Agregatsiya holati nima, qattiq, suyuqlik va gazlar qanday xususiyat va xossalarga ega ekanligi haqidagi savollar bir nechta oʻquv kurslarida koʻrib chiqiladi. Materiyaning uchta klassik holati mavjud bo'lib, ular strukturaning o'ziga xos xususiyatlariga ega. Ularni tushunish Yer, tirik organizmlar va ishlab chiqarish faoliyati haqidagi fanlarni tushunishda muhim nuqtadir. Bu savollar fizika, kimyo, geografiya, geologiya, fizik kimyo va boshqa ilmiy fanlar tomonidan o'rganiladi. Muayyan sharoitlarda uchta asosiy holat turidan birida bo'lgan moddalar harorat yoki bosimning oshishi yoki pasayishi bilan o'zgarishi mumkin. Bir yig'ilish holatidan boshqasiga mumkin bo'lgan o'tishlarni ko'rib chiqing, chunki ular tabiatda, texnologiyada va kundalik hayotda amalga oshiriladi.
Agregatsiya holati qanday?
Lotin tilidan olingan "aggrego" so'zi rus tiliga tarjima qilinganda "birikish" degan ma'noni anglatadi. Ilmiy atama bir xil jism, moddaning holatini bildiradi. Muayyan harorat qiymatlarida va qattiq moddalarning turli bosimlarida mavjudligi,gazlar va suyuqliklar Yerning barcha qobiqlariga xosdir. Uchta asosiy agregat holatlardan tashqari, to'rtinchisi ham mavjud. Yuqori harorat va doimiy bosimda gaz plazmaga aylanadi. Agregatsiya holati nima ekanligini yaxshiroq tushunish uchun moddalar va jismlarni tashkil etuvchi eng kichik zarrachalarni eslab qolish kerak.
Yuqoridagi diagrammada: a - gaz; b - suyuqlik; c - qattiq jism. Bunday raqamlarda doiralar moddalarning strukturaviy elementlarini ko'rsatadi. Bu ramz, aslida atomlar, molekulalar, ionlar qattiq sharlar emas. Atomlar musbat zaryadlangan yadrodan iborat bo'lib, uning atrofida manfiy zaryadlangan elektronlar yuqori tezlikda harakatlanadi. Moddaning mikroskopik tuzilishini bilish turli agregat shakllari orasidagi farqni yaxshiroq tushunishga yordam beradi.
Mikrokosmosning vakillari: Qadimgi Yunonistondan 17-asrgacha
Jismoniy jismlarni tashkil etuvchi zarralar haqidagi birinchi ma'lumotlar qadimgi Yunonistonda paydo bo'lgan. Atom kabi tushunchani mutafakkirlar Demokrit va Epikur kiritdilar. Ular turli xil moddalarning bu eng kichik bo'linmas zarralari shaklga, ma'lum o'lchamlarga ega, bir-biri bilan harakat qilish va o'zaro ta'sir qilish qobiliyatiga ega ekanligiga ishonishdi. Atomistika o'z davri uchun qadimgi Yunonistonning eng ilg'or ta'limotiga aylandi. Ammo o'rta asrlarda uning rivojlanishi sekinlashdi. O'shandan beri olimlar Rim-katolik cherkovining inkvizitsiyasi tomonidan ta'qib qilindi. Shu sababli, hozirgi zamongacha materiyaning yig'ilish holati nima ekanligi haqida aniq tushuncha mavjud emas edi. Faqat 17-asrdan keyinolimlar R. Boyl, M. Lomonosov, D. D alton, A. Lavuazyelar atom-molekulyar nazariyaning bugungi kungacha ham o'z ahamiyatini yo'qotmagan qoidalarini shakllantirishgan.
