Агрегатные состояния вещества — справочник студента

Агрегатное состояние — состояние какого-либо вещества, имеющее определенные свойства: способность сохранять форму и объем, иметь дальний или ближний порядок и другие. При изменении агрегатного состояния вещества происходит изменение физических свойств, а также плотности, энтропии и свободной энергии.

Как и почему происходят эти удивительные превращения? Чтобы разобраться в этом, вспомним, что все вокруг состоит из атомов и молекул. Атомы и молекулы различных веществ взаимодействуют друг с другом, и именно связь между ними определяет, какое у вещества агрегатное состояние.

Выделяют четыре типа агрегатных веществ:

• газообразное,
• жидкое,
• твердое,
• плазма.

Кажется, что химия открывает нам свои тайны в этих удивительных превращениях. Однако это не так. Переход из одного агрегатного состояния в другое, а также броуновское движение или диффузия относятся к физическим явлениям, поскольку в этих превращениях не происходит изменений молекул вещества и сохраняется их химический состав.

Газообразное состояние

На молекулярном уровне газ представляет собой хаотически движущиеся, сталкивающиеся со стенками сосуда и между собой молекулы, которые друг с другом практически не взаимодействуют. Поскольку молекулы газа между собой не связаны, то газ заполняет весь предоставленный ему объем, взаимодействуя и изменяя направление только при ударах друг о друга.

К сожалению, невооруженным глазом и даже с помощью светового микроскопа увидеть молекулы газа невозможно. Однако газ можно потрогать. Конечно, если вы просто попробуете ловить молекулы газов, летающие вокруг, в ладони, то у вас ничего не получится.

Но наверняка все видели (или делали это сами), как кто-то накачивал воздухом шину автомобиля или велосипеда, и из мягкой и сморщенной она становилась накачанной и упругой.

Это происходит потому, что в замкнутый ограниченный объем шины попадает большое количество молекул, которым становится тесно, и они начинают чаще ударяться друг о друга и о стенки шины, а в результате суммарное воздействие миллионов молекул на стенки воспринимается нами как давление.

Но если газ занимает весь предоставленный ему объем, почему тогда он не улетает в космос и не распространяется по всей вселенной, заполняя межзвездное пространство? Значит, что-то все-таки удерживает и ограничивает газы атмосферой планеты?

Совершенно верно. И это — сила земного тяготения. Для того чтобы оторваться от планеты и улететь, молекулам нужно развить скорость, превышающую «скорость убегания» или вторую космическую скорость, а подавляющее большинство молекул движутся значительно медленнее.

Тогда возникает следующий вопрос: почему молекулы газов не падают на землю, а продолжают летать? Оказывается, благодаря солнечной энергии молекулы воздуха имеют солидный запас кинетической энергии, который позволяет им двигаться против сил земного притяжения.

Жидкое состояние

При повышении давления и/или снижении температуры газы можно перевести в жидкое состояние.

Еще на заре ХIХ века английскому физику и химику Майклу Фарадею удалось перевести в жидкое состояние хлор и углекислый газ, сжимая их при очень низких температурах.

Однако некоторые из газов не поддались ученым в то время, и, как оказалось, дело было не в недостаточном давлении, а в неспособности снизить температуру до необходимого минимума.

Если на поверхности останется капля воды, через какое-то время она исчезнет. Но мы же помним, что благодаря закону сохранения массы-энергии, ничто не пропадает и не исчезает бесследно. Жидкость испарится, т.е. изменит свое агрегатное состояние на газообразное.

Испарение — это процесс преобразования агрегатного состояния вещества, при котором молекулы, чья кинетическая энергия превышает потенциальную энергию межмолекулярного взаимодействия, поднимаются с поверхности жидкости или твердого тела.

Испарение с поверхности твердых тел называется сублимацией или возгонкой. Наиболее простым способом наблюдать возгонку является использование нафталина для борьбы с молью. Если вы ощущаете запах жидкости или твердого тела, значит происходит испарение. Ведь нос как раз и улавливает ароматные молекулы вещества.

Жидкости окружают человека повсеместно. Свойства жидкостей также знакомы всем — это вязкость, текучесть. Когда заходит разговор о форме жидкости, то многие говорят, что жидкость не имеет определенной формы. Но так происходит только на Земле. Благодаря силе земного притяжения капля воды деформируется.

Однако многие видели как космонавты в условиях невесомости ловят водяные шарики разного размера. В условиях отсутствия гравитации жидкость принимает форму шара. А обеспечивает жидкости шарообразную форму сила поверхностного натяжения. Мыльные пузыри – отличный способ познакомиться с силой поверхностного натяжения на Земле.

Еще одно свойство жидкости — вязкость. Вязкость зависит от давления, химического состава и температуры. Большинство жидкостей подчиняются закону вязкости Ньютона, открытому в ХIХ веке.

 Однако есть ряд жидкостей с высокой вязкостью, которые при определенных условиях начинают вести себя как твердые тела и не подчиняются закону вязкости Ньютона. Такие растворы называются неньютоновскими жидкостями. Самый простой пример неньютоновской жидкости — взвесь крахмала в воде.

Если воздействовать на неньютоновскую жидкость механическими усилиями, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело.

Твёрдое состояние

Если у жидкости, в отличие от газа, молекулы движутся уже не хаотически, а вокруг определенных центров, то в твёрдом агрегатном состоянии вещества атомы и молекулы имеют четкую структуру и похожи на построенных солдат на параде. И благодаря кристаллической решетке твердые вещества занимают определенный объем и имеют постоянную форму.

Между твердыми и жидкими телами существует промежуточная группа аморфных веществ, представители которой с одной стороны за счет высокой вязкости долго сохраняют свою форму, а с другой – частицы в нем строго не упорядочены и находятся в особом конденсированном состоянии.

