Лекция 4. Агрегатные состояния вещества

План

1. Твердое состояние вещества.

2. Жидкое состояние вещества.

3. Газообразное состояние вещества.

Вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. При очень высоких температурах возникает разновидность газообразного состояния – плазма (плазменное состояние).

1. Твердое состояние вещества характеризуется тем, что энергия взаимодействия частиц между собой выше кинетической энергии их движения. Большинство веществ в твердом состоянии имеет кристаллическое строение. Каждое вещество образует кристаллы определенной формы. Например, хлорид натрия имеет кристаллы в форме кубов, квасцы в форме октаэдров, нитрат натрия в форме призм.

Кристаллическая форма вещества наиболее устойчива. Расположение частиц в твердом теле изображается в виде решетки, в узлах которой те или иные частицы, соединенные воображаемыми линиями. Различают четыре основные типа кристаллических решеток: атомные, молекулярные, ионные и металлические.

Атомная кристаллическая решетка образована нейтральными атомами, которые связаны ковалентными связями (алмаз, графит, кремний). Молекулярную кристаллическую решетку имеют нафталин, сахароза, глюкоза. Структурными элементами этой решетки являются полярные и неполярные молекулы. Ионная кристаллическая решетка образована правильно чередующимися в пространстве положительно и отрицательно заряженными ионами (хлорид натрия, хлорид калия). Металлическую кристаллическую решетку имеют все металлы. В ее узлах находятся положительно заряженные ионы, между которыми находятся электроны в свободном состоянии.

Кристаллические вещества обладают рядом особенностей. Одно из них анизотропия – это неодинаковость физических свойств кристалла в различных направлениях внутри кристалла.

2. В жидком состоянии вещества энергия межмолекулярного взаимодействия частиц соизмерима с кинетической энергией их движения. Это состояние является промежуточным между газообразным и кристаллическим. В отличии от газов между молекулами жидкости действуют большие силы взаимного притяжения, что и определяет характер молекулярного движения. Тепловое движение молекулы жидкости включает колебательное и поступательное. Каждая молекула в течение какого-то времени колеблется около определенной точки равновесия, а затем перемещается и снова занимает равновесное положение. Это определяет ее текучесть. Силы межмолекулярного притяжения не дают молекулам при их движении далеко отходить друг от друга.

Свойства жидкостей зависят также от объема молекул, формы их поверхности. Если молекулы жидкости полярны, то происходит их объединение (ассоциация) в сложный комплекс. Такие жидкости называют ассоциированными (вода, ацетон, спирт). Они имеют более высокие t_кип, обладают меньшей летучестью, более высокой диэлектрической проницаемостью.

Как известно, жидкости обладают поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение – это поверхностная энергия, отнесенная к единице поверхности: ϭ = Е/S, где ϭ – поверхностное натяжение; Е – поверхностная энергия; S – площадь поверхности. Чем прочнее межмолекулярные связи в жидкости, тем больше ее поверхностное натяжение. Вещества снижающие поверхностное нятяжение называются поверхностно-активными веществами.

Другим свойством жидкостей является вязкость. Вязкость – это сопротивление, возникающее при движении одних слоев жидкости относительно других при ее перемещении. Одни жидкости обладают высокой вязкостью (мед, мала), а другие – малой (вода, этиловый спирт).

3. В газообразном состоянии вещества энергия межмолекулярного взаимодействия частиц меньше их кинетической энергии. Поэтому молекулы газа не удерживаются вместе, а свободно перемещаются в объеме. Для газов характерны свойства: 1) равномерное распределение по всему объему сосуда в котором они находятся; 2) малая плотность по сравнению с жидкостями и твердыми веществами; 3) легкая сжимаемость.

В газе молекулы находятся на очень большом расстоянии друг от друга, силы притяжения между ними малы. При больших расстояниях между молекулами эти силы практически отсутствуют. Газ в таком состоянии называется идеальным. Реальные газы при высоких давлениях и низких температурах не подчиняются уравнению состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона), так кА в этих условиях начинают проявляться силы взаимодействия между молекулами.

Дата добавления: 2014-01-07