"Alkohol" Dari sejarah Apakah Anda tahu itu di abad IV. SM e. apakah orang tahu cara membuat minuman yang mengandung etil alkohol? Anggur diperoleh dengan fermentasi buah dan jus berry. Namun, mereka belajar cara mengekstrak komponen memabukkan darinya jauh kemudian. Pada abad XI. alkemis menangkap uap zat yang mudah menguap yang dilepaskan ketika anggur dipanaskan Definisi n Rumus umum alkohol jenuh monohidrat nН2n+1ОН Klasifikasi alkohol Menurut jumlah gugus hidroksil CxHy(OH)n Alkohol monohidrat CH3 - CH2 - CH2 OH Dihidrat glikol CH3 - CH - CH2 OH OH Berdasarkan sifat radikal hidrokarbon hidrokarbon dari radikal CxHy(OH)n CxHy(OH)n Batas Batas CH3 CH3 –– CH CH2 CH2 2 ––CH 2 OH OH Tak Jenuh Tak Jenuh CH CH2 = CH CH––CH CH2 2 = 2 OH OH Aromatik Aromatik CH CH2 OH 2 --OH hidrogen yang sesuai dengan alkohol, tambahkan akhiran (generik) - OL. Angka-angka setelah akhiran menunjukkan posisi gugus hidroksil dalam rantai utama: H | H-C-OH | H metanol H H H |3 |2 |1 H- C – C – C -OH | | | H H H propanol-1 H H H | 1 | 2 |3 H - C - C - C -H | | | H OH H propanol -2 JENIS ISOMERISME 1. Isomerisme posisi gugus fungsi (propanol–1 dan propanol–2) 2. Isomerisme kerangka karbon CH3-CH2-CH2-CH2-OH butanol-1 CH3-CH -CH2-OH | CH3 2-metilpropanol-1 3. Isomerisme antarkelas - alkohol bersifat isomer terhadap eter: CH3-CH2-OH etanol CH3-O-CH3 dimetil eter akhiran -ol Untuk alkohol polihidrat, sebelum akhiran -ol dalam bahasa Yunani (-di-, -tri-, ...) menunjukkan jumlah gugus hidroksil Contoh: CH3-CH2-OH etanol Jenis isomerisme alkohol Struktural 1. Rantai karbon 2. Posisi gugus fungsi SIFAT FISIKA Alkohol lebih rendah (C1-C11) cairan yang mudah menguap dengan bau yang menyengat Alkohol yang lebih tinggi (C12- dan lebih tinggi) padatan dengan bau yang menyenangkan SIFAT-SIFAT FISIK Nama Rumus Pl. g/cm3 tmeltC tbpC Metil CH3OH 0,792 -97 64 Etil C2H5OH 0,790 -114 78 Propil CH3CH2CH2OH 0,804 -120 92 Isopropil CH3-CH(OH)-CH3 0,786 -88 82 Butil CH3CH2CH2CH2CH2OH 0,8108 : keadaan agregasi Metil alkohol (perwakilan pertama dari deret alkohol homolog) adalah cairan. Mungkinkah ia memiliki berat molekul yang tinggi? Tidak. Jauh lebih sedikit daripada karbon dioksida. Lalu apa itu? R - O ... H - O ... H - O H R R Mengapa? CH3 - O ... H - O ... N - O H N CH3 Dan apakah radikalnya besar? CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - O ... H - O H N Ikatan hidrogen terlalu lemah untuk menahan molekul alkohol, yang memiliki bagian besar yang tidak dapat larut, di antara molekul air. Fitur sifat fisik: kontraksi Mengapa, saat menyelesaikan perhitungan masalah, mereka tidak pernah menggunakan volume, tetapi hanya berdasarkan berat? Campurkan 500 ml alkohol dan 500 ml air. Kami mendapatkan 930 ml larutan. Ikatan hidrogen antara molekul alkohol dan air begitu besar sehingga volume total larutan berkurang, "kompresinya" (dari bahasa Latin kontrak - kompresi). Perwakilan individu alkohol Alkohol monohidrat - metanol Cairan tidak berwarna dengan titik didih 64C, bau khas Lebih ringan dari air. Terbakar dengan nyala api yang tidak berwarna. Digunakan sebagai pelarut dan bahan bakar dalam mesin pembakaran internal Metanol adalah racun Efek toksik metanol didasarkan pada kerusakan pada sistem saraf dan pembuluh darah. Menelan 5-10 ml metanol menyebabkan keracunan parah, dan 30 ml atau lebih - kematian Alkohol monohidrat - etanol Cairan tidak berwarna dengan bau khas dan rasa terbakar, titik didih 78C. Lebih ringan dari air. Bergaul dengannya dalam hubungan apa pun. Mudah terbakar, terbakar dengan nyala api kebiruan yang samar-samar. Persahabatan dengan polisi lalu lintas Apakah roh berteman dengan polisi lalu lintas? Tapi bagaimana caranya! Pernahkah Anda dihentikan oleh seorang inspektur polisi lalu lintas? Apakah Anda bernapas ke dalam tabung? Jika Anda kurang beruntung, maka terjadi reaksi oksidasi alkohol, di mana warnanya berubah, dan Anda harus membayar denda Pertanyaannya menarik. Alkohol mengacu pada xenobiotik - zat yang tidak terkandung dalam tubuh manusia, tetapi memengaruhi aktivitas vitalnya. Semuanya tergantung dosis. 1. Alkohol adalah nutrisi yang menyediakan energi bagi tubuh. Pada Abad Pertengahan, tubuh menerima sekitar 25% energinya dari konsumsi alkohol; 2. Alkohol adalah obat yang memiliki efek desinfektan dan antibakteri; 3. Alkohol adalah racun yang mengganggu proses biologis alami, merusak organ dalam dan jiwa, dan jika dikonsumsi berlebihan dapat menyebabkan kematian. Penggunaan etanol Etil alkohol digunakan dalam pembuatan berbagai minuman beralkohol; Dalam pengobatan untuk persiapan ekstrak dari tanaman obat, serta untuk desinfeksi; Dalam kosmetik dan wewangian, etanol adalah pelarut untuk parfum dan losion Efek berbahaya dari etanol Pada awal keracunan, struktur korteks serebral menderita; aktivitas pusat otak yang mengontrol perilaku ditekan: kontrol yang wajar atas tindakan hilang, dan sikap kritis terhadap diri sendiri berkurang. I. P. Pavlov menyebut keadaan seperti itu "kekerasan subkorteks" Dengan kandungan alkohol yang sangat tinggi dalam darah, aktivitas pusat motorik otak terhambat, terutama fungsi otak kecil menderita - seseorang benar-benar kehilangan orientasi Berbahaya efek etanol Perubahan struktur otak yang disebabkan oleh keracunan alkohol selama bertahun-tahun tidak dapat diubah, dan bahkan setelah berhenti minum alkohol dalam waktu lama, tetap ada. Jika seseorang tidak dapat berhenti, maka organik dan, akibatnya, penyimpangan mental dari norma meningkat Efek berbahaya dari etanol Alkohol memiliki efek yang sangat tidak menguntungkan pada pembuluh otak. Pada awal keracunan, mereka