К аморфным веществам относится целый ряд веществ: смола, стекло, янтарь, каучук, полиэтилен, поливинилхлорид, полимеры, сургуч, различные клеи, эбонит и пластмассы. Про аморфные тела подробно можно прочитать на странице 40 учебника «Химия 7 класс» под редакцией О.С.

Габриеляна.

Это происходит потому, что при нагревании увеличивается внутренняя энергия, соответственно молекулы начинают двигаться быстрее, а при достижении температуры плавления кристаллическая решетка начинает разрушаться и изменяется агрегатное состояние вещества. У большинства кристаллических тел объем увеличивается при плавлении, но есть исключения, например – лед, чугун.

В зависимости от вида частиц, образующих кристаллическую решетку твердого тела, выделяют следующую структуру:

• молекулярную,
• атомную,
• ионную
• металлическую.

У одних веществ изменение агрегатных состояний происходит легко, как, например, у воды, для других веществ нужны особые условия (давление, температура). Но в современной физике ученые выделяют еще одно независимое состояние вещества — плазма.

Плазма — ионизированный газ с одинаковой плотностью как положительных, так и отрицательных зарядов. В живой природе плазма есть на солнце, или при вспышке молнии. Северное сияние и даже привычный нам костер, согревающий своим теплом во время вылазки на природу, также относится к плазме.

Искусственно созданная плазма добавляет яркости любому городу. Огни неоновой рекламы — это всего лишь низкотемпературная плазма в стеклянных трубках. Привычные нам лампы дневного света тоже заполнены плазмой.

Плазму делят на низкотемпературную — со степенью ионизации около 1% и температурой до 100 тысяч градусов, и высокотемпературную — ионизация около 100% и температурой в 100 млн градусов (именно в таком состоянии находится плазма в звездах).

Низкотемпературная плазма в привычных нам лампах дневного света широко применяется в быту.

Высокотемпературная плазма используется в реакциях термоядерного синтеза и ученые не теряют надежду использовать ее в качестве замены атомной энергии, однако контроль в этих реакциях очень сложен. А неконтролируемая термоядерная реакция зарекомендовала себя как оружие колоссальной мощности, когда 12 августа 1953 года СССР испытал термоядерную бомбу.

• Для проверки усвоения материала предлагаем небольшой тест.
• 1. Что не относится к агрегатным состояниям:
• 2. Вязкость ньютоновских жидкостей подчиняется:

• закону Бойля-Мариотта
• закону Архимеда
• закону вязкости Ньютона +

3. Почему атмосфера Земли не улетает в открытый космос:

• потому что молекулы газа не могут развить вторую космическую скорость
• потому что на молекулы газа воздействует сила земного притяжения +
• оба ответа правильные

4. Что не относится к аморфным веществам:

5.При охлаждении объем увеличивается у:

#ADVERTISING_INSERT#

Источник: https://rosuchebnik.ru/material/vvedenie-agregatnoe-sostoyanie-veshchestva/

Агрегатные состояния вещества

Часть 2 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Раздел 4 ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ГАЗОВ

4.2. Агрегатные состояния вещества

Вещество в зависимости от термодинамических
параметров — давления, объема и температуры может находиться в трех агрегатных
состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Кроме того, вещество при определенных условиях
может быть в состоянии плазмы.

Современные агрегатные состояния несколько напоминают четыре стихии
древних: Земля — твердое состояние, вода — жидкое состояние, воздух — газообразное состояние,
огонь — плазму.

Строение тела и характер молекулярного
движения определяются силами взаимодействия между молекулами, а силы взаимодействия тем меньше,
чем больше межмолекулярные расстояния. В газах среднее расстояние между молекулами
достаточно велика по сравнению с размерами молекулы.

Через это молекулярный
движение в кристаллах имеет совсем иной характер, чем в газах. В кристаллах молекулы,
атомы или ионы (в зависимости от рода вещества) переходят с места на место
сравнительно редко, большую часть времени они находятся в колебательном движении
относительно некоторых неподвижных точек, или узлов, которые являются положениями равновесия.

Эти
узлы распределяются в пространстве в зависимости от характера межмолекулярного
взаимодействия. Повышение температуры твердого тела приводит к увеличению
амплитуды колебаний молекул, расстояний между узлами (расширение тела от
нагрева) и, следовательно, к ослаблению сил сцепления.

От этого атомы чаще
оставляют свои узлы, а при определенной температуре, которая называется температурой
плавления, исчезает упорядоченность в размещении центров колебаний, решетки
разрушаются и происходит переход в жидкое состояние.

Газы и кристаллы отличаются строением
и характером молекулярного движения. Газы характеризуются хаотичностью, кристаллы
упорядоченности в размещении молекул. В этом смысле газы и кристаллы имеют
противоположные свойства. В жидкостях диалектически сочетаются эти противоположные
свойства.

Молекулы газов движутся поступательно, а молекулы кристаллов
колеблются вокруг фиксированных положений равновесия. Молекулы жидкостей колеблются
подобно молекулам кристаллов, но положения равновесия, относительно которых
происходят колебания, не остаются неподвижными, как в кристаллах, а время от
времени смещаются.

В жидкости выступают в единстве порядок, характерный для
кристаллов, и беспорядок, характерный для газов. Молекулы жидкости не так крепко
связаны друг с другом, как молекулы твердых тел, но взаимодействие между ними значительно
больше, чем в газообразном состоянии. Молекулы жидкости могут преодолевать эти силы
связи.

Такие рассуждения можно применить также для твердого тела, чтобы
объяснить возможность испарения твердых тел без предварительного преобразования в
жидкость. Это явление называют сублимацией.

