidieren sie mit dem Magnetfeld der Erde und werden gezwungen, sie nach demselben Gesetz zu umströmen. Es stellt sich eine Art Kaverne heraus, in der das Magnetfeld gesammelt wird und in die Plasmaströme nicht eindringen. Auf seiner Oberfläche sammeln sich geladene Teilchen an, die von Raketen und Satelliten entdeckt wurden - das ist der äußere Strahlungsgürtel der Erde. Diese Ideen wurden auch zur Lösung von Problemen des Plasmaeinschlusses durch ein Magnetfeld in speziellen Geräten - Tokamaks (von der Abkürzung der Wörter: toroidale Kammer, Magnet) verwendet. Mit vollständig ionisiertem Plasma, das in diesen und anderen Systemen enthalten ist, besteht die Hoffnung, eine kontrollierte thermonukleare Reaktion auf der Erde zu erhalten. Dies würde eine saubere und billige Energiequelle (Meerwasser) bereitstellen. Es wird auch daran gearbeitet, Plasma mittels fokussierter Laserstrahlung zu erhalten und zurückzuhalten.

Am weitesten verbreitet ist das Wissen um drei Aggregatzustände: flüssig, fest, gasförmig, manchmal denkt man an Plasma, seltener an Flüssigkristall. Kürzlich hat sich im Internet eine Liste von 17 Phasen der Materie verbreitet, die dem berühmten () Stephen Fry entnommen ist. Deshalb werden wir ausführlicher darüber sprechen, weil. man sollte etwas mehr über Materie wissen, schon um die Vorgänge im Universum besser zu verstehen.

Die unten angegebene Liste der Aggregatzustände der Materie steigt vom kältesten zum heißesten Zustand und so weiter. darf fortgesetzt werden. Gleichzeitig sollte verstanden werden, dass aus dem gasförmigen Zustand (Nr. 11), dem „expandiertesten“, auf beiden Seiten der Liste, der Kompressionsgrad der Substanz und ihr Druck (mit einigen Vorbehalten für solche unerforschten hypothetische Zustände wie Quanten-, Strahlen- oder schwach symmetrische Zustände) Nach dem Text folgt eine visuelle Darstellung der Phasenübergänge der Materie.

1. Quanten- der Aggregatzustand der Materie, der erreicht wird, wenn die Temperatur auf den absoluten Nullpunkt sinkt, wodurch innere Bindungen verschwinden und Materie in freie Quarks zerfällt.

2. Bose-Einstein-Kondensat- der Aggregatzustand der Materie, der auf Bosonen beruht, die auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (weniger als ein Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt) abgekühlt sind. In einem so stark abgekühlten Zustand befinden sich ausreichend viele Atome in ihren minimal möglichen Quantenzuständen, und Quanteneffekte beginnen sich auf makroskopischer Ebene zu manifestieren. Bose-Einstein-Kondensat (häufig als „Bose-Kondensat“ oder einfach „zurück“ bezeichnet) entsteht, wenn Sie ein chemisches Element auf extrem niedrige Temperaturen (normalerweise knapp über dem absoluten Nullpunkt, minus 273 Grad Celsius) abkühlen wo alles aufhört sich zu bewegen).
Hier beginnen seltsame Dinge zu passieren. Prozesse, die normalerweise nur auf atomarer Ebene beobachtbar sind, finden jetzt auf Skalen statt, die groß genug sind, um mit bloßem Auge beobachtet zu werden. Wenn Sie beispielsweise einen "Rücken" in ein Becherglas geben und die gewünschte Temperatur einstellen, beginnt die Substanz, die Wand hinaufzukriechen und schließlich von selbst herauszukommen.
Anscheinend haben wir es hier mit einem vergeblichen Versuch der Materie zu tun, ihre eigene Energie (die sich bereits auf dem niedrigsten aller möglichen Niveaus befindet) zu senken.
Das Verlangsamen von Atomen mit Kühlgeräten erzeugt einen einzigartigen Quantenzustand, der als Bose-Kondensat oder Bose-Einstein bekannt ist. Dieses Phänomen wurde 1925 von A. Einstein als Ergebnis einer Verallgemeinerung der Arbeit von S. Bose vorhergesagt, in der die statistische Mechanik für Teilchen aufgebaut wurde, die von masselosen Photonen bis zu Atomen mit Masse reichten (Einsteins Manuskript, das als verschollen galt, wurde 2005 in der Bibliothek der Universität Leiden gefunden). Das Ergebnis der Bemühungen von Bose und Einstein war das Bose-Konzept eines Gases, das der Bose-Einstein-Statistik gehorcht, die die statistische Verteilung identischer Teilchen mit ganzzahligem Spin, den sogenannten Bosonen, beschreibt. Bosonen, das sind zum Beispiel sowohl einzelne Elementarteilchen – Photonen, als auch ganze Atome – können sich in gleichen Quantenzuständen befinden. Einstein schlug vor, dass das Abkühlen von Atomen – Bosonen auf sehr niedrige Temperaturen – dazu führen würde, dass sie in den niedrigstmöglichen Quantenzustand übergehen (oder mit anderen Worten kondensieren). Das Ergebnis einer solchen Verdichtung wird die Entstehung einer neuen Form von Materie sein.
Dieser Übergang tritt unterhalb der kritischen Temperatur auf, die für ein homogenes dreidimensionales Gas gilt, das aus nicht wechselwirkenden Teilchen ohne innere Freiheitsgrade besteht.