berkembang, aliran darah di dalamnya melambat, yang menyebabkan kemacetan di otak. Kemudian, ketika, selain alkohol, produk berbahaya dari pembusukannya yang tidak lengkap mulai menumpuk di dalam darah, kejang yang tajam terjadi, vasokonstriksi terjadi, dan komplikasi berbahaya seperti stroke otak berkembang, yang menyebabkan kecacatan parah dan bahkan kematian. PERTANYAAN UNTUK KONSOLIDASI 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Ada air di satu bejana yang tidak ditandatangani, dan alkohol di bejana yang lain. Apakah mungkin menggunakan indikator untuk mengenalinya? Siapa yang mendapat kehormatan mendapatkan alkohol murni? Bisakah alkohol menjadi zat padat? Berat molekul metanol adalah 32, dan karbon dioksida adalah 44. Buatlah kesimpulan tentang keadaan agregasi alkohol. Campurkan satu liter alkohol dan satu liter air. Tentukan volume campuran. Bagaimana cara melakukan inspektur polisi lalu lintas? Bisakah alkohol absolut anhidrat melepaskan air? Apa itu xenobiotik dan bagaimana hubungannya dengan alkohol? JAWABAN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Tidak bisa. Indikator tidak mempengaruhi alkohol dan larutan berairnya. Tentu saja, para alkemis. Mungkin jika alkohol ini mengandung 12 atom karbon atau lebih. Dari data tersebut, tidak ada kesimpulan yang bisa diambil. Ikatan hidrogen antara molekul alkohol pada berat molekul rendah dari molekul-molekul ini membuat titik didih alkohol menjadi sangat tinggi. Volume campuran tidak akan menjadi dua liter, tetapi jauh lebih sedikit, sekitar 1 liter - 860 ml. Jangan minum saat mengemudi. Mungkin jika Anda memanaskannya dan menambahkan conc. asam sulfat. Jangan malas dan ingat semua yang telah Anda dengar tentang alkohol, putuskan sendiri sekali dan untuk semua dosis apa yang menjadi milik Anda ……. dan apakah itu diperlukan sama sekali? Alkohol polihidrat etilen glikol Etilen glikol adalah perwakilan dari alkohol dihidrat pembatas - glikol; Glikol mendapatkan namanya karena rasa manis dari banyak perwakilan seri ("glikos" Yunani - manis); Etilen glikol adalah cairan manis dengan rasa manis, tidak berbau, beracun. Dapat bercampur dengan baik dengan air dan alkohol, higroskopis Penggunaan etilena glikol Sifat penting dari etilena glikol adalah kemampuannya untuk menurunkan titik beku air, dari mana zat tersebut telah digunakan secara luas sebagai komponen cairan antibeku dan antibeku otomotif; Digunakan untuk mendapatkan lavsan (serat sintetis yang berharga) Etilen glikol adalah racun Dosis yang menyebabkan keracunan etilena glikol yang fatal sangat bervariasi - dari 100 hingga 600 ml. Menurut beberapa penulis, dosis mematikan bagi manusia adalah 50-150 ml. Kematian akibat etilen glikol sangat tinggi dan menyumbang lebih dari 60% dari semua kasus keracunan; Mekanisme aksi toksik etilen glikol belum cukup dipelajari sejauh ini. Etilen glikol diserap dengan cepat (termasuk melalui pori-pori kulit) dan bersirkulasi dalam darah tidak berubah selama beberapa jam, mencapai konsentrasi maksimum setelah 2-5 jam. Kemudian kandungannya dalam darah secara bertahap berkurang, dan itu tetap di jaringan. Cairan tidak berwarna, kental, higroskopis, rasa manis. Larut dengan air dalam semua proporsi, pelarut yang baik. Bereaksi dengan asam nitrat membentuk nitrogliserin. Membentuk lemak dan minyak dengan asam karboksilat CH2 – CH – CH2 OH OH OH Penerapan gliserin Digunakan dalam produksi bahan peledak nitrogliserin; Saat memproses kulit; Sebagai komponen dari beberapa perekat; Dalam produksi plastik, gliserin digunakan sebagai plasticizer; Dalam produksi kembang gula dan minuman (sebagai bahan tambahan makanan E422) Reaksi kualitatif terhadap alkohol polihidrat Reaksi kualitatif terhadap alkohol polihidrat Reaksi terhadap alkohol polihidrat adalah interaksinya dengan endapan baru tembaga (II) hidroksida, yang larut membentuk warna biru cerah solusi -violet Tugas Kartu kerja lengkap untuk pelajaran; Jawab pertanyaan tes; Memecahkan teka-teki silang Kartu kerja pelajaran “Alkohol” Rumus umum alkohol Nama zat: CH3OH CH3-CH2-CH2-CH2-OH CH2(OH)-CH2(OH) atomitas alkohol? Sebutkan kegunaan etanol Alkohol apa yang digunakan dalam industri makanan? Alkohol apa yang menyebabkan keracunan fatal jika tertelan 30 ml? Zat apa yang digunakan sebagai cairan antibeku? Bagaimana membedakan alkohol polihidrat dari alkohol monohidrat? Metode produksi Laboratorium Hidrolisis haloalkana: R-CL+NaOH R-OH+NaCL Hidrasi alkena: CH2=CH2+H2O C2H5OH Hidrogenasi senyawa karbonil Industri Sintesis metanol dari gas sintesis CO+2H2 CH3-OH (pada tekanan tinggi, suhu tinggi dan katalis seng oksida) Hidrasi alkena Fermentasi glukosa: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 Sifat kimia I. Reaksi dengan pemutusan ikatan RO–H Alkohol bereaksi dengan logam alkali dan alkali tanah, membentuk senyawa seperti garam - alkoholat 2СH CH CH OH + 2Na 2CH CH CH ONa + H 2CH CH OH + Ca (CH CHO) Ca + H 3 2 3 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 Interaksi dengan asam organik (reaksi esterifikasi ) mengarah pada pembentukan ester. CH COOH + HOC H CHCOOC H (asetat etil eter (etil asetat)) + H O 3 2 5 3 2 5 2 II. Reaksi dengan pemutusan ikatan R–OH Dengan hidrogen halida: R–OH + HBr R–Br + H2O III. Reaksi oksidasi Alkohol terbakar: 2C3H7OH + 9O2 6CO2 + 8H2O Di bawah aksi oksidator: alkohol primer diubah menjadi aldehida, sekunder menjadi keton IV. Dehidrasi Terjadi bila dipanaskan dengan zat penghilang air (conc. H2SO4). 1. Dehidrasi intramolekul menghasilkan pembentukan alkena CH3–CH2–OH CH2=CH2 + H2O 2. Dehidrasi antarmolekul menghasilkan eter R-OH + H-O–R R–O–R(eter) + H2O

