Ang pinakalaganap na kaalaman ay tungkol sa tatlong estado ng pagsasama-sama: likido, solid, gas, kung minsan ay iniisip nila ang tungkol sa plasma, mas madalas na likidong kristal. Kamakailan lamang, kumalat sa Internet ang isang listahan ng 17 mga yugto ng bagay, na kinuha mula sa sikat na () Stephen Fry. Samakatuwid, pag-uusapan natin ang mga ito nang mas detalyado, dahil. ang isa ay dapat na malaman ng kaunti pa tungkol sa bagay, kung lamang upang mas maunawaan ang mga prosesong nagaganap sa Uniberso.

Ang listahan ng mga pinagsama-samang estado ng bagay na ibinigay sa ibaba ay tumataas mula sa pinakamalamig na estado hanggang sa pinakamainit, at iba pa. maaaring ipagpatuloy. Kasabay nito, dapat itong maunawaan na mula sa puno ng gas na estado (No. 11), ang pinaka "pinalawak", sa magkabilang panig ng listahan, ang antas ng compression ng sangkap at presyon nito (na may ilang mga reserbasyon para sa naturang hindi napag-aralan. hypothetical states bilang quantum, ray, o weakly symmetric) na pagtaas. Pagkatapos ng text ay ibibigay ang visual graph ng mga phase transition ng matter.

1. Quantum- ang estado ng pagsasama-sama ng bagay, na nakamit kapag ang temperatura ay bumaba sa absolute zero, bilang isang resulta kung saan ang mga panloob na bono ay nawawala at ang bagay ay gumuho sa mga libreng quark.

2. Bose-Einstein condensate- ang pinagsama-samang estado ng bagay, na nakabatay sa mga boson na pinalamig sa mga temperaturang malapit sa absolute zero (mas mababa sa isang milyon ng isang degree sa itaas ng absolute zero). Sa ganoong kalakas na paglamig na estado, ang isang sapat na malaking bilang ng mga atomo ay nahahanap ang kanilang mga sarili sa kanilang pinakamababang posibleng mga estado ng quantum, at ang mga epekto ng quantum ay nagsisimulang magpakita ng kanilang mga sarili sa antas ng macroscopic. Ang Bose-Einstein condensate (madalas na tinutukoy bilang "Bose condensate", o simpleng "likod") ay nangyayari kapag pinalamig mo ang isang elemento ng kemikal sa napakababang temperatura (karaniwan ay nasa itaas lamang ng absolute zero, minus 273 degrees Celsius). , ay ang teoretikal na temperatura sa na ang lahat ay huminto sa paggalaw).
Dito nagsisimula ang mga kakaibang bagay. Ang mga prosesong karaniwang nakikita lamang sa antas ng atom ay nangyayari na ngayon sa mga kaliskis na sapat na malaki upang maobserbahan sa mata. Halimbawa, kung maglagay ka ng "likod" sa isang beaker at ibigay ang nais na temperatura, ang substansiya ay magsisimulang gumapang pataas sa dingding at kalaunan ay lalabas nang mag-isa.
Tila, narito tayo ay nakikitungo sa isang walang saysay na pagtatangka ng bagay na babaan ang sarili nitong enerhiya (na nasa pinakamababa na sa lahat ng posibleng antas).
Ang pagpapabagal ng mga atomo gamit ang mga kagamitan sa paglamig ay nagdudulot ng isang natatanging estado ng kabuuan na kilala bilang isang Bose condensate, o Bose-Einstein. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hinulaang noong 1925 ni A. Einstein, bilang resulta ng paglalahat ng gawain ni S. Bose, kung saan ang mga istatistikal na mekanika ay itinayo para sa mga particle, mula sa walang mass na mga photon hanggang sa mga atom na may masa (manuskrito ni Einstein, na itinuturing na nawala, ay natagpuan sa aklatan ng Leiden University noong 2005). Ang resulta ng mga pagsisikap nina Bose at Einstein ay ang Bose na konsepto ng isang gas na sumusunod sa mga istatistika ng Bose-Einstein, na naglalarawan sa istatistikal na pamamahagi ng magkaparehong mga particle na may integer spin, na tinatawag na boson. Ang mga boson, na, halimbawa, ay parehong indibidwal na elementarya na mga particle - mga photon, at buong atoms, ay maaaring kasama ng isa't isa sa parehong quantum states. Iminungkahi ni Einstein na ang paglamig ng mga atomo - boson sa napakababang temperatura, ay magdudulot sa kanila na pumunta (o, sa madaling salita, mag-condense) sa pinakamababang posibleng quantum state. Ang resulta ng naturang condensation ay ang paglitaw ng isang bagong anyo ng bagay.
Ang paglipat na ito ay nangyayari sa ibaba ng kritikal na temperatura, na para sa isang homogenous na tatlong-dimensional na gas na binubuo ng hindi nakikipag-ugnayan na mga particle na walang anumang panloob na antas ng kalayaan.

3. Fermionic condensate- ang estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap, katulad ng pag-back, ngunit naiiba sa istraktura. Kapag papalapit sa absolute zero, ang mga atom ay kumikilos nang iba depende sa laki ng kanilang sariling angular momentum (spin). Ang mga boson ay may mga integer spin, habang ang mga fermion ay may mga spin na multiple ng 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). Ang mga fermion ay sumusunod sa prinsipyo ng pagbubukod ng Pauli, na nagsasaad na ang dalawang fermion ay hindi maaaring magkaroon ng parehong quantum state. Para sa mga boson, walang ganoong pagbabawal, at samakatuwid mayroon silang pagkakataon na umiral sa isang estado ng kabuuan at sa gayon ay bumubuo ng tinatawag na Bose-Einstein condensate. Ang proseso ng pagbuo ng condensate na ito ay responsable para sa paglipat sa superconducting state.
Ang mga electron ay may spin 1/2 at samakatuwid ay mga fermion. Pinagsasama sila sa mga pares (tinatawag na mga pares ng Cooper), na pagkatapos ay bumubuo ng isang Bose condensate.
Tinangka ng mga Amerikanong siyentipiko na makakuha ng isang uri ng molekula mula sa mga atomo ng fermion sa pamamagitan ng malalim na paglamig. Ang pagkakaiba mula sa mga tunay na molekula ay walang kemikal na bono sa pagitan ng mga atomo - gumagalaw lamang sila nang magkakaugnay sa paraang magkakaugnay. Ang bono sa pagitan ng mga atomo ay naging mas malakas kaysa sa pagitan ng mga electron sa mga pares ng Cooper. Para sa mga pares ng mga fermion na nabuo, ang kabuuang pag-ikot ay hindi na isang multiple ng 1/2, samakatuwid, sila ay kumikilos na tulad ng mga boson at maaaring bumuo ng isang Bose condensate na may iisang quantum state. Sa panahon ng eksperimento, ang isang gas ng potassium-40 atoms ay pinalamig sa 300 nanokelvins, habang ang gas ay nakapaloob sa isang tinatawag na optical trap. Pagkatapos ay inilapat ang isang panlabas na magnetic field, sa tulong kung saan posible na baguhin ang likas na katangian ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo - sa halip na malakas na pagtanggi, nagsimulang maobserbahan ang malakas na atraksyon. Kapag pinag-aaralan ang impluwensya ng magnetic field, posible na makahanap ng ganoong halaga kung saan nagsimulang kumilos ang mga atomo tulad ng mga pares ng mga electron ng Cooper. Sa susunod na yugto ng eksperimento, iminungkahi ng mga siyentipiko na makuha ang mga epekto ng superconductivity para sa fermionic condensate.

4. Superfluid matter- isang estado kung saan ang sangkap ay halos walang lagkit, at kapag dumadaloy, hindi ito nakakaranas ng friction na may solidong ibabaw. Ang kinahinatnan nito ay, halimbawa, tulad ng isang kawili-wiling epekto bilang ang kumpletong kusang "gumagapang palabas" ng superfluid helium mula sa sisidlan kasama ang mga pader nito laban sa grabidad. Siyempre, walang paglabag sa batas ng konserbasyon ng enerhiya dito. Sa kawalan ng mga puwersa ng friction, ang mga puwersa ng grabidad lamang ang kumikilos sa helium, mga puwersa ng interatomic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng helium at ng mga dingding ng sisidlan at sa pagitan ng mga atomo ng helium. Kaya, ang mga puwersa ng interatomic na pakikipag-ugnayan ay lumampas sa lahat ng iba pang pwersang pinagsama. Bilang resulta, ang helium ay may posibilidad na kumalat hangga't maaari sa lahat ng posibleng mga ibabaw, at samakatuwid ay "naglalakbay" kasama ang mga dingding ng sisidlan. Noong 1938, pinatunayan ng siyentipikong Sobyet na si Pyotr Kapitsa na ang helium ay maaaring umiral sa isang superfluid na estado.
Kapansin-pansin na marami sa mga hindi pangkaraniwang katangian ng helium ay matagal nang kilala. Gayunpaman, sa mga nagdaang taon, ang elementong kemikal na ito ay "sinisira" sa amin ng mga kawili-wili at hindi inaasahang epekto. Kaya, noong 2004, inintriga nina Moses Chan at Eun-Syong Kim ng Unibersidad ng Pennsylvania ang siyentipikong mundo sa pamamagitan ng pag-angkin na sila ay nagtagumpay sa pagkuha ng isang ganap na bagong estado ng helium - isang superfluid solid. Sa ganitong estado, ang ilang mga helium atoms sa kristal na sala-sala ay maaaring dumaloy sa iba, at ang helium ay maaaring dumaloy sa sarili nito. Ang epekto ng "superhardness" ay theoretically hinulaang pabalik noong 1969. At noong 2004 - parang pang-eksperimentong kumpirmasyon. Gayunpaman, sa ibang pagkakataon at napaka-curious na mga eksperimento ay nagpakita na ang lahat ay hindi gaanong simple, at marahil ang gayong interpretasyon ng hindi pangkaraniwang bagay, na dati ay kinuha para sa superfluidity ng solid helium, ay hindi tama.
Ang eksperimento ng mga siyentipiko na pinamumunuan ni Humphrey Maris mula sa Brown University sa USA ay simple at eleganteng. Ang mga siyentipiko ay naglagay ng isang test tube na nakabaligtad sa isang saradong tangke ng likidong helium. Ang bahagi ng helium sa test tube at sa tangke ay nagyelo sa paraang ang hangganan sa pagitan ng likido at solid sa loob ng test tube ay mas mataas kaysa sa tangke. Sa madaling salita, mayroong likidong helium sa itaas na bahagi ng test tube, at solidong helium sa ibabang bahagi; maayos itong pumasa sa solidong yugto ng tangke, kung saan ibinuhos ang isang maliit na likidong helium - mas mababa kaysa sa antas ng likido. sa test tube. Kung ang likidong helium ay nagsimulang tumulo sa solid, kung gayon ang pagkakaiba sa antas ay bababa, at pagkatapos ay maaari nating pag-usapan ang solid superfluid helium. At sa prinsipyo, sa tatlo sa 13 eksperimento, bumaba ang pagkakaiba sa antas.