3. Fermionisches Kondensat- Aggregatzustand eines Stoffes, ähnlich dem Träger, aber unterschiedlicher Struktur. Bei Annäherung an den absoluten Nullpunkt verhalten sich Atome je nach Größe ihres eigenen Drehimpulses (Spin) unterschiedlich. Bosonen haben ganzzahlige Spins, während Fermionen Spins haben, die Vielfache von 1/2 (1/2, 3/2, 5/2) sind. Fermionen gehorchen dem Pauli-Ausschlussprinzip, das besagt, dass zwei Fermionen nicht denselben Quantenzustand haben können. Für Bosonen gibt es kein solches Verbot, und daher haben sie die Möglichkeit, in einem Quantenzustand zu existieren und dabei das sogenannte Bose-Einstein-Kondensat zu bilden. Der Prozess der Bildung dieses Kondensats ist für den Übergang in den supraleitenden Zustand verantwortlich.
Elektronen haben Spin 1/2 und sind daher Fermionen. Sie verbinden sich zu Paaren (sogenannte Cooper-Paare), die dann ein Bose-Kondensat bilden.
Amerikanische Wissenschaftler versuchten, durch Tiefenkühlung eine Art Molekül aus Fermion-Atomen zu gewinnen. Der Unterschied zu echten Molekülen bestand darin, dass es keine chemische Bindung zwischen den Atomen gab – sie bewegten sich nur auf korrelierte Weise zusammen. Die Bindung zwischen Atomen erwies sich als noch stärker als zwischen Elektronen in Cooper-Paaren. Für die gebildeten Fermionenpaare ist der Gesamtspin nicht mehr ein Vielfaches von 1/2, sie verhalten sich also bereits wie Bosonen und können ein Bose-Kondensat mit einem einzigen Quantenzustand bilden. Während des Experiments wurde ein Gas aus Kalium-40-Atomen auf 300 Nanokelvin abgekühlt, während das Gas in einer sogenannten optischen Falle eingeschlossen war. Dann wurde ein externes Magnetfeld angelegt, mit dessen Hilfe die Art der Wechselwirkungen zwischen Atomen verändert werden konnte - statt einer starken Abstoßung wurde eine starke Anziehung beobachtet. Bei der Analyse des Einflusses des Magnetfelds konnte ein solcher Wert gefunden werden, bei dem sich die Atome wie Cooper-Elektronenpaare zu verhalten begannen. In der nächsten Phase des Experiments schlagen die Wissenschaftler vor, die Effekte der Supraleitung für das fermionische Kondensat zu erhalten.

