Aqreqasiya vəziyyətinin nə olduğu, bərk, maye və qazların hansı xüsusiyyətlərə və xassələrə malik olması ilə bağlı suallar bir neçə təlim kurslarında nəzərdən keçirilir. Quruluşun öz xarakterik xüsusiyyətlərinə malik olan üç klassik maddə vəziyyəti var. Onların dərk edilməsi Yer haqqında elmləri, canlı orqanizmləri və istehsal fəaliyyətini dərk etməkdə mühüm məqamdır. Bu suallar fizika, kimya, coğrafiya, geologiya, fiziki kimya və digər elmi fənlər tərəfindən öyrənilir. Üç əsas vəziyyət növündən birində müəyyən şərtlər altında olan maddələr temperaturun və ya təzyiqin artması və ya azalması ilə dəyişə bilər. Təbiətdə, texnologiyada və gündəlik həyatda həyata keçirildiyi üçün bir birləşmə vəziyyətindən digərinə mümkün keçidləri nəzərdən keçirin.
Birləşmənin vəziyyəti necədir?
Latın mənşəli "aggrego" sözü rus dilinə tərcümədə "qoşmaq" deməkdir. Elmi termin eyni cismin, maddənin vəziyyətinə aiddir. Bərk maddələrin müəyyən temperatur dəyərlərində və müxtəlif təzyiqlərdə mövcudluğu,qazlar və mayelər Yerin bütün qabıqları üçün xarakterikdir. Üç əsas məcmu dövlətdən əlavə, dördüncüsü də var. Yüksək temperaturda və sabit təzyiqdə qaz plazmaya çevrilir. Aqreqasiya vəziyyətinin nə olduğunu daha yaxşı başa düşmək üçün maddələri və cisimləri təşkil edən ən kiçik hissəcikləri xatırlamaq lazımdır.
Yuxarıdakı diaqramda göstərilir: a - qaz; b - maye; c bərk cisimdir. Belə rəqəmlərdə dairələr maddələrin struktur elementlərini göstərir. Bu bir simvoldur, əslində atomlar, molekullar, ionlar bərk toplar deyil. Atomlar mənfi yüklü elektronların yüksək sürətlə hərəkət etdiyi müsbət yüklü nüvədən ibarətdir. Maddənin mikroskopik quruluşu haqqında bilik müxtəlif məcmu formalar arasında mövcud olan fərqləri daha yaxşı anlamağa kömək edir.
Mikrokosmosun təmsilləri: Qədim Yunanıstandan 17-ci əsrə qədər
Fiziki cisimləri təşkil edən hissəciklər haqqında ilk məlumat Qədim Yunanıstanda yaranıb. Mütəfəkkirlər Demokrit və Epikur atom kimi bir anlayış təqdim etdilər. Onlar hesab edirdilər ki, müxtəlif maddələrin bu ən kiçik bölünməz hissəcikləri bir formaya, müəyyən ölçülərə malikdir, bir-biri ilə hərəkət və qarşılıqlı təsir qabiliyyətinə malikdir. Atomistika öz dövrü üçün qədim Yunanıstanın ən qabaqcıl təlimi oldu. Lakin orta əsrlərdə onun inkişafı ləngidi. O vaxtdan bəri elm adamları Roma Katolik Kilsəsinin inkvizisiyası tərəfindən təqib edildi. Buna görə də müasir dövrə qədər maddənin yığılma vəziyyətinin nə olduğu barədə dəqiq bir anlayış yox idi. Yalnız 17-ci əsrdən sonraalimlər R. Boyle, M. Lomonosov, D. D alton, A. Lavoisier atom-molekulyar nəzəriyyənin bu gün də öz əhəmiyyətini itirməmiş müddəalarını tərtib etmişlər.