Плотность газа при нормальных условиях
значительно меньше, чем плотность того же вещества в жидком состоянии: Связь
расстояний между частицами для газа и жидкости такой:Длина
свободного пробега молекул в газообразном состоянии λ
= 10-7 м, средняя скорость движения молекул газа при комнатной
температуры 400…500 м/сек. Размеры одного атома порядка 10-10м,
молекулы — 3 ∙ 10-10 м. Средняя плотность
атомов в Солнечной системе составляет 109 атомов/м3, в Галактике
— 106 атомов/м3, за пределами Галактики — 105…106
атомов/м3.

По закону Авогадро, если любые
два газы занимают одинаковые объемы при одинаковом давлении и имеют одинаковые
температуры, то в этих объемах содержится одинаковое число молекул. Из этого закона
вытекает, что моли любых веществ в газообразном состоянии при одинаковых давлениях
и одинаковых температурах занимают одинаковые объемы.

Число молекул в моле
любого вещества NA = 6,02 ∙ 1023 моль-1.
Это число называется числом Авогадро. Опыт показывает, что моль любого
вещества в газообразном состоянии при нормальных условиях занимает объем 22,4 ∙ 10-3 м3.
Отсюда можно определить число молекул газа содержится при нормальных условиях в 1
см3.

Это число называется числом Лошмідта и равна 2,7 ∙ 1019 см-3.

Закон Дальтона для смеси газов
формулируется так: давление смеси газов равно сумме парциальных давлений газов, которые
образуют смесь. Парциальным давлением называется давление, которое имел бы газ, если бы
он один заполнял весь объем.

Источник: http://schooled.ru/physics/cholpan/39.html

Агрегатные состояния вещества

Существует три агрегатных состояния вещества: твердое тело, газообразное вещество, жидкость. Каждое из этих состояний имеет свои особенности и условия существования.

Тело, находящееся в твердом состоянии, не меняет форму и объем. В твердые тела могут превращаться тела, ранее существовавшие в других агрегатных состояниях, при низких температурах. Твердые тела можно разделить на два вида: кристаллические (имеют кристаллическую решетку) и аморфные (частным случаем аморфного состояния является стеклообразное состояние).

Рис. 1. Кристаллические и аморфные тела.

В аморфных телах, в отличие от кристаллических, атомы колеблются около хаотично расположенных точек

Твердые тела характеризуются тем, что молекулы внутри таких веществ сохраняют свое положение неизменным (т. е. практически не движутся).

Особенностью жидких веществ является то, что эти вещества не сохраняют форму, но сохраняют объем. Жидкое состояние считается промежуточным между твердым и газообразным состоянием вещества.

Молекулы вещества, находящегося в жидком состоянии, не имеют определенного стабильного положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений.

Между молекулами жидкостей существует притяжение, которое способно удерживать их на близком расстоянии друг от друга.

Вещество является жидким только при определенных температурах и определенном давлении. При пониженной температуре жидкость кристаллизуется и становится твердой, либо приобретает аморфное состояние и превращается в стекло. При повышенной температуре жидкость испаряется и превращается в газообразное вещество.

Все жидкости можно разделить на чистые жидкости и смеси. К смесям относят такие важные элементы, как кровь и морская вода. Самой известной жидкостью является вода с формулой $H_2O$.

Рис. 2. Чистые жидкости и смеси.

Вещества, находящиеся в газообразном состоянии, не в состоянии сохранить ни форму, ни объем. Все доступное пространство имеющееся количество газа заполняет собой.

Если вещество переходит из жидкого состояние в газообразное, этот процесс называют испарением. Обратный процесс, при котором газ переходит в жидкость, называется конденсацией. Также возможна ситуации, когда твердое тело, минуя жидкую фазу, сразу переходит в газообразное состояние. Такой процесс называется сублимацией или возгонкой.

Разные газы имеют разные химические свойства. Существуют как малоактивные инертные газы, так и взрывчатые газовые смеси.

Рис. 3. Таблица агрегатные состояния вещества.

Жидкость, твердое тело, газ – три агрегатных состояния вещества. Отличаются они по расположению, взаимодействию и характеру движения молекул. Твердые тела сохраняют форму и объем, жидкие – только объем, но не форму, а газы не сохраняют ни форму, ни объем.

Средняя оценка: 4.1. Всего получено оценок: 102.

Источник: https://obrazovaka.ru/fizika/agregatnye-sostoyaniya-veschestva-tablica.html

«Агрегатные состояния вещества»

Слайд 1

Научно-исследовательская работа на тему: « Агрегатные состояния вещества » Работу подготовила подготовила : ученица МБОУ 2-Гавриловской СОШ 7а класса Баронина Александра Научный руководитель : Филимонов Анатолий Александрович, учитель физики

Слайд 2

Актуальность исследования Тема выбрана «Агрегатное состояние вещества», потому что это очень интересная проблема для изучения. Очень занимательное занятие исследовать агрегатные состояния вещества с помощью опытов.

Необходимо проверить правда ли, что в жидком состоянии вещество не имеет постоянной формы, но имеет постоянный объём? Правда ли что вещество в твёрдом агрегатном состоянии имеет и постоянную форму и постоянный объём? В результате этой работы предстоит ответить на несколько поставленных вопросов.

Слайд 3

Цель исследования Изучить агрегатные состояния вещества. Вода.

Слайд 4

Задачи: 1.Изучить жидкое агрегатное состояние вещества (на примере воды): а) Используя метод наблюдения. б) Провести эксперименты. 2.Изучить твёрдое агрегатное состояние (на примере воды): а) Используя метод наблюдения . б) Провести эксперименты. 3.

Изучить газообразное агрегатное состояние (на примере воды): а) Используя метод наблюдения . б) Провести эксперименты. 4. Изучить свойства воды. 5. Провести опыт подтверждающий один из фактов. 6.Оформить полученные данные с помощью наглядной интерпретации информации. 7.