4. Superflüssige Materie- ein Zustand, in dem die Substanz praktisch keine Viskosität hat und beim Fließen keine Reibung mit einer festen Oberfläche erfährt. Die Folge davon ist zum Beispiel ein so interessanter Effekt wie das völlig spontane „Herauskriechen“ von superflüssigem Helium aus dem Gefäß entlang seiner Wände gegen die Schwerkraft. Natürlich liegt hier keine Verletzung des Energieerhaltungssatzes vor. In Abwesenheit von Reibungskräften wirken auf Helium nur Gravitationskräfte, Kräfte der interatomaren Wechselwirkung zwischen Helium und den Wänden des Gefäßes und zwischen Heliumatomen. Die Kräfte der interatomaren Wechselwirkung übersteigen also alle anderen Kräfte zusammengenommen. Infolgedessen neigt Helium dazu, sich so weit wie möglich über alle möglichen Oberflächen zu verteilen und "wandert" daher entlang der Gefäßwände. 1938 bewies der sowjetische Wissenschaftler Pyotr Kapitsa, dass Helium in einem superflüssigen Zustand existieren kann.
Es ist erwähnenswert, dass viele der ungewöhnlichen Eigenschaften von Helium schon seit geraumer Zeit bekannt sind. Doch auch in den letzten Jahren „verwöhnt“ uns dieses chemische Element mit interessanten und unerwarteten Effekten. So faszinierten Moses Chan und Eun-Syong Kim von der University of Pennsylvania im Jahr 2004 die wissenschaftliche Welt, indem sie behaupteten, dass es ihnen gelungen sei, einen völlig neuen Zustand von Helium zu erreichen – einen superflüssigen Feststoff. In diesem Zustand können einige Heliumatome im Kristallgitter andere umströmen und somit Helium sich selbst durchströmen. Der Effekt der „Superhärte“ wurde bereits 1969 theoretisch vorhergesagt. Und im Jahr 2004 - als ob experimentelle Bestätigung. Spätere und sehr kuriose Experimente zeigten jedoch, dass alles nicht so einfach ist, und vielleicht ist eine solche Interpretation des Phänomens, das früher für die Suprafluidität von festem Helium gehalten wurde, falsch.
Das Experiment der Wissenschaftler um Humphrey Maris von der Brown University in den USA war einfach und elegant. Die Wissenschaftler stellten ein umgedrehtes Reagenzglas in einen geschlossenen Tank mit flüssigem Helium. Ein Teil des Heliums im Reagenzglas und im Tank wurde so eingefroren, dass die Grenze zwischen Flüssigkeit und Feststoff im Reagenzglas höher war als im Tank. Mit anderen Worten, im oberen Teil des Reagenzglases befand sich flüssiges Helium und im unteren Teil festes Helium, das reibungslos in die feste Phase des Tanks überging, über die ein wenig flüssiges Helium gegossen wurde - niedriger als der Flüssigkeitsspiegel im Reagenzglas. Wenn flüssiges Helium durch festes Material zu sickern beginnt, nimmt der Niveauunterschied ab, und wir können von festem superflüssigem Helium sprechen. Und im Prinzip nahm in drei von 13 Experimenten der Pegelunterschied ab.

5. Superharte Materie- ein Aggregatzustand, in dem Materie durchsichtig ist und wie eine Flüssigkeit „fließen“ kann, tatsächlich aber keine Viskosität aufweist. Solche Flüssigkeiten sind seit vielen Jahren bekannt und werden Superfluide genannt. Tatsache ist, dass die Supraflüssigkeit, wenn sie gerührt wird, fast ewig zirkuliert, während sich die normale Flüssigkeit schließlich beruhigt. Die ersten beiden Superflüssigkeiten wurden von Forschern mit Helium-4 und Helium-3 hergestellt. Sie wurden fast bis zum absoluten Nullpunkt abgekühlt – auf minus 273 Grad Celsius. Und aus Helium-4 gelang es amerikanischen Wissenschaftlern, einen superharten Körper zu bekommen. Sie komprimierten das gefrorene Helium durch mehr als 60-fachen Druck, und dann wurde das mit der Substanz gefüllte Glas auf einer rotierenden Scheibe installiert. Bei einer Temperatur von 0,175 Grad Celsius begann die Scheibe plötzlich freier zu rotieren, was Wissenschaftlern zufolge darauf hindeutet, dass Helium zu einem Superkörper geworden ist.

6. Solide- der Aggregatzustand der Materie, gekennzeichnet durch die Stabilität der Form und die Art der thermischen Bewegung von Atomen, die kleine Schwingungen um die Gleichgewichtspositionen erzeugen. Der stabile Zustand von Festkörpern ist kristallin. Festkörper werden durch ionische, kovalente, metallische und andere Arten von Bindungen zwischen Atomen unterschieden, was die Vielfalt ihrer physikalischen Eigenschaften bestimmt. Die elektrischen und einige andere Eigenschaften von Festkörpern werden hauptsächlich durch die Art der Bewegung der äußeren Elektronen ihrer Atome bestimmt. Festkörper werden nach ihren elektrischen Eigenschaften in Dielektrika, Halbleiter und Metalle eingeteilt, nach ihren magnetischen Eigenschaften in Diamagnete, Paramagnete und Körper mit geordneter magnetischer Struktur. Die Untersuchung der Eigenschaften von Festkörpern wurde zu einem großen Bereich zusammengefasst - der Festkörperphysik, deren Entwicklung durch die Erfordernisse der Technologie angeregt wird.