5. Napakahirap na bagay- isang estado ng pagsasama-sama kung saan ang bagay ay transparent at maaaring "daloy" tulad ng isang likido, ngunit sa katunayan ito ay walang lagkit. Ang ganitong mga likido ay kilala sa loob ng maraming taon at tinatawag na mga superfluid. Ang katotohanan ay na kung ang superfluid ay hinalo, ito ay magpapalipat-lipat halos magpakailanman, habang ang normal na likido ay tuluyang huminahon. Ang unang dalawang superfluid ay nilikha ng mga mananaliksik gamit ang helium-4 at helium-3. Sila ay pinalamig halos sa ganap na zero - sa minus 273 degrees Celsius. At mula sa helium-4, ang mga Amerikanong siyentipiko ay nakakuha ng isang napakalakas na katawan. Na-compress nila ang frozen helium sa pamamagitan ng presyon ng higit sa 60 beses, at pagkatapos ay ang baso na puno ng sangkap ay na-install sa isang umiikot na disk. Sa temperatura na 0.175 degrees Celsius, ang disk ay biglang nagsimulang umikot nang mas malaya, na, ayon sa mga siyentipiko, ay nagpapahiwatig na ang helium ay naging isang superbody.

6. Solid- ang estado ng pagsasama-sama ng bagay, na nailalarawan sa pamamagitan ng katatagan ng anyo at ang likas na katangian ng thermal motion ng mga atomo, na gumagawa ng maliliit na vibrations sa paligid ng mga posisyon ng balanse. Ang matatag na estado ng mga solid ay mala-kristal. Nakikilala ang mga solido sa ionic, covalent, metallic, at iba pang uri ng mga bono sa pagitan ng mga atomo, na tumutukoy sa pagkakaiba-iba ng kanilang mga pisikal na katangian. Ang mga elektrikal at ilang iba pang mga katangian ng mga solid ay pangunahing tinutukoy ng likas na katangian ng paggalaw ng mga panlabas na electron ng mga atomo nito. Ayon sa kanilang mga de-koryenteng katangian, ang mga solido ay nahahati sa mga dielectric, semiconductors, at mga metal; ayon sa kanilang mga magnetic na katangian, sila ay nahahati sa mga diamagnet, paramagnet, at mga katawan na may nakaayos na magnetic na istraktura. Ang mga pagsisiyasat sa mga katangian ng mga solid ay nagkaisa sa isang malaking larangan—solid-state physics, na ang pag-unlad nito ay pinasigla ng mga pangangailangan ng teknolohiya.

7. Amorphous solid- isang condensed na estado ng pagsasama-sama ng isang substance, na nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy ng mga pisikal na katangian dahil sa hindi maayos na pag-aayos ng mga atomo at molekula. Sa amorphous solids, ang mga atom ay nag-vibrate sa paligid ng mga random na matatagpuan na mga punto. Hindi tulad ng mala-kristal na estado, ang paglipat mula sa isang solidong amorphous hanggang sa likido ay nangyayari nang unti-unti. Ang iba't ibang mga sangkap ay nasa amorphous na estado: mga baso, resin, plastik, atbp.

8. Liquid na kristal- ito ay isang tiyak na estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap kung saan ito ay sabay na nagpapakita ng mga katangian ng isang kristal at isang likido. Dapat tayong agad na gumawa ng isang reserbasyon na hindi lahat ng mga sangkap ay maaaring nasa likidong kristal na estado. Gayunpaman, ang ilang mga organikong sangkap na may kumplikadong mga molekula ay maaaring bumuo ng isang tiyak na estado ng pagsasama-sama - likidong kristal. Ang estado na ito ay isinasagawa sa panahon ng pagtunaw ng mga kristal ng ilang mga sangkap. Kapag natunaw ang mga ito, nabuo ang isang likido-kristal na bahagi, na naiiba sa mga ordinaryong likido. Ang bahaging ito ay umiiral sa hanay mula sa temperatura ng pagkatunaw ng kristal hanggang sa ilang mas mataas na temperatura, kapag pinainit kung saan ang likidong kristal ay nagiging isang ordinaryong likido.
Paano naiiba ang isang likidong kristal mula sa isang likido at isang ordinaryong kristal at paano ito katulad sa kanila? Tulad ng isang ordinaryong likido, ang isang likidong kristal ay may pagkalikido at tumatagal ng anyo ng isang sisidlan kung saan ito inilalagay. Ito ay naiiba sa mga kristal na kilala ng lahat. Gayunpaman, sa kabila ng ari-arian na ito, na pinagsasama ito ng isang likido, mayroon itong katangian ng mga kristal. Ito ang pag-order sa espasyo ng mga molekula na bumubuo sa kristal. Totoo, ang pag-order na ito ay hindi kumpleto tulad ng sa mga ordinaryong kristal, ngunit, gayunpaman, ito ay makabuluhang nakakaapekto sa mga katangian ng mga likidong kristal, na nagpapakilala sa kanila mula sa mga ordinaryong likido. Ang hindi kumpletong spatial na pag-order ng mga molekula na bumubuo ng isang likidong kristal ay nagpapakita ng sarili sa katotohanan na sa mga likidong kristal ay walang kumpletong pagkakasunud-sunod sa spatial na pag-aayos ng mga sentro ng grabidad ng mga molekula, bagaman maaaring mayroong isang bahagyang pagkakasunud-sunod. Nangangahulugan ito na wala silang matibay na kristal na sala-sala. Samakatuwid, ang mga likidong kristal, tulad ng mga ordinaryong likido, ay may pag-aari ng pagkalikido.
Ang isang obligadong pag-aari ng mga likidong kristal, na naglalapit sa kanila sa mga ordinaryong kristal, ay ang pagkakaroon ng isang order sa spatial na oryentasyon ng mga molekula. Ang ganitong pagkakasunud-sunod sa oryentasyon ay maaaring magpakita mismo, halimbawa, sa katotohanan na ang lahat ng mahabang axes ng mga molekula sa isang sample ng likidong kristal ay nakatuon sa parehong paraan. Ang mga molekulang ito ay dapat magkaroon ng isang pinahabang hugis. Bilang karagdagan sa pinakasimpleng pinangalanang pag-order ng mga axes ng mga molekula, ang isang mas kumplikadong oryentasyon na pagkakasunud-sunod ng mga molekula ay maaaring maisakatuparan sa isang likidong kristal.
Depende sa uri ng pag-order ng mga molecular axes, ang mga likidong kristal ay nahahati sa tatlong uri: nematic, smectic at cholesteric.
Ang pananaliksik sa pisika ng mga likidong kristal at ang kanilang mga aplikasyon ay kasalukuyang isinasagawa sa isang malawak na harapan sa lahat ng mga pinaka-maunlad na bansa sa mundo. Ang lokal na pananaliksik ay puro sa akademiko at industriyal na mga institusyong pananaliksik at may mahabang tradisyon. Ang mga gawa ni V.K. Frederiks kay V.N. Tsvetkov. Sa mga nagdaang taon, ang mabilis na pag-aaral ng mga likidong kristal, ang mga mananaliksik ng Russia ay gumagawa din ng isang makabuluhang kontribusyon sa pagbuo ng teorya ng mga likidong kristal sa pangkalahatan at, sa partikular, ang mga optika ng mga likidong kristal. Kaya, ang mga gawa ng I.G. Chistyakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovsky, S.A. Pikina, L.M. Si Blinov at marami pang ibang mananaliksik ng Sobyet ay malawak na kilala sa komunidad na pang-agham at nagsisilbing pundasyon para sa ilang epektibong teknikal na aplikasyon ng mga likidong kristal.
Ang pagkakaroon ng mga likidong kristal ay itinatag ng napakatagal na panahon, lalo na noong 1888, iyon ay, halos isang siglo na ang nakalilipas. Bagama't nakatagpo ng mga siyentipiko ang kalagayang ito ng bagay bago ang 1888, opisyal na itong natuklasan nang maglaon.
Ang unang nakatuklas ng mga likidong kristal ay ang Austrian botanist na si Reinitzer. Sa pagsisiyasat ng bagong substance na cholesteryl benzoate na na-synthesize niya, nalaman niya na sa temperatura na 145 ° C, ang mga kristal ng substance na ito ay natutunaw, na bumubuo ng maulap na likido na malakas na nakakalat ng liwanag. Sa patuloy na pag-init, kapag umabot sa temperatura na 179 ° C, ang likido ay nagiging malinaw, iyon ay, nagsisimula itong kumilos nang optically tulad ng isang ordinaryong likido, tulad ng tubig. Ang Cholesteryl benzoate ay nagpakita ng mga hindi inaasahang katangian sa magulo na yugto. Sinusuri ang bahaging ito sa ilalim ng isang polarizing microscope, nalaman ni Reinitzer na mayroon itong birefringence. Nangangahulugan ito na ang refractive index ng liwanag, iyon ay, ang bilis ng liwanag sa yugtong ito, ay nakasalalay sa polariseysyon.

9. likido- ang estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap, pinagsasama ang mga tampok ng isang solidong estado (konserbasyon ng lakas ng tunog, isang tiyak na lakas ng makunat) at isang gas na estado (pagbabago ng hugis). Ang isang likido ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang maikling hanay na pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga particle (molekyul, atomo) at isang maliit na pagkakaiba sa kinetic energy ng thermal motion ng mga molekula at ang kanilang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan. Ang thermal motion ng liquid molecules ay binubuo ng mga oscillations sa paligid ng equilibrium positions at medyo bihirang tumalon mula sa isang equilibrium position papunta sa isa pa, na nauugnay sa fluidity ng liquid.

10. Supercritical fluid(GFR) ay ang estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap, kung saan ang pagkakaiba sa pagitan ng likido at gas phase ay nawawala. Ang anumang sangkap sa temperatura at presyon sa itaas ng kritikal na punto ay isang supercritical fluid. Ang mga katangian ng isang substance sa supercritical state ay intermediate sa pagitan ng mga katangian nito sa gas at liquid phase. Kaya, ang SCF ay may mataas na density, malapit sa likido, at mababang lagkit, tulad ng mga gas. Ang diffusion coefficient sa kasong ito ay may intermediate na halaga sa pagitan ng likido at gas. Ang mga sangkap sa supercritical na estado ay maaaring gamitin bilang mga pamalit para sa mga organikong solvent sa mga proseso ng laboratoryo at pang-industriya. Ang supercritical na tubig at supercritical na carbon dioxide ay nakatanggap ng pinakamalaking interes at pamamahagi kaugnay ng ilang mga katangian.
Ang isa sa pinakamahalagang katangian ng supercritical na estado ay ang kakayahang matunaw ang mga sangkap. Sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura o presyon ng likido, maaaring baguhin ng isa ang mga katangian nito sa isang malawak na hanay. Kaya, posible na makakuha ng isang likido na ang mga katangian ay malapit sa alinman sa isang likido o isang gas. Kaya, ang dissolving power ng isang fluid ay tumataas sa pagtaas ng density (sa isang pare-pareho ang temperatura). Dahil ang density ay tumataas sa pagtaas ng presyon, ang pagbabago ng presyon ay maaaring makaapekto sa dissolving power ng fluid (sa isang pare-parehong temperatura). Sa kaso ng temperatura, ang pag-asa ng mga katangian ng likido ay medyo mas kumplikado - sa isang pare-pareho ang density, ang dissolving power ng fluid ay tumataas din, ngunit malapit sa kritikal na punto, ang isang bahagyang pagtaas sa temperatura ay maaaring humantong sa isang matalim na pagbaba sa density, at, nang naaayon, dissolving power. Ang mga supercritical fluid ay naghahalo sa isa't isa nang walang katiyakan, kaya kapag naabot ang kritikal na punto ng pinaghalong, ang sistema ay palaging magiging single-phase. Ang tinatayang kritikal na temperatura ng binary mixture ay maaaring kalkulahin bilang arithmetic mean ng mga kritikal na parameter ng mga substance Tc(mix) = (mole fraction ng A) x TcA + (mole fraction ng B) x TcB.