Защитить исследовательскую работу.

Слайд 5

Методы исследования: 1.Наблюдение 2.Эксперимент 3.Анализ 4.Защита исследовательской работы

Слайд 6

Введение В работе будем исследовать вещество: вода.

Э то удивительное вещество, которое в таких огромных количествах есть только на нашей планете и только это вещество может быть во всех трёх агрегатных состояниях при нормальных условиях .

Если говорить на научном языке, то вода это — бинарное неорганическое соединение, а если говорить на языке науки химии, то вода-это H₂O, т.е. молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного – кислорода.

• Слайд 7
• Опыт 1 Проведём опыт. В результате этого опыта мы изучим свойства твёрдого агрегатного состояния вещества
• Слайд 8
• Объект исследования: Вода в твёрдом агрегатном состоянии Цель: Изучить свойства твёрдого агрегатного состояния вещества Приборы: 3 сосуда разной формы
• Слайд 9

Ход работы и её результат 1.Возьмём три одинаковых кусочка льда и попробуем каждый положить в разные по форме сосуды. 2. Мы видим, что полностью поместился кусок льда только в сосуд 1. Поместился, но не полностью кусок льда в сосуд 2.

А не поместился совсем в сосуд 3. Также лёд сохранил свою форму т.е. не принял форму ни одного сосуда.Это мы тоже можем заметить на фотографиях. Вывод: вещество в твёрдом агрегатном состоянии имеет и постоянную форму, и постоянный объём.

Сосуд 1 Сосуд 2 Сосуд 3

1. Слайд 10
2. Стоит это подтвердить и теорией. Молекулы вещества в твёрдом агрегатном состоянии очень сильно притягиваются друг к другу, поэтому вещества в твёрдом агрегатном состоянии имеют и постоянную форму и постоянный объём
3. Слайд 11
4. Опыт 2 Проведём опыт с помощью которого изучим свойства жидкого состояния вещества.
5. Слайд 12

Цель: Доказать, что вода в жидком агрегатном состоянии не имеет постоянной формы, но сохраняет объём Объект исследования: Вода Приборы: 1. Три сосуда разной формы 1.1. Маленький контейнер 1.2. Большой стакан 1.3. Маленький стакан 2. Шприц объёмом 22 мл. 3. Сосуд с водой

Слайд 13

Ход работы В каждый сосуд из нальём по 60 г или 60мл. воды ( Жидкое агрегатное состояние).Основной единицей возьмём 20 г. или 20мл. т .е. наливать будем по 20 г., всего получается три шприца на один сосуд. Сосуд 1 Сосуд 2 Сосуд 3

Слайд 14

Результат опыта 2 Я налила в каждый сосуд по 60 г. Каждый сосуд вода заполнила по разному (это можно наблюдать по чёрным отметкам на сосудах) т.е приняла форму сосуда. Также из этого опыта можно доказать, что жидкость имеет постоянный объём т. к. не один сосуд вода не заполнила больше того объёма, которым наполняли эти сосуды Сосуд 1 Сосуд 2 Сосуд 3

Стоит это подтвердить и теорией. В жидком состоянии, молекулы вещества слабо притягиваются друг к другу. Поэтому жидкости не имеют постоянной формы

• Слайд 16
• Опыт 3 Проведём ещё один опыт. В результате этого опыта мы изучим свойства газообразного агрегатного состояния вещества
• Слайд 17

Цель: Доказать, что вода в газообразном состоянии вещества не имеет постоянной формы и постоянного объёма Объект исследования: Вода в газообразном агрегатном состоянии Инструменты: 1.Сосуд любой 2 . Сосуд с кипящей водой

Слайд 18

Ход работы и её результат Для начала вскипятим воду чтобы появился пар. 1.Далее, когда вода закипела и появился пар я попробовала собрать его руками. У меня ничего не получилось. Это говорит, о том что у пара нет постоянной формы и постоянного объёма. 2.

Я решила провести ещё один опыт, что я сделала, я взяла полый сосуд. Перевернула его и попыталась собрать пар в него. Пар проник в сосуд и заполнил его весь, но при этом этот же пар постепенно распространялся по всей комнате.

Это говорит, о том что у пара нет постоянной формы и постоянного объёма К сожалению фотографии сделать не удалось.

Слайд 19

Стоит это подтвердить и теорией Молекулы вещества в газообразном агрегатном состоянии очень слабо притягиваются друг к друг. Слабее, чем молекулы вещества в твёрдом и жидком агрегатном состоянии. Поэтому у пара нет постоянной формы и постоянного объёма

Слайд 20

Интересный момент! Я заметила очень интересный момент. И решила его отметить в своей работе. Вещество в одном агрегатном состоянии может уничтожить другое агрегатное состояние этого же вещества.

Как я это поняла? Я взяла один из кусочков льда используемых в опыте 1, и решила попробовать полить на него воды. И вода в жидком агрегатном состоянии уничтожила твёрдое агрегатное состояние воды и превратила в жидкое.

Результат вы можете наблюдать на фотографиях.

Слайд 21

Лед быстрее получить из горячей воды? Какая вода быстрее превратится в лед: горячая или холодная? Если рассуждать логически, то, конечно, холодная. Ведь горячей нужно сначала остыть, а потом уже замерзнуть, а вот холодной остывать не нужно.

Однако опыты показывают, что в лед быстрее превращается именно горячая вода. Точного ответа на вопрос, почему все-таки горячая вода замерзает быстрее холодной, до сих пор не существует.

Возможно, дело в разнице в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо причина в воздействии разжиженных газов на горячую и холодную воду.