7. Amorpher Feststoff- ein kondensierter Aggregatzustand eines Stoffes, gekennzeichnet durch die Isotropie der physikalischen Eigenschaften aufgrund der ungeordneten Anordnung von Atomen und Molekülen. In amorphen Festkörpern schwingen Atome um zufällig angeordnete Punkte. Im Gegensatz zum kristallinen Zustand erfolgt der Übergang von fest amorph zu flüssig allmählich. Verschiedene Substanzen befinden sich im amorphen Zustand: Gläser, Harze, Kunststoffe usw.

8. Flüssigkristall- dies ist ein bestimmter Aggregatzustand eines Stoffes, in dem er gleichzeitig die Eigenschaften eines Kristalls und einer Flüssigkeit aufweist. Wir müssen sofort einen Vorbehalt machen, dass nicht alle Substanzen im flüssigkristallinen Zustand sein können. Einige organische Substanzen mit komplexen Molekülen können jedoch einen bestimmten Aggregatzustand bilden - Flüssigkristall. Dieser Zustand wird beim Schmelzen von Kristallen bestimmter Substanzen durchgeführt. Beim Schmelzen entsteht eine flüssigkristalline Phase, die sich von gewöhnlichen Flüssigkeiten unterscheidet. Diese Phase existiert im Bereich von der Schmelztemperatur des Kristalls bis zu einer höheren Temperatur, bei der sich der Flüssigkristall in eine gewöhnliche Flüssigkeit umwandelt, wenn er erhitzt wird.
Wie unterscheidet sich ein Flüssigkristall von einer Flüssigkeit und einem gewöhnlichen Kristall und wie ähnelt er ihnen? Wie eine gewöhnliche Flüssigkeit ist ein Flüssigkristall flüssig und nimmt die Form eines Gefäßes an, in das er gegeben wird. Darin unterscheidet es sich von den allen bekannten Kristallen. Trotz dieser Eigenschaft, die es mit einer Flüssigkeit verbindet, hat es jedoch eine für Kristalle charakteristische Eigenschaft. Dies ist die räumliche Ordnung der Moleküle, die den Kristall bilden. Diese Anordnung ist zwar nicht so vollständig wie bei gewöhnlichen Kristallen, beeinflusst jedoch erheblich die Eigenschaften von Flüssigkristallen, was sie von gewöhnlichen Flüssigkeiten unterscheidet. Die unvollständige räumliche Ordnung der Moleküle, die einen Flüssigkristall bilden, äußert sich darin, dass in Flüssigkristallen keine vollständige Ordnung in der räumlichen Anordnung der Schwerpunkte der Moleküle vorliegt, obwohl es eine teilweise Ordnung geben kann. Das bedeutet, dass sie kein starres Kristallgitter haben. Daher haben Flüssigkristalle wie gewöhnliche Flüssigkeiten die Eigenschaft der Fließfähigkeit.
Eine obligatorische Eigenschaft von Flüssigkristallen, die sie gewöhnlichen Kristallen näher bringt, ist das Vorhandensein einer Ordnung in der räumlichen Orientierung von Molekülen. Eine solche Orientierungsordnung kann sich beispielsweise darin äußern, dass alle Längsachsen von Molekülen in einer Flüssigkristallprobe gleich orientiert sind. Diese Moleküle sollten eine längliche Form haben. Zusätzlich zu der einfachsten benannten Ordnung der Molekülachsen kann eine komplexere Orientierungsordnung von Molekülen in einem Flüssigkristall realisiert werden.
Abhängig von der Art der Ordnung der Molekülachsen werden Flüssigkristalle in drei Typen eingeteilt: nematisch, smektisch und cholesterisch.
Die Forschung zur Physik von Flüssigkristallen und ihren Anwendungen wird derzeit in allen am weitesten entwickelten Ländern der Welt auf breiter Front betrieben. Die heimische Forschung konzentriert sich sowohl auf akademische als auch auf industrielle Forschungseinrichtungen und hat eine lange Tradition. Die Werke von V. K. Frederiks an V.N. Zwetkow. In den letzten Jahren, der schnellen Erforschung von Flüssigkristallen, leisten russische Forscher auch einen bedeutenden Beitrag zur Entwicklung der Theorie von Flüssigkristallen im Allgemeinen und der Optik von Flüssigkristallen im Besonderen. Also, die Werke von I.G. Chistyakova, A. P. Kapustina, S.A. Brazovsky, S.A. Pikina, L.M. Blinov und viele andere sowjetische Forscher sind der wissenschaftlichen Gemeinschaft weithin bekannt und dienen als Grundlage für eine Reihe effektiver technischer Anwendungen von Flüssigkristallen.
Die Existenz von Flüssigkristallen wurde vor sehr langer Zeit festgestellt, nämlich im Jahr 1888, also vor fast einem Jahrhundert. Obwohl Wissenschaftler vor 1888 auf diesen Zustand der Materie gestoßen waren, wurde er später offiziell entdeckt.
Der erste Entdecker von Flüssigkristallen war der österreichische Botaniker Reinitzer. Bei der Untersuchung der von ihm synthetisierten neuen Substanz Cholesterylbenzoat stellte er fest, dass bei einer Temperatur von 145 ° C die Kristalle dieser Substanz schmelzen und eine trübe Flüssigkeit bilden, die das Licht stark streut. Bei fortgesetzter Erwärmung wird die Flüssigkeit bei Erreichen einer Temperatur von 179 ° C klar, dh sie beginnt sich optisch wie eine gewöhnliche Flüssigkeit wie Wasser zu verhalten. Cholesterylbenzoat zeigte in der trüben Phase unerwartete Eigenschaften. Reinitzer untersuchte diese Phase unter einem Polarisationsmikroskop und stellte fest, dass sie Doppelbrechung aufweist. Das bedeutet, dass der Brechungsindex des Lichts, also die Lichtgeschwindigkeit in dieser Phase, von der Polarisation abhängt.