11. puno ng gas- (French gaz, mula sa Greek chaos - chaos), ang pinagsama-samang estado ng bagay kung saan ang kinetic energy ng thermal motion ng mga particle nito (molecules, atoms, ions) ay makabuluhang lumampas sa potensyal na enerhiya ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan nila, at samakatuwid ang mga particle malayang gumagalaw, pantay na pinupuno ang kawalan ng mga panlabas na patlang, ang buong volume na ibinigay sa kanila.

12. Plasma- (mula sa Greek plasma - hinulma, hugis), isang estado ng bagay, na isang ionized gas, kung saan ang mga konsentrasyon ng positibo at negatibong mga singil ay pantay (quasi-neutrality). Ang karamihan sa mga bagay sa Uniberso ay nasa estado ng plasma: mga bituin, galactic nebulae at ang interstellar medium. Malapit sa Earth, ang plasma ay umiiral sa anyo ng solar wind, magnetosphere, at ionosphere. Ang mataas na temperatura na plasma (T ~ 106 - 108 K) mula sa pinaghalong deuterium at tritium ay sinisiyasat na may layuning ipatupad ang kinokontrol na thermonuclear fusion. Ang low-temperature plasma (T Ј 105K) ay ginagamit sa iba't ibang gas-discharge device (gas lasers, ion device, MHD generators, plasma torches, plasma engine, atbp.), pati na rin sa teknolohiya (tingnan ang Plasma metalurgy, Plasma drilling, Teknolohiya ng plasma).

13. Masisira ang bagay- ay isang intermediate na yugto sa pagitan ng plasma at neutronium. Ito ay sinusunod sa mga puting dwarf at gumaganap ng isang mahalagang papel sa ebolusyon ng mga bituin. Kapag ang mga atomo ay nasa ilalim ng mga kondisyon ng napakataas na temperatura at presyon, nawawala ang kanilang mga electron (pumupunta sila sa isang electron gas). Sa madaling salita, sila ay ganap na ionized (plasma). Ang presyon ng naturang gas (plasma) ay tinutukoy ng presyon ng elektron. Kung ang density ay napakataas, ang lahat ng mga particle ay napipilitang lumapit sa isa't isa. Ang mga electron ay maaaring nasa mga estado na may ilang partikular na enerhiya, at ang dalawang electron ay hindi maaaring magkaroon ng parehong enerhiya (maliban kung ang kanilang mga spin ay magkasalungat). Kaya, sa isang siksik na gas, ang lahat ng mas mababang antas ng enerhiya ay napupuno ng mga electron. Ang ganitong gas ay tinatawag na degenerate. Sa ganitong estado, ang mga electron ay nagpapakita ng isang degenerate na presyon ng elektron na sumasalungat sa mga puwersa ng grabidad.

14. Neutronium— estado ng pagsasama-sama kung saan pumasa ang bagay sa ilalim ng ultrahigh pressure, na hindi pa maaabot sa laboratoryo, ngunit umiiral sa loob ng mga neutron star. Sa panahon ng paglipat sa estado ng neutron, ang mga electron ng bagay ay nakikipag-ugnayan sa mga proton at nagiging mga neutron. Bilang resulta, ang bagay sa estado ng neutron ay ganap na binubuo ng mga neutron at may density ng pagkakasunud-sunod ng nuclear. Ang temperatura ng sangkap sa kasong ito ay hindi dapat masyadong mataas (sa katumbas ng enerhiya, hindi hihigit sa isang daang MeV).
Sa isang malakas na pagtaas ng temperatura (daan-daang MeV pataas), sa estado ng neutron, ang iba't ibang mga meson ay nagsisimulang ipanganak at mapuksa. Sa karagdagang pagtaas ng temperatura, nangyayari ang deconfinement, at ang bagay ay pumasa sa estado ng quark-gluon plasma. Hindi na ito binubuo ng mga hadron, ngunit ng patuloy na ipinanganak at nawawalang mga quark at gluon.

15. Quark-gluon plasma(chromoplasm) ay isang pinagsama-samang estado ng matter sa high-energy physics at elementary particle physics, kung saan ang hadronic matter ay pumasa sa isang estado na katulad ng estado kung saan ang mga electron at ion ay nasa ordinaryong plasma.
Karaniwan ang bagay sa hadrons ay nasa tinatawag na walang kulay ("puti") na estado. Iyon ay, ang mga quark ng iba't ibang kulay ay nagbabayad sa bawat isa. Ang isang katulad na estado ay umiiral sa ordinaryong bagay - kapag ang lahat ng mga atom ay neutral sa kuryente, iyon ay,
Ang mga positibong singil sa mga ito ay binabayaran ng mga negatibo. Sa mataas na temperatura, ang ionization ng mga atom ay maaaring mangyari, habang ang mga singil ay pinaghihiwalay, at ang sangkap ay nagiging, gaya ng sinasabi nila, "quasi-neutral". Iyon ay, ang buong ulap ng bagay sa kabuuan ay nananatiling neutral, at ang mga indibidwal na particle nito ay tumigil sa pagiging neutral. Marahil, ang parehong bagay ay maaaring mangyari sa hadronic matter - sa napakataas na enerhiya, ang kulay ay inilabas at ginagawang "quasi-colorless" ang sangkap.
Malamang, ang bagay ng Uniberso ay nasa estado ng quark-gluon plasma sa mga unang sandali pagkatapos ng Big Bang. Ngayon ang quark-gluon plasma ay maaaring mabuo sa maikling panahon sa mga banggaan ng mga particle na may napakataas na enerhiya.
Ang quark-gluon plasma ay nakuha sa eksperimento sa RHIC accelerator sa Brookhaven National Laboratory noong 2005. Ang pinakamataas na temperatura ng plasma na 4 trilyon degrees Celsius ay nakuha doon noong Pebrero 2010.

16. Kakaibang sangkap- estado ng pagsasama-sama, kung saan ang bagay ay na-compress sa limitasyon ng mga halaga ng density, maaari itong umiral sa anyo ng "quark soup". Ang isang kubiko sentimetro ng bagay sa estadong ito ay tumitimbang ng bilyun-bilyong tonelada; bukod pa rito, gagawin nitong kaparehong "kakaibang" anyo ang anumang normal na substansiya kung saan ito nakipag-ugnayan sa paglabas ng malaking halaga ng enerhiya.
Ang enerhiya na maaaring ilabas sa panahon ng pagbabago ng sangkap ng core ng isang bituin sa isang "kakaibang sangkap" ay hahantong sa isang napakalakas na pagsabog ng isang "quark nova" - at, ayon kay Leahy at Wyed, ito ay tiyak ang pagsabog na ito na naobserbahan ng mga astronomo noong Setyembre 2006.
Ang proseso ng pagbuo ng sangkap na ito ay nagsimula sa isang ordinaryong supernova, kung saan lumiko ang isang napakalaking bituin. Bilang resulta ng unang pagsabog, nabuo ang isang neutron star. Ngunit, ayon kina Leahy at Wyed, hindi ito nagtagal - dahil ang pag-ikot nito ay tila pinabagal ng sarili nitong magnetic field, lalo itong lumiit, sa pagbuo ng isang namuong "kakaibang bagay", na humantong sa isang mas malakas pa kaysa sa isang normal na pagsabog ng supernova, ang pagpapakawala ng enerhiya - at ang mga panlabas na layer ng substance ng dating neutron star, na lumilipad papunta sa nakapalibot na espasyo sa bilis na malapit sa bilis ng liwanag.

17. Malakas na simetriko bagay- ito ay isang sangkap na naka-compress sa isang lawak na ang mga microparticle sa loob nito ay patong-patong sa ibabaw ng bawat isa, at ang katawan mismo ay bumagsak sa isang black hole. Ang terminong "symmetry" ay ipinaliwanag tulad ng sumusunod: Kunin natin ang pinagsama-samang estado ng bagay na kilala ng lahat mula sa bangko ng paaralan - solid, likido, gas. Para sa katiyakan, isaalang-alang ang isang perpektong walang katapusan na kristal bilang isang solid. Mayroon itong tiyak, tinatawag na discrete symmetry na may kinalaman sa pagsasalin. Nangangahulugan ito na kung ang kristal na sala-sala ay inilipat sa isang distansya na katumbas ng agwat sa pagitan ng dalawang atomo, walang magbabago dito - ang kristal ay magkakasabay sa sarili nito. Kung ang kristal ay natunaw, kung gayon ang simetrya ng nagresultang likido ay magkakaiba: tataas ito. Sa isang kristal, ang mga punto lamang na malayo sa isa't isa sa ilang mga distansya, ang tinatawag na mga node ng kristal na sala-sala, kung saan matatagpuan ang magkaparehong mga atomo, ay katumbas.
Ang likido ay homogenous sa buong dami nito, ang lahat ng mga punto nito ay hindi makikilala sa isa't isa. Nangangahulugan ito na ang mga likido ay maaaring ilipat sa pamamagitan ng anumang arbitrary na mga distansya (at hindi lamang ng ilang mga discrete, tulad ng sa isang kristal) o paikutin ng anumang mga arbitrary na anggulo (na hindi maaaring gawin sa mga kristal sa lahat) at ito ay magkakasabay sa sarili nito. Mas mataas ang antas ng symmetry nito. Ang gas ay mas simetriko: ang likido ay sumasakop sa isang tiyak na dami sa sisidlan at mayroong isang kawalaan ng simetrya sa loob ng sisidlan, kung saan mayroong likido, at mga punto kung saan wala. Ang gas, sa kabilang banda, ay sumasakop sa buong volume na ibinigay dito, at sa ganitong diwa ang lahat ng mga punto nito ay hindi nakikilala sa isa't isa. Gayunpaman, mas tama na magsalita dito hindi tungkol sa mga punto, ngunit tungkol sa maliliit, ngunit macroscopic na mga elemento, dahil sa antas ng mikroskopiko mayroon pa ring mga pagkakaiba. Sa ilang mga punto sa oras mayroong mga atomo o molekula, habang ang iba ay wala. Ang simetrya ay sinusunod lamang sa karaniwan, alinman sa ilang mga macroscopic na parameter ng volume, o sa oras.
Ngunit wala pa ring agarang simetrya sa antas ng mikroskopiko. Kung ang sangkap ay na-compress nang napakalakas, sa mga presyon na hindi katanggap-tanggap sa pang-araw-araw na buhay, na-compress upang ang mga atomo ay durog, ang kanilang mga shell ay tumagos sa isa't isa, at ang nuclei ay nagsimulang hawakan, ang simetrya ay bumangon sa antas ng mikroskopiko. Ang lahat ng mga nuclei ay pareho at pinindot laban sa bawat isa, mayroong hindi lamang interatomic, kundi pati na rin ang mga internuclear na distansya, at ang sangkap ay nagiging homogenous (kakaibang sangkap).
Ngunit mayroon ding antas ng submicroscopic. Ang nuclei ay binubuo ng mga proton at neutron na gumagalaw sa loob ng nucleus. May konting espasyo din sa pagitan nila. Kung patuloy kang mag-compress upang ang nuclei ay durog din, ang mga nucleon ay mahigpit na magdidikit sa isa't isa. Pagkatapos, sa antas ng submicroscopic, lilitaw ang simetrya, na wala kahit sa loob ng ordinaryong nuclei.
Mula sa sinabi, makikita ng isa ang isang tiyak na kalakaran: mas mataas ang temperatura at mas mataas ang presyon, mas nagiging simetriko ang sangkap. Batay sa mga pagsasaalang-alang na ito, ang substance na naka-compress sa maximum ay tinatawag na strongly symmetrical.

