Агрегатні стани речовини

Типи міжатомних зв’язків

Іонний зв'язок виникає між різнорідними атомами, наприклад натрію і хлору, один з яких віддає свій валентний електрон і перетворюється у позитивно заряджений іон (Na⁺), а інший приймає електрон і стає негативно зарядженим іоном (Сl^-). Отже, іонний зв'язок зумовлюється електростатичною взаємодією протилежно заряджених іонів. Він типовий для неорганічних сполук. У більшості випадків іонні кристали є діелектриками.

Ковалентний зв'язок утворюється за рахунок об'єднання валентних електронів сусідніх атомів на одному енергетичному рівні. Об'єднані електрони належать водночас обом атомам і перебувають на спільному рівні. Ці електрони мають протилежно скеровані спіни і взаємодіють як два електромагніти.

Електростатична взаємодія між позитивно зарядженими іонами та негативно зарядженими вільними електронами утворює металевий зв'язок. Валентні електрони атомів металу порівняно легко втрачають зв'язок зі своїми ядрами, утворюючи так званий електронний газ.

Металевий зв'язок не скерований в одному напрямку, а його сила визначається співвідношенням між силами відштовхування і силами тяжіння між іонами й електронами. Атоми (іони) розташовуються на такій відстані один від іншого, щоб енергія взаємодії була мінімальною.

Агрегáтний стан — термодинамічний стан речовини, сильно відмінний за своїми фізичними властивостями від інших станів цієї ж речовини. Переходи між агрегатн станами супроводжуються стрибкоподібними змінами вільної енергії,ентропії, густини і інших фіз властивостей. Серед агрегатних станів виділяють тверде тіло, рідину, газ та плазму. Відрізняються вони характером руху молекул та порядком симетрії.

Газоподібний стан характерний тим, що не зберігає ні форму, ні об'єм. Він заповнює весь доступний об'єм і проникає в будь-які його закутки. Це стан, властивий речовинам із малою густиною. Більшість речовин переходять у газоподібний стан з рідкого або твердого при підвищенні температури. Перехід із рідкого в газоподібний стан називають випаровуванням, а протилежний йому перехід — конденсацією. Перехід із твердого стану в газоподібний, минаючи рідкий, називають сублімацією. З мікроскопічної точки зору газ — це стан речовини, в якому окремі її молекули взаємодіють слабо й рухаються хаотично. Взаємодія між ними зводиться до спорадичних зіткнень. Кінетична енергія молекул перевищує потенціальну.

В рідкому стані речовина зберігає об'єм, але не тримає форму. Це означає, що рідина може займати тільки частину об'єму посудини, але вільно перетікати й проникати у всі її закутки. Рідина, на відміну від газу має добре визначену поверхню. Для більшості речовин рідина — проміжний стан між газом і твердим тілом. Речовина переходить у рідкий стан із твердого в результаті процесу плавлення.

З мікроскопічної точки зору молекули рідини сильно взаємодіють між собою таким чином, що утворюють зв'язаний стан, тобто агрегуються.

В твердотільному стані речовина зберігає як форму, так і об'єм. При низьких температурах майже всі речовини замерзають - перетворюються в тверді тіла. Тверді тіла поділяють на кристалічні й аморфні.

З мікроскопічної точки зору тверді тіла характерні тим, що молекули або атоми в них впродовж довгого часу зберігають своє середнє положення незмінним, тільки здійснюючи коливання з невеликою амплітудою навколо них. У кристалах середні положення атомів чи молекул строго впорядковані. Кристалічні тіла зберігають не тільки ближній, а й дальній порядок.

Четвертим агрегатним станом речовини часто називають плазму. Плазма є частково або повністю йонізованим газом і в рівноважному стані здебільшого виникає при високій температурі, від декількох тисяч кельвінів і вище. Плазма утворюється в газових розрядах. Її властивості нагадують властивості газоподібного стану речовини, за винятком того факту, що для плазми принципову роль грає електродинаміка, тобто рівноправною з іонами й електронами складовою плазми є електромагнітне поле.

Дата добавления: 2015-05-07