9. Flüssigkeit- der Aggregatzustand eines Stoffes, der die Eigenschaften eines festen Zustands (Volumenerhaltung, eine bestimmte Zugfestigkeit) und eines gasförmigen Zustands (Formvariabilität) vereint. Eine Flüssigkeit ist durch eine Nahordnung in der Anordnung von Teilchen (Molekülen, Atomen) und einen kleinen Unterschied in der kinetischen Energie der thermischen Bewegung von Molekülen und ihrer potentiellen Wechselwirkungsenergie gekennzeichnet. Die thermische Bewegung von Flüssigkeitsmolekülen besteht aus Schwingungen um Gleichgewichtslagen und relativ seltenen Sprüngen von einer Gleichgewichtslage zur anderen, was mit der Fließfähigkeit der Flüssigkeit zusammenhängt.

10. Überkritisches Fluid(GFR) ist der Aggregatzustand eines Stoffes, bei dem der Unterschied zwischen flüssiger und gasförmiger Phase verschwindet. Jede Substanz bei einer Temperatur und einem Druck über dem kritischen Punkt ist ein überkritisches Fluid. Die Eigenschaften einer Substanz im überkritischen Zustand liegen zwischen ihren Eigenschaften in der Gas- und Flüssigphase. Daher hat SCF eine hohe Dichte, nahezu flüssig und eine niedrige Viskosität wie Gase. Der Diffusionskoeffizient hat dabei einen Zwischenwert zwischen Flüssigkeit und Gas. Substanzen im überkritischen Zustand können als Ersatz für organische Lösungsmittel in Labor- und Industrieprozessen verwendet werden. Überkritisches Wasser und überkritisches Kohlendioxid haben im Zusammenhang mit bestimmten Eigenschaften das größte Interesse und die größte Verbreitung erfahren.
Eine der wichtigsten Eigenschaften des überkritischen Zustands ist die Fähigkeit, Substanzen aufzulösen. Durch Änderung der Temperatur oder des Drucks der Flüssigkeit kann man ihre Eigenschaften in einem weiten Bereich verändern. Somit ist es möglich, ein Fluid zu erhalten, dessen Eigenschaften entweder denen einer Flüssigkeit oder eines Gases nahekommen. Das Lösungsvermögen einer Flüssigkeit nimmt also mit zunehmender Dichte (bei konstanter Temperatur) zu. Da die Dichte mit zunehmendem Druck zunimmt, kann eine Änderung des Drucks das Lösungsvermögen der Flüssigkeit (bei konstanter Temperatur) beeinflussen. Bei der Temperatur ist die Abhängigkeit der Flüssigkeitseigenschaften etwas komplizierter - bei konstanter Dichte steigt auch das Lösungsvermögen der Flüssigkeit, aber in der Nähe des kritischen Punktes kann eine leichte Temperaturerhöhung zu einem starken Abfall der Dichte führen. und dementsprechend Auflösungsvermögen. Überkritische Flüssigkeiten mischen sich unbegrenzt miteinander, sodass das System immer einphasig ist, wenn der kritische Punkt der Mischung erreicht ist. Die ungefähre kritische Temperatur eines binären Gemisches kann als arithmetisches Mittel der kritischen Parameter der Substanzen Tc(mix) = (Molanteil von A) x TcA + (Molanteil von B) x TcB berechnet werden.