Atomlar, molekullar, ionlar maddənin strukturunun mikroskopik hissəcikləridir
Mikrokosmosun dərk edilməsində mühüm irəliləyiş elektron mikroskopun icad edildiyi 20-ci əsrdə baş verdi. Alimlərin əvvəllər etdiyi kəşfləri nəzərə alaraq, mikro dünyanın harmonik mənzərəsini bir araya gətirmək mümkün olub. Maddənin ən kiçik hissəciklərinin vəziyyətini və davranışını təsvir edən nəzəriyyələr olduqca mürəkkəbdir, onlar kvant fizikası sahəsinə aiddir. Maddənin müxtəlif məcmu vəziyyətlərinin xüsusiyyətlərini başa düşmək üçün müxtəlif maddələr əmələ gətirən əsas struktur hissəciklərin adlarını və xüsusiyyətlərini bilmək kifayətdir.
- Atomlar kimyəvi cəhətdən bölünməyən hissəciklərdir. Kimyəvi reaksiyalarda saxlanılır, lakin nüvədə məhv edilir. Metallar və bir çox digər atom quruluşlu maddələr normal şəraitdə bərk birləşmə vəziyyətinə malikdirlər.
- Molekullar kimyəvi reaksiyalarda parçalanan və əmələ gələn hissəciklərdir. Molekulyar quruluşda oksigen, su, karbon qazı, kükürd var. Normal şəraitdə oksigen, azot, kükürd dioksid, karbon, oksigenin ümumi vəziyyəti qazdır.
- İonlar atom və molekulların elektron qazandıqda və ya itirdikdə çevrildiyi yüklü hissəciklərdir - mikroskopik mənfi yüklü hissəciklər. Bir çox duzlar ion quruluşuna malikdir, məsələn, xörək duzu, dəmir və mis sulfat.
Elə maddələr var ki, onların hissəcikləri kosmosda müəyyən şəkildə düzülüb. Sifarişli nisbi mövqeatomlar, ionlar, molekullar kristal qəfəs adlanır. Adətən ion və atom kristal qəfəsləri bərk cisimlər, molekulyar - mayelər və qazlar üçün xarakterikdir. Almaz yüksək sərtliyə malikdir. Onun atom kristal qəfəsi karbon atomlarından əmələ gəlir. Amma yumşaq qrafit də bu kimyəvi elementin atomlarından ibarətdir. Yalnız onlar kosmosda fərqli şəkildə yerləşirlər. Kükürdün adi yığılma vəziyyəti bərkdir, lakin yüksək temperaturda maddə maye və amorf kütləyə çevrilir.
Möhkəm birləşmə vəziyyətində olan maddələr
Bərk cisimlər normal şəraitdə öz həcmini və formasını saxlayırlar. Məsələn, bir qum dənəsi, bir şəkər, duz, bir qaya və ya metal parçası. Şəkər qızdırılırsa, maddə əriməyə başlayır, viskoz qəhvəyi mayeyə çevrilir. İstiləşməni dayandırın - yenidən möhkəm alırıq. Bu o deməkdir ki, bərk cismin maye halına keçməsinin əsas şərtlərindən biri onun qızması və ya maddənin hissəciklərinin daxili enerjisinin artmasıdır. Yeməkdə istifadə edilən duzun bərk aqreqasiya vəziyyəti də dəyişdirilə bilər. Ancaq süfrə duzunu əritmək üçün şəkəri qızdırmaqdan daha yüksək temperatur lazımdır. Fakt budur ki, şəkər molekullardan, xörək duzu isə bir-birinə daha güclü cəlb olunan yüklü ionlardan ibarətdir. Maye formada olan bərk maddələr öz formasını saxlamır, çünki kristal qəfəslər parçalanır.