Слайд 22

1. Слайд 23
2. Цель : Подтвердить факт, о том что горячая вода превращается в лёд быстрее, чем холодная Объект исследования: Холодная и горячая вода в жидком агрегатном состоянии Инструменты: 2 сосуда Сосуд 1 (холодная вода) Сосуд 2 (горячая вода)
3. Слайд 24

Ход работы: 1.Заполним два пустых сосуда водой холодной и горячей. Подпишем. 2.Эти два сосуда поместим в морозилку. 3. Через три часа проверим, в каком из сосудов замёрзло больше воды

Слайд 25

Результат опыта 4 У меня подтвердить этот факт не получилось. Возможно на снимках плохо видно, но в сосуде 1 (с холодной водой) за такое время замёрзло больше воды, чем в сосуде 2 ( с горячей водой). Но отрицательный результат, тоже результат. Сосуд 1 Сосуд 2

• Слайд 26
• Интересные факты Рассмотрим несколько фактов о воде
• Слайд 27

1. Где самая чистая вода? По данным ЮНЕСКО, самая чистая вода находится в Финляндии. финская вода из под крана высочайшего качества и ее можно пить по всей стране.

Комитет по водным ресурсам при ООН признал водопроводную воду в Финляндии самой чистой в мире. Всего в исследовании свежей природной воды принимало участие 122 страны. При этом 1 млрд.

людей по всему миру вообще не имеет доступа к безопасной воде.

Слайд 28

2. Вода, как стекло Что будет, если взять замёрзшую чистую воду и продолжить охлаждение? С водой произойдут чудесные превращения.

При минус 120 градусах по Цельсию вода становится сверхвязкой или тягучей, а при температуре ниже минус 135 градусов она превращается в «стеклянную» воду. «Стеклянная» вода – это твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура, как в стекле.

Состояние воды при -120 градусах по Цельсию (Вода становится тягучей) Состояние воды при -135 градусах по Цельсию (Вода становится «стеклянной»)

Слайд 29

3. Больше всего воды – в ледниках Где больше всего воды? Ответ кажется очевидным: в Мировом океане. Однако на самом деле, в мантии Земли воды содержится в 10-12 раз больше, чем в Мировом океане.

Если рассматривать вопрос о пресной воде, почти вся имеющаяся на планете масса воды не пригодна для питья. Мы можем пить только 3% воды – именно столько у нас запасов пресной воды.

Но даже большая часть этих 3% недоступна, так как содержится в ледниках.

Слайд 30

У Энцелада , одного из спутников Сатурна, есть особенность ,на его северном полюсе расположены криовулканы — уникальные гейзеры, извергающие лед, а не лаву.

Такое случается, когда лед, залегающий глубоко под поверхностью, нагревается и становится паром, а затем извергается в холодную атмосферу спутника в виде ледяных частиц. Криовулкан Энцелад- спутник Сатурна

Слайд 31

Факты «Вода и человек» 1. Люди, которые регулярно выпивают норму воды, меньше подвержены сердечным приступам. 2.Вода жизненно важна для человека. Без еды человек проживет 30-40 дней, а без воды всего 5-6 дней. 3.Организм взрослого человека на 75% состоит из воды, ребенка —на 85%, а младенца —на 95%. 4.За жизнь человек употребляет в среднем 35-40 тонн воды.

Слайд 32

Результат Я исследовала 3 агрегатных состояния вещества и изучила некоторые факты о воде . Результат я оформила, как ответы на вопросы. 1.

Почему вода в твёрдом агрегатном состоянии имеет и постоянную форму, и постоянный объём? Ответ: Молекулы вещества в твёрдом агрегатном состоянии очень сильно притягиваются друг к другу, поэтому вещества в твёрдом агрегатном состоянии имеют и постоянную форму и постоянный объём 2.

Почему вода в жидком агрегатном состоянии не имеет постоянную форму, но имеет постоянный объём? Ответ: В жидком состоянии, молекулы вещества слабо притягиваются друг к другу. Поэтому жидкости не имеют постоянной формы 3.

Почему вода в газообразном агрегатном состоянии не имеет постоянной формы и постоянного объёма? Ответ: Молекулы вещества в газообразном агрегатном состоянии очень слабо притягиваются друг к друг. Слабее, чем молекулы вещества в твёрдом и жидком агрегатном состоянии. Поэтому у пара нет постоянной формы и постоянного объёма

1. Слайд 33
2. Спасибо за внимание!
3. Слайд 34

Список ресурсов 1. https://www.healthwaters.ru/articles/fakty-o-vode-dlya-detey-i-vzroslykh/ 2. https://fishki.net/1256802-15-interesnyh-faktov-o-vode.html 3. Учебник «Физика 7 класс» Пёрышкина А.В

Источник: https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2019/04/09/agregatnye-sostoyaniya-veshchestva

Агрегатные состояния вещества

• ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
• для студентов 1 курса бакалавриата филиала Московского государственного Университета.
• для студентов биологических факультетов.

Занятия проходят в осеннем семестре.

Программа дисциплины «Общая и неорганическая химия» для филиала МГУ» ставит целью изучение основных понятий и законов химии: химической термодинамики, кинетики, строения вещества, а также основ химии элементов.

1. Данная программа рассчитана на один семестр из расчета 36 ч лекции и 72 ч семинарские и практические занятия.
2. Лекции – 36 часов;
3. Практические занятия и коллоквиумы – 48 часов;
4. Семинарские занятия и контрольные работы – 24 часа;
5. Самостоятельная работа — 25 часов.
6. Введение

Основные понятия химии. Атом, молекула. Химический элемент. Простое и сложное вещество. Химическая реакция. Химическая форма движения материи. Место химии в ряду других естественных и гуманитарных наук.

Химическая эволюция материи. Возникновение химических элементов. Образование веществ. Развитие химических систем.

Основные этапы и диалектика развития химии. Натурфилософия. Алхимия. Становление химии как науки. Эпоха количественных законов. Классическая химия. Современный этап развития химии.