18. Mahinang simetriko bagay- isang estado na kabaligtaran ng malakas na simetriko na bagay sa mga katangian nito, na naroroon sa pinakaunang Uniberso sa isang temperatura na malapit sa temperatura ng Planck, marahil 10-12 segundo pagkatapos ng Big Bang, kapag ang malakas, mahina at electromagnetic na pwersa ay iisang superforce. . Sa estadong ito, ang bagay ay na-compress sa isang lawak na ang masa nito ay na-convert sa enerhiya, na nagsisimulang lumaki, iyon ay, lumawak nang walang katiyakan. Hindi pa posible na makamit ang mga enerhiya para sa pang-eksperimentong produksyon ng superpower at ang paglipat ng bagay sa yugtong ito sa ilalim ng mga kondisyong terrestrial, bagaman ang mga naturang pagtatangka ay ginawa sa Large Hadron Collider upang pag-aralan ang unang bahagi ng uniberso. Dahil sa kawalan ng gravitational interaction sa komposisyon ng superforce na bumubuo sa substance na ito, ang superforce ay hindi sapat na simetriko kumpara sa supersymmetric force, na naglalaman ng lahat ng 4 na uri ng pakikipag-ugnayan. Samakatuwid, ang estado ng pagsasama-sama ay nakatanggap ng ganoong pangalan.

19. Radiation matter- ito, sa katunayan, ay hindi na isang sangkap, ngunit enerhiya sa pinakadalisay nitong anyo. Gayunpaman, ito ang hypothetical na estado ng pagsasama-sama na kukuha ng katawan na umabot sa bilis ng liwanag. Maaari rin itong makuha sa pamamagitan ng pag-init ng katawan sa temperatura ng Planck (1032K), iyon ay, sa pamamagitan ng pagpapakalat ng mga molekula ng sangkap sa bilis ng liwanag. Tulad ng sumusunod mula sa teorya ng relativity, kapag ang bilis ay umabot sa higit sa 0.99 s, ang masa ng katawan ay nagsisimulang lumaki nang mas mabilis kaysa sa "normal" na acceleration, bilang karagdagan, ang katawan ay nagpapahaba, nagpapainit, iyon ay, nagsisimula itong nagniningning sa infrared spectrum. Kapag tumatawid sa threshold ng 0.999 s, ang katawan ay nagbabago nang malaki at nagsisimula ng mabilis na phase transition hanggang sa beam state. Tulad ng sumusunod mula sa pormula ni Einstein, na kinuha nang buo, ang lumalaking masa ng pangwakas na sangkap ay binubuo ng mga masa na nahihiwalay mula sa katawan sa anyo ng thermal, X-ray, optical at iba pang radiation, ang enerhiya ng bawat isa ay inilalarawan ng susunod na termino sa formula. Kaya, ang isang katawan na papalapit sa bilis ng liwanag ay magsisimulang mag-radiate sa lahat ng spectra, lumalaki ang haba at bumagal sa oras, pagnipis sa haba ng Planck, iyon ay, kapag naabot ang bilis c, ang katawan ay magiging isang walang katapusang haba at manipis. sinag na gumagalaw sa bilis ng liwanag at binubuo ng mga photon na walang haba, at ang walang katapusang masa nito ay ganap na magiging enerhiya. Samakatuwid, ang naturang sangkap ay tinatawag na radiation.

Ang lahat ng mga sangkap ay maaaring nasa iba't ibang mga estado ng pagsasama-sama - solid, likido, gas at plasma. Noong sinaunang panahon, pinaniniwalaan: ang mundo ay binubuo ng lupa, tubig, hangin at apoy. Ang pinagsama-samang estado ng mga sangkap ay tumutugma sa visual division na ito. Ipinapakita ng karanasan na ang mga hangganan sa pagitan ng mga pinagsama-samang estado ay napaka-arbitrary. Ang mga gas sa mababang presyon at mababang temperatura ay itinuturing na perpekto, ang mga molekula sa kanila ay tumutugma sa mga materyal na punto na maaari lamang magbanggaan ayon sa mga batas ng nababanat na epekto. Ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula sa sandali ng epekto ay bale-wala, ang mga banggaan mismo ay nangyayari nang walang pagkawala ng mekanikal na enerhiya. Ngunit habang ang distansya sa pagitan ng mga molekula ay tumataas, ang pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay dapat ding isaalang-alang. Ang mga pakikipag-ugnayang ito ay nagsisimulang makaapekto sa paglipat mula sa isang gas na estado sa isang likido o solid. Iba't ibang uri ng pakikipag-ugnayan ang maaaring mangyari sa pagitan ng mga molekula.

Ang mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ay walang saturation, na naiiba sa mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng kemikal ng mga atomo, na humahantong sa pagbuo ng mga molekula. Maaari silang maging electrostatic kapag nakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sisingilin na particle. Ipinakita ng karanasan na ang quantum mechanical interaction, na nakasalalay sa distansya at mutual orientation ng mga molekula, ay bale-wala sa mga distansya sa pagitan ng mga molekula na higit sa 10 -9 m. Sa mga rarefied na gas, maaari itong mapabayaan o maaari itong ipagpalagay na ang potensyal Ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ay halos zero. Sa maliliit na distansya, maliit ang enerhiya na ito, sa , kumikilos ang mga puwersa ng kapwa pagkahumaling

sa - mutual repulsion at force

ang pagkahumaling at pagtanggi ng mga molekula ay balanse at F= 0. Dito natutukoy ang mga puwersa sa pamamagitan ng kanilang koneksyon sa potensyal na enerhiya. Ngunit ang mga particle ay gumagalaw, na may isang tiyak na reserba ng kinetic energy

sige. Hayaang ang isang molekula ay hindi gumagalaw, at ang isa pa ay bumangga dito, na may ganoong supply ng enerhiya. Kapag ang mga molekula ay lumalapit sa isa't isa, ang mga puwersa ng pang-akit ay gumagawa ng positibong gawain at ang potensyal na enerhiya ng kanilang pakikipag-ugnayan ay bumababa sa isang distansya. Kasabay nito, ang kinetic energy (at bilis) ay tumataas. Kapag ang distansya ay nagiging mas kaunti, ang mga kaakit-akit na pwersa ay papalitan ng mga salungat na pwersa. Ang gawaing ginawa ng molekula laban sa mga puwersang ito ay negatibo.

Lalapit ang molekula sa hindi kumikibo na molekula hanggang ang kinetic energy nito ay ganap na ma-convert sa potensyal. Pinakamababang distansya d, kung aling mga molekula ang maaaring lumapit sa isa't isa ay tinatawag epektibong molekular diameter. Pagkatapos huminto, ang molekula ay magsisimulang lumayo sa ilalim ng pagkilos ng mga salungat na pwersa na may pagtaas ng bilis. Ang pagkakaroon muli ng distansya, ang molekula ay mahuhulog sa rehiyon ng mga kaakit-akit na pwersa, na magpapabagal sa pag-alis nito. Ang epektibong diameter ay depende sa paunang stock ng kinetic energy, i.e. ang halagang ito ay hindi pare-pareho. Sa mga distansyang katumbas ng potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ay may walang katapusang malaking halaga o "harang" na pumipigil sa tagpo ng mga sentro ng mga molekula sa mas maikling distansya. Ang ratio ng average na potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa average na kinetic energy ay tumutukoy sa pinagsama-samang estado ng bagay: para sa mga gas para sa mga likido, para sa mga solido

Ang condensed media ay mga likido at solid. Sa kanila, ang mga atomo at molekula ay matatagpuan malapit, halos magkadikit. Ang average na distansya sa pagitan ng mga sentro ng mga molekula sa mga likido at solid ay humigit-kumulang (2 -5) 10 -10 m. Ang kanilang mga densidad ay humigit-kumulang pareho. Ang mga interatomic na distansya ay lumampas sa mga distansya kung saan ang mga ulap ng elektron ay tumagos sa isa't isa nang labis kung kaya't lumitaw ang mga salungat na pwersa. Para sa paghahambing, sa mga gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang average na distansya sa pagitan ng mga molecule ay tungkol sa 33 10 -10 m.

AT mga likido Ang intermolecular na interaksyon ay mas malinaw, ang thermal motion ng mga molekula ay nagpapakita ng sarili sa mahinang mga oscillations sa paligid ng posisyon ng equilibrium at kahit na tumalon mula sa isang posisyon patungo sa isa pa. Samakatuwid, mayroon lamang silang maikling-range na pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga particle, ibig sabihin, pagkakapare-pareho sa pag-aayos ng mga pinakamalapit na particle lamang, at katangian ng pagkalikido.

Mga solid ay nailalarawan sa pamamagitan ng katigasan ng istraktura, may isang tiyak na tinukoy na dami at hugis, na nagbabago nang mas kaunti sa ilalim ng impluwensya ng temperatura at presyon. Sa solids, amorphous at crystalline states ay posible. Mayroon ding mga intermediate substance - mga likidong kristal. Ngunit ang mga atomo sa mga solido ay hindi gumagalaw, gaya ng iniisip ng isa. Ang bawat isa sa kanila ay nagbabago sa lahat ng oras sa ilalim ng impluwensya ng nababanat na pwersa na lumitaw sa pagitan ng mga kapitbahay. Karamihan sa mga elemento at compound ay may istrakturang kristal sa ilalim ng mikroskopyo.

Kaya, ang mga butil ng asin ay mukhang perpektong mga cube. Sa mga kristal, ang mga atom ay naayos sa mga node ng kristal na sala-sala at maaari lamang mag-vibrate malapit sa mga node ng sala-sala. Ang mga kristal ay bumubuo ng mga tunay na solid, at ang mga solido tulad ng plastik o aspalto ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon, kumbaga, sa pagitan ng mga solid at likido. Ang isang amorphous na katawan, tulad ng isang likido, ay may maikling pagkakasunud-sunod, ngunit ang posibilidad ng pagtalon ay maliit. Kaya, ang salamin ay maaaring ituring bilang isang supercooled na likido, na may mas mataas na lagkit. Ang mga likidong kristal ay may pagkalikido ng mga likido, ngunit pinapanatili ang kaayusan ng pag-aayos ng mga atomo at may anisotropy ng mga katangian.