Əritmə zamanı duzun yığılmasının maye halı kristallardakı ionlar arasındakı əlaqənin qırılması ilə izah olunur. sərbəst buraxılırlarelektrik yüklərini daşıya bilən yüklü hissəciklər. Ərinmiş duzlar elektrik cərəyanını keçirir və keçiricidir. Kimya, metallurgiya və maşınqayırma sənayesində bərk cisimlər onlardan yeni birləşmələr almaq və ya onlara müxtəlif formalar vermək üçün mayelərə çevrilir. Metal ərintiləri geniş istifadə olunur. Bərk xammalın yığılma vəziyyətindəki dəyişikliklərlə əlaqədar onları əldə etməyin bir neçə yolu var.
Maye birləşmənin əsas vəziyyətlərindən biridir
Dəyirmi dibli kolbaya 50 ml su töksəniz, maddənin dərhal kimyəvi qab şəklini aldığını görə bilərsiniz. Ancaq suyu kolbadan tökən kimi maye dərhal masanın səthinə yayılacaq. Suyun həcmi dəyişməz qalacaq - 50 ml və onun forması dəyişəcək. Bu xüsusiyyətlər maddənin mövcudluğunun maye forması üçün xarakterikdir. Mayelər çoxlu üzvi maddələrdir: spirtlər, bitki yağları, turşular.
Süd emulsiya, yəni yağ damcıları olan mayedir. Faydalı maye mineral yağdır. Quruda və okeanda qazma qurğularından istifadə etməklə quyulardan çıxarılır. Dəniz suyu həm də sənaye üçün xammaldır. Onun çayların və göllərin şirin suyundan fərqi tərkibində həll olunan maddələrin, əsasən duzların olmasıdır. Su obyektlərinin səthindən buxarlanma zamanı yalnız H2O molekulları buxar vəziyyətinə keçir, həll olunan maddələr qalır. Dəniz suyundan faydalı maddələrin alınması üsulları və onun təmizlənməsi üsulları bu xüsusiyyətə əsaslanır.
Nə vaxtduzların tam çıxarılması, distillə edilmiş su əldə edilir. 100°C-də qaynayır və 0°C-də donur. Duzlu sular müxtəlif temperaturlarda qaynayır və buza çevrilir. Məsələn, Şimal Buzlu Okeanındakı su 2°C səth temperaturunda donur.
Normal şəraitdə civənin ümumi vəziyyəti mayedir. Bu gümüşü-boz metal adətən tibbi termometrlərlə doldurulur. Qızdırıldığında, civə sütunu miqyasda yüksəlir, maddə genişlənir. Niyə küçə termometrləri civə deyil, qırmızı rəngli spirt istifadə edir? Bu, maye metalın xüsusiyyətləri ilə izah olunur. 30 dərəcə şaxtada civənin ümumi vəziyyəti dəyişir, maddə bərk olur.
Tibbi termometr xarab olarsa və civə ətrafa tökülərsə, gümüş topları əllərinizlə götürmək təhlükəlidir. Civə buxarını nəfəs almaq zərərlidir, bu maddə çox zəhərlidir. Belə hallarda uşaqlar valideynlərindən, böyüklərdən kömək istəməlidirlər.
Qaz vəziyyəti
Qazlar öz həcmini və ya formasını saxlaya bilmir. Kolbanın yuxarı hissəsini oksigenlə doldurun (onun kimyəvi formulu O2). Biz kolbanı açan kimi maddənin molekulları otaqdakı hava ilə qarışmağa başlayacaq. Bu, Brownian hərəkəti ilə əlaqədardır. Hətta qədim yunan alimi Demokrit belə hesab edirdi ki, maddə zərrəcikləri daimi hərəkətdədir. Bərk cisimlərdə normal şəraitdə atomların, molekulların, ionların kristal qəfəsdən çıxmaq, digər hissəciklərlə əlaqədən azad olmaq imkanı yoxdur. Bu yalnız o zaman mümkündürxaricdən böyük miqdarda enerji.
