„Alkoholy“ z histórie  Vedeli ste, že už v IV. Pred Kr NS. vedeli ľudia variť nápoje obsahujúce etylalkohol? Víno sa získavalo kvasením ovocných a bobuľových štiav. Omamnú zložku sa z nej však naučili extrahovať oveľa neskôr. V XI storočí. alchymisti zachytili paru prchavej látky, ktorá sa uvoľnila pri zahrievaní vína Definícia Alkoholy (zastarané alkoholy) - organické zlúčeniny obsahujúce jednu alebo viac hydroxylových skupín (hydroxylové, OH), priamo viazané na atóm uhlíka v uhľovodíkovom radikáli  Všeobecné vzorec alkoholov CxHy (OH) n Všeobecný vzorec jednosýtnych nasýtených alkoholov СnН2n + 1OH Klasifikácia alkoholov Podľa počtu hydroxylových skupín CxHy (OH) n Jednosýtne alkoholy CH3 - CH2 - CH2OH Dvojsýtne glykoly CH3 - CH - CH2OH OH Trojsytné glyceroly CH2 - CH - CH2OH OH OH Klasifikácia alkoholov Podľa povahy uhľovodíkového uhľovodíkového radikálu radikálu CxHy (OH) n CxHy (OH) n Limitný limit CH3 CH3 –– CH CH2 CH2 2 ––CH 2 OH OH Nenasýtený Nenasýtený CH CH2 = CH CH –– CH CH2 2 = 2 OH OH Aromatický Aromatic CH CH2OH 2 - OH vodík zodpovedajúci alkoholu, pridajte (generickú) príponu - OL. Čísla za príponou označujú polohu hydroxylovej skupiny v hlavnom reťazci: H | H- C - O H | H metanol H H H | 3 | 2 | 1 H -C -C -C -OH | | | H H H propanol-1 H H H | 1 | 2 | 3 H - C - C - C -H | | | H OH H propanol -2 TYPY IZOMÉRIÍ 1. Izomerizmus polohy funkčnej skupiny (propanol-1 a ​​propanol-2) 2. Izoméria uhlíkového skeletu CH3-CH2-CH2-CH2-OH butanol-1 CH3-CH -CH2-OH | CH3 2-metylpropanol-1 3. Medzitriedna izoméria-alkoholy sú izomérne na étery: CH3-CH2-OH etanol CH3-0-CH3 dimetyléter Záverečná prípona -ol  Pri viacsýtnych alkoholoch pred príponou -ol v gréčtine (-di- , -tri-, ...), je uvedený počet hydroxylových skupín  Napríklad: CH3-CH2-OH etanol Typy izomerizmu alkoholu Štrukturálne 1. Uhlíkový reťazec 2. Polohy funkčnej skupiny FYZIKÁLNE VLASTNOSTI  Nižšie alkoholy (C1 -C11) -prchavé kvapaliny štipľavého zápachu  tuhé látky vyšších alkoholov (C12- a vyššie) s príjemnou vôňou FYZIKÁLNE VLASTNOSTI Názov Vzorec Pl. g / cm3 tm.C teplota varu C Metyl CH3OH 0,792 -97 64 Etyl C2H5OH 0,790 -114 78 Propyl CH3CH2CH2OH 0,804 -120 92 Izopropyl CH3 -CH (OH) -CH3 0,786 -88 82 Butyl CH3CH2CH2CH2OH 0,810 -90 118 Špecifické fyzikálne vlastnosti: stav agregácie Metylalkohol (prvý zástupca homológnej série alkoholov) je kvapalina. Možno má veľkú molekulovú hmotnosť? Nie Oveľa menej ako oxid uhličitý. Potom čo to je? R - O… H - O… H - O H R R Prečo? CH3 - O ... N - O ... N - O N N CH3 A ak je radikál veľký? СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - СН2 - О ... Н - ОН výpočtové problémy, nikdy nepoužívajú objem, ale iba hromadne? Zmiešajte 500 ml alkoholu a 500 ml vody. Získame 930 ml roztoku. Vodíkové väzby medzi molekulami alkoholu a vody sú také veľké, že dochádza k zníženiu celkového objemu roztoku, jeho „stlačenia“ (z latinského contraktio - kompresia). Niektorí predstavitelia alkoholov Jednosýtny alkohol - metanol  Bezfarebná kvapalina s bodom varu 64 ° C, charakteristickým zápachom Ľahší ako voda. Horí bezfarebným plameňom  Používa sa ako rozpúšťadlo a palivo v spaľovacích motoroch.Metanol je jed  Toxický účinok metanolu je založený na poškodení nervového a cievneho systému. Požitie 5-10 ml metanolu vedie k vážnej otrave a 30 ml alebo viac - k smrti Jednosýtny alkohol - etanol  Bezfarebná kvapalina s charakteristickým zápachom a horiacou chuťou, teplota varu 78 ° C. Ľahší ako voda. Mieša sa s ňou v každom vzťahu.  Ľahko horľavý, horí slabým žeravým modrastým plameňom. Priateľstvo s dopravnou políciou Sú duchovia s dopravnou políciou priatelia? Ale ako! Zastavil vás niekedy inšpektor dopravnej polície? Dýchali ste do trubice? Ak ste nemali šťastie, prebehla alkoholová oxidačná reakcia, pri ktorej sa zmenila farba a museli ste zaplatiť pokutu 3СН3 - СН2 - ОН + К2Сr2O7 + 4H2SO4  K2SO4 + 7H2O + O Cr2 (SO4) 3 + 3CH3 - CH Buďte priateľmi alebo nie priateľmi s alkoholom Zaujímavá otázka. Alkohol označuje xenobiotiká - látky, ktoré nie sú obsiahnuté v ľudskom tele, ale majú vplyv na jeho životné funkcie. Všetko závisí od dávky. 1. Alkohol je živina, ktorá dodáva telu energiu. V stredoveku dostalo telo asi 25% energie z konzumácie alkoholu; 2. Alkohol je liek, ktorý má dezinfekčný a antibakteriálny účinok; 3. Alkohol je jed, ktorý narúša prirodzené biologické procesy, ničí vnútorné orgány a psychiku a pri nadmernej konzumácii vedie k smrti Používanie etanolu  Etylalkohol sa používa na prípravu rôznych alkoholických nápojov;  V medicíne na prípravu extraktov z liečivých rastlín, ako aj na dezinfekciu;  V kozmetike a voňavkárstve je etanol rozpúšťadlom parfumov a pleťových vôd.Škodlivé účinky etanolu  Na začiatku intoxikácie trpia štruktúry mozgovej kôry; činnosť mozgových centier, ktoré ovládajú správanie, je potlačená: stratí sa primeraná kontrola nad činmi, kritický prístup k sebe samému sa zníži. I.P. Pavlov označil takýto stav za „vzburu subkortexu“ za nevratný a dokonca aj po dlhšej abstinencii od používania alkoholických nápojov pretrvávajú. Ak sa človek nemôže zastaviť, organické a teda aj mentálne odchýlky od normy narastajú.