Ang mga kemikal na bono ng mga atomo (at sa tungkol sa) sa mga kristal ay kapareho ng sa mga molekula. Ang istraktura at katigasan ng mga solid ay tinutukoy ng pagkakaiba sa mga puwersang electrostatic na nagbubuklod sa mga atomo na bumubuo sa katawan. Ang mekanismo na nagbubuklod sa mga atomo sa mga molekula ay maaaring humantong sa pagbuo ng mga solidong periodic na istruktura, na maaaring ituring bilang mga macromolecule. Tulad ng mga molekulang ionic at covalent, mayroong mga ionic at covalent na kristal. Ang mga ionic na lattice sa mga kristal ay pinagsasama-sama ng mga ionic bond (tingnan ang Fig. 7.1). Ang istraktura ng table salt ay tulad na ang bawat sodium ion ay may anim na kapitbahay - chloride ions. Ang pamamahagi na ito ay tumutugma sa isang minimum na enerhiya, ibig sabihin, kapag nabuo ang naturang pagsasaayos, ang pinakamataas na enerhiya ay inilabas. Samakatuwid, habang bumababa ang temperatura sa ibaba ng punto ng pagkatunaw, ang posibilidad na bumuo ng mga purong kristal ay sinusunod. Sa pagtaas ng temperatura, ang thermal kinetic energy ay sapat na upang masira ang bono, ang kristal ay magsisimulang matunaw, at ang istraktura ay babagsak. Ang kristal na polymorphism ay ang kakayahang bumuo ng mga estado na may iba't ibang mga istrukturang kristal.

Kapag ang pamamahagi ng electric charge sa mga neutral na atom ay nagbabago, ang mahinang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga kapitbahay ay maaaring mangyari. Ang bono na ito ay tinatawag na molecular o van der Waals bond (tulad ng sa isang hydrogen molecule). Ngunit ang mga puwersa ng electrostatic attraction ay maaari ding bumangon sa pagitan ng mga neutral na atomo, kung gayon walang muling pagsasaayos sa mga shell ng elektron ng mga atom na nagaganap. Ang mutual repulsion sa panahon ng paglapit ng mga electron shell ay nagbabago sa sentro ng grabidad ng mga negatibong singil na may kaugnayan sa mga positibo. Ang bawat isa sa mga atomo ay nag-uudyok ng isang electric dipole sa isa pa, at ito ay humahantong sa kanilang pagkahumaling. Ito ang pagkilos ng intermolecular forces o van der Waals forces, na may malaking radius ng pagkilos.

Dahil ang hydrogen atom ay napakaliit at ang elektron nito ay madaling maalis, madalas itong naaakit sa dalawang atom nang sabay-sabay, na bumubuo ng isang hydrogen bond. Ang hydrogen bond ay responsable din para sa pakikipag-ugnayan ng mga molekula ng tubig sa bawat isa. Ipinapaliwanag nito ang marami sa mga natatanging katangian ng tubig at yelo (Figure 7.4).

covalent bond(o atomic) ay nakakamit dahil sa panloob na interaksyon ng mga neutral na atomo. Ang isang halimbawa ng naturang bono ay ang bono sa methane molecule. Ang isang mataas na nakagapos na anyo ng carbon ay brilyante (apat na hydrogen atoms ay pinapalitan ng apat na carbon atoms).

Kaya, ang carbon, na binuo sa isang covalent bond, ay bumubuo ng isang kristal sa anyo ng isang brilyante. Ang bawat atom ay napapalibutan ng apat na atomo na bumubuo ng isang regular na tetrahedron. Ngunit ang bawat isa sa kanila ay sabay-sabay ang vertex ng kalapit na tetrahedron. Sa ilalim ng ibang mga kundisyon, ang parehong mga carbon atom ay nag-kristal grapayt. Sa grapayt, ang mga ito ay konektado din sa pamamagitan ng atomic bond, ngunit sila ay bumubuo ng mga eroplano ng hexagonal honeycomb cells na may kakayahang maggupit. Ang distansya sa pagitan ng mga atom na matatagpuan sa vertices ng mga hexagons ay 0.142 nm. Ang mga layer ay matatagpuan sa layo na 0.335 nm, i.e. mahina ang pagkakatali, kaya ang grapayt ay plastik at malambot (Larawan 7.5). Noong 1990, nagkaroon ng boom sa gawaing pananaliksik, sanhi ng isang mensahe tungkol sa pagtanggap ng isang bagong sangkap - fullerite, na binubuo ng mga molekula ng carbon - fullerenes. Ang anyo ng carbon ay molekular; Ang pinakamaliit na elemento ay hindi isang atom, ngunit isang molekula. Ipinangalan ito sa arkitekto na si R. Fuller, na noong 1954 ay nakatanggap ng patent para sa mga istruktura ng gusali mula sa mga hexagons at pentagons na bumubuo sa isang hemisphere. Molecule mula sa 60 Ang mga carbon atom na may diameter na 0.71 nm ay natuklasan noong 1985, pagkatapos ay natuklasan ang mga molekula, atbp. Lahat sila ay may matatag na ibabaw,

ngunit ang mga molekula C 60 at Sa 70 . Ito ay lohikal na ipagpalagay na ang grapayt ay ginagamit bilang isang feedstock para sa synthesis ng fullerenes. Kung gayon, ang radius ng hexagonal fragment ay dapat na 0.37 nm. Ngunit ito ay naging katumbas ng 0.357 nm. Ang pagkakaibang ito ng 2% ay dahil sa ang katunayan na ang mga carbon atom ay matatagpuan sa spherical surface sa vertices ng 20 regular na hexagons na minana mula sa graphite at 12 regular na pentahedron, i.e. ang disenyo ay kahawig ng isang bola ng soccer. Ito ay lumiliko na kapag "nagtahi" sa isang saradong globo, ang ilan sa mga flat hexagons ay naging mga pentahedron. Sa temperatura ng silid, ang mga molekula ng C 60 ay namumuo sa isang istraktura kung saan ang bawat molekula ay may 12 kapitbahay na may pagitan ng 0.3 nm. Sa T= 349 K, nangyayari ang isang first-order phase transition - ang sala-sala ay muling inayos sa isang kubiko. Ang kristal mismo ay isang semiconductor, ngunit kapag ang isang alkali metal ay idinagdag sa C 60 crystalline film, ang superconductivity ay nangyayari sa temperatura na 19 K. Kung ang isa o ibang atom ay ipinakilala sa guwang na molekula na ito, maaari itong magamit bilang batayan para sa paglikha ng isang storage medium na may ultrahigh information density: ang recording density ay aabot sa 4-10 12 bits/cm2. Para sa paghahambing, ang isang pelikula ng ferromagnetic na materyal ay nagbibigay ng isang recording density ng pagkakasunud-sunod ng 10 7 bits / cm 2, at mga optical disc, i.e. teknolohiya ng laser, - 10 8 bits/cm 2 . Ang carbon na ito ay mayroon ding iba pang natatanging katangian na lalong mahalaga sa medisina at pharmacology.

nagpapakita ng sarili sa mga kristal na metal metalikong bono, kapag ang lahat ng mga atomo sa isang metal ay nag-donate ng kanilang mga valence electron "para sa kolektibong paggamit". Ang mga ito ay mahinang nakagapos sa mga atomic core at maaaring malayang gumagalaw kasama ang kristal na sala-sala. Humigit-kumulang 2/5 ng mga elemento ng kemikal ay mga metal. Sa mga metal (maliban sa mercury), ang isang bono ay nabubuo kapag ang mga bakanteng orbital ng mga atomo ng metal ay nagsasapawan at ang mga electron ay nahiwalay dahil sa pagbuo ng isang kristal na sala-sala. Lumalabas na ang mga cation ng sala-sala ay nababalot ng electron gas. Ang isang metal na bono ay nangyayari kapag ang mga atom ay lumalapit sa isa't isa sa layo na mas mababa kaysa sa laki ng panlabas na ulap ng elektron. Sa pagsasaayos na ito (prinsipyo ng Pauli), ang enerhiya ng mga panlabas na electron ay tumataas, at ang nuclei ng mga kapitbahay ay nagsisimulang maakit ang mga panlabas na electron na ito, pinalabo ang mga ulap ng elektron, pantay na ipinamahagi ang mga ito sa ibabaw ng metal at ginagawa itong isang electron gas. Ito ay kung paano lumitaw ang mga electron ng pagpapadaloy, na nagpapaliwanag ng mataas na kondaktibiti ng kuryente ng mga metal. Sa mga ionic at covalent na kristal, ang mga panlabas na electron ay halos nakagapos, at ang kondaktibiti ng mga solidong ito ay napakababa, tinatawag silang mga insulator.

Ang panloob na enerhiya ng mga likido ay tinutukoy ng kabuuan ng mga panloob na enerhiya ng mga macroscopic na subsystem kung saan maaari itong hatiin sa isip, at ang mga enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga subsystem na ito. Ang pakikipag-ugnayan ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga puwersa ng molekular na may saklaw na mga 10 -9 m. Para sa mga macrosystem, ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ay proporsyonal sa lugar ng pakikipag-ugnay, kaya maliit ito, tulad ng bahagi ng layer ng ibabaw, ngunit hindi ito kinakailangan. Ito ay tinatawag na enerhiya sa ibabaw at dapat isaalang-alang sa mga problema na may kaugnayan sa pag-igting sa ibabaw. Karaniwan, ang mga likido ay sumasakop sa isang mas malaking volume na may pantay na timbang, ibig sabihin, ay may mas mababang density. Ngunit bakit bumababa ang mga volume ng yelo at bismuth kapag natutunaw at kahit pagkatapos ng punto ng pagkatunaw ay nagpapanatili ng trend na ito nang ilang panahon? Ito ay lumiliko na ang mga sangkap na ito sa likidong estado ay mas siksik.

Sa isang likido, ang bawat atom ay kumikilos sa pamamagitan ng mga kapitbahay nito at nag-o-oscillate sa loob ng anisotropic potensyal na balon na kanilang nilikha. Hindi tulad ng isang solidong katawan, ang balon na ito ay hindi malalim, dahil ang malalayong kapitbahay ay halos walang epekto. Ang pinakamalapit na kapaligiran ng mga particle sa isang likido ay nagbabago, ibig sabihin, ang likido ay dumadaloy. Kapag naabot ang isang tiyak na temperatura, kumukulo ang likido; habang kumukulo, ang temperatura ay nananatiling pare-pareho. Ang papasok na enerhiya ay ginugugol sa pagsira ng mga bono, at kapag sila ay ganap na nasira, ang likido ay nagiging gas.

Ang mga densidad ng mga likido ay mas malaki kaysa sa mga densidad ng mga gas sa parehong mga presyon at temperatura. Kaya, ang dami ng tubig sa pagkulo ay 1/1600 lamang ng dami ng parehong masa ng singaw ng tubig. Ang dami ng isang likido ay nakasalalay nang kaunti sa presyon at temperatura. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon (20 °C at isang presyon ng 1.013 10 5 Pa), ang tubig ay sumasakop sa dami ng 1 litro. Sa pagbaba ng temperatura hanggang 10 ° C, ang volume ay bababa lamang ng 0.0021, na may pagtaas ng presyon - sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng dalawa.