Mayelərdə hissəciklər arasındakı məsafə bərk cisimlərə nisbətən bir qədər böyükdür, molekullararası bağları qırmaq üçün daha az enerji tələb edir. Məsələn, oksigenin maye aqreqat vəziyyəti yalnız qazın temperaturu -183 °C-ə düşəndə müşahidə olunur. −223 °C-də O2 molekulları bərk maddə əmələ gətirir. Temperatur verilən dəyərlərdən yuxarı qalxdıqda oksigen qaza çevrilir. Məhz bu formada normal şəraitdə olur. Sənaye müəssisələrində atmosfer havasını ayırmaq və ondan azot və oksigen almaq üçün xüsusi qurğular mövcuddur. Əvvəlcə hava soyudulur və mayeləşdirilir, sonra temperatur tədricən artır. Azot və oksigen müxtəlif şəraitdə qazlara çevrilir.
Yer atmosferi həcmcə 21% oksigen və 78% azotdan ibarətdir. Maye formada bu maddələr planetin qaz zərfində tapılmır. Maye oksigen açıq mavi rəngə malikdir və yüksək təzyiq altında tibb müəssisələrində istifadə üçün silindrlərə doldurulur. Sənaye və tikintidə mayeləşdirilmiş qazlar bir çox proseslər üçün lazımdır. Oksigen qaz qaynağı və metalların kəsilməsi üçün, kimyada - qeyri-üzvi və üzvi maddələrin oksidləşmə reaksiyaları üçün lazımdır. Oksigen silindrinin klapanını açsanız, təzyiq azalır, maye qaza çevrilir.
Mayeləşdirilmiş propan, metan və butan enerji, nəqliyyat, sənaye və məişət fəaliyyətlərində geniş istifadə olunur. Bu maddələr təbii qazdan və ya krekinq yolu ilə əldə edilirxam neftin (parçalanması). Karbon maye və qaz qarışıqları bir çox ölkələrin iqtisadiyyatında mühüm rol oynayır. Lakin neft və təbii qaz ehtiyatları ciddi şəkildə tükənib. Alimlərin fikrincə, bu xammal 100-120 il davam edəcək. Alternativ enerji mənbəyi hava axınıdır (külək). Elektrik stansiyalarının istismarı üçün sürətli axan çaylar, dənizlərin və okeanların sahillərindəki gelgitlərdən istifadə olunur.
Oksigen, digər qazlar kimi, plazmanı təmsil edən dördüncü birləşmə vəziyyətində ola bilər. Bərk haldan qaz halına qeyri-adi keçid kristal yodun xarakterik xüsusiyyətidir. Tünd bənövşəyi maddə sublimasiyaya məruz qalır - maye haldan yan keçərək qaza çevrilir.
Materiyanın bir məcmu formasından digərinə keçid necə həyata keçirilir?
Maddələrin məcmu vəziyyətindəki dəyişikliklər kimyəvi çevrilmələrlə əlaqəli deyil, bunlar fiziki hadisələrdir. Temperatur yüksəldikdə bir çox bərk maddələr əriyir və maye halına gəlir. Temperaturun daha da artması buxarlanmaya, yəni maddənin qaz halına gəlməsinə səbəb ola bilər. Təbiətdə və iqtisadiyyatda bu cür keçidlər Yerdəki əsas maddələrdən biri üçün xarakterikdir. Buz, maye, buxar müxtəlif xarici şəraitdə suyun vəziyyətləridir. Mürəkkəb eynidir, formulu H2O-dur. 0 ° C və bu dəyərdən aşağı temperaturda su kristallaşır, yəni buza çevrilir. Temperatur yüksəldikdə, yaranan kristallar məhv edilir - buz əriyir, yenidən maye su əldə edilir. Qızdırıldıqda su buxarı əmələ gəlir. Buxarlanma -suyun qaza çevrilməsi - aşağı temperaturda belə gedir. Məsələn, donmuş gölməçələr tədricən yox olur, çünki su buxarlanır. Şaxtalı havada belə yaş p altar quruyur, lakin bu proses isti gündən daha uzun çəkir.