11. Gasförmig- (Französisch Gaz, aus dem Griechischen Chaos - Chaos), der Aggregatzustand der Materie, in dem die kinetische Energie der thermischen Bewegung ihrer Teilchen (Moleküle, Atome, Ionen) die potentielle Energie der Wechselwirkungen zwischen ihnen und damit den Teilchen erheblich übersteigt sich frei bewegen und in Abwesenheit externer Felder das gesamte Volumen, das ihnen zur Verfügung gestellt wird, gleichmäßig ausfüllen.

12. Plasma- (aus dem Griechischen Plasma - geformt, geformt), ein Aggregatzustand, der ein ionisiertes Gas ist, in dem die Konzentrationen positiver und negativer Ladungen gleich sind (Quasi-Neutralität). Die überwiegende Mehrheit der Materie im Universum befindet sich im Plasmazustand: Sterne, galaktische Nebel und das interstellare Medium. In der Nähe der Erde existiert Plasma in Form von Sonnenwind, Magnetosphäre und Ionosphäre. Hochtemperaturplasma (T ~ 106 - 108 K) aus einer Mischung von Deuterium und Tritium wird mit dem Ziel untersucht, eine kontrollierte thermonukleare Fusion zu realisieren. Niedertemperaturplasma (T Ј 105K) wird in verschiedenen Gasentladungsgeräten (Gaslaser, Ionengeräte, MHD-Generatoren, Plasmabrenner, Plasmamotoren usw.) sowie in der Technik (siehe Plasmametallurgie, Plasmabohren, Plasmatechnologie).

13. Entartete Materie- ist eine Zwischenstufe zwischen Plasma und Neutronium. Es wird in Weißen Zwergen beobachtet und spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Sternen. Wenn Atome extrem hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt sind, verlieren sie ihre Elektronen (sie gehen in ein Elektronengas über). Mit anderen Worten, sie sind vollständig ionisiert (Plasma). Der Druck eines solchen Gases (Plasma) wird durch den Elektronendruck bestimmt. Wenn die Dichte sehr hoch ist, werden alle Teilchen gezwungen, sich einander anzunähern. Elektronen können sich in Zuständen mit bestimmten Energien befinden, und zwei Elektronen können nicht dieselbe Energie haben (es sei denn, ihre Spins sind entgegengesetzt). So erweisen sich in einem dichten Gas alle niedrigeren Energieniveaus als mit Elektronen gefüllt. Ein solches Gas wird entartet genannt. In diesem Zustand weisen die Elektronen einen entarteten Elektronendruck auf, der der Schwerkraft entgegenwirkt.

14. Neutronium— Aggregatzustand, in den Materie unter ultrahohem Druck übergeht, der im Labor noch unerreichbar ist, aber im Inneren von Neutronensternen existiert. Beim Übergang in den Neutronenzustand interagieren die Elektronen der Materie mit Protonen und verwandeln sich in Neutronen. Infolgedessen besteht Materie im Neutronenzustand vollständig aus Neutronen und hat eine Dichte in der Größenordnung von Nuklearteilchen. Die Temperatur der Substanz sollte in diesem Fall nicht zu hoch sein (in Energieäquivalenten nicht mehr als hundert MeV).
Bei einem starken Temperaturanstieg (mehrere Hundert MeV und mehr) beginnen im Neutronenzustand verschiedene Mesonen zu entstehen und zu vernichten. Bei einem weiteren Temperaturanstieg kommt es zur Dekonfinierung und die Materie geht in den Zustand des Quark-Gluon-Plasmas über. Es besteht nicht mehr aus Hadronen, sondern aus ständig entstehenden und verschwindenden Quarks und Gluonen.

15. Quark-Gluon-Plasma(Chromoplasma) ist ein Aggregatzustand der Materie in der Hochenergie- und Elementarteilchenphysik, bei dem hadronische Materie in einen ähnlichen Zustand übergeht wie Elektronen und Ionen im gewöhnlichen Plasma.
Normalerweise befindet sich die Materie in Hadronen im sogenannten farblosen ("weißen") Zustand. Das heißt, Quarks unterschiedlicher Farbe kompensieren sich gegenseitig. Ein ähnlicher Zustand existiert in gewöhnlicher Materie – wenn alle Atome elektrisch neutral sind, d.
positive Ladungen in ihnen werden durch negative kompensiert. Bei hohen Temperaturen kann es zu einer Ionisierung von Atomen kommen, während die Ladungen getrennt werden und die Substanz, wie sie sagen, "quasi-neutral" wird. Das heißt, die gesamte Materiewolke bleibt als Ganzes neutral, und ihre einzelnen Teilchen hören auf, neutral zu sein. Vermutlich kann dasselbe mit hadronischer Materie passieren – bei sehr hohen Energien wird Farbe freigesetzt und macht die Substanz „quasi-farblos“.
Vermutlich befand sich die Materie des Universums in den ersten Augenblicken nach dem Urknall im Zustand von Quark-Gluon-Plasma. Nun kann bei Kollisionen von Teilchen sehr hoher Energie kurzzeitig Quark-Gluon-Plasma entstehen.
Quark-Gluon-Plasma wurde 2005 experimentell am RHIC-Beschleuniger des Brookhaven National Laboratory erhalten. Dort wurde im Februar 2010 die maximale Plasmatemperatur von 4 Billionen Grad Celsius erreicht.