Atomlar, molekulalar, ionlar materiya tuzilishining mikroskopik zarralaridir
Mikrokosmosni tushunishda muhim yutuq elektron mikroskop ixtiro qilingan 20-asrda yuz berdi. Ilgari olimlar tomonidan qilingan kashfiyotlarni hisobga olgan holda, mikrodunyoning uyg'un rasmini birlashtirish mumkin edi. Materiyaning eng kichik zarrachalarining holati va xatti-harakatlarini tavsiflovchi nazariyalar juda murakkab, ular kvant fizikasi sohasiga tegishli. Moddaning turli agregat holatlarining xususiyatlarini tushunish uchun turli moddalarni tashkil etuvchi asosiy strukturaviy zarrachalarning nomlari va xususiyatlarini bilish kifoya.
- Atomlar kimyoviy jihatdan boʻlinmaydigan zarralardir. Kimyoviy reaksiyalarda saqlanib qolgan, lekin yadroda yoʻq qilingan. Metall va boshqa atom tuzilishidagi moddalar normal sharoitda qattiq agregat holatiga ega.
- Molekulalar kimyoviy reaksiyalarda parchalanib, hosil boʻladigan zarralardir. Molekulyar tuzilishda kislorod, suv, karbonat angidrid, oltingugurt mavjud. Oddiy sharoitlarda kislorod, azot, oltingugurt dioksidi, uglerod, kislorodning umumiy holati gazsimon.
- Ionlar zaryadlangan zarralar boʻlib, atomlar va molekulalar elektron olgan yoki yoʻqotganlarida aylanadi - mikroskopik manfiy zaryadlangan zarrachalar. Ko'pgina tuzlar ion tuzilishga ega, masalan, osh tuzi, temir va mis sulfat.
Shunday moddalar borki, ularning zarralari fazoda ma'lum tartibda joylashgan. Buyurtma qilingan nisbiy pozitsiyaatomlar, ionlar, molekulalar kristall panjara deyiladi. Odatda ion va atom kristalli panjaralar qattiq moddalar uchun, molekulyar - suyuqliklar va gazlar uchun xosdir. Olmos yuqori qattiqlikka ega. Uning atom kristalli panjarasini uglerod atomlari hosil qiladi. Ammo yumshoq grafit ham ushbu kimyoviy elementning atomlaridan iborat. Faqat ular kosmosda boshqacha joylashgan. Oltingugurtning odatdagi agregat holati qattiq, lekin yuqori haroratda modda suyuqlik va amorf massaga aylanadi.
Qattiq birikma holatidagi moddalar
Qattiq jismlar normal sharoitda hajmi va shaklini saqlab qoladi. Masalan, qum donasi, shakar donasi, tuz, tosh yoki metall parchasi. Agar shakar qizdirilsa, modda eriy boshlaydi, yopishqoq jigarrang suyuqlikka aylanadi. Isitishni to'xtating - yana biz qattiq hosil qilamiz. Bu shuni anglatadiki, qattiq jismning suyuqlikka o'tishining asosiy shartlaridan biri uning qizishi yoki moddaning zarrachalarining ichki energiyasining oshishi hisoblanadi. Oziq-ovqat mahsulotlarida ishlatiladigan tuzning qattiq agregat holati ham o'zgarishi mumkin. Ammo osh tuzini eritish uchun shakarni isitishdan ko'ra yuqori harorat kerak. Gap shundaki, shakar molekulalardan, osh tuzi esa bir-biriga kuchliroq tortiladigan zaryadlangan ionlardan iborat. Suyuq shakldagi qattiq moddalar o'z shaklini saqlamaydi, chunki kristall panjaralar parchalanadi.
Erish paytida tuzning agregatsiyasining suyuq holati kristallardagi ionlar orasidagi bog'lanishning uzilishi bilan izohlanadi. ozod qilinadielektr zaryadlarini ko'tara oladigan zaryadlangan zarralar. Eritilgan tuzlar elektr tokini o'tkazadi va o'tkazgichdir. Kimyo, metallurgiya va mashinasozlik sanoatida qattiq jismlar ulardan yangi birikmalar olish yoki turli shakllar berish uchun suyuqliklarga aylantiriladi. Metall qotishmalari keng qo'llaniladi. Qattiq xomashyoning yig'ilish holatidagi o'zgarishlar bilan bog'liq holda ularni olishning bir necha yo'li mavjud.