Škodlivé účinky etanolu  Alkohol má mimoriadne nepriaznivý vplyv na cievy mozgu. Na začiatku intoxikácie sa rozširujú, prietok krvi v nich sa spomaľuje, čo vedie k prekrveniu mozgu. Potom, keď sa okrem alkoholu začnú v krvi hromadiť škodlivé produkty jeho neúplného rozpadu, dôjde k ostrému spazmu, vazokonstrikcii, vyvinú sa také nebezpečné komplikácie, ako sú mozgové príhody, ktoré vedú k vážnemu postihnutiu a dokonca k smrti. OTÁZKY NA ZABEZPEČENIE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. V jednej nepodpísanej nádobe je voda a v druhej alkohol. Môžete ich pomocou indikátora rozpoznať? Kto má tú česť získať čistý alkohol? Môže byť alkohol tuhou látkou? Molekulová hmotnosť metanolu je 32 a oxidu uhličitého je 44. Urobte záver o stave agregácie alkoholu. Zmiešajte liter alkoholu a liter vody. Určte objem zmesi. Ako vykonávať inšpektora dopravnej polície? Môže bezvodý absolútny alkohol uvoľňovať vodu? Čo sú xenobiotiká a ako súvisia s alkoholmi? ODPOVEDE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Nemôžete. Indikátory nemajú žiadny vplyv na alkoholy a ich vodné roztoky. Alchymisti, samozrejme. Možno, ak tento alkohol obsahuje 12 alebo viac atómov uhlíka. Z týchto údajov nemožno vyvodiť záver. Vodíkové väzby medzi molekulami alkoholu s nízkou molekulovou hmotnosťou týchto molekúl spôsobujú, že teplota varu alkoholu je abnormálne vysoká. Objem zmesi nebude dva litre, ale oveľa menej, približne 1 liter - 860 ml. Pri šoférovaní nepite. Možno, ak ho zahrejete a pridáte konc. kyselina sírová. Nebuďte leniví a zapamätajte si všetko, čo ste o alkoholoch počuli, rozhodnite sa raz a navždy sami o tom, aká je vaša dávka ……. a je to vôbec potrebné ????? Viacsýtny alkohol etylénglykol  Etylénglykol je zástupcom nasýtených dvojsýtnych alkoholov - glykolov;  Názov glykoly bol daný kvôli sladkej chuti mnohých predstaviteľov série (grécke „glycos“ - sladké);  Etylénglykol je sirupová tekutina sladkej chuti, bez zápachu, jedovatá. Dobre sa mieša s vodou a alkoholom, je hygroskopický.Použitie etylénglykolu mraziace kvapaliny;  Používa sa na získanie lavsanu (cenné syntetické vlákno) Etylénglykol je jed  Dávky spôsobujúce smrteľnú otravu etylénglykolom sa veľmi líšia - od 100 do 600 ml. Podľa mnohých autorov je smrteľná dávka pre ľudí 50-150 ml. Úmrtnosť na porážku etylénglykolu je veľmi vysoká a predstavuje viac ako 60% všetkých prípadov otravy;  Mechanizmus toxického pôsobenia etylénglykolu nebol doteraz dostatočne študovaný. Etylénglykol sa rýchlo absorbuje (vrátane kožných pórov) a v nezmenenej forme cirkuluje v krvi niekoľko hodín, pričom maximálnu koncentráciu dosiahne za 2-5 hodín. Potom sa jeho obsah v krvi postupne znižuje a je fixovaný v tkanivách Viacsýtny alkohol glycerín  Glycerín je alkohol obmedzujúci tri kyseliny. Bezfarebná, viskózna, hygroskopická kvapalina sladkej chuti. Vo všetkých ohľadoch miešateľný s vodou, dobré rozpúšťadlo. Reaguje s kyselinou dusičnou za vzniku nitroglycerínu. Vytvára tuky a oleje s karboxylovými kyselinami CH2 - CH - CH2OH OH OH Použitie glycerínu  Používa sa pri     výrobe nitroglycerínových trhavín; Pri spracovaní kože; Ako súčasť niektorých lepidiel; Pri výrobe plastov sa ako zmäkčovadlo používa glycerín; Pri výrobe cukroviniek a nápojov (ako potravinárska prídavná látka E422) Kvalitatívna reakcia na viacsýtne alkoholy Kvalitatívna reakcia na viacsýtne alkoholy reaction Reakciou na viacsýtne alkoholy je ich interakcia s čerstvo získanou zrazeninou hydroxidu meďnatého (II), ktorá sa rozpúšťa za vzniku svetlo modrofialové riešenie Úlohy Zadanie pracovnej karty pre lekciu;  Odpovedzte na testové otázky;  Vylúštte krížovku  Pracovná karta hodiny „Alkoholy“  Všeobecný vzorec alkoholov Pomenujte látky:  CH3OH  CH3-CH2-CH2-CH2-OH  CH2 (OH) -CH2 (OH)  Vytvorte štruktúrny vzorec propanolu-2  Ako sa určuje atomicita alkoholu?  Vytvorte zoznam oblastí použitia etanolu  Aké alkoholy sa používajú v potravinárskom priemysle? Alcohol Aký alkohol spôsobuje smrteľnú otravu pri požití 30 ml? Substance Aká látka sa používa ako nemrznúca kvapalina? To Ako rozoznať viacsýtny alkohol od jednosýtneho alkoholu? Spôsoby výroby Laboratórium  Hydrolýza halogénalkánov: R-CL + NaOH R-OH + NaCL  Hydratácia alkénov: CH2 = CH2 + H2O C2H5OH  Hydrogenácia karbonylových zlúčenín Priemyselná synthesis Syntéza metanolu zo syntézneho plynu CO + 2H2 CH3-OH (pri zvýš. tlak, vysoká teplota a katalyzátor na báze oxidu zinočnatého)  Hydratácia alkénov  Fermentácia glukózy: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 Chemické vlastnosti I. Reakcie pri rozbití väzby RO -H  Alkoholy reagujú s alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín za vzniku solí podobných zlúčenín - alkoholáty 2СH CH CH OH + 2Na  2СH CH CH ONa + H  2СH CH OH + Сa  (CH CH O) Ca + H  3 2 3 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2  Interakcia s organickými kyselinami (esterifikácia reakcia) vedie k tvorbe esterov. CH COОH + HOC H  CH COОC H (etylacetát (etylacetát)) + H O 3 2 5 3 2 5 2 II. Reakcie so štiepením väzby R -OH pomocou halogenovodíkov: R -OH + HBr  R - Br + H2O III. Oxidačné reakcie Alkoholy horia: 2С3H7ОH + 9O2  6СO2 + 8H2O Pôsobením oxidačných činidiel:  primárne alkoholy sa menia na aldehydy, sekundárne na ketóny IV. Dehydratácia prebieha zahrievaním s dehydratačnými činidlami (konc. S2SO4). 1. Intramolekulárna dehydratácia vedie k tvorbe alkénov CH3-CH2-OH  CH2 = CH2 + H2O 2. Intermolekulárna dehydratácia poskytuje étery R-OH + H-O-R  R-O-R (éter) + H2O