Химический процесс

Элементы химической термодинамики. Химическая система (открытая, закрытая, изолированная). Внутренняя энергия.

Понятие об энтропии. Энтропия вещества как функция термодинамической вероятности. Изменение энтропии мира как критерий самопроизвольности процессов.

Энтальпия вещества. Энтальпия химической реакции. Закон Гесса. Энтальпия образования вещества. Стандартное состояние вещества. Энтальпия химической связи.

Изобарно-изотермический потенциал (свободная энергия Гиббса). Изменение энергии Гиббса системы как критерий и движущая сила самопроизвольных процессов в закрытых системах.

Термодинамическое равновесие — неустойчивое, метастабильное, стабильное. Константа равновесия химической реакции, ее связь со стандартной свободной энергией реакции. Закон действующих масс в гомогенных и гетерогенных системах. Условия равновесного сосуществования фаз.

Обратимые и необратимые химические реакции. Установление химического равновесия. Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье – Брауна.

Элементы химической кинетики. Скорость химической реакции. Методы ее наблюдения и измерения. Основной закон химической кинетики. Порядок и молекулярность реакции. Экспериментальное определение порядка реакции. Факторы, определяющие скорость реакции. Энергия активации. Кинетическое обоснование принципа Ле-Шателье – Брауна.

Ферментативный катализ.

Многокомпонентные системы. Компонент. Фаза. Способы выражения состава многокомпонентных систем (концентрации компонентов).

Растворы (твердые, жидкие, газообразные). Влияние условий на взаимную растворимость веществ. Роль сольватации. Особенности растворов высокомолекулярных веществ.

Типы взаимодействия веществ — образование смесей, растворов, соединений.

Физико-химический анализ как метод исследования многокомпонентных систем. Диаграммы состав-свойство. Примеры диаграмм состояния: вода, углерод, иод, вода-хлорид натрия, вода — серная кислота, железо-углерод.

Равновесия в растворах электролитов. Процесс электролитической диссоциации как взаимодействие веществ. Самоионизация. Закон действующих масс в растворах электролитов.

Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации.

Протолитические равновесия. Кислоты, основания, амфолиты по Бренстеду. Вода как растворитель.

Автопротолиз. Ионное произведение воды. рН. Гидролиз катионов (как диссоциация кислот — аквакомплексов) и анионов (оснований по Бренстеду). Необратимый гидролиз. Применение гидролиза. Буферные растворы, природные буферные системы.

Кислоты и основания по Льюису.

Диссоциация комплексных ионов. Константа нестойкости (устойчивости). Двойные соли.

Равновесие осадок–раствор. ПР.

Окислительно-восстановительные процессы. Электродный потенциал. Водородный электрод. Уравнение Нернста. Окислительно-восстановительный потенциал. Константа равновесия окислительно-восстановительной реакции. Ряд напряжений.

Гальванические элементы и аккумуляторы.

Топливные элементы. Электрохимическая коррозия.

Электролиз. Напряжение разложения.

Строение вещества

Энергетические диаграммы атомов. Заполнение АО электронами. Принцип Паули. Правило Хунда.

Размер атомов и ионов. Орбитальный, кристаллохимический и ковалентный радиусы атома. Ионизационный потенциал. Сродство к электрону. Электроотрицательность.

Периодический закон Д.И. Менделеева, его физическое обоснование. Особенность тяжелых элементов (ослабление и исчезновение периодичности). Современное значение периодического закона.

Химическая связь. Характеристики химической связи: энергия, длина, полярность, валентный угол. Перекрывание АО как условие образования связи. Типы перекрывания: s-, p-, d-МО.

Образование связывающих, антисвязывающих и несвязывающих молекулярных орбиталей (МО).

Эффективность (плотность) перекрывания в зависимости от симметрии, относительной энергии АО и расстояния между ядрами. Кратные связи.

Метод молекулярных орбиталей в форме ЛКАО-МО. Энергетические диаграммы двухатомных гомо- и гетероядерных молекул, образованных элементами 1-го и 2-го периодов.

Принципы построения энергетических диаграмм простейших многоатомных молекул (CH4, NH3, H2O). Делокализованные (многоцентровые) связи (на примере анионов неорганических оксокислот).

Дипольный момент молекулы. Полярные и неполярные молекулы.

Комплексные соединения. Координационное число. Катионные, анионные и нейтральные комплексы. Номенклатура. Типичные комплексообразователи и лиганды. Моно- и полидентантные лиганды. Применение метода ЛКАО-МО к описанию химической связи на примерах тетраэдрического иона NH4+ и оксоанионов неорганических кислот и октаэдрических аква-, галогено-, аммино- и цианокомплексов d-элементов.

Изменение свойств ионов и молекул при вхождении во внутреннюю сферу комплекса (на примере аквакомплексов как кислот).

Строение вещества. Образование атомной кристаллической решетки.

Металлы, полуметаллы, полупроводники, диэлектрики.

Образование ионной кристаллической решетки. Твердые электролиты.

Молекулярные вещества. Силы Ван-дер-Ваальса. Особенности межмолекулярного взаимодействия в ВМС. Роль водородных связей в структурировании вещества.

Агрегатные состояния вещества.

Газообразное состояние: идеальный газ, закон Авогадро, уравнение Клапейрона–Менделеева. Реальные газы. Жидкое состояние: ближний и дальний порядок.

Твердое состояние: типы кристаллических решеток, дефекты, стекло; анизотропия свойств. Жидкие кристаллы.

Коллоидные частицы, системы. Строение коллоидных частиц на примере кремниевой кислоты и гидроксида железа (III). Коллоиды в природе.

Химия элементов

VIIA группа. Электронное строение атомов и молекул. Размеры атомов, ионизационные потенциалы, сродство к электрону. Нахождение в природе, методы получения простых веществ в лаборатории и промышленности. Применение.