Suyuqlik birlashishning asosiy holatlaridan biridir
Agar dumaloq tubli kolbaga 50 ml suv quysangiz, moddaning darhol kimyoviy idish shaklini olishini ko'rishingiz mumkin. Ammo biz kolbadan suvni to'kib tashlashimiz bilanoq, suyuqlik darhol stol yuzasiga tarqaladi. Suv hajmi bir xil bo'lib qoladi - 50 ml va uning shakli o'zgaradi. Bu xususiyatlar materiya mavjudligining suyuq shakliga xosdir. Suyuqliklar ko'p organik moddalar: spirtlar, o'simlik moylari, kislotalar.
Sut emulsiya, ya'ni yog' tomchilari bo'lgan suyuqlikdir. Foydali suyuq mineral moydir. U quruqlikda va okeanda burg'ulash qurilmalari yordamida quduqlardan olinadi. Dengiz suvi ham sanoat uchun xom ashyo hisoblanadi. Uning daryolar va ko'llarning chuchuk suvidan farqi erigan moddalar, asosan tuzlar tarkibidadir. Suv havzalari yuzasidan bug'lanish jarayonida bug' holatiga faqat H2O molekulalari o'tadi, erigan moddalar qoladi. Dengiz suvidan foydali moddalar olish usullari va uni tozalash usullari shu xususiyatga asoslanadi.
Qachontuzlarni to'liq olib tashlash, distillangan suv olinadi. 100°S da qaynaydi, 0°S da muzlaydi. Sho'r suvlar turli haroratlarda qaynatiladi va muzga aylanadi. Masalan, Shimoliy Muz okeanidagi suv 2°C sirt haroratida muzlaydi.
Oddiy sharoitda simobning agregat holati suyuqlikdir. Bu kumush-kulrang metall odatda tibbiy termometrlar bilan to'ldiriladi. Qizdirilganda simob ustuni shkalada ko'tariladi, modda kengayadi. Nima uchun ko'cha termometrlari simob emas, balki qizil rangli spirtli ichimliklarni ishlatadi? Bu suyuq metallning xossalari bilan izohlanadi. 30 graduslik sovuqda simobning umumiy holati o'zgaradi, modda qattiq bo'ladi.
Tibbiy termometr buzilib, simob to’kilsa, kumush sharlarni qo’l bilan olish xavflidir. Simob bug'ini nafas olish zararli, bu modda juda zaharli. Bunday hollarda bolalar ota-onalari, kattalaridan yordam so'rashlari kerak.
Gaz holati
Gazlar hajmi yoki shaklini saqlay olmaydi. Kolbani yuqori qismigacha kislorod bilan to'ldiring (uning kimyoviy formulasi O2). Kolbani ochishimiz bilan moddaning molekulalari xonadagi havo bilan aralasha boshlaydi. Bu Braun harakati bilan bog'liq. Hatto qadimgi yunon olimi Demokrit ham materiya zarralari doimiy harakatda bo'ladi, deb hisoblagan. Qattiq jismlarda normal sharoitda atomlar, molekulalar, ionlar kristall panjarani tark etish, boshqa zarrachalar bilan bog'lanishdan ozod bo'lish imkoniga ega emas. Bu faqat qachon mumkintashqaridan katta miqdorda energiya.
Suyuqliklarda zarrachalar orasidagi masofa qattiq jismlarga qaraganda bir oz kattaroqdir, ular molekulalararo aloqalarni uzish uchun kamroq energiya talab qiladi. Masalan, kislorodning suyuq agregat holati faqat gaz harorati -183 °C ga tushganda kuzatiladi. -223 °C da O2 molekulalari qattiq moddani hosil qiladi. Harorat berilgan qiymatlardan oshib ketganda, kislorod gazga aylanadi. Aynan shu shaklda u normal sharoitda bo'ladi. Sanoat korxonalarida atmosfera havosini ajratish va undan azot va kislorod olish uchun maxsus qurilmalar mavjud. Birinchidan, havo sovutiladi va suyultiriladi, so'ngra harorat asta-sekin oshiriladi. Azot va kislorod turli sharoitlarda gazga aylanadi.