Najbežnejšie znalosti o troch stavoch agregácie: kvapalné, pevné, plynné, niekedy si pamätajú o plazme, menej často o tekutých kryštáloch. V poslednej dobe koluje po internete zoznam 17 fáz látky, prevzatý od slávneho () Stephena Fryho. Preto vám o nich povieme viac, pretože mali by ste vedieť o hmote trochu viac, aj keď len preto, aby ste lepšie porozumeli procesom prebiehajúcim vo vesmíre.

Zoznam súhrnných stavov hmoty uvedený nižšie sa zvyšuje od najchladnejších stavov po najhorúcejšie atď. dá sa pokračovať. Zároveň by sa malo chápať, že stupeň stlačenia látky a jej tlak (s určitými výhradami pre také nepreskúmané hypotetické stavy, ako sú kvantové, radiálne alebo slabo symetrické) sa zvyšuje z plynného stavu (č. 11), najviac „neuzatvorené“ na obidve strany zoznamu. ukazuje sa vizuálny graf fázových prechodov hmoty.

1. Kvantové- súhrnný stav hmoty, dosiahnutý pri poklese teploty na absolútnu nulu, v dôsledku čoho vnútorné väzby zmiznú a hmota sa rozpadne na voľné kvarky.

2. Bose-Einsteinov kondenzát- súhrnný stav hmoty, ktorý je založený na bozónoch ochladených na teploty blízke absolútnej nule (menej ako miliontinu stupňa nad absolútnou nulou). V takto silne ochladenom stave sa dostatočne veľký počet atómov ocitne v ich minimálnych možných kvantových stavoch a kvantové efekty sa začnú prejavovať na makroskopickej úrovni. K kondenzátu Bose-Einsteina (často nazývanému „Boseho kondenzát“ alebo jednoducho „späť“) dochádza vtedy, keď ochladíte chemický prvok na extrémne nízke teploty (zvyčajne na teplotu mierne nad absolútnou nulou mínus 273 stupňov Celzia, je teoretická teplota, pri ktorej všetko sa prestane pohybovať).
Tu sa s látkou začnú diať úplne zvláštne veci. Procesy, ktoré sa bežne vyskytujú iba na atómovej úrovni, teraz prebiehajú v dostatočne veľkom rozsahu, aby ich bolo možné pozorovať voľným okom. Ak napríklad do kadičky vložíte „podložku“ a zaistíte požadovanú teplotu, látka sa začne plaziť po stene a nakoniec sa sama dostane von.
Tu sa zrejme zaoberáme márnym pokusom látky znížiť vlastnú energiu (ktorá je už na najnižšej úrovni zo všetkých možných úrovní).
Spomalenie atómov pomocou chladiaceho zariadenia vytvára singulárny kvantový stav známy ako Boseho kondenzát alebo Bose-Einsteinov kondenzát. Tento jav predpovedal v roku 1925 A. Einstein v dôsledku zovšeobecnenia práce S. Boseho, kde bola vybudovaná štatistická mechanika pre častice od bezhmotných fotónov po atómy s hmotnosťou (Einsteinov rukopis, ktorý bol považovaný za stratený, bol objavený v knižnici Univerzity v Leidene v roku 2005). Výsledkom úsilia Boseho a Einsteina bol koncept Boseovho plynu, ktorý sa riadi Bose-Einsteinovou štatistikou, ktorý popisuje štatistické rozdelenie identických častíc s celočíselným spinom, nazývaných bozóny. Bosóny, ktorými sú napríklad jednotlivé elementárne častice - fotóny a celé atómy, môžu byť navzájom v rovnakých kvantových stavoch. Einstein naznačil, že ochladenie atómov - bozónov na veľmi nízke teploty spôsobí, že sa dostanú (alebo inými slovami, skondenzujú) do najnižšieho možného kvantového stavu. Výsledkom takejto kondenzácie bude vznik novej formy hmoty.
Tento prechod nastáva pod kritickou teplotou, ktorá je pre homogénny trojrozmerný plyn pozostávajúci z neinteragujúcich častíc bez akýchkoľvek vnútorných stupňov voľnosti.

3. Fermionový kondenzát- stav agregácie látky podobný podkladu, ale odlišný v štruktúre. Keď sa atómy blížia k absolútnej nule, správajú sa odlišne v závislosti od veľkosti vlastnej hybnosti (spin). Bosóny majú celočíselné točenia, zatiaľ čo fermióny majú násobky 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). Fermióny sa riadia Pauliho vylučovacím princípom, podľa ktorého dva fermióny nemôžu mať rovnaký kvantový stav. Pre bozóny taký zákaz neexistuje, a preto majú možnosť existovať v jednom kvantovom stave a vytvárať tak takzvaný Bose-Einsteinov kondenzát. Tvorba tohto kondenzátu je zodpovedná za prechod do supravodivého stavu.
Elektróny majú spin 1/2 a sú teda fermiónmi. Kombinujú sa do párov (nazývaných Cooperove páry), ktoré potom tvoria Boseho kondenzát.
Americkí vedci sa pokúsili získať určitý druh molekuly z atómov fermiónu s hlbokým chladením. Rozdiel od skutočných molekúl bol v tom, že medzi atómami neexistovala žiadna chemická väzba - iba sa vzájomne korelovali. Väzba medzi atómami sa ukázala byť ešte silnejšia ako medzi elektrónmi v Cooperových pároch. U vytvorených párov fermiónov už nie je celkový spin násobkom 1/2; preto sa už správajú ako bozóny a môžu vytvárať Boseho kondenzát s jediným kvantovým stavom. V priebehu experimentu bol plyn s atómami draslíka-40 ochladený na 300 nanokelvinov, pričom plyn bol obsiahnutý v takzvanej optickej pasci. Potom bolo uložené vonkajšie magnetické pole, pomocou ktorého bolo možné zmeniť povahu interakcií medzi atómami - namiesto silného odpudzovania sa začala pozorovať silná príťažlivosť. Pri analýze vplyvu magnetického poľa bolo možné nájsť takú hodnotu, pri ktorej sa atómy začali správať ako Cooperove páry elektrónov. V ďalšej fáze experimentu vedci navrhujú získať účinky supravodivosti pre fermiónový kondenzát.