16. Seltsame Substanz- Aggregatzustand, in dem Materie auf die Grenzwerte der Dichte komprimiert ist, kann sie in Form von „Quarksuppe“ vorliegen. Ein Kubikzentimeter Materie in diesem Zustand würde Milliarden Tonnen wiegen; Außerdem verwandelt es jede normale Substanz, mit der es in Kontakt kommt, in die gleiche "seltsame" Form, wobei eine erhebliche Menge an Energie freigesetzt wird.
Die Energie, die bei der Umwandlung der Substanz des Kerns eines Sterns in eine „fremde Substanz“ freigesetzt werden kann, wird zu einer übermächtigen Explosion einer „Quark-Nova“ führen – und genau das war es laut Leahy und Wyed diese Explosion, die Astronomen im September 2006 beobachteten.
Der Entstehungsprozess dieser Substanz begann mit einer gewöhnlichen Supernova, in die sich ein massereicher Stern verwandelte. Als Ergebnis der ersten Explosion entstand ein Neutronenstern. Aber laut Leahy und Wyed hielt es nicht lange an - da seine Rotation durch sein eigenes Magnetfeld verlangsamt zu sein schien, begann es noch mehr zu schrumpfen, mit der Bildung eines Klumpens aus "seltsamem Zeug", was dazu führte eine noch stärkere als bei einer normalen Supernova-Explosion, die Energie freisetzt - und die äußeren Schichten der Substanz des ehemaligen Neutronensterns mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in den umgebenden Weltraum fliegen.

17. Stark symmetrische Materie- Dies ist eine Substanz, die so stark komprimiert ist, dass die darin enthaltenen Mikropartikel übereinander geschichtet werden und der Körper selbst zu einem schwarzen Loch zusammenbricht. Der Begriff „Symmetrie“ erklärt sich wie folgt: Nehmen wir die jedem bekannten Aggregatzustände der Materie von der Schulbank – fest, flüssig, gasförmig. Betrachten Sie zur Sicherheit einen idealen unendlichen Kristall als Festkörper. Es hat eine gewisse, sogenannte diskrete Symmetrie bezüglich Translation. Das heißt, wenn das Kristallgitter um einen Abstand verschoben wird, der dem Abstand zwischen zwei Atomen entspricht, ändert sich nichts daran - der Kristall fällt mit sich selbst zusammen. Wenn der Kristall geschmolzen wird, ist die Symmetrie der resultierenden Flüssigkeit anders: Sie nimmt zu. In einem Kristall waren nur Punkte gleichwertig, die in bestimmten Abständen voneinander entfernt waren, die sogenannten Knoten des Kristallgitters, in denen sich identische Atome befanden.
Die Flüssigkeit ist über ihr gesamtes Volumen homogen, alle ihre Punkte sind nicht voneinander zu unterscheiden. Dies bedeutet, dass Flüssigkeiten um beliebige Entfernungen verschoben werden können (und nicht nur um einige diskrete, wie in einem Kristall) oder um beliebige Winkel gedreht werden können (was in Kristallen überhaupt nicht möglich ist), und es wird mit sich selbst zusammenfallen. Sein Symmetriegrad ist höher. Das Gas ist noch symmetrischer: Die Flüssigkeit nimmt ein bestimmtes Volumen im Gefäß ein und es gibt eine Asymmetrie im Inneren des Gefäßes, wo Flüssigkeit ist, und Punkte, wo es keine gibt. Das Gas hingegen nimmt das gesamte ihm zur Verfügung gestellte Volumen ein, und in diesem Sinne sind alle seine Punkte voneinander ununterscheidbar. Dennoch wäre es richtiger, hier nicht von Punkten zu sprechen, sondern von kleinen, aber makroskopischen Elementen, denn auf mikroskopischer Ebene gibt es immer noch Unterschiede. Zu manchen Zeitpunkten gibt es Atome oder Moleküle, zu anderen nicht. Symmetrie wird nur im Durchschnitt beobachtet, entweder in einigen makroskopischen Volumenparametern oder in der Zeit.
Aber es gibt immer noch keine sofortige Symmetrie auf mikroskopischer Ebene. Wird die Substanz sehr stark komprimiert, auf im Alltag nicht akzeptable Drücke, so komprimiert, dass die Atome zerdrückt werden, ihre Hüllen sich durchdringen und die Kerne sich zu berühren beginnen, entsteht Symmetrie auf mikroskopischer Ebene. Alle Kerne sind gleich und aneinander gepresst, es gibt nicht nur interatomare, sondern auch internukleare Abstände, und die Substanz wird homogen (fremde Substanz).
Aber es gibt auch eine submikroskopische Ebene. Kerne bestehen aus Protonen und Neutronen, die sich im Kern bewegen. Zwischen ihnen ist auch etwas Platz. Wenn Sie weiter komprimieren, sodass auch die Kerne zerkleinert werden, pressen sich die Nukleonen fest aneinander. Dann erscheint auf submikroskopischer Ebene eine Symmetrie, die nicht einmal innerhalb gewöhnlicher Kerne vorhanden ist.
Aus dem Gesagten ist ein ganz klarer Trend ersichtlich: Je höher die Temperatur und je höher der Druck, desto symmetrischer wird der Stoff. Aufgrund dieser Überlegungen wird der maximal komprimierte Stoff als stark symmetrisch bezeichnet.