Yer atmosferasi hajmi boʻyicha 21% kislorod va 78% azotdan iborat. Suyuq holda, bu moddalar sayyoramizning gazsimon qobig'ida topilmaydi. Suyuq kislorod ochiq ko'k rangga ega va yuqori bosim ostida tibbiy muassasalarda foydalanish uchun silindrlarga to'ldiriladi. Sanoat va qurilishda suyultirilgan gazlar ko'plab jarayonlar uchun zarurdir. Kislorod gaz bilan payvandlash va metallarni kesish uchun, kimyoda - noorganik va organik moddalarning oksidlanish reaktsiyalari uchun kerak. Agar siz kislorod ballonining valfini ochsangiz, bosim pasayadi, suyuqlik gazga aylanadi.
Suyultirilgan propan, metan va butan energetika, transport, sanoat va maishiy faoliyatda keng qo'llaniladi. Bu moddalar tabiiy gazdan yoki yorilish yo'li bilan olinadixom neftning (bo'linishi). Ko'pgina mamlakatlar iqtisodiyotida uglerod suyuqligi va gazsimon aralashmalar muhim o'rin tutadi. Ammo neft va tabiiy gaz zahiralari keskin tugaydi. Olimlarning fikricha, bu xomashyo 100-120 yil xizmat qiladi. Muqobil energiya manbai havo oqimi (shamol). Tez oqadigan daryolar, dengizlar va okeanlar qirg'oqlaridagi to'lqinlar elektr stantsiyalarini ishlatish uchun ishlatiladi.
Kislorod, boshqa gazlar singari, plazmani ifodalovchi to'rtinchi agregatsiya holatida bo'lishi mumkin. Qattiq holatdan gazsimon holatga g'ayrioddiy o'tish kristalli yodning o'ziga xos xususiyati hisoblanadi. To‘q binafsha rangdagi modda sublimatsiyaga uchraydi - suyuqlik holatini chetlab o‘tib, gazga aylanadi.
Materiyaning bir agregat shaklidan boshqasiga oʻtish qanday amalga oshiriladi?
Moddalarning agregat holatidagi oʻzgarishlar kimyoviy oʻzgarishlar bilan bogʻliq emas, bular fizik hodisalardir. Harorat ko'tarilgach, ko'plab qattiq moddalar erib, suyuqlikka aylanadi. Haroratning yanada oshishi bug'lanishga, ya'ni moddaning gaz holatiga olib kelishi mumkin. Tabiat va iqtisodiyotda bunday o'tishlar Yerdagi asosiy moddalardan biriga xosdir. Muz, suyuqlik, bug 'har xil tashqi sharoitlarda suvning holatidir. Murakkab bir xil, formulasi H2O. 0 ° C va undan past haroratda suv kristallanadi, ya'ni muzga aylanadi. Harorat ko'tarilgach, hosil bo'lgan kristallar yo'q qilinadi - muz eriydi, yana suyuq suv olinadi. U qizdirilganda suv bug'lari hosil bo'ladi. Bug'lanish -suvning gazga aylanishi - past haroratlarda ham ketadi. Misol uchun, muzlatilgan ko'lmaklar asta-sekin yo'q bo'lib ketadi, chunki suv bug'lanadi. Ayozli havoda ham nam kiyimlar quriydi, lekin bu jarayon issiq kunga qaraganda ko'proq vaqt oladi.
Suvning barcha sanab o'tilgan bir holatdan ikkinchi holatga o'tishlari Yer tabiati uchun katta ahamiyatga ega. Atmosfera hodisalari, iqlim va ob-havo okeanlar yuzasidan suvning bug'lanishi, bulut va tuman ko'rinishidagi namlikning quruqlikka o'tishi, yog'ingarchilik (yomg'ir, qor, do'l) bilan bog'liq. Bu hodisalar tabiatdagi jahon suv aylanishining asosini tashkil qiladi.