Bagama't wala pang simpleng ideal na modelo ng isang likido, ang microstructure nito ay sapat nang pinag-aralan at ginagawang posible na maipaliwanag nang husay ang karamihan sa mga macroscopic na katangian nito. Ang katotohanan na ang pagkakaisa ng mga molekula sa mga likido ay mas mahina kaysa sa isang solid ay napansin ni Galileo; nagulat siya na ang malalaking patak ng tubig ay naipon sa mga dahon ng repolyo at hindi kumalat sa ibabaw ng dahon. Ang natapong mercury o mga patak ng tubig sa isang mamantika na ibabaw ay anyong maliliit na bola dahil sa pagdirikit. Kapag ang mga molekula ng isang sangkap ay naaakit sa mga molekula ng isa pang sangkap, ito ay tinatawag basa, halimbawa, pandikit at kahoy, langis at metal (sa kabila ng napakalaking presyon, ang langis ay nananatili sa mga bearings). Ngunit ang tubig ay tumataas sa manipis na mga tubo, na tinatawag na mga capillary, at tumataas nang mas mataas, mas manipis ang tubo. Walang ibang paliwanag kundi ang epekto ng pagbabasa ng tubig at baso. Ang mga puwersa ng basa sa pagitan ng baso at tubig ay mas malaki kaysa sa pagitan ng mga molekula ng tubig. Sa mercury, ang epekto ay nababaligtad: ang basa ng mercury at salamin ay mas mahina kaysa sa magkakaugnay na puwersa sa pagitan ng mga mercury atoms. Napansin ni Galileo na ang isang greased na karayom ​​ay maaaring lumutang sa tubig, bagaman ito ay sumasalungat sa batas ni Archimedes. Kapag lumutang ang karayom,

ngunit mapansin ang isang bahagyang pagpapalihis ng ibabaw ng tubig, na may posibilidad na ituwid, kumbaga. Ang magkakaugnay na puwersa sa pagitan ng mga molekula ng tubig ay sapat upang maiwasan ang pagbagsak ng karayom ​​sa tubig. Ang ibabaw na layer, tulad ng isang pelikula, ay nagpoprotekta sa tubig, ito ay pag-igting sa ibabaw, na may posibilidad na bigyan ang hugis ng tubig ang pinakamaliit na ibabaw - spherical. Ngunit ang karayom ​​ay hindi na lulutang sa ibabaw ng alkohol, dahil kapag ang alkohol ay idinagdag sa tubig, ang pag-igting sa ibabaw ay bumababa, at ang karayom ​​ay lumulubog. Binabawasan din ng sabon ang pag-igting sa ibabaw, kaya't ang mga mainit na sabon, na tumatagos sa mga bitak at mga siwang, ay mas mahusay sa pag-alis ng dumi, lalo na ang grasa, habang ang purong tubig ay kulot lamang sa mga patak.

Ang Plasma ay ang ikaapat na pinagsama-samang estado ng bagay, na isang gas mula sa isang koleksyon ng mga sisingilin na particle na nakikipag-ugnayan sa malalayong distansya. Sa kasong ito, ang bilang ng mga positibo at negatibong singil ay humigit-kumulang pantay, upang ang plasma ay neutral sa kuryente. Sa apat na elemento, ang plasma ay tumutugma sa apoy. Upang ibahin ang anyo ng isang gas sa isang estado ng plasma, ito ay kinakailangan upang mag-ionize alisin ang mga electron mula sa mga atom. Ang ionization ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng pag-init, sa pamamagitan ng pagkilos ng isang electric discharge o sa pamamagitan ng hard radiation. Ang bagay sa uniberso ay halos nasa isang ionized na estado. Sa mga bituin, ang ionization ay sanhi ng thermally, sa rarefied nebulae at interstellar gas, sa pamamagitan ng ultraviolet radiation mula sa mga bituin. Ang ating Araw ay binubuo din ng plasma, ang radiation nito ay nag-ionize sa itaas na mga layer ng atmospera ng mundo, na tinatawag na ionosphere, ang posibilidad ng long-range radio communication ay depende sa kondisyon nito. Sa ilalim ng mga kondisyon ng terrestrial, ang plasma ay bihira - sa mga fluorescent lamp o sa isang electric arc. Sa mga laboratoryo at teknolohiya, ang plasma ay kadalasang ginagawa ng isang electric discharge. Sa kalikasan, ito ay ginagawa sa pamamagitan ng kidlat. Sa panahon ng ionization sa pamamagitan ng isang discharge, ang mga electron avalanches ay lumitaw, katulad ng proseso ng isang chain reaction. Upang makakuha ng thermonuclear energy, ang paraan ng pag-iniksyon ay ginagamit: ang mga gas ions na pinabilis sa napakataas na bilis ay na-injected sa magnetic traps, umaakit ng mga electron mula sa kapaligiran, na bumubuo ng isang plasma. Ginagamit din ang pressure ionization - mga shock wave. Ang pamamaraang ito ng ionization ay matatagpuan sa mga superdense na bituin at, posibleng, sa core ng Earth.

Ang anumang puwersa na kumikilos sa mga ions at electron ay nagdudulot ng electric current. Kung hindi ito konektado sa mga panlabas na patlang at hindi sarado sa loob ng plasma, ito ay polarized. Ang plasma ay sumusunod sa mga batas ng gas, ngunit kapag ang isang magnetic field ay inilapat, na kumokontrol sa paggalaw ng mga sisingilin na particle, ito ay nagpapakita ng mga katangian na ganap na kakaiba para sa isang gas. Sa isang malakas na magnetic field, ang mga particle ay nagsisimulang umikot sa paligid ng mga linya ng puwersa, at kasama ang magnetic field ay malayang gumagalaw. Sinasabi na ang helical motion na ito ay nagbabago sa istraktura ng mga linya ng field at ang field ay "na-frozen" sa plasma. Ang isang rarefied plasma ay inilalarawan ng isang sistema ng mga particle, habang ang isang mas siksik na plasma ay inilalarawan ng isang fluid model.

Ang mataas na electrical conductivity ng plasma ay ang pangunahing pagkakaiba nito mula sa gas. Ang conductivity ng malamig na plasma sa ibabaw ng Araw (0.8 10 -19 J) ay umabot sa conductivity ng mga metal, at sa thermonuclear temperature (1.6 10 -15 J) ang hydrogen plasma ay nagsasagawa ng kasalukuyang 20 beses na mas mahusay kaysa sa tanso sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Dahil ang plasma ay may kakayahang magsagawa ng kasalukuyang, ang modelo ng isang conducting liquid ay madalas na inilalapat dito. Ito ay itinuturing na isang tuluy-tuloy na daluyan, kahit na ang compressibility ay nakikilala ito mula sa isang ordinaryong likido, ngunit ang pagkakaiba na ito ay ipinakita lamang sa mga daloy na ang bilis ay mas malaki kaysa sa bilis ng tunog. Ang pag-uugali ng isang conductive fluid ay pinag-aralan sa isang agham na tinatawag na magnetic hydrodynamics. Sa kalawakan, ang anumang plasma ay isang perpektong konduktor, at ang mga batas ng nagyelo na larangan ay malawakang ginagamit. Ang modelo ng isang conducting fluid ay ginagawang posible na maunawaan ang mekanismo ng plasma confinement sa pamamagitan ng magnetic field. Kaya, ang mga stream ng plasma ay inilalabas mula sa Araw, na nakakaapekto sa kapaligiran ng Earth. Ang daloy mismo ay walang magnetic field, ngunit ang isang extraneous field ay hindi maaaring tumagos dito ayon sa batas ng pagyeyelo. Ang Plasma solar stream ay nagtutulak ng mga extraneous interplanetary magnetic field palabas sa paligid ng Araw. Lumilitaw ang isang magnetic cavity, kung saan ang field ay mas mahina. Kapag ang mga corpuscular plasma flow na ito ay lumalapit sa Earth, bumabangga sila sa magnetic field ng Earth at napipilitang dumaloy sa paligid nito ayon sa parehong batas. Ito ay lumiliko ang isang uri ng yungib kung saan ang magnetic field ay nakolekta at kung saan ang daloy ng plasma ay hindi tumagos. Ang mga sisingilin na particle ay naipon sa ibabaw nito, na nakita ng mga rocket at satellite - ito ang panlabas na radiation belt ng Earth. Ang mga ideyang ito ay ginamit din sa paglutas ng mga problema ng plasma confinement sa pamamagitan ng magnetic field sa mga espesyal na device - tokamaks (mula sa pagdadaglat ng mga salita: toroidal chamber, magnet). Sa ganap na ionized na plasma na hawak sa mga ito at sa iba pang mga sistema, ang pag-asa ay naka-pin para sa pagkuha ng isang kinokontrol na thermonuclear reaction sa Earth. Magbibigay ito ng malinis at murang mapagkukunan ng enerhiya (tubig sa dagat). Nagpapatuloy din ang trabaho upang makuha at mapanatili ang plasma gamit ang nakatutok na laser radiation.

Ang mga tanong tungkol sa kung ano ang estado ng pagsasama-sama, anong mga katangian at katangian ang nagtataglay ng mga solido, likido at gas ay isinasaalang-alang sa ilang mga kurso sa pagsasanay. Mayroong tatlong klasikal na estado ng bagay, na may sariling katangian ng istraktura. Ang kanilang pag-unawa ay isang mahalagang punto sa pag-unawa sa mga agham ng Earth, mga buhay na organismo, at mga aktibidad sa produksyon. Ang mga tanong na ito ay pinag-aaralan ng pisika, kimika, heograpiya, heolohiya, pisikal na kimika at iba pang mga siyentipikong disiplina. Ang mga sangkap na nasa ilalim ng ilang partikular na kundisyon sa isa sa tatlong pangunahing uri ng estado ay maaaring magbago sa pagtaas o pagbaba ng temperatura o presyon. Isaalang-alang natin ang mga posibleng paglipat mula sa isang estado ng pagsasama-sama patungo sa isa pa, dahil ang mga ito ay isinasagawa sa kalikasan, teknolohiya at pang-araw-araw na buhay.

Ano ang isang estado ng pagsasama-sama?

Ang salitang nagmula sa Latin na "aggrego" sa pagsasalin sa Russian ay nangangahulugang "upang ilakip". Ang pang-agham na termino ay tumutukoy sa estado ng parehong katawan, sangkap. Ang pagkakaroon ng mga solido, gas at likido sa ilang mga halaga ng temperatura at iba't ibang mga presyon ay katangian ng lahat ng mga shell ng Earth. Bilang karagdagan sa tatlong pangunahing pinagsama-samang estado, mayroon ding pang-apat. Sa mataas na temperatura at pare-pareho ang presyon, ang gas ay nagiging plasma. Upang mas maunawaan kung ano ang isang estado ng pagsasama-sama, kinakailangang tandaan ang pinakamaliit na mga particle na bumubuo sa mga sangkap at katawan.

Ang diagram sa itaas ay nagpapakita ng: a - gas; b - likido; c ay isang matibay na katawan. Sa ganitong mga figure, ang mga bilog ay nagpapahiwatig ng mga elemento ng istruktura ng mga sangkap. Ito ay isang simbolo, sa katunayan, ang mga atomo, molekula, mga ion ay hindi mga solidong bola. Ang mga atom ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus sa paligid kung saan ang mga negatibong sisingilin na mga electron ay gumagalaw nang napakabilis. Ang kaalaman sa mikroskopikong istraktura ng bagay ay nakakatulong upang mas maunawaan ang mga pagkakaiba na umiiral sa pagitan ng iba't ibang pinagsama-samang anyo.