Kuliah 4. Keadaan agregat materi

1. Benda padat.

2. Keadaan zat cair.

3. Keadaan materi berupa gas.

Zat dapat berada dalam tiga keadaan agregasi: padat, cair, dan gas. Pada suhu yang sangat tinggi, semacam keadaan gas muncul - plasma (keadaan plasma).

1. Keadaan padat materi dicirikan oleh fakta bahwa energi interaksi antar partikel lebih tinggi daripada energi kinetik geraknya. Sebagian besar zat dalam keadaan padat memiliki struktur kristal. Setiap zat membentuk kristal dengan bentuk tertentu. Misalnya, natrium klorida memiliki kristal dalam bentuk kubus, tawas dalam bentuk oktahedron, natrium nitrat dalam bentuk prisma.

Bentuk kristal suatu zat adalah yang paling stabil. Susunan partikel dalam benda padat digambarkan sebagai kisi, di mana titik-titik partikel tertentu dihubungkan oleh garis imajiner. Ada empat jenis utama kisi kristal: atom, molekul, ionik, dan logam.

Kisi kristal atom dibentuk oleh atom netral yang dihubungkan oleh ikatan kovalen (berlian, grafit, silikon). Kisi kristal molekul memiliki naftalena, sukrosa, glukosa. Elemen struktural kisi ini adalah molekul polar dan non-polar. Kisi kristal ionik Ini dibentuk oleh ion bermuatan positif dan negatif (natrium klorida, kalium klorida) secara teratur bergantian di ruang angkasa. Semua logam memiliki kisi kristal logam. Pada simpulnya terdapat ion bermuatan positif, di antaranya terdapat elektron dalam keadaan bebas.

Zat kristal memiliki sejumlah fitur. Salah satunya adalah anisotropi - sifat fisik kristal yang tidak sama dalam arah yang berbeda di dalam kristal.

2. Dalam wujud zat cair, energi interaksi antarmolekul partikel sepadan dengan energi kinetik gerakannya. Keadaan ini adalah perantara antara gas dan kristal. Tidak seperti gas, gaya tarik-menarik yang besar bekerja antara molekul cair, yang menentukan sifat gerakan molekul. Gerak termal molekul cair meliputi vibrasi dan translasi. Setiap molekul berosilasi di sekitar titik kesetimbangan tertentu untuk beberapa waktu, dan kemudian bergerak dan kembali menempati posisi kesetimbangan. Ini menentukan fluiditasnya. Gaya tarik antarmolekul tidak memungkinkan molekul bergerak jauh satu sama lain selama pergerakannya.

Sifat zat cair juga bergantung pada volume molekul dan bentuk permukaannya. Jika molekul cairan bersifat polar, maka mereka digabungkan (berasosiasi) menjadi kompleks kompleks. Cairan semacam itu disebut terkait (air, aseton, alkohol). memiliki t kip yang lebih tinggi, memiliki volatilitas yang lebih rendah, konstanta dielektrik yang lebih tinggi.