Oltingugurtning agregat holatlari qanday oʻzgaradi?
Oddiy sharoitda oltingugurt yorqin y altiroq kristallar yoki och sariq kukun, ya'ni qattiq moddadir. Oltingugurtning agregat holati qizdirilganda o'zgaradi. Birinchidan, harorat 190 ° C ga ko'tarilganda, sariq modda erib, harakatlanuvchi suyuqlikka aylanadi.
Agar siz tezda suyuq oltingugurtni sovuq suvga quysangiz, jigarrang amorf massaga ega bo'lasiz. Oltingugurt eritmasini yanada qizdirish bilan u ko'proq yopishqoq va qorayadi. 300 ° C dan yuqori haroratlarda oltingugurtning yig'ilish holati yana o'zgaradi, modda suyuqlik xususiyatlarini oladi, harakatchan bo'ladi. Bu oʻtishlar element atomlarining turli uzunlikdagi zanjirlar hosil qilish qobiliyati tufayli yuzaga keladi.
Nega moddalar har xil fizik holatda boʻlishi mumkin?
Oltingugurt - oddiy moddaning agregatsiya holati normal sharoitda qattiqdir. Oltingugurt dioksidi - gaz, sulfat kislota -suvdan og'irroq yog'li suyuqlik. Xlorid va nitrat kislotalardan farqli o'laroq, u uchuvchan emas, molekulalar uning yuzasidan bug'lanib ketmaydi. Kristallarni qizdirish natijasida olinadigan plastik oltingugurtning agregatsiya holati qanday?
Amorf shaklda modda suyuqlik tuzilishiga ega, ozgina suyuqlikka ega. Lekin plastik oltingugurt bir vaqtning o'zida o'z shaklini (qattiq holda) saqlaydi. Qattiq jismlarning bir qator xarakterli xususiyatlariga ega bo'lgan suyuq kristallar mavjud. Shunday qilib, moddaning turli sharoitlarda holati uning tabiati, harorati, bosimi va boshqa tashqi sharoitlarga bog'liq.
Qattiq jismlarning tuzilishida qanday xususiyatlar bor?
Materiyaning asosiy agregat holatlari oʻrtasidagi mavjud farqlar atomlar, ionlar va molekulalar oʻrtasidagi oʻzaro taʼsir bilan izohlanadi. Masalan, nima uchun moddalarning qattiq agregat holati jismlarning hajm va shaklni saqlab turish qobiliyatiga olib keladi? Metall yoki tuzning kristall panjarasida strukturaviy zarralar bir-biriga tortiladi. Metalllarda musbat zaryadlangan ionlar "elektron gaz" deb ataladigan narsa - metall bo'lagida erkin elektronlarning to'planishi bilan o'zaro ta'sir qiladi. Tuz kristallari qarama-qarshi zaryadlangan zarralar - ionlarni jalb qilish natijasida paydo bo'ladi. Qattiq jismlarning yuqoridagi struktura birliklari orasidagi masofa zarrachalarning o'z o'lchamidan ancha kichikdir. Bunday holda, elektrostatik tortishish ta'sir qiladi, u kuch beradi va itarilish etarli darajada kuchli emas.
Materiyaning qattiq yigʻilish holatini yoʻq qilish uchun zarurharakat qiling. Metallar, tuzlar, atom kristallari juda yuqori haroratlarda eriydi. Misol uchun, temir 1538 ° C dan yuqori haroratlarda suyuq bo'ladi. Volfram o'tga chidamli bo'lib, lampochkalar uchun cho'g'lanma filamentlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. 3000 ° C dan yuqori haroratlarda suyuq holga keladigan qotishmalar mavjud. Erdagi ko'plab jinslar va minerallar qattiq holatda. Ushbu xom ashyo shaxtalar va karerlardagi uskunalar yordamida qazib olinadi.