Галогеноводороды. Плавиковая и соляная кислоты, их получение и применение. Галогениды металлов и неметаллов.

Оксокислоты хлора. Электронное строение анионов, окислительно-восстановительные свойства, кислотные свойства, диспропорционирование солей. Реакции получения. Бертолетова соль.

VIA группа. Электронное строение атомов и молекул. Нахождение в природе, методы получения простых веществ в лаборатории и промышленности. Применение. Озон, «озоновый щит Земли».

Водородные соединения. Строение молекул. Свойства водных растворов. Получение и применение сероводорода.

Сульфиды и полисульфиды.

Вода. Строение молекулы и вещества. «Аномальные» свойства воды. Автопротолиз. Аквакомплексы. Диаграмма состояния.

Клатраты.

Оксиды металлов (металлоподобные, основные, амфотерные и кислотные) и неметаллов (кислотные, несолеобразующие). Получение и применение оксидов.

Оксокислоты халькогенов в степенях окисления +4 и +6. Строение анионов (МО). Кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Свойства, получение и применение серной и сернистой кислот.

VA группа. Строение атомов и молекул. Нахождение в природе, получение и применение азота и фосфора. Их биогенность. Экологическая роль. Неустойчивость соединений азота.

Водородные соединения. Строение молекул. Получение, свойства и применение аммиака. Гидроксид и соли аммония.

Оксиды азота. Строение молекул. Свойства, определяющие экологическую роль оксидов азота (II) и (IV). Свойства, получение и применение азотной и азотистой кислот и их солей.

Оксокислоты фосфора (фосфорноватистая, фосфористая, фосфорная). Строение анионов. Кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Получение, свойства и применение фосфорной кислоты и фосфатов. Полифосфорные кислоты и полифосфаты.

IVA группа. Строение атомов и молекул простых веществ. Диаграмма состояния углерода. Нахождение в природе, получение и применение углерода и кремния. Адсорбционные свойства углей и силикагеля.

• Полупроводниковые свойства кремния и германия.
• Водородные соединения углерода и кремния.
• Карбиды и силициды.

Оксиды углерода. Строение молекул, получение, свойства, применение. Угольная кислота и ее соли. Карбонатные буферные системы в природе.

Кремниевая кислота. Силикаты в природе и промышленности. Силикагель. Стекло.

IIIA группа. Соединения бора: бориды, бораны, борный ангидрид, борная кислота, бура.

Нахождение в природе, получение и применение алюминия. Положение в ряду напряжений, коррозионная стойкость. Катионные и анионные комплексы в водных растворах (амфотерность).

Биогенная роль магния и кальция.

IA группа. Нахождение в природе, получение, применение щелочных металлов и их соединений. Оксиды, гидроксиды, пероксиды.

Биогенная роль натрия и калия.

IIIB группа. Строение атомов. Оксиды и гидроксиды. «Лантаноидное сжатие». Мишметалл. Особенности химии актиноидов.

Понятие о радиационно-химических реакциях. Радиолиз воды. Биологически допустимая доза облучения.

Особенности химии радиоактивных элементов. Реакции с участием меченых атомов. Применение в медицинской диагностике.

IVB группа. Строение атомов. Проявляемые степени окисления и их относительная стабильность. Диоксид циркония как твердый электролит. Применение титана и циркония.

VB группа. Строение атомов. Проявляемые степени окисления и их относительная стабильность. Оксиды и гидроксиды. Катионные и анионные комплексы.

VIB группа. Строение атомов. Проявляемые степени окисления и их относительная стабильность. Оксиды и гидроксиды. Применение хрома, молибдена и вольфрама.

VIIB группа. Строение атомов. Проявляемые степени окисления и их относительная стабильность. Оксиды и гидроксиды марганца, реакции их получения и кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Высоко- и низкоспиновые катионные и анионные комплексы марганца.

VIIIB группа. Семейство железа. Строение атомов.

Ферромагнетизм. Полиморфизм.

Проявляемые степени окисления и их относительная стабильность в зависимости от лигандов. Высоко- и низкоспиновые комплексы. Оксиды и гидроксиды.

Ферриты. Стали.

Биогенная роль железа.

Благородные металлы VIIIB группы. Физико-химические свойства платины. Физиологически активные комплексы платины, их изомерия.

IB группа. Строение атомов. Проявляемые степени окисления и их относительная стабильность. Оксиды и гидроксиды. Катионные и анионные комплексы. Соединения меди (I) и (II). Биогенная роль меди.

IIB группа. Строение атомов. Амальгамы. Экологическая роль ртути.

Литература

Гузей Л.С., Кузнецов В.Н., Гузей А.С. Общая химия. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1999.

Общая химия /Под ред. Е.М.Соколовской и Л.С.Гузея. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989.

Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов/ Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др. /Под ред. Ю.А. Ершова. М.: Высш. шк., 1993.

Практикум по общей химии. /Под ред. Е.М. Соколовской и О.С. Зайцева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981.

Полторак О.М., Ковба Л.М. Физико-химические основы неорганической химии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.

Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия, 1973. Т. 1, 2.

Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. шк., 1988. 639 с.

Хьюи Дж. Неорганическая химия: Строение вещества и реакционная способность. М.: Химия, 1987.

Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. М.: Химия, 1969, Т.1–3.

Гузей Л.С., Кузнецов В.Н., Азиева Л.М. Общая химия: Метод. указания. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988.

Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1997.

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://poisk-ru.ru/s22548t9.html

Сколько агрегатных состояний существует?

Наверняка со школы всем известно, что бывает 4 агрегатных состояния вещества — твёрдое, жидкое, газообразное и плазма. Последнее известно вам многим, хотя и не все представляют, что это такое. Но ведь агрегатных состояний куда больше!