Suyun bir vəziyyətdən digərinə sadalanan bütün keçidləri Yerin təbiəti üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Atmosfer hadisələri, iqlim və hava okeanların səthindən suyun buxarlanması, bulud və duman şəklində rütubətin quruya keçməsi, yağıntılar (yağış, qar, dolu) ilə əlaqələndirilir. Bu hadisələr təbiətdəki Dünya su dövranının əsasını təşkil edir.
Kükürdün məcmu halları necə dəyişir?
Normal şəraitdə kükürd parlaq parlaq kristallar və ya açıq sarı tozdur, yəni bərkdir. Qızdırıldıqda kükürdün məcmu vəziyyəti dəyişir. Birincisi, temperatur 190 ° C-ə yüksəldikdə, sarı maddə əriyir və mobil mayeyə çevrilir.
Maye kükürdü tez soyuq suya töksəniz, qəhvəyi amorf kütlə alırsınız. Kükürd əriməsinin daha da istiləşməsi ilə getdikcə daha viskoz olur və qaralır. 300 ° C-dən yuxarı temperaturda kükürdün yığılma vəziyyəti yenidən dəyişir, maddə maye xassələrini əldə edir, hərəkətli olur. Bu keçidlər element atomlarının müxtəlif uzunluqlu zəncirlər yaratmaq qabiliyyətinə görə baş verir.
Maddələr niyə müxtəlif fiziki vəziyyətdə ola bilər?
Kükürdün - sadə maddənin yığılma vəziyyəti normal şəraitdə bərkdir. Kükürd dioksidi - qaz, sulfat turşusu -sudan daha ağır olan yağlı maye. Xlorid və azot turşularından fərqli olaraq, uçucu deyil, molekullar onun səthindən buxarlanmır. Kristalları qızdırmaqla əldə edilən plastik kükürdün yığılma vəziyyəti necədir?
Amorf formada maddə maye quruluşuna malikdir, bir qədər axıcıdır. Lakin plastik kükürd eyni zamanda öz formasını (bərk kimi) saxlayır. Bərk cisimlərin bir sıra xarakterik xüsusiyyətlərinə malik maye kristallar var. Beləliklə, maddənin müxtəlif şəraitdə vəziyyəti onun təbiətindən, temperaturundan, təzyiqindən və digər xarici şəraitdən asılıdır.
Bərk cisimlərin strukturunda hansı xüsusiyyətlər var?
Maddənin əsas məcmu halları arasında mövcud fərqlər atomlar, ionlar və molekullar arasındakı qarşılıqlı təsirlə izah olunur. Məsələn, nə üçün maddənin bərk məcmu vəziyyəti cisimlərin həcmini və formasını saxlamaq qabiliyyətinə gətirib çıxarır? Metalın və ya duzun kristal qəfəsində struktur hissəcikləri bir-birinə cəlb olunur. Metallarda müsbət yüklü ionlar "elektron qazı" adlanan şeylə - metal parçasında sərbəst elektronların yığılması ilə qarşılıqlı təsir göstərir. Duz kristalları əks yüklü hissəciklərin - ionların cəlb edilməsi səbəbindən yaranır. Bərk cisimlərin yuxarıdakı struktur vahidləri arasındakı məsafə hissəciklərin özlərinin ölçüsündən çox kiçikdir. Bu zaman elektrostatik cazibə fəaliyyət göstərir, güc verir və itələmə kifayət qədər güclü deyil.
Materiyanın aqreqasiyasının bərk vəziyyətini məhv etmək lazımdırcəhd etmək. Metallar, duzlar, atom kristalları çox yüksək temperaturda əriyir. Məsələn, dəmir 1538 °C-dən yuxarı temperaturda maye halına gəlir. Volfram odadavamlıdır və ampullər üçün közərmə filamentləri hazırlamaq üçün istifadə olunur. 3000 °C-dən yuxarı temperaturda maye halına gələn ərintilər var. Yerdəki bir çox qaya və minerallar bərk vəziyyətdədir. Bu xammal şaxtalarda və karxanalarda avadanlıqların köməyi ilə çıxarılır.