4. Superfluidná látka- stav, v ktorom látka nemá prakticky žiadnu viskozitu a počas toku nedochádza k treniu o pevný povrch. Dôsledkom toho je napríklad taký zaujímavý efekt, akým je úplné spontánne „plíženie“ sa superfluidného hélia z nádoby pozdĺž jej stien proti gravitačnej sile. Samozrejme, nedochádza k porušovaniu zákona o zachovaní energie. Pri absencii trecích síl pôsobí na hélium iba gravitácia, sily interatomickej interakcie medzi héliom a stenami nádoby a medzi atómami hélia. Sily interatomickej interakcie teda prevyšujú všetky ostatné sily dohromady. Výsledkom je, že hélium má tendenciu sa čo najviac šíriť po všetkých možných povrchoch, a preto „cestuje“ po stenách nádoby. V roku 1938 sovietsky vedec Pyotr Kapitsa dokázal, že hélium môže existovať v superfluidnom stave.
Stojí za zmienku, že mnohé z neobvyklých vlastností hélia sú známe už nejaký čas. Tento chemický prvok nás však v posledných rokoch „rozmaznáva“ zaujímavými a neočakávanými účinkami. V roku 2004 teda Moses Chan a Eun -Siong Kim z University of Pennsylvania zaujali vedecký svet vyhlásením, že sa im podarilo získať úplne nový stav hélia - superfluidnej pevnej látky. V tomto stave môžu niektoré atómy hélia v kryštálovej mriežke prúdiť okolo iných, a teda hélium môže pretekať aj samo sebou. Efekt „super tvrdosti“ bol teoreticky predpovedaný už v roku 1969. A potom v roku 2004 - ako keby to bolo experimentálne potvrdenie. Neskoršie a veľmi zaujímavé experimenty však ukázali, že nie všetko je také jednoduché, a možno taká interpretácia javu, ktorý bol predtým považovaný za superfluiditu pevného hélia, je nesprávna.
Experiment vedcov vedený Humphreyom Marisom z Brownovej univerzity v USA bol jednoduchý a elegantný. Vedci umiestnili skúmavku hore dnom do uzavretej nádrže naplnenej tekutým héliom. Niektoré hélium v ​​skúmavke a v nádržke bolo zmrazené takým spôsobom, že hranica medzi kvapalinou a pevnou látkou vo vnútri skúmavky bola vyššia ako v nádržke. Inými slovami, v hornej časti skúmavky bolo tekuté hélium, v spodnej časti - tuhé, plynulo prechádzalo do tuhej fázy zásobníka, cez ktorý sa nalialo trochu tekutého hélia - nižšie ako hladina kvapaliny v skúmavka. Ak by tekuté hélium začalo presakovať cez pevnú látku, rozdiel v hladine by sa znížil a potom môžeme hovoriť o tuhom superfluidnom héliu. A v zásade v troch z 13 experimentov hladinový rozdiel skutočne klesol.

5. Supertvrdá látka- agregátny stav, v ktorom je hmota transparentná a môže „prúdiť“ ako kvapalina, v skutočnosti však nemá viskozitu. Takéto tekutiny sú známe už mnoho rokov a nazývajú sa superfluidy. Faktom je, že ak sa superfluid mieša, bude cirkulovať takmer navždy, zatiaľ čo normálna tekutina sa nakoniec upokojí. Prvé dve supertekutiny vytvorili vedci pomocou hélia-4 a hélia-3. Ochladili sa takmer na absolútnu nulu - na mínus 273 stupňov Celzia. A z hélia-4 sa americkým vedcom podarilo získať supertvrdé telo. Zmrazené hélium stlačili o viac ako 60 -násobok tlaku a potom sa sklo naplnené látkou položilo na rotujúci disk. Pri teplote 0,175 stupňa Celzia sa disk zrazu začal voľne otáčať, čo podľa vedcov naznačuje, že z hélia sa stalo supertelo.

6. pevný- stav agregácie látky, charakterizovaný stabilitou formy a povahou tepelného pohybu atómov, ktoré vykonávajú malé vibrácie okolo rovnovážnych polôh. Stabilný stav tuhých látok je kryštalický. Rozlišujte tuhé látky s iónovými, kovalentnými, kovovými a inými druhmi väzieb medzi atómami, ktoré určujú rozmanitosť ich fyzikálnych vlastností. Elektrické a niektoré ďalšie vlastnosti tuhých látok sú určené hlavne povahou pohybu vonkajších elektrónov ich atómov. Podľa svojich elektrických vlastností sa pevné látky delia na dielektrika, polovodiče a kovy, podľa ich magnetických vlastností - na diamagnety, paramagnety a telesá s usporiadanou magnetickou štruktúrou. Výskum vlastností tuhých látok sa spojil do veľkej oblasti - fyziky tuhých látok, ktorej rozvoj je stimulovaný potrebami technológie.

7. Amorfná tuhá látka- kondenzovaný agregátny stav hmoty, charakterizovaný izotropiou fyzikálnych vlastností v dôsledku neusporiadaného usporiadania atómov a molekúl. V amorfných tuhých látkach atómy vibrujú okolo náhodne umiestnených bodov. Na rozdiel od kryštalického stavu dochádza k prechodu z tuhého amorfného na kvapalný postupne. V amorfnom stave sú rôzne látky: okuliare, živice, plasty atď.