Seperti yang Anda ketahui, cairan memiliki tegangan permukaan. Tegangan permukaan- energi permukaan per satuan permukaan: = /S, di mana adalah tegangan permukaan; E adalah energi permukaan; S adalah luas permukaan. Semakin kuat ikatan antarmolekul dalam cairan, semakin besar tegangan permukaannya. Zat yang menurunkan tegangan permukaan disebut surfaktan.

Sifat lain dari cairan adalah viskositas. Viskositas - resistensi yang terjadi ketika beberapa lapisan cairan bergerak relatif terhadap yang lain ketika bergerak. Beberapa cairan memiliki viskositas tinggi (madu, kecil), sementara yang lain rendah (air, etil alkohol).

3. Dalam keadaan gas, energi interaksi antarmolekul partikel lebih kecil daripada energi kinetiknya. Karena alasan ini, molekul gas tidak terikat bersama, tetapi bergerak bebas dalam volume. Gas dicirikan oleh sifat-sifat: 1) distribusi seragam di seluruh volume kapal di mana mereka berada; 2) kepadatan rendah dibandingkan dengan cairan dan padatan; 3) kompresibilitas mudah.

Dalam gas, molekul-molekul berada pada jarak yang sangat jauh satu sama lain, gaya tarik-menarik di antara mereka kecil. Pada jarak yang jauh antar molekul, gaya-gaya ini praktis tidak ada. Gas dalam keadaan ini disebut ideal. Gas nyata pada tekanan tinggi dan suhu rendah tidak mematuhi persamaan keadaan gas ideal (persamaan Mendel-eev-Clapeyron), karena dalam kondisi ini, gaya interaksi antar molekul mulai muncul.

Presentasi dengan topik "Alkohol" dalam kimia dalam format powerpoint. Presentasi untuk anak sekolah berisi 12 slide, yang, dari sudut pandang kimia, berbicara tentang alkohol, sifat fisiknya, reaksi dengan hidrogen halida.

Fragmen dari presentasi

Dari sejarah

Apakah Anda tahu bahwa bahkan di 4 c. SM e. apakah orang tahu cara membuat minuman yang mengandung etil alkohol? Anggur diperoleh dengan fermentasi buah dan jus berry. Namun, mereka belajar cara mengekstrak komponen memabukkan darinya jauh kemudian. Pada abad XI. alkemis menangkap uap zat yang mudah menguap yang dilepaskan saat anggur dipanaskan.

Properti fisik

• Alkohol rendah adalah cairan yang sangat larut dalam air, tidak berwarna, dengan bau.
• Alkohol yang lebih tinggi adalah padatan, tidak larut dalam air.

Fitur sifat fisik: keadaan agregasi

• Metil alkohol (perwakilan pertama dari seri alkohol homolog) adalah cairan. Mungkinkah ia memiliki berat molekul yang tinggi? Tidak. Jauh lebih sedikit daripada karbon dioksida. Lalu apa itu?
• Ternyata itu semua tentang ikatan hidrogen yang terbentuk antara molekul alkohol, dan tidak memungkinkan molekul individu untuk terbang.

Fitur sifat fisik: kelarutan dalam air

• Alkohol yang lebih rendah larut dalam air, alkohol yang lebih tinggi tidak larut. Mengapa?
• Ikatan hidrogen terlalu lemah untuk menahan molekul alkohol, yang memiliki porsi besar yang tidak larut, di antara molekul air.

Fitur sifat fisik: kontraksi

• Mengapa, ketika memecahkan masalah komputasi, mereka tidak pernah menggunakan volume, tetapi hanya massa?
• Campurkan 500 ml alkohol dan 500 ml air. Kami mendapatkan 930 ml larutan. Ikatan hidrogen antara molekul alkohol dan air begitu besar sehingga volume total larutan berkurang, "kompresinya" (dari bahasa Latin contractio - kompresi).

Apakah alkohol bersifat asam?

• Alkohol bereaksi dengan logam alkali. Dalam hal ini, atom hidrogen dari gugus hidroksil digantikan oleh logam. Sepertinya asam.
• Tetapi sifat asam alkohol terlalu lemah, sangat lemah sehingga alkohol tidak bekerja berdasarkan indikator.

Persahabatan dengan polisi lalu lintas.

• Alkohol berteman dengan polisi lalu lintas? Tapi bagaimana caranya!
• Pernahkah Anda dihentikan oleh seorang inspektur polisi lalu lintas? Apakah Anda bernapas ke dalam tabung?
• Jika Anda kurang beruntung, maka terjadi reaksi oksidasi alkohol, di mana warnanya berubah, dan Anda harus membayar denda.

Kami memberi air 1

Penarikan air - dehidrasi bisa intramolekul jika suhu lebih dari 140 derajat. Dalam hal ini, katalis diperlukan - asam sulfat pekat.

Kami memberi air 2

Jika suhu diturunkan, dan katalis dibiarkan sama, maka akan terjadi dehidrasi antarmolekul.

Reaksi dengan hidrogen halida.

Reaksi ini reversibel dan membutuhkan katalis - asam sulfat pekat.

Menjadi teman atau tidak berteman dengan alkohol.

Pertanyaannya menarik. Alkohol mengacu pada xenobiotik - zat yang tidak terkandung dalam tubuh manusia, tetapi memengaruhi aktivitas vitalnya. Semuanya tergantung dosis.