Основных, самых распространённых, пять. Но если учитывать все необычные состояния веществ, то получится около 15. Итак, в каких же формах бывает вещество?

P.S. твёрдое, жидкое и газообразное я описывать не буду — вы все про них знаете????

Плазма

Четвёртое агрегатное состояние, про которое знает большинство людей. Это состояние образуется при нагревании газа. Когда температуры очень высокие, некоторые электроны отсоединяются от своих ядер и начинают хаотично летать среди газового облака — настолько много стало у них энергии. Образуется так называемый ионизированный газ.

Плазма, в отличие от газа, отлично проводит электрический ток — поэтому её используют, к примеру, в газоразрядных лампах. А получают её очень просто — либо нагревом свыше 1 миллиона градусов, либо пропусканием электрического тока.

Кстати, плазму применяют и в сварке — плазменная сварка начинает использоваться повсеместно и её можно сделать чуть ли не своими руками!

Конденсат Бозе-Эйнштейна

Если можно очень сильно нагреть вещество, почему его нельзя очень сильно охладить? Ответ на этот вопрос даёт абсолютный ноль — значение температуры в -273,15 °C или 0 К (Кельвинов).

При этой температуре у любых частиц пропадает вся кинетическая энергия и молекулы перестают двигаться.

Тем не менее, абсолютный ноль недостижим, так как даже при отсутствии энергии атомы продолжают колебаться — это происходит из-за особенностей квантового мира.

Но если мы будем очень близко подходить к значению абсолютного нуля, то получим Конденсат Бозе-Эйнштейна — агрегатное состояние вещества, когда квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. До сих пор это состояние изучено крайне мало, но тем не менее, мы смогли заморозить даже свет! Учёные сумели охладить пучок фотонов до 0.0000001 К, и при этом они начали себя вести как одна громадная волна.

Аморфные вещества

Итак, аморфные тела находятся между твёрдыми и жидкими веществами. у них есть кристаллическая решётка (как у углерода или кремния), но она не является строго упорядоченной, а имеет достаточно пространства для того, чтобы «плавать» (как это делают молекулы воды).

Самым известным примером аморфного тела является стекло. И хотя на бытовом уровне разница между ним и стеной из кремния незаметна, это всё же абсолютно разные состояния — нужно лишь посмотреть в микроскоп!

Кстати, то, что стекло стекает со временем вниз — это миф. Старые стёкла, обладающие такой особенностью, просто страдали от несовершенств изготовления стёкол в прошлом. Можете проверить этот миф на современных стёклах — хоть 1000 лет смотрите на них, ничего не увидите 🙂

Сверхтекучие жидкости

Эта особенность начинает проявляться при приближении к абсолютному нулю. Когда учёные охлаждали гелий, то заметили, что в какой-то момент времени он становится настолько текучим, что чуть ли не нарушает законы гравитации и поверхностного натяжения и ползёт вверх по стенкам пробирки!

Второе замечательное свойство этих жидкостей — это сверхпроводимость. То есть неважно, какого объёма была бы жидкость. Нагрей её в одном месте — и она моментально распределит всё тепло в своём объёме и передаст его в другую точку!

Кстати, некоторые конденсаты Бозе-Эйнштейна обладают теми же свойствами. И всё же это два разных агрегатных состояния.

Вырожденный газ

Отправляемся в космос! Здесь могут быть просто дикие формы материи. Вы же знаете, как образуются чёрные дыры? Когда масса звезды очень большая, а её радиус, напротив, очень мал, то вещество начинает сжиматься, пока не коллапсирует (очень быстро сжимается) в чёрную дыру. Из неё уже ничто не сможет вырваться…

Мы не знаем, из чего состоят чёрные дыры. Но мы знаем, что вещество предколлапсирующей звезды — это электронно-вырожденный газ, когда гравитация пытается «опустить» электроны с высших слоёв на низшие, а сами электроны этого сделать не дают.

Любопытно ещё вещество, из которого состоят нейтронные звёзды. Как понятно из названия, эти звёзды состоят целиком из нейтронов, что очень и очень ненормально… Как раз эту ненормальность и называют нейтронно-вырожденным веществом

Фотонное вещество

Помните, вам говорили, что частицы света, фотоны, не имеют массу? Забудьте. Тут физики из MIT и Гарварда научились замедлять фотоны настолько, что они начинают обмениваться энергией между собой и даже формировать «молекулы света»!

На самом деле фотоны остаются безмассовыми и молекула света выглядит молекулой просто внешне. Хотя это свойство можно будет использовать в будущих изобретениях — к примеру, в световых мечах, которые до этого момента казались детской мечтой.

Кварк-глюонная плазма

Теперь прыгнем назад во времени — в самое начало, на 13.8 миллиарда световых лет. После Большого взрыва не было звёзд и планет, не было молекул и атомов, даже электронов, протонов и нейтронов.

Вся материя существовала в форме кварков (частичек материи) и глюонов (переносчиков взаимодействий между кварками).

Температура там была настолько огромной, что наши законы физики попросту не работали при ней! Все частицы двигались со скоростью света, и этому бульону потребовалось долгое время, чтобы остыть.

Кстати, кварк-глюонная плазма существует не только в наших теориях — учёные смогли получить её на Большом Адронном Коллайдере и узнали много интересного про её свойства.

Множество других состояний

Существуют также и другие — тёмная материя и тёмная энергия, металлы Яна-Теллера, глазма, кварковая материя и многие другие. Но те, про которые вы прочитали, являются основными, поэтому их стоит знать.

Итак, на вопрос «сколько всего агрегатных состояний» вы можете сказать «около 15». А можете привести в пример только 5 — большинство учёных придерживаются именно этой цифры 🙂

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5ac3899adb0cd9cb1a08936c/5b853a94d287d600aaffed21