8. Tekuté kryštály Je špecifický agregovaný stav látky, v ktorom súčasne vykazuje vlastnosti kryštálu a kvapaliny. Ihneď je potrebné urobiť výhradu, že nie všetky látky môžu byť v stave tekutých kryštálov. Niektoré organické látky so zložitými molekulami však môžu vytvárať špecifický agregátny stav - tekuté kryštály. K tomuto stavu dochádza, keď sa kryštály niektorých látok topia. Pri ich tavení vzniká fáza tekutých kryštálov, ktorá sa líši od bežných kvapalín. Táto fáza existuje v rozmedzí od teploty topenia kryštálu po nejakú vyššiu teplotu, keď sa zahreje, na čo sa tekuté kryštály transformujú na bežnú kvapalinu.
Ako sa tekutý kryštál líši od tekutého a obyčajného kryštálu a v čom je podobný? Rovnako ako bežná kvapalina je tekutý kryštál tekutý a má formu nádoby, v ktorej je umiestnený. V tomto sa líši od kryštálov známych všetkým. Napriek tejto vlastnosti, ktorá ho spája s kvapalinou, má vlastnosť charakteristickú pre kryštály. Toto je usporiadanie molekúl v kryštáli v priestore. Je pravda, že toto usporiadanie nie je také úplné ako v bežných kryštáloch, ale napriek tomu výrazne ovplyvňuje vlastnosti tekutých kryštálov, ktoré ich odlišujú od bežných kvapalín. Neúplné priestorové usporiadanie molekúl, ktoré tvoria tekuté kryštály, sa prejavuje v skutočnosti, že v tekutých kryštáloch neexistuje úplné usporiadanie v priestorovom usporiadaní ťažísk molekúl, aj keď môže existovať čiastočné usporiadanie. To znamená, že nemajú pevnú kryštálovú mriežku. Preto majú tekuté kryštály, rovnako ako bežné kvapaliny, vlastnosť tekutosti.
Povinnou vlastnosťou tekutých kryštálov, ktorá ich približuje bežným kryštálom, je prítomnosť poradia priestorovej orientácie molekúl. Toto poradie v orientácii sa môže prejaviť napríklad tým, že všetky dlhé osi molekúl vo vzorke tekutých kryštálov sú orientované rovnako. Tieto molekuly sa musia predĺžiť. Okrem najjednoduchšieho pomenovaného usporiadania molekulárnych osí je možné v tekutých kryštáloch realizovať aj zložitejšie orientačné poradie molekúl.
V závislosti od typu usporiadania molekulárnych osí sú tekuté kryštály rozdelené do troch typov: nematické, smektické a cholesterické.
Výskum fyziky tekutých kryštálov a ich aplikácií sa v súčasnosti vykonáva na širokom fronte vo všetkých najvyspelejších krajinách sveta. Domáci výskum je sústredený v akademických aj priemyselných výskumných inštitúciách a má dlhú tradíciu. Diela V. K. Fredericks do V.N. Tsvetkova. V posledných rokoch, výbušná štúdia tekutých kryštálov, ruskí vedci tiež významne prispeli k rozvoju teórie tekutých kryštálov vo všeobecnosti a najmä k optike tekutých kryštálov. Preto diela I.G. Chistyakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovský, S.A. Pikina, L.M. Blinov a mnoho ďalších sovietskych vedcov sú vedeckej komunite všeobecne známi a slúžia ako základ pre množstvo efektívnych technických aplikácií tekutých kryštálov.
Existencia tekutých kryštálov bola založená veľmi dávno, konkrétne v roku 1888, teda takmer pred storočím. Napriek tomu, že s týmto stavom hmoty vedci zápasili pred rokom 1888, bol oficiálne objavený neskôr.
Prvým, kto objavil tekuté kryštály, bol rakúsky botanik Reinitzer. Pri skúmaní novej látky, ktorú syntetizoval, cholesterylbenzoátu, zistil, že pri teplote 145 ° C sa kryštály tejto látky topia a vytvárajú zakalenú kvapalinu, ktorá silne rozptyľuje svetlo. Ako zahrievanie pokračuje, po dosiahnutí teploty 179 ° C sa kvapalina vyčistí, to znamená, že sa začne správať opticky ako obyčajná kvapalina, napríklad voda. Cholesterylbenzoát vykazoval neočakávané vlastnosti v zakalenej fáze. Pri skúmaní tejto fázy pod polarizačným mikroskopom Rey-nitzer zistil, že má dvojlom. To znamená, že index lomu svetla, to znamená rýchlosť svetla v tejto fáze, závisí od polarizácie.

9. Tekutý- stav agregácie látky kombinujúci vlastnosti tuhého stavu (zachovanie objemu, určitá pevnosť v ťahu) a plynného skupenstva (variabilita tvaru). Kvapalina je charakterizovaná poradím krátkeho dosahu v usporiadaní častíc (molekúl, atómov) a malým rozdielom v kinetickej energii tepelného pohybu molekúl a ich potenciálnej interakčnej energie. Tepelný pohyb molekúl kvapaliny pozostáva z kmitov okolo rovnovážnych polôh a relatívne zriedkavých skokov z jednej rovnovážnej polohy do druhej, čo je spojené s tekutosťou kvapaliny.

10. Nadkritická tekutina(SCF) - stav agregácie látky, v ktorom zmizne rozdiel medzi kvapalnou a plynnou fázou. Akákoľvek látka s teplotou a tlakom nad kritickým bodom je superkritická tekutina. Vlastnosti látky v superkritickom stave sú medzi jej vlastnosťami v plynnej a kvapalnej fáze. SCF má teda vysokú hustotu, blízku kvapaline a nízku viskozitu, ako plyny. V tomto prípade má difúzny koeficient strednú hodnotu medzi kvapalinou a plynom. Nadkritické látky môžu byť použité ako náhrada organických rozpúšťadiel v laboratórnych a priemyselných procesoch. Nadkritická voda a nadkritický oxid uhličitý získali najväčší záujem a distribúciu v súvislosti s určitými vlastnosťami.
Jednou z najdôležitejších vlastností superkritického stavu je schopnosť rozpúšťať látky. Zmenou teploty alebo tlaku tekutiny môžete zmeniť jej vlastnosti v širokom rozsahu. Môžete teda získať tekutinu, ktorá je svojimi vlastnosťami blízka tekutine alebo plynu. Rozpustnosť tekutiny teda rastie so zvyšujúcou sa hustotou (pri konštantnej teplote). Pretože hustota rastie so zvyšujúcim sa tlakom, zmena tlaku môže ovplyvniť schopnosť rozpúšťania tekutiny (pri konštantnej teplote). V prípade teploty je závisť vlastností tekutiny o niečo komplikovanejšia - pri konštantnej hustote sa rozpúšťacia schopnosť tekutiny tiež zvyšuje, avšak v blízkosti kritického bodu môže mierne zvýšenie teploty viesť k ostrému pokles hustoty, a teda aj schopnosť rozpúšťať. Nadkritické kvapaliny sa navzájom miešajú neobmedzene dlho, a preto keď je dosiahnutý kritický bod zmesi, systém bude vždy jednofázový. Približnú kritickú teplotu binárnej zmesi je možné vypočítať ako aritmetický priemer kritických parametrov látok Tc (zmes) = (molárna frakcia A) x TcA + (molárna frakcia B) x TcB.

11. Plynný- (francúzsky gaz, z gréckeho chaosu - chaos), stav agregácie hmoty, v ktorom kinetická energia tepelného pohybu jeho častíc (molekúl, atómov, iónov) výrazne prevyšuje potenciálnu energiu interakcií medzi nimi, a častice sa preto voľne pohybujú a rovnomerne vyplňujú celý objem, ktorý im je poskytnutý, bez vonkajších polí.