1. Alkohol adalah nutrisi yang memberi tubuh energi. Pada Abad Pertengahan, tubuh menerima sekitar 25% energi melalui konsumsi alkohol.
2. Alkohol adalah obat yang memiliki efek desinfektan dan antibakteri.
3. Alkohol adalah racun yang mengganggu proses biologis alami, menghancurkan organ dalam dan jiwa, dan jika dikonsumsi berlebihan, menyebabkan kematian.

Semua zat dapat berada dalam keadaan agregasi yang berbeda - padat, cair, gas, dan plasma. Pada zaman kuno, diyakini: dunia terdiri dari bumi, air, udara dan api. Keadaan agregat zat sesuai dengan pembagian visual ini. Pengalaman menunjukkan bahwa batas-batas antara keadaan agregat sangat arbitrer. Gas pada tekanan rendah dan suhu rendah dianggap ideal, molekul di dalamnya sesuai dengan titik material yang hanya dapat bertabrakan sesuai dengan hukum tumbukan elastis. Gaya interaksi antar molekul pada saat tumbukan dapat diabaikan, tumbukan itu sendiri terjadi tanpa kehilangan energi mekanik. Tetapi dengan bertambahnya jarak antar molekul, interaksi molekul juga harus diperhitungkan. Interaksi ini mulai mempengaruhi transisi dari keadaan gas ke cair atau padat. Berbagai macam interaksi dapat terjadi antar molekul.

Kekuatan interaksi antarmolekul tidak memiliki saturasi, berbeda dari kekuatan interaksi kimia atom, yang mengarah pada pembentukan molekul. Mereka dapat menjadi elektrostatik ketika berinteraksi antara partikel bermuatan. Pengalaman menunjukkan bahwa interaksi mekanika kuantum, yang bergantung pada jarak dan orientasi timbal balik molekul, dapat diabaikan pada jarak antar molekul lebih dari 10 -9 m. Dalam gas yang dijernihkan, dapat diabaikan atau dapat diasumsikan bahwa potensial energi interaksi praktis nol. Pada jarak kecil, energi ini kecil, pada , gaya tarik-menarik saling bekerja

di - saling tolak-menolak dan memaksa

tarik-menarik dan tolak-menolak molekul seimbang dan F = 0. Di sini gaya ditentukan oleh hubungannya dengan energi potensial, tetapi partikel bergerak, memiliki cadangan energi kinetik tertentu

Wah. Biarkan satu molekul menjadi tidak bergerak, dan yang lain bertabrakan dengannya, memiliki pasokan energi seperti itu. Ketika molekul-molekul saling mendekat, gaya tarik-menarik melakukan kerja positif dan energi potensial interaksi mereka berkurang hingga suatu jarak.Pada saat yang sama, energi kinetik (dan kecepatan) meningkat. Ketika jarak menjadi lebih kecil, gaya tarik menarik akan digantikan oleh gaya tolak menolak. Usaha yang dilakukan oleh molekul melawan gaya-gaya ini adalah negatif.

Molekul akan mendekati molekul yang tidak bergerak sampai energi kinetiknya benar-benar diubah menjadi potensial. Jarak minimum d, Molekul yang dapat saling mendekati disebut diameter molekul efektif. Setelah berhenti, molekul akan mulai bergerak menjauh di bawah aksi gaya tolak-menolak dengan kecepatan yang meningkat. Setelah melewati jarak lagi, molekul akan jatuh ke wilayah gaya tarik menarik, yang akan memperlambat pemindahannya. Diameter efektif tergantung pada stok awal energi kinetik, yaitu nilai ini tidak konstan. Pada jarak yang sama dengan energi potensial interaksi memiliki nilai yang sangat besar atau "penghalang" yang mencegah konvergensi pusat-pusat molekul pada jarak yang lebih pendek. Rasio energi potensial rata-rata interaksi dengan energi kinetik rata-rata menentukan keadaan agregat materi: untuk gas untuk cairan, untuk padatan

Media kental adalah cairan dan padatan. Di dalamnya, atom dan molekul terletak dekat, hampir bersentuhan. Jarak rata-rata antara pusat molekul dalam zat cair dan zat padat adalah sekitar (2 -5) 10 -10 m, massa jenisnya kira-kira sama. Jarak antar atom melebihi jarak di mana awan elektron menembus satu sama lain sedemikian rupa sehingga gaya tolak muncul. Sebagai perbandingan, dalam gas dalam kondisi normal, jarak rata-rata antar molekul adalah sekitar 33 10 -10 m.

PADA cairan interaksi antarmolekul lebih jelas, gerakan termal molekul memanifestasikan dirinya dalam osilasi lemah di sekitar posisi kesetimbangan dan bahkan melompat dari satu posisi ke posisi lain. Oleh karena itu, mereka hanya memiliki keteraturan jarak pendek dalam susunan partikel, yaitu konsistensi dalam susunan partikel terdekat saja, dan karakteristik fluiditas.

padatan dicirikan oleh kekakuan struktur, memiliki volume dan bentuk yang ditentukan secara tepat, yang berubah jauh lebih sedikit di bawah pengaruh suhu dan tekanan. Dalam padatan, keadaan amorf dan kristal dimungkinkan. Ada juga zat antara - kristal cair. Tetapi atom-atom dalam padatan sama sekali tidak bergerak, seperti yang mungkin dipikirkan orang. Masing-masing berfluktuasi sepanjang waktu di bawah pengaruh gaya elastis yang muncul di antara tetangga. Sebagian besar unsur dan senyawa memiliki struktur kristal di bawah mikroskop.