18. Schwach symmetrische Materie- ein Zustand, der in seinen Eigenschaften stark symmetrischer Materie entgegengesetzt ist, der im sehr frühen Universum bei einer Temperatur nahe der Planck-Temperatur vorhanden war, vielleicht 10-12 Sekunden nach dem Urknall, als starke, schwache und elektromagnetische Kräfte eine einzige Superkraft waren . In diesem Zustand wird Materie so stark komprimiert, dass ihre Masse in Energie umgewandelt wird, die sich aufzublähen beginnt, sich also unbegrenzt ausdehnt. Es ist noch nicht möglich, unter irdischen Bedingungen Energien für die experimentelle Erzeugung von Superkräften und die Überführung von Materie in diese Phase zu erreichen, obwohl solche Versuche am Large Hadron Collider unternommen wurden, um das frühe Universum zu untersuchen. Aufgrund des Fehlens einer gravitativen Wechselwirkung in der Zusammensetzung der Superkraft, die diese Substanz bildet, ist die Superkraft im Vergleich zur supersymmetrischen Kraft, die alle 4 Arten von Wechselwirkungen enthält, nicht ausreichend symmetrisch. Daher erhielt dieser Aggregatzustand einen solchen Namen.

19. Strahlungsangelegenheit- das ist in der Tat keine Substanz mehr, sondern Energie in ihrer reinsten Form. Es ist jedoch dieser hypothetische Aggregatzustand, den ein Körper einnehmen wird, der die Lichtgeschwindigkeit erreicht hat. Es kann auch durch Erhitzen des Körpers auf die Planck-Temperatur (1032 K) erhalten werden, dh durch Dispergieren der Moleküle der Substanz mit Lichtgeschwindigkeit. Wie aus der Relativitätstheorie hervorgeht, beginnt die Masse des Körpers, wenn die Geschwindigkeit mehr als 0,99 s erreicht, viel schneller zu wachsen als bei "normaler" Beschleunigung, außerdem verlängert sich der Körper, erwärmt sich, dh er beginnt zu strahlen im infraroten Spektrum. Beim Überschreiten der Schwelle von 0,999 s ändert sich der Körper radikal und beginnt einen schnellen Phasenübergang bis zum Strahlzustand. Wie aus Einsteins Formel vollständig hervorgeht, besteht die wachsende Masse der Endsubstanz aus Massen, die vom Körper in Form von thermischer, Röntgen-, optischer und anderer Strahlung getrennt werden, deren Energie jeweils gleich ist durch den nächsten Term in der Formel beschrieben. Ein Körper, der sich der Lichtgeschwindigkeit nähert, beginnt also in allen Spektren zu strahlen, wird länger und verlangsamt sich mit der Zeit und wird auf die Planck-Länge dünner, dh beim Erreichen der Geschwindigkeit c wird der Körper unendlich lang und dünn Strahl, der sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt und aus Photonen besteht, die keine Länge haben, und dessen unendliche Masse vollständig in Energie umgewandelt wird. Daher wird eine solche Substanz als Strahlung bezeichnet.