12. Plazma- (z gréčtiny. Plazma - tvarovaná, tvarovaná), stav hmoty, ktorá je ionizovaným plynom, v ktorom sú koncentrácie kladných a záporných nábojov rovnaké (kvazineutralita). Drvivá časť hmoty vesmíru je v stave plazmy: hviezdy, galaktické hmloviny a medzihviezdne médium. Plazma existuje v blízkosti Zeme vo forme slnečného vetra, magnetosféry a ionosféry. Na účely riadenej termonukleárnej fúzie sa skúma vysokoteplotná plazma (T ~ 106 - 108 K) zo zmesi deutéria a trícia. Nízkoteplotná plazma (T Ј 105 K) sa používa v rôznych plynových výbojkách (plynové lasery, iónové zariadenia, generátory MHD, plazmatrony, plazmové motory atď.), Ako aj v technológiách (pozri Plazmová metalurgia, Plazmové vŕtanie, Plazma technológia) ...

13. Degenerovaná látka- je medzistupňom medzi plazmou a neutróniom. Pozoruje sa u bielych trpaslíkov a hrá dôležitú úlohu vo vývoji hviezd. Keď sú atómy pod extrémne vysokými teplotami a tlakmi, strácajú svoje elektróny (vstupujú do elektrónového plynu). Inými slovami, sú úplne ionizované (plazma). Tlak takého plynu (plazmy) je určený tlakom elektrónov. Ak je hustota veľmi vysoká, všetky častice sú nútené priblížiť sa k sebe. Elektróny môžu byť v stavoch s určitými energiami a dva elektróny nemôžu mať rovnakú energiu (pokiaľ nie sú ich otáčky opačné). V hustom plyne sú teda všetky nižšie energetické hladiny naplnené elektrónmi. Takýto plyn sa nazýva degenerovaný. V tomto stave elektróny vykazujú degenerovaný tlak elektrónov, ktorý je proti gravitačným silám.

14. Neutronium- stav agregácie, do ktorého látka prechádza pri ultra vysokom tlaku, ktorý je v laboratóriu nedosiahnuteľný, ale existuje vo vnútri neutrónových hviezd. Pri prechode do neutrónového stavu elektróny látky interagujú s protónmi a menia sa na neutróny. Výsledkom je, že látka v neutrónovom stave pozostáva výlučne z neutrónov a má hustotu rádovo jadrovú. V tomto prípade by teplota látky nemala byť príliš vysoká (v energetickom ekvivalente nie viac ako sto MeV).
So silným nárastom teploty (stovky MeV a viac) sa v neutrónovom stave začnú vytvárať a ničiť rôzne mezóny. S ďalším zvýšením teploty dochádza k dekonfinícii a látka prechádza do stavu kvark-gluónovej plazmy. Neskladá sa už z hadrónov, ale z kvarkov a gluónov, ktoré sa neustále rodia a zanikajú.

15. Quark-gluónová plazma(chromoplazma) - súhrnný stav hmoty vo fyzike vysokých energií a fyzike elementárnych častíc, v ktorom hadronická hmota prechádza do stavu podobného stavu, v ktorom sú elektróny a ióny v bežnej plazme.
Hmota v hadrónoch je obvykle v takzvanom bezfarebnom („bielom“) stave. To znamená, že kvarky rôznych farieb sa navzájom rušia. Obyčajná hmota má podobný stav - keď sú všetky atómy elektricky neutrálne, to znamená,
kladné náboje v nich sú kompenzované zápornými. Pri vysokých teplotách môže dôjsť k ionizácii atómov, zatiaľ čo náboje sa oddelia a látka sa stane, ako sa hovorí, „kvazineutrálnou“. To znamená, že celý oblak hmoty ako celok zostáva neutrálny a jeho jednotlivé častice prestávajú byť neutrálne. Presne to isté sa zrejme môže stať s hadronickou hmotou - pri veľmi vysokých energiách sa farba uvoľňuje a robí hmotu „kvázi bezfarebnou“.
Látka vesmíru bola v prvých okamihoch po Veľkom tresku pravdepodobne v stave kvark-gluónovej plazmy. Teraz môže byť kvark-gluónová plazma na krátky čas vytvorená zrážkami častíc veľmi vysokých energií.
Plazma kvark-gluónu sa experimentálne získala v urýchľovači RHIC v národnom laboratóriu v Brookhavene v roku 2005. Vo februári 2010 tam bola dosiahnutá maximálna teplota plazmy 4 bilióny stupňov Celzia.

16. Zvláštna látka- stav agregácie, v ktorom je hmota stlačená na hraničné hodnoty hustoty, môže existovať vo forme „tvarohovej polievky“. Kubický centimeter hmoty v tomto stave bude vážiť miliardy ton; okrem toho premení každú normálnu látku, s ktorou príde do kontaktu, do rovnakej „zvláštnej“ formy s uvoľnením značného množstva energie.
Energia, ktorá sa môže uvoľniť pri transformácii hmoty jadra hviezdy na „zvláštnu hmotu“, povedie k super silnej explózii „kvarkovej novy“ - a podľa Leahyho a Wyeda to boli jeho astronómovia, ktorí pozorovali v septembri 2006.
Proces vzniku tejto látky začal obyčajnou supernovou, na ktorú sa zmenila masívna hviezda. V dôsledku prvého výbuchu vznikla neutrónová hviezda. Podľa Leahyho a Uyeda to však netrvalo dlho - keďže sa zdá, že jeho rotácia je spomalená vlastným magnetickým poľom, začala sa ešte viac sťahovať a vytvárať zrazeninu „podivnej hmoty“, čo viedlo k ešte silnejšie ako pri obyčajnom výbuchu supernovy, uvoľnenie energie - a vonkajšie vrstvy látky bývalej neutrónovej hviezdy, rozptyľujúce sa do okolitého priestoru rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla.