Jadi, butiran garam terlihat seperti kubus yang ideal. Dalam kristal, atom tetap pada simpul kisi kristal dan hanya dapat bergetar di dekat simpul kisi. Kristal merupakan padatan sejati, dan padatan seperti plastik atau aspal menempati posisi perantara, seolah-olah, antara padatan dan cairan. Tubuh amorf, seperti cairan, memiliki urutan jarak pendek, tetapi kemungkinan melompat kecil. Jadi, kaca dapat dianggap sebagai cairan yang sangat dingin, yang memiliki viskositas yang meningkat. Kristal cair memiliki fluiditas cairan, tetapi mempertahankan keteraturan susunan atom dan memiliki sifat anisotropi.

Ikatan kimia atom (dan seterusnya) dalam kristal adalah sama seperti dalam molekul. Struktur dan kekakuan benda padat ditentukan oleh perbedaan gaya elektrostatis yang mengikat atom-atom penyusun benda tersebut. Mekanisme yang mengikat atom menjadi molekul dapat mengarah pada pembentukan struktur periodik padat, yang dapat dianggap sebagai makromolekul. Seperti molekul ionik dan kovalen, ada kristal ionik dan kovalen. Kisi-kisi ionik dalam kristal disatukan oleh ikatan ionik (lihat Gambar 7.1). Struktur garam meja sedemikian rupa sehingga setiap ion natrium memiliki enam tetangga - ion klorida. Distribusi ini sesuai dengan energi minimum, yaitu, ketika konfigurasi seperti itu terbentuk, energi maksimum dilepaskan. Oleh karena itu, ketika suhu turun di bawah titik leleh, kecenderungan untuk membentuk kristal murni diamati. Dengan peningkatan suhu, energi kinetik termal cukup untuk memutuskan ikatan, kristal akan mulai meleleh, dan struktur akan runtuh. Polimorfisme kristal adalah kemampuan untuk membentuk keadaan dengan struktur kristal yang berbeda.

Ketika distribusi muatan listrik dalam atom netral berubah, interaksi yang lemah antara tetangga dapat terjadi. Ikatan ini disebut ikatan molekul atau van der Waals (seperti dalam molekul hidrogen). Tetapi gaya tarik-menarik elektrostatik juga dapat timbul antara atom-atom netral, maka tidak terjadi penataan ulang pada kulit-kulit elektron atom. Tolakan timbal balik selama pendekatan kulit elektron menggeser pusat gravitasi muatan negatif relatif terhadap muatan positif. Masing-masing atom menginduksi dipol listrik yang lain, dan ini menyebabkan daya tarik mereka. Ini adalah aksi gaya antarmolekul atau gaya van der Waals, yang memiliki radius aksi yang besar.

Karena atom hidrogen sangat kecil dan elektronnya mudah dipindahkan, ia sering tertarik pada dua atom sekaligus, membentuk ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen juga bertanggung jawab atas interaksi molekul air satu sama lain. Ini menjelaskan banyak sifat unik air dan es (Gambar 7.4).

Ikatan kovalen(atau atom) dicapai karena interaksi internal atom netral. Contoh ikatan semacam itu adalah ikatan dalam molekul metana. Bentuk karbon yang sangat terikat adalah berlian (empat atom hidrogen digantikan oleh empat atom karbon).

Jadi, karbon, yang dibangun di atas ikatan kovalen, membentuk kristal dalam bentuk berlian. Setiap atom dikelilingi oleh empat atom membentuk tetrahedron biasa. Tetapi masing-masing dari mereka secara bersamaan adalah simpul dari tetrahedron tetangga. Dalam kondisi lain, atom karbon yang sama mengkristal menjadi grafit. Dalam grafit, mereka juga dihubungkan oleh ikatan atom, tetapi mereka membentuk bidang sel sarang lebah heksagonal yang mampu memotong. Jarak antara atom yang terletak di simpul segi enam adalah 0,142 nm. Lapisan terletak pada jarak 0,335 nm, mis. terikat lemah, sehingga grafit bersifat plastis dan lunak (Gbr. 7.5). Pada tahun 1990, ada ledakan dalam pekerjaan penelitian, yang disebabkan oleh pesan tentang penerimaan zat baru - fullerit, terdiri dari molekul karbon - fullerene. Bentuk karbon ini bersifat molekuler; Unsur terkecil bukanlah atom, melainkan molekul. Dinamai setelah arsitek R. Fuller, yang pada tahun 1954 menerima paten untuk struktur bangunan dari segi enam dan segi lima yang membentuk belahan bumi. Molekul dari 60 atom karbon dengan diameter 0,71 nm ditemukan pada tahun 1985, kemudian molekul ditemukan, dll. Semuanya memiliki permukaan yang stabil,

tetapi molekul C 60 dan Dengan 70 . Adalah logis untuk mengasumsikan bahwa grafit digunakan sebagai bahan baku untuk sintesis fullerene. Jika demikian, maka jari-jari fragmen heksagonal harus 0,37 nm. Tapi ternyata sama dengan 0,357 nm. Perbedaan 2% ini disebabkan oleh fakta bahwa atom karbon terletak di permukaan bola di simpul 20 segi enam biasa yang diwarisi dari grafit dan 12 pentahedron biasa, mis. desainnya menyerupai bola sepak. Ternyata ketika "menjahit" menjadi bola tertutup, beberapa segi enam datar berubah menjadi pentahedron. Pada suhu kamar, molekul C 60 mengembun menjadi struktur di mana setiap molekul memiliki 12 tetangga yang berjarak 0,3 nm. Pada T= 349 K, terjadi transisi fase orde pertama - kisi disusun ulang menjadi kisi kubik. Kristal itu sendiri adalah semikonduktor, tetapi ketika logam alkali ditambahkan ke film kristal C 60, superkonduktivitas terjadi pada suhu 19 K. Jika satu atau lain atom dimasukkan ke dalam molekul berongga ini, itu dapat digunakan sebagai dasar untuk menciptakan media penyimpanan dengan kepadatan informasi yang sangat tinggi: kepadatan perekaman akan mencapai 4-10 12 bit/cm2. Sebagai perbandingan, film dari bahan feromagnetik memberikan kerapatan rekaman orde 10 7 bit / cm 2, dan cakram optik, mis. teknologi laser, - 10 8 bit/cm 2 . Karbon ini juga memiliki sifat unik lainnya yang sangat penting dalam kedokteran dan farmakologi.