Kristaldan hətta bir ionu ayırmaq üçün böyük miqdarda enerji sərf etmək lazımdır. Ancaq kristal qəfəsin parçalanması üçün duzu suda həll etmək kifayətdir! Bu fenomen suyun qütblü bir həlledici kimi heyrətamiz xüsusiyyətləri ilə izah olunur. H2O molekulları duz ionları ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və onlar arasındakı kimyəvi bağı məhv edir. Beləliklə, həll müxtəlif maddələrin sadə qarışığı deyil, onlar arasında fiziki və kimyəvi qarşılıqlı təsirdir.
Mayelərin molekulları necə qarşılıqlı təsir göstərir?
Su maye, bərk və qaz (buxar) ola bilər. Normal şəraitdə onun əsas birləşmə halları bunlardır. Su molekulları iki hidrogen atomunun birləşdiyi bir oksigen atomundan ibarətdir. Molekulda kimyəvi bağın qütbləşməsi var, oksigen atomlarında qismən mənfi yük görünür. Hidrogen molekulda müsbət qütbə çevrilir və başqa bir molekulun oksigen atomuna çəkilir. Bu zəif qüvvə "hidrogen bağı" adlanır.
Aqreqasiyanın maye vəziyyətini xarakterizə edironların ölçüləri ilə müqayisə edilə bilən struktur hissəciklər arasındakı məsafələr. Cazibə var, lakin zəifdir, ona görə də su öz formasını saxlamır. Buxarlanma hətta otaq temperaturunda da mayenin səthində baş verən bağların məhv olması səbəbindən baş verir.
Qazlarda molekullararası qarşılıqlı təsirlər mövcuddurmu?
Maddənin qaz halı bir sıra parametrlərə görə maye və bərkdən fərqlənir. Qazların struktur hissəcikləri arasında molekulların ölçüsündən xeyli böyük olan böyük boşluqlar var. Bu vəziyyətdə cazibə qüvvələri ümumiyyətlə işləmir. Aqreqasiyanın qaz halı havada mövcud olan maddələr üçün xarakterikdir: azot, oksigen, karbon qazı. Aşağıdakı şəkildə, birinci kub qazla, ikincisi maye ilə, üçüncüsü isə bərk cisimlə doludur.
Bir çox maye uçucudur, maddənin molekulları onların səthindən qoparaq havaya keçir. Məsələn, açıq bir şüşə hidroklor turşusunun açılışına ammonyak batırılmış bir pambıq çubuq gətirsəniz, ağ tüstü görünür. Düz havada, xlorid turşusu ilə ammonyak arasında kimyəvi reaksiya baş verir, ammonium xlorid əldə edilir. Bu maddə maddənin hansı vəziyyətindədir? Onun ağ tüstü əmələ gətirən hissəcikləri duzun ən kiçik bərk kristallarıdır. Bu təcrübə duman başlığı altında aparılmalıdır, maddələr zəhərlidir.
Nəticə
Qazın aqreqasiya vəziyyəti bir çox görkəmli fiziklər və kimyaçılar tərəfindən öyrənilmişdir: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac,Klaiperon, Mendeleev, Le Chatelier. Alimlər xarici şərait dəyişdikdə qaz halında olan maddələrin kimyəvi reaksiyalarda davranışını izah edən qanunlar tərtib etmişlər. Açıq qanunauyğunluqlar təkcə məktəb və universitetlərin fizika və kimya dərsliklərinə daxil olmadı. Bir çox kimya sənayesi müxtəlif ümumi vəziyyətlərdə maddələrin davranışı və xassələri haqqında biliyə əsaslanır.