17. Silne symetrická látka Je to látka stlačená do takej miery, že mikročastice v nej sú navrstvené na seba a samotné telo sa zrúti do čiernej diery. Pojem „symetria“ sa vysvetľuje nasledovne: Zoberme si súhrnné stavy hmoty, ktoré sú každému známe zo školy - tuhé, kvapalné, plynné. Pre istotu považujte ideálny nekonečný kryštál za pevnú látku. Má určitú takzvanú diskrétnu symetriu vzhľadom na prenos. To znamená, že ak posuniete kryštálovú mriežku o vzdialenosť rovnajúcu sa intervalu medzi dvoma atómami, nič sa v nej nezmení - kryštál sa zhoduje sám so sebou. Ak sa kryštál roztaví, symetria výslednej kvapaliny bude odlišná: zvýši sa. V kryštáli boli ekvivalentné iba body, ktoré boli od seba v určitých vzdialenostiach vzdialené, takzvané uzly kryštálovej mriežky, v ktorých sa nachádzali rovnaké atómy.
Kvapalina je v celom svojom objeme homogénna, všetky jej body sú navzájom nerozoznateľné. To znamená, že kvapalina môže byť vytesnená v ľubovoľnej vzdialenosti (a nielen v niektorých diskrétnych, ako v kryštáli) alebo otáčaná v ľubovoľných uhloch (čo sa v kryštáloch vôbec nedá) a bude sa zhodovať so sebou. Stupeň jeho symetrie je vyšší. Plyn je ešte symetrickejší: kvapalina zaberá v nádobe určitý objem a vo vnútri nádoby, kde je kvapalina, je pozorovaná asymetria a ukazuje, kde nie je. Plyn zaberá celý objem, ktorý mu je poskytnutý, a v tomto zmysle sú všetky jeho body navzájom nerozoznateľné. Tu by však bolo správnejšie hovoriť nie o bodoch, ale o malých, ale makroskopických prvkoch, pretože na mikroskopickej úrovni stále existujú rozdiely. V niektorých bodoch v danom čase sú atómy alebo molekuly, zatiaľ čo iné nie. Symetria je pozorovaná iba v priemere, buď pri niektorých parametroch makroskopického objemu, alebo v priebehu času.
Stále však neexistuje žiadna okamžitá symetria na mikroskopickej úrovni. Ak je látka stlačená veľmi silno, až do tlakov, ktoré sú v každodennom živote neprijateľné, stláčajte tak, aby sa atómy rozdrvili, ich škrupiny do seba prenikli a jadrá sa začali dotýkať, vzniká symetria na mikroskopickej úrovni. Všetky jadrá sú rovnaké a navzájom pritlačené, chýbajú nielen interatomické, ale aj medzijaderné vzdialenosti a látka sa stáva homogénnou (zvláštna látka).
Existuje však aj submikroskopická úroveň. Jadrá sú tvorené protónmi a neutrónmi, ktoré sa pohybujú vo vnútri jadra. Medzi nimi je tiež určitý priestor. Ak budete pokračovať v stláčaní, aby boli jadrá tiež rozdrvené, nukleóny budú pevne tlačiť na seba. Potom sa na submikroskopickej úrovni objaví symetria, ktorá nie je ani vo vnútri bežných jadier.
Z toho, čo bolo povedané, je možné rozpoznať celkom jednoznačnú tendenciu: čím vyššia je teplota a čím vyšší je tlak, tým je látka symetrickejšia. Na základe týchto úvah sa látka stlačená na maximum nazýva silne symetrická.

18. Slabo symetrická látka- stav opačný ako silne symetrická látka vo svojich vlastnostiach, ktorá bola prítomná vo veľmi ranom vesmíre pri teplote blízkej Planckovej teplote, možno 10-12 sekúnd po Veľkom tresku, keď silné, slabé a elektromagnetické sily boli jediné superschopnosť. V tomto stave je hmota stlačená do takej miery, že sa jej hmotnosť zmení na energiu, ktorá začne ovplyvňovať, to znamená neobmedzene expandovať. Zatiaľ nie je možné dosiahnuť energie na experimentálne získavanie superveľmoci a prenosu hmoty do tejto fázy v pozemských podmienkach, aj keď sa také pokusy uskutočnili na Veľkom hadrónovom urýchľovači s cieľom študovať raný vesmír. Vzhľadom na absenciu gravitačnej interakcie v zložení super-sily, ktorá tvorí túto látku, nie je super-sila dostatočne symetrická v porovnaní so supersymetrickou silou, ktorá obsahuje všetky 4 typy interakcií. Preto tento stav agregácie dostal taký názov.

19. Lúčová hmota- toto už v skutočnosti nie je žiadna látka, ale energia v čistej forme. Je to však tento hypotetický stav agregácie, ktorý telo prevezme, keď dosiahne rýchlosť svetla. Dá sa získať aj zahriatím tela na Planckovu teplotu (1032 K), to znamená zrýchlením molekúl látky na rýchlosť svetla. Ako vyplýva z teórie relativity, keď sa dosiahne rýchlosť viac ako 0,99 s, hmotnosť tela začne rásť oveľa rýchlejšie ako pri „normálnom“ zrýchlení, navyše sa telo predlžuje, zahrieva, to znamená, že začína vyžarovať v infračervenom spektre. Po prekročení prahu 0,999 s sa telo dramaticky zmení a začne rýchly fázový prechod až do stavu lúča. Ako vyplýva z Einsteinovho vzorca, vzatý v plnej forme, rastúca hmotnosť konečnej látky pozostáva z hmôt, ktoré sú oddelené od tela vo forme tepelného, ​​röntgenového, optického a iného žiarenia, pričom energia každého z nich je opísaná. v nasledujúcom termíne vo vzorci. Telo, ktoré sa blíži k rýchlosti svetla, začne emitovať vo všetkých spektrách, bude rásť do dĺžky a v čase sa spomalí, pričom sa zriedi na Planckovu dĺžku, to znamená, že pri dosiahnutí rýchlosti c sa telo zmení na nekonečne dlhé a tenké. lúč pohybujúci sa rýchlosťou svetla a pozostávajúci z fotónov, ktoré nemajú žiadnu dĺžku, a jeho nekonečná hmotnosť sa úplne premení na energiu. Preto sa takáto látka nazýva lúč.

Otázky o tom, aký je stav agregácie, aké vlastnosti a vlastnosti majú pevné látky, kvapaliny a plyny, sa skúmajú v niekoľkých školeniach. Existujú tri klasické stavy hmoty s vlastnými charakteristickými štruktúrnymi vlastnosťami. Ich porozumenie je dôležitým bodom porozumenia vedám o Zemi, živých organizmoch a priemyselných činnostiach. Tieto otázky študuje fyzika, chémia, geografia, geológia, fyzikálna chémia a ďalšie vedné odbory. Látky, ktoré sú za určitých podmienok v jednom z troch základných typov skupenstva, sa môžu meniť so zvýšením alebo znížením teploty a tlaku. Zvážte možné prechody z jedného stavu agregácie do druhého, pretože sa vyskytujú v prírode, technológiách a každodennom živote.

Čo je to agregovaný stav?