Mga ideya tungkol sa microworld: mula sa Sinaunang Greece hanggang ika-17 siglo

Ang unang impormasyon tungkol sa mga particle na bumubuo sa mga pisikal na katawan ay lumitaw sa sinaunang Greece. Ang mga nag-iisip na sina Democritus at Epicurus ay nagpakilala ng ganitong konsepto bilang isang atom. Naniniwala sila na ang pinakamaliit na hindi mahahati na mga particle na ito ng iba't ibang mga sangkap ay may hugis, ilang mga sukat, ay may kakayahang kumilos at makipag-ugnayan sa isa't isa. Ang Atomistics ang naging pinaka-advanced na pagtuturo ng sinaunang Greece para sa panahon nito. Ngunit bumagal ang pag-unlad nito noong Middle Ages. Mula noon ang mga siyentipiko ay inuusig ng Inquisition of the Roman Catholic Church. Samakatuwid, hanggang sa modernong panahon, walang malinaw na konsepto kung ano ang estado ng pagsasama-sama ng bagay. Pagkatapos lamang ng ika-17 siglo ang mga siyentipiko na sina R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier ay bumalangkas ng mga probisyon ng atomic-molecular theory, na hindi nawala ang kanilang kahalagahan kahit ngayon.

Mga atomo, molekula, ion - mga microscopic na particle ng istraktura ng bagay

Ang isang makabuluhang tagumpay sa pag-unawa sa microcosm ay naganap noong ika-20 siglo, nang naimbento ang electron microscope. Isinasaalang-alang ang mga natuklasan na ginawa ng mga siyentipiko kanina, posible na magkasama ang isang maayos na larawan ng microworld. Ang mga teorya na naglalarawan sa estado at pag-uugali ng pinakamaliit na particle ng matter ay medyo kumplikado, nabibilang sila sa field. Upang maunawaan ang mga katangian ng iba't ibang pinagsama-samang estado ng matter, sapat na malaman ang mga pangalan at tampok ng mga pangunahing structural particle na bumubuo ng iba't ibang mga sangkap.

1. Ang mga atomo ay mga particle na hindi mahahati sa kemikal. Napanatili sa mga reaksiyong kemikal, ngunit nawasak sa nukleyar. Ang mga metal at maraming iba pang mga sangkap ng atomic na istraktura ay may solidong estado ng pagsasama-sama sa ilalim ng normal na mga kondisyon.
2. Ang mga molekula ay mga particle na nasira at nabuo sa mga reaksiyong kemikal. oxygen, tubig, carbon dioxide, asupre. Ang estado ng pagsasama-sama ng oxygen, nitrogen, sulfur dioxide, carbon, oxygen sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay puno ng gas.
3. Ang mga ion ay mga particle na sinisingil na nagiging mga atom at molekula kapag nakakuha o nawalan sila ng mga electron - mga microscopic na negatibong sisingilin na mga particle. Maraming mga asin ang may ionic na istraktura, halimbawa, table salt, iron at copper sulfate.

May mga sangkap na ang mga particle ay matatagpuan sa espasyo sa isang tiyak na paraan. Ang nakaayos na magkaparehong posisyon ng mga atomo, mga ion, mga molekula ay tinatawag na isang kristal na sala-sala. Karaniwan ang ionic at atomic crystal lattice ay tipikal para sa solids, molecular - para sa mga likido at gas. Ang brilyante ay may mataas na tigas. Ang atomic crystal lattice nito ay nabuo ng mga carbon atoms. Ngunit ang malambot na grapayt ay binubuo rin ng mga atomo ng elementong kemikal na ito. Tanging ang mga ito ay matatagpuan naiiba sa kalawakan. Ang karaniwang estado ng pagsasama-sama ng asupre ay isang solid, ngunit sa mataas na temperatura ang sangkap ay nagiging isang likido at isang amorphous na masa.

Mga sangkap sa isang solidong estado ng pagsasama-sama

Ang mga solid sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay nagpapanatili ng kanilang dami at hugis. Halimbawa, isang butil ng buhangin, isang butil ng asukal, asin, isang piraso ng bato o metal. Kung ang asukal ay pinainit, ang sangkap ay nagsisimulang matunaw, na nagiging isang malapot na kayumangging likido. Itigil ang pag-init - muli kaming makakuha ng isang solid. Nangangahulugan ito na ang isa sa mga pangunahing kondisyon para sa paglipat ng isang solid sa isang likido ay ang pag-init nito o isang pagtaas sa panloob na enerhiya ng mga particle ng sangkap. Ang solidong estado ng pagsasama-sama ng asin, na ginagamit sa pagkain, ay maaari ding mabago. Ngunit upang matunaw ang table salt, kailangan mo ng mas mataas na temperatura kaysa sa pag-init ng asukal. Ang katotohanan ay ang asukal ay binubuo ng mga molekula, at ang table salt ay binubuo ng mga sisingilin na ions, na mas malakas na naaakit sa isa't isa. Ang mga solid sa likidong anyo ay hindi nananatili ang kanilang hugis dahil ang mga kristal na sala-sala ay nasira.

Ang likidong estado ng pagsasama-sama ng asin sa panahon ng pagtunaw ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkasira ng bono sa pagitan ng mga ion sa mga kristal. Ang mga naka-charge na particle ay inilalabas na maaaring magdala ng mga singil sa kuryente. Ang mga natunaw na asin ay nagsasagawa ng kuryente at mga konduktor. Sa industriya ng kemikal, metalurhiko at inhinyero, ang mga solido ay ginagawang likido upang makakuha ng mga bagong compound mula sa kanila o bigyan sila ng iba't ibang mga hugis. Ang mga haluang metal ay malawakang ginagamit. Mayroong ilang mga paraan upang makuha ang mga ito, na nauugnay sa mga pagbabago sa estado ng pagsasama-sama ng mga solidong hilaw na materyales.

Ang likido ay isa sa mga pangunahing estado ng pagsasama-sama

Kung magbuhos ka ng 50 ML ng tubig sa isang bilog na ilalim na prasko, mapapansin mo na ang sangkap ay agad na anyong isang sisidlan ng kemikal. Ngunit sa sandaling ibuhos namin ang tubig mula sa prasko, ang likido ay agad na kumalat sa ibabaw ng mesa. Ang dami ng tubig ay mananatiling pareho - 50 ML, at ang hugis nito ay magbabago. Ang mga tampok na ito ay katangian ng likidong anyo ng pagkakaroon ng bagay. Ang mga likido ay maraming mga organikong sangkap: mga alkohol, mga langis ng gulay, mga acid.

Ang gatas ay isang emulsion, iyon ay, isang likido kung saan mayroong mga patak ng taba. Ang isang kapaki-pakinabang na likidong mineral ay langis. Ito ay nakuha mula sa mga balon gamit ang mga drilling rig sa lupa at sa karagatan. Ang tubig dagat ay isa ring hilaw na materyales para sa industriya. Ang pagkakaiba nito mula sa sariwang tubig ng mga ilog at lawa ay nakasalalay sa nilalaman ng mga natunaw na sangkap, pangunahin ang mga asin. Sa panahon ng pagsingaw mula sa ibabaw ng mga katawan ng tubig, tanging ang mga molekula ng H 2 O ang pumasa sa estado ng singaw, ang mga solute ay nananatili. Ang mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga kapaki-pakinabang na sangkap mula sa tubig ng dagat at mga pamamaraan para sa paglilinis nito ay batay sa ari-arian na ito.

Sa kumpletong pag-alis ng mga asing-gamot, ang dalisay na tubig ay nakuha. Ito ay kumukulo sa 100°C at nagyeyelo sa 0°C. Ang mga brine ay kumukulo at nagiging yelo sa iba't ibang temperatura. Halimbawa, ang tubig sa Arctic Ocean ay nagyeyelo sa temperatura sa ibabaw na 2°C.

Ang pinagsama-samang estado ng mercury sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay isang likido. Ang silver-gray na metal na ito ay karaniwang puno ng mga medikal na thermometer. Kapag pinainit, ang haligi ng mercury ay tumataas sa sukat, ang sangkap ay lumalawak. Bakit ang alcohol ay tinted ng pulang pintura ang ginagamit, at hindi mercury? Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga katangian ng likidong metal. Sa 30-degree na frost, ang estado ng pagsasama-sama ng mercury ay nagbabago, ang sangkap ay nagiging solid.

Kung ang medikal na thermometer ay nasira at ang mercury ay tumalsik, kung gayon ito ay mapanganib na mangolekta ng mga bolang pilak gamit ang iyong mga kamay. Ito ay nakakapinsala sa paglanghap ng mercury vapor, ang sangkap na ito ay lubhang nakakalason. Ang mga bata sa ganitong mga kaso ay kailangang humingi ng tulong sa mga magulang, matatanda.

estado ng gas

Ang mga gas ay hindi maaaring mapanatili ang kanilang dami o hugis. Punan ang prasko sa itaas ng oxygen (ang kemikal na formula nito ay O 2). Sa sandaling buksan namin ang prasko, ang mga molekula ng sangkap ay magsisimulang maghalo sa hangin sa silid. Ito ay dahil sa Brownian motion. Kahit na ang sinaunang Greek scientist na si Democritus ay naniniwala na ang mga particle ng bagay ay patuloy na gumagalaw. Sa mga solido, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga atomo, molekula, mga ion ay walang pagkakataon na umalis sa kristal na sala-sala, upang palayain ang kanilang mga sarili mula sa mga bono sa iba pang mga particle. Ito ay posible lamang kapag ang isang malaking halaga ng enerhiya ay ibinibigay mula sa labas.

Sa mga likido, ang distansya sa pagitan ng mga particle ay bahagyang mas malaki kaysa sa mga solido; nangangailangan sila ng mas kaunting enerhiya upang masira ang mga intermolecular bond. Halimbawa, ang likidong pinagsama-samang estado ng oxygen ay sinusunod lamang kapag ang temperatura ng gas ay bumaba sa −183 °C. Sa -223 ° C, ang mga molekula ng O 2 ay bumubuo ng isang solid. Kapag ang temperatura ay tumaas sa itaas ng mga ibinigay na halaga, ang oxygen ay nagiging gas. Nasa form na ito na ito ay nasa ilalim ng normal na mga kondisyon. Sa mga pang-industriya na negosyo, mayroong mga espesyal na pag-install para sa paghihiwalay ng hangin sa atmospera at pagkuha ng nitrogen at oxygen mula dito. Una, ang hangin ay pinalamig at natunaw, at pagkatapos ay ang temperatura ay unti-unting tumaas. Ang nitrogen at oxygen ay nagiging mga gas sa ilalim ng iba't ibang kondisyon.

Ang kapaligiran ng Earth ay naglalaman ng 21% oxygen at 78% nitrogen sa dami. Sa likidong anyo, ang mga sangkap na ito ay hindi matatagpuan sa gaseous na sobre ng planeta. Ang likidong oxygen ay may mapusyaw na asul na kulay at pinupuno sa mataas na presyon sa mga cylinder para magamit sa mga pasilidad na medikal. Sa industriya at konstruksiyon, ang mga tunaw na gas ay kinakailangan para sa maraming proseso. Ang oxygen ay kailangan para sa gas welding at pagputol ng mga metal, sa kimika - para sa mga reaksyon ng oksihenasyon ng mga inorganic at organic na mga sangkap. Kung bubuksan mo ang balbula ng isang silindro ng oxygen, bumababa ang presyon, ang likido ay nagiging gas.