memanifestasikan dirinya dalam kristal logam ikatan logam, ketika semua atom dalam logam menyumbangkan elektron valensi mereka "untuk penggunaan kolektif". Mereka terikat lemah pada inti atom dan dapat dengan bebas bergerak di sepanjang kisi kristal. Sekitar 2/5 dari unsur kimia adalah logam. Dalam logam (kecuali merkuri), ikatan terbentuk ketika orbital kosong atom logam tumpang tindih dan elektron terlepas karena pembentukan kisi kristal. Ternyata kation kisi diselimuti gas elektron. Ikatan logam terjadi ketika atom saling mendekati pada jarak kurang dari ukuran awan elektron terluar. Dengan konfigurasi ini (prinsip Pauli), energi elektron eksternal meningkat, dan inti tetangga mulai menarik elektron eksternal ini, mengaburkan awan elektron, mendistribusikannya secara merata di atas logam dan mengubahnya menjadi gas elektron. Inilah bagaimana elektron konduksi muncul, yang menjelaskan konduktivitas listrik logam yang tinggi. Dalam kristal ionik dan kovalen, elektron terluar praktis terikat, dan konduktivitas padatan ini sangat rendah, mereka disebut isolator.

Energi internal cairan ditentukan oleh jumlah energi internal subsistem makroskopik di mana ia dapat dibagi secara mental, dan energi interaksi subsistem ini. Interaksi dilakukan melalui gaya molekul dengan jarak sekitar 10 -9 m. Untuk makrosistem, energi interaksi sebanding dengan bidang kontak, sehingga kecil, seperti fraksi lapisan permukaan, tetapi ini tidak perlu. Ini disebut energi permukaan dan harus diperhitungkan dalam masalah yang berkaitan dengan tegangan permukaan. Biasanya, cairan menempati volume yang lebih besar dengan berat yang sama, yaitu, memiliki kerapatan yang lebih rendah. Tetapi mengapa volume es dan bismut menurun saat mencair dan bahkan setelah titik leleh mempertahankan tren ini untuk beberapa waktu? Ternyata zat-zat ini dalam keadaan cair lebih padat.

Dalam cairan, setiap atom ditindaklanjuti oleh tetangganya dan berosilasi dalam sumur potensial anisotropik yang mereka buat. Tidak seperti benda padat, sumur ini tidak dalam, karena tetangga yang jauh hampir tidak berpengaruh. Lingkungan terdekat partikel dalam cairan berubah, yaitu, cairan mengalir. Ketika suhu tertentu tercapai, cairan mendidih; selama mendidih, suhu tetap konstan. Energi yang masuk dihabiskan untuk memutuskan ikatan, dan ketika mereka benar-benar putus, cairan berubah menjadi gas.

Massa jenis zat cair jauh lebih besar daripada massa jenis gas pada tekanan dan suhu yang sama. Jadi, volume air saat mendidih hanya 1/1600 dari volume uap air yang massanya sama. Volume cairan sedikit bergantung pada tekanan dan suhu. Dalam kondisi normal (20 °C dan tekanan 1,013 10 5 Pa), air menempati volume 1 liter. Dengan penurunan suhu hingga 10 ° C, volume hanya akan berkurang 0,0021, dengan peningkatan tekanan - dengan faktor dua.

Meskipun belum ada model ideal cairan yang sederhana, struktur mikronya telah dipelajari secara memadai dan memungkinkan untuk menjelaskan sebagian besar sifat makroskopisnya secara kualitatif. Fakta bahwa kohesi molekul dalam cairan lebih lemah daripada dalam padatan diperhatikan oleh Galileo; dia terkejut bahwa tetesan air besar menumpuk di daun kubis dan tidak menyebar ke daun. Merkuri yang tumpah atau tetesan air pada permukaan yang berminyak berbentuk bola-bola kecil karena daya rekatnya. Jika molekul suatu zat ditarik oleh molekul zat lain, maka disebut membasahi, misalnya, lem dan kayu, minyak dan logam (meskipun tekanannya sangat besar, minyak tertahan di bantalan). Tapi air naik dalam tabung tipis, yang disebut kapiler, dan naik lebih tinggi, tabung lebih tipis. Tidak ada penjelasan lain selain efek membasahi air dan gelas. Gaya pembasahan antara kaca dan air lebih besar daripada antara molekul air. Dengan merkuri, efeknya terbalik: pembasahan merkuri dan kaca lebih lemah daripada gaya kohesif antara atom merkuri. Galileo memperhatikan bahwa jarum yang diolesi minyak dapat mengapung di atas air, meskipun ini bertentangan dengan hukum Archimedes. Saat jarum melayang,

tetapi perhatikan sedikit defleksi permukaan air, cenderung lurus, seolah-olah. Gaya kohesif antara molekul air cukup untuk mencegah jarum jatuh ke dalam air. Lapisan permukaan, seperti film, melindungi air, ini tegangan permukaan, yang cenderung memberi bentuk air permukaan terkecil - bulat. Tetapi jarum tidak lagi mengapung di permukaan alkohol, karena ketika alkohol ditambahkan ke air, tegangan permukaan berkurang, dan jarum tenggelam. Sabun juga mengurangi tegangan permukaan, sehingga busa sabun panas, menembus celah dan celah, lebih baik dalam menghilangkan kotoran, terutama minyak, sementara air murni hanya akan menggulung menjadi tetesan.

Plasma adalah keadaan agregat keempat materi, yang merupakan gas dari kumpulan partikel bermuatan yang berinteraksi pada jarak yang jauh. Dalam hal ini, jumlah muatan positif dan negatif kira-kira sama, sehingga plasma netral secara listrik. Dari empat elemen, plasma sesuai dengan api. Untuk mengubah gas menjadi keadaan plasma, perlu untuk: mengalami ionisasi melepaskan elektron dari atom. Ionisasi dapat dilakukan dengan pemanasan, dengan aksi pelepasan listrik atau dengan radiasi keras. Materi di alam semesta sebagian besar dalam keadaan terionisasi. Pada bintang, ionisasi disebabkan secara termal, pada nebula yang dijernihkan dan gas antarbintang, oleh radiasi ultraviolet dari bintang. Matahari kita juga terdiri dari plasma, radiasinya mengionisasi lapisan atas atmosfer bumi, yang disebut ionosfir, kemungkinan komunikasi radio jarak jauh tergantung pada kondisinya. Dalam kondisi terestrial, plasma jarang terjadi - dalam lampu neon atau busur listrik. Di laboratorium dan teknologi, plasma paling sering diproduksi oleh pelepasan listrik. Di alam, ini dilakukan oleh kilat. Selama ionisasi oleh pelepasan, longsoran elektron muncul, mirip dengan proses reaksi berantai. Untuk mendapatkan energi termonuklir, metode injeksi digunakan: ion gas yang dipercepat hingga kecepatan yang sangat tinggi disuntikkan ke dalam perangkap magnet, menarik elektron dari lingkungan, membentuk plasma. Ionisasi tekanan juga digunakan - gelombang kejut. Metode ionisasi ini ditemukan di bintang superpadat dan, mungkin, di inti bumi.

Setiap gaya yang bekerja pada ion dan elektron menyebabkan arus listrik. Jika tidak terhubung dengan medan eksternal dan tidak tertutup di dalam plasma, itu terpolarisasi. Plasma mematuhi hukum gas, tetapi ketika medan magnet diterapkan, yang mengatur pergerakan partikel bermuatan, plasma menunjukkan sifat yang sama sekali tidak biasa untuk gas. Dalam medan magnet yang kuat, partikel mulai berputar di sekitar garis gaya, dan di sepanjang medan magnet mereka bergerak bebas. Dikatakan bahwa gerakan heliks ini menggeser struktur garis medan dan medan tersebut "membeku" ke dalam plasma. Plasma yang dijernihkan digambarkan oleh sistem partikel, sedangkan plasma yang lebih padat dijelaskan oleh model fluida.

Konduktivitas listrik plasma yang tinggi adalah perbedaan utamanya dari gas. Konduktivitas plasma dingin di permukaan Matahari (0,8 10 -19 J) mencapai konduktivitas logam, dan pada suhu termonuklir (1,6 10 -15 J) plasma hidrogen menghantarkan arus 20 kali lebih baik daripada tembaga dalam kondisi normal. Karena plasma mampu menghantarkan arus, model cairan penghantar sering diterapkan padanya. Ini dianggap sebagai media kontinu, meskipun kompresibilitas membedakannya dari cairan biasa, tetapi perbedaan ini hanya dimanifestasikan dalam aliran yang kecepatannya lebih besar dari kecepatan suara. Perilaku cairan konduktif dipelajari dalam ilmu yang disebut hidrodinamika magnet. Di ruang angkasa, plasma apa pun adalah konduktor yang ideal, dan hukum medan beku banyak digunakan. Model cairan konduktor memungkinkan untuk memahami mekanisme kurungan plasma oleh medan magnet. Dengan demikian, aliran plasma dikeluarkan dari Matahari, mempengaruhi atmosfer Bumi. Aliran itu sendiri tidak memiliki medan magnet, tetapi medan asing tidak dapat menembusnya sesuai dengan hukum pembekuan. Aliran plasma surya mendorong medan magnet antarplanet asing keluar dari sekitar Matahari. Rongga magnet muncul, di mana medannya lebih lemah. Ketika aliran plasma sel darah ini mendekati Bumi, mereka bertabrakan dengan medan magnet Bumi dan dipaksa untuk mengalir di sekitarnya sesuai dengan hukum yang sama. Ternyata semacam gua di mana medan magnet dikumpulkan dan di mana aliran plasma tidak menembus. Partikel bermuatan menumpuk di permukaannya, yang terdeteksi oleh roket dan satelit - ini adalah sabuk radiasi luar Bumi. Ide-ide ini juga digunakan dalam memecahkan masalah kurungan plasma oleh medan magnet di perangkat khusus - tokamaks (dari singkatan kata: ruang toroidal, magnet). Dengan plasma terionisasi penuh yang disimpan di sistem ini dan sistem lainnya, harapan disematkan untuk mendapatkan reaksi termonuklir terkendali di Bumi. Ini akan menyediakan sumber energi yang bersih dan murah (air laut). Pekerjaan juga sedang dilakukan untuk mendapatkan dan mempertahankan plasma menggunakan radiasi laser terfokus.