Slovo latinského pôvodu „aggrego“ v preklade do ruštiny znamená „pripútať“. Vedecký termín označuje stav jedného a toho istého tela, látky. Existencia pevných látok, plynov a kvapalín pri určitých teplotných hodnotách a rôznych tlakoch je charakteristická pre všetky škrupiny Zeme. Okrem troch základných agregovaných stavov existuje ešte štvrtý. Pri zvýšených teplotách a konštantnom tlaku sa plyn mení na plazmu. Aby sme lepšie porozumeli, čo je to agregovaný stav, je potrebné pamätať na najmenšie častice, ktoré tvoria látky a telá.

Vyššie uvedený diagram ukazuje: a - plyn; b - kvapalina; c - pevný. Na takýchto obrázkoch kruhy označujú štrukturálne prvky látok. Toto je konvenčné označenie, v skutočnosti atómy, molekuly, ióny nie sú pevné gule. Atómy sa skladajú z pozitívne nabitého jadra, okolo ktorého sa negatívne nabité elektróny pohybujú vysokou rýchlosťou. Vedomosti o mikroskopickej štruktúre hmoty pomáhajú lepšie porozumieť rozdielom, ktoré existujú medzi rôznymi agregovanými formami.

Pojmy mikrokozmu: od starovekého Grécka po 17. storočie

Prvé informácie o časticiach, ktoré tvoria fyzické telá, sa objavili v starovekom Grécku. Myslitelia Demokritos a Epikurus zaviedli taký koncept ako atóm. Verili, že tieto najmenšie nedeliteľné častice rôznych látok majú tvar, určitú veľkosť, sú schopné pohybu a vzájomnej interakcie. Atómia sa vo svojej dobe stala najpokročilejšou doktrínou starovekého Grécka. Ale jeho vývoj sa v stredoveku spomalil. Odvtedy boli vedci prenasledovaní inkvizíciou rímskokatolíckej cirkvi. Preto až do modernej doby neexistoval jasný koncept toho, čo je súhrnný stav hmoty. Až po 17. storočí vedci R. Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, A. Lavoisier sformulovali ustanovenia atómovo-molekulárnej teórie, ktoré dnes nestratili svoj význam.

Atómy, molekuly, ióny - mikroskopické častice štruktúry hmoty

Významný prelom v chápaní mikrosveta nastal v 20. storočí, keď bol vynájdený elektrónový mikroskop. Keď vezmeme do úvahy objavy, ktoré urobili vedci už skôr, bolo možné zostaviť harmonický obraz mikrosveta. Teórie popisujúce stav a správanie najmenších častíc hmoty sú dosť komplexné, patria do poľa. Na pochopenie vlastností rôznych agregovaných stavov hmoty stačí poznať názvy a vlastnosti hlavných štruktúrnych častíc, ktoré sa tvoria. rôzne látky.

1. Atómy sú chemicky nedeliteľné častice. Sú zachované v chemických reakciách, ale sú zničené v jadrových. Kovy a mnoho ďalších látok atómovej štruktúry majú za normálnych podmienok agregačný stav v pevnej fáze.
2. Molekuly sú častice, ktoré sa rozkladajú a vznikajú pri chemických reakciách. kyslík, voda, oxid uhličitý, síra. Agregovaný stav kyslíka, dusíka, oxidu siričitého, uhlíka a kyslíka je za normálnych podmienok plynný.
3. Ióny sú nabité častice, na ktoré sa atómy a molekuly premenia, keď pridajú alebo stratia elektróny - mikroskopické negatívne nabité častice. Mnoho solí má iónovú štruktúru, napríklad chlorid sodný, síran železnatý a meďnatý.

Existujú látky, ktorých častice sa nachádzajú určitým spôsobom v priestore. Usporiadaná vzájomná poloha atómov, iónov a molekúl sa nazýva kryštalická mriežka. Iónové a atómové kryštálové mriežky sú zvyčajne typické pre tuhé látky, molekulárne - pre kvapaliny a plyny. Diamant sa vyznačuje vysokou tvrdosťou. Jeho atómovú kryštálovú mriežku tvoria atómy uhlíka. Mäkký grafit však pozostáva aj z atómov tohto chemického prvku. Len oni sú umiestnení iným spôsobom v priestore. Zvyčajný stav agregácie síry je pevný, ale pri vysokých teplotách sa látka zmení na kvapalnú a amorfnú hmotu.

Látky v pevnom stave agregácie

Pevné látky si za normálnych podmienok zachovávajú svoj objem a tvar. Napríklad zrnko piesku, zrnko cukru, soli, kúsok skaly alebo kovu. Ak sa cukor zahreje, látka sa začne topiť a zmení sa na viskóznu hnedú kvapalinu. Zastavte zahrievanie - opäť získame pevnú látku. To znamená, že jednou z hlavných podmienok prechodu tuhej látky na kvapalinu je jej zahriatie alebo zvýšenie vnútornej energie častíc látky. Tuhý stav agregácie soli, ktorá sa používa na výrobu potravín, sa dá tiež zmeniť. Na roztavenie kuchynskej soli však potrebujete vyššiu teplotu ako na zahriatie cukru. Cukor sa skladá z molekúl a kuchynská soľ z nabitých iónov, ktoré sú k sebe navzájom silnejšie priťahované. Pevné látky v kvapalnej forme si nezachovávajú svoj tvar, pretože kryštálové mriežky sú zničené.

Kvapalný stav agregácie soli počas topenia sa vysvetľuje prerušením väzby medzi iónmi v kryštáloch. Nabité častice sa uvoľňujú, ktoré môžu prenášať elektrický náboj. Taveniny soli vedú elektrický prúd a sú vodičmi. V chemickom, metalurgickom a strojárskom priemysle sa pevné látky premieňajú na kvapaliny, aby z nich získali nové zlúčeniny alebo im dali rôzne tvary. Zliatiny kovov sú široko používané. Existuje niekoľko spôsobov, ako ich získať, spojených so zmenami v stave agregácie tuhých surovín.

Kvapalina je jedným zo základných stavov agregácie

Ak nalejete 50 ml vody do banky s okrúhlym dnom, všimnete si, že látka bude mať okamžite formu chemickej nádoby. Akonáhle však z banky vylejeme vodu, tekutina sa okamžite rozšíri po povrchu stola. Objem vody zostane rovnaký - 50 ml a jeho tvar sa zmení. Uvedené vlastnosti sú charakteristické pre tekutú formu existencie hmoty. Mnoho organických látok je kvapalných: alkoholy, rastlinné oleje, kyseliny.

Mlieko je emulzia, to znamená tekutina obsahujúca kvapky tuku. Užitočnou tekutou fosíliou je ropa. Ťaží sa zo studní pomocou vrtných súprav na pevnine a v oceáne. Morská voda je tiež surovinou pre