Ang liquefied propane, methane at butane ay malawakang ginagamit sa enerhiya, transportasyon, industriya at mga aktibidad sa bahay. Ang mga sangkap na ito ay nakukuha mula sa natural na gas o sa panahon ng pag-crack (paghahati) ng petrolyo feedstock. Ang carbon liquid at gaseous mixtures ay may mahalagang papel sa ekonomiya ng maraming bansa. Ngunit ang mga reserbang langis at natural na gas ay lubhang nauubos. Ayon sa mga siyentipiko, ang hilaw na materyal na ito ay tatagal ng 100-120 taon. Ang isang alternatibong mapagkukunan ng enerhiya ay ang daloy ng hangin (hangin). Ang mabilis na pag-agos ng mga ilog, pagtaas ng tubig sa baybayin ng mga dagat at karagatan ay ginagamit upang patakbuhin ang mga power plant.

Ang oxygen, tulad ng iba pang mga gas, ay maaaring nasa ikaapat na estado ng pagsasama-sama, na kumakatawan sa isang plasma. Ang isang hindi pangkaraniwang paglipat mula sa isang solid hanggang sa isang gas na estado ay isang katangian na katangian ng mala-kristal na yodo. Ang isang madilim na lilang sangkap ay sumasailalim sa sublimation - nagiging isang gas, na lumalampas sa likidong estado.

Paano isinasagawa ang mga paglipat mula sa isang pinagsama-samang anyo ng bagay patungo sa isa pa?

Ang mga pagbabago sa pinagsama-samang estado ng mga sangkap ay hindi nauugnay sa mga pagbabagong kemikal, ito ay mga pisikal na phenomena. Kapag tumaas ang temperatura, maraming solido ang natutunaw at nagiging likido. Ang isang karagdagang pagtaas sa temperatura ay maaaring humantong sa pagsingaw, iyon ay, sa gas na estado ng sangkap. Sa kalikasan at ekonomiya, ang gayong mga paglipat ay katangian ng isa sa mga pangunahing sangkap sa Earth. Ang yelo, likido, singaw ay ang mga estado ng tubig sa ilalim ng iba't ibang panlabas na kondisyon. Ang tambalan ay pareho, ang formula nito ay H 2 O. Sa temperatura na 0 ° C at sa ibaba ng halagang ito, ang tubig ay nag-kristal, iyon ay, ito ay nagiging yelo. Kapag tumaas ang temperatura, ang mga nagresultang kristal ay nawasak - ang yelo ay natutunaw, ang likidong tubig ay muling nakuha. Kapag ito ay pinainit, ang pagsingaw ay nabuo - ang pagbabago ng tubig sa gas - ay nagpapatuloy kahit na sa mababang temperatura. Halimbawa, ang mga nagyeyelong puddle ay unti-unting nawawala dahil ang tubig ay sumingaw. Kahit na sa malamig na panahon, ang mga basang damit ay natutuyo, ngunit ang prosesong ito ay mas mahaba kaysa sa isang mainit na araw.

Ang lahat ng nakalistang paglipat ng tubig mula sa isang estado patungo sa isa pa ay may malaking kahalagahan para sa kalikasan ng Earth. Ang mga phenomena sa atmospera, klima at panahon ay nauugnay sa pagsingaw ng tubig mula sa ibabaw ng mga karagatan, ang paglipat ng kahalumigmigan sa anyo ng mga ulap at fog sa lupa, pag-ulan (ulan, niyebe, granizo). Ang mga phenomena na ito ay bumubuo ng batayan ng World water cycle sa kalikasan.

Paano nagbabago ang pinagsama-samang estado ng asupre?

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang asupre ay maliwanag na makintab na kristal o isang mapusyaw na dilaw na pulbos, iyon ay, ito ay isang solid. Ang pinagsama-samang estado ng asupre ay nagbabago kapag pinainit. Una, kapag ang temperatura ay tumaas sa 190 ° C, ang dilaw na sangkap ay natutunaw, nagiging isang mobile na likido.

Kung mabilis mong ibuhos ang likidong asupre sa malamig na tubig, makakakuha ka ng brown amorphous mass. Sa karagdagang pag-init ng sulfur melt, ito ay nagiging mas malapot at nagdidilim. Sa mga temperatura sa itaas 300 ° C, ang estado ng pagsasama-sama ng asupre ay nagbabago muli, ang sangkap ay nakakakuha ng mga katangian ng isang likido, nagiging mobile. Ang mga pagbabagong ito ay lumitaw dahil sa kakayahan ng mga atomo ng elemento na bumuo ng mga kadena na may iba't ibang haba.

Bakit maaaring nasa iba't ibang pisikal na estado ang mga sangkap?

Ang estado ng pagsasama-sama ng asupre - isang simpleng sangkap - ay solid sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang sulfur dioxide ay isang gas, ang sulfuric acid ay isang madulas na likido na mas mabigat kaysa sa tubig. Hindi tulad ng hydrochloric at nitric acids, hindi ito pabagu-bago ng isip; ang mga molekula ay hindi sumingaw mula sa ibabaw nito. Anong estado ng pagsasama-sama ang may plastic sulfur, na nakukuha sa pamamagitan ng pagpainit ng mga kristal?

Sa isang amorphous na anyo, ang sangkap ay may istraktura ng isang likido, na may bahagyang pagkalikido. Ngunit ang plastik na asupre ay sabay na nagpapanatili ng hugis nito (bilang isang solid). May mga likidong kristal na may ilang mga katangian ng mga solido. Kaya, ang estado ng bagay sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ay nakasalalay sa kalikasan, temperatura, presyon at iba pang panlabas na kondisyon.

Ano ang mga katangian ng istruktura ng mga solido?

Ang mga umiiral na pagkakaiba sa pagitan ng mga pangunahing pinagsama-samang estado ng bagay ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo, ion at molekula. Halimbawa, bakit ang solid aggregate state ng matter ay humahantong sa kakayahan ng mga katawan na mapanatili ang volume at hugis? Sa kristal na sala-sala ng isang metal o asin, ang mga particle ng istruktura ay naaakit sa isa't isa. Sa mga metal, ang mga positibong sisingilin na ion ay nakikipag-ugnayan sa tinatawag na "electron gas" - ang akumulasyon ng mga libreng electron sa isang piraso ng metal. Ang mga kristal ng asin ay lumitaw dahil sa pagkahumaling ng magkasalungat na sisingilin na mga particle - mga ion. Ang distansya sa pagitan ng mga yunit ng istruktura sa itaas ng mga solid ay mas maliit kaysa sa laki ng mga particle mismo. Sa kasong ito, kumikilos ang electrostatic attraction, nagbibigay ito ng lakas, at ang pagtanggi ay hindi sapat na malakas.

Upang sirain ang solidong estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap, dapat gawin ang mga pagsisikap. Ang mga metal, asin, atomic na kristal ay natutunaw sa napakataas na temperatura. Halimbawa, ang bakal ay nagiging likido sa mga temperaturang higit sa 1538 °C. Ang tungsten ay refractory at ginagamit upang gumawa ng mga filament na maliwanag na maliwanag para sa mga bumbilya. May mga haluang metal na nagiging likido sa temperaturang higit sa 3000 °C. Marami sa Earth ay nasa solidong estado. Ang hilaw na materyal na ito ay nakuha sa tulong ng mga kagamitan sa mga minahan at quarry.

Upang matanggal ang kahit isang ion mula sa isang kristal, kinakailangan na gumastos ng malaking halaga ng enerhiya. Ngunit pagkatapos ng lahat, ito ay sapat na upang matunaw ang asin sa tubig para ang kristal na sala-sala ay maghiwa-hiwalay! Ang kababalaghan na ito ay ipinaliwanag ng mga kamangha-manghang katangian ng tubig bilang isang polar solvent. Ang mga molekula ng H 2 O ay nakikipag-ugnayan sa mga ion ng asin, na sinisira ang chemical bond sa pagitan nila. Kaya, ang paglusaw ay hindi isang simpleng paghahalo ng iba't ibang mga sangkap, ngunit isang pisikal at kemikal na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito.

Paano nakikipag-ugnayan ang mga molekula ng mga likido?

Ang tubig ay maaaring likido, solid at gas (singaw). Ito ang mga pangunahing estado ng pagsasama-sama sa ilalim ng mga normal na kondisyon. Ang mga molekula ng tubig ay binubuo ng isang oxygen atom na may dalawang hydrogen atoms na nakagapos dito. Mayroong polariseysyon ng bono ng kemikal sa molekula, lumilitaw ang isang bahagyang negatibong singil sa mga atomo ng oxygen. Ang hydrogen ay nagiging positibong poste sa molekula at naaakit sa oxygen atom ng isa pang molekula. Ito ay tinatawag na "hydrogen bond".

Ang likidong estado ng pagsasama-sama ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga distansya sa pagitan ng mga istrukturang particle na maihahambing sa kanilang mga sukat. Ang atraksyon ay umiiral, ngunit ito ay mahina, kaya ang tubig ay hindi nagpapanatili ng hugis nito. Ang singaw ay nangyayari dahil sa pagkasira ng mga bono, na nangyayari sa ibabaw ng likido kahit na sa temperatura ng silid.

Mayroon bang intermolecular na pakikipag-ugnayan sa mga gas?

Ang estado ng gas ng isang sangkap ay naiiba sa likido at solid sa isang bilang ng mga parameter. Sa pagitan ng mga istrukturang particle ng mga gas ay may malalaking gaps, mas malaki kaysa sa laki ng mga molekula. Sa kasong ito, ang mga puwersa ng pang-akit ay hindi gumagana sa lahat. Ang gas na estado ng pagsasama-sama ay katangian ng mga sangkap na naroroon sa komposisyon ng hangin: nitrogen, oxygen, carbon dioxide. Sa figure sa ibaba, ang unang kubo ay puno ng gas, ang pangalawa ay may likido, at ang pangatlo ay may solid.

Maraming likido ang pabagu-bago ng isip; ang mga molekula ng isang sangkap ay humihiwalay mula sa kanilang ibabaw at pumasa sa hangin. Halimbawa, kung magdadala ka ng cotton swab na nilublob sa ammonia sa pagbubukas ng isang bukas na bote ng hydrochloric acid, lilitaw ang puting usok. Sa hangin mismo, ang isang kemikal na reaksyon ay nangyayari sa pagitan ng hydrochloric acid at ammonia, ang ammonium chloride ay nakuha. Anong estado ng bagay ang sangkap na ito? Ang mga particle nito, na bumubuo ng puting usok, ay ang pinakamaliit na solidong kristal ng asin. Ang eksperimentong ito ay dapat isagawa sa ilalim ng tambutso, ang mga sangkap ay nakakalason.

Konklusyon

Ang pinagsama-samang estado ng gas ay pinag-aralan ng maraming natitirang physicist at chemist: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Claiperon, Mendeleev, Le Chatelier. Ang mga siyentipiko ay bumuo ng mga batas na nagpapaliwanag sa pag-uugali ng mga gas na sangkap sa mga reaksiyong kemikal kapag nagbabago ang mga panlabas na kondisyon. Ang mga bukas na regularidad ay hindi lamang pumasok sa mga aklat-aralin sa paaralan at unibersidad ng pisika at kimika. Maraming industriya ng kemikal ang nakabatay sa kaalaman tungkol sa pag-uugali at katangian ng mga sangkap sa iba't ibang estado ng pagsasama-sama.