Kristaldan hatto bitta ionni ajratish uchun katta miqdorda energiya sarflash kerak. Ammo kristall panjara parchalanishi uchun tuzni suvda eritib yuborish kifoya! Bu hodisa suvning qutbli erituvchi sifatidagi ajoyib xususiyatlari bilan izohlanadi. H2O molekulalari tuz ionlari bilan oʻzaro taʼsirlashib, ular orasidagi kimyoviy bogʻlanishni buzadi. Shunday qilib, erish turli moddalarni oddiy aralashtirish emas, balki ular orasidagi fizik va kimyoviy o'zaro ta'sirdir.
Suyuqliklarning molekulalari qanday ta'sir qiladi?
Suv suyuq, qattiq va gaz (bugʻ) boʻlishi mumkin. Bu oddiy sharoitda uning asosiy agregatsiya holatlari. Suv molekulalari ikkita vodorod atomi bilan bog'langan bitta kislorod atomidan iborat. Molekulada kimyoviy bog'lanishning polarizatsiyasi mavjud, kislorod atomlarida qisman manfiy zaryad paydo bo'ladi. Vodorod molekulada musbat qutbga aylanadi va boshqa molekulaning kislorod atomiga tortiladi. Bu kuchsiz kuch "vodorod aloqasi" deb ataladi.
Agregatsiyaning suyuqlik holati xarakterlanadistrukturaviy zarralar orasidagi masofalar ularning o'lchamlari bilan solishtiriladi. Attraktsion mavjud, lekin u zaif, shuning uchun suv o'z shaklini saqlamaydi. Bug'lanish suyuqlik yuzasida xona haroratida ham sodir bo'ladigan bog'lanishlarning yo'q qilinishi tufayli sodir bo'ladi.
Gazlarda molekulalararo oʻzaro taʼsirlar bormi?
Moddaning gazsimon holati bir qator parametrlari bilan suyuq va qattiq holatdan farq qiladi. Gazlarning strukturaviy zarralari o'rtasida molekulalarning o'lchamidan ancha katta bo'lgan katta bo'shliqlar mavjud. Bunday holda, tortishish kuchlari umuman ishlamaydi. Agregatning gazsimon holati havoda mavjud bo'lgan moddalarga xosdir: azot, kislorod, karbonat angidrid. Quyidagi rasmda birinchi kub gaz, ikkinchisi suyuqlik va uchinchisi qattiq modda bilan to'ldirilgan.
Koʻp suyuqliklar uchuvchan boʻlib, moddaning molekulalari ularning yuzasidan uzilib, havoga oʻtadi. Misol uchun, agar siz xlorid kislotasi solingan ochiq shishaning teshigiga ammiakga botirilgan paxta sumkasini olib kelsangiz, oq tutun paydo bo'ladi. Havoda xlorid kislota va ammiak o'rtasida kimyoviy reaktsiya sodir bo'ladi, ammoniy xlorid olinadi. Ushbu modda materiyaning qaysi holatida? Uning oq tutun hosil qiluvchi zarralari tuzning eng kichik qattiq kristallaridir. Bu tajriba dudbo'ron ostida o'tkazilishi kerak, moddalar zaharli.
Xulosa
Gazning agregatsiya holatini koʻplab taniqli fizik va kimyogarlar oʻrganishgan: Avogadro, Boyl, Gey-Lyussak,Klaiperon, Mendeleev, Le Shatelier. Olimlar tashqi sharoitlar o'zgarganda kimyoviy reaktsiyalarda gazsimon moddalarning harakatini tushuntiruvchi qonunlarni ishlab chiqdilar. Ochiq qonuniyatlar nafaqat maktab va universitetlarning fizika va kimyo darsliklariga kirdi. Koʻpgina kimyo sanoati turli agregat holatlardagi moddalarning harakati va xossalari haqidagi bilimlarga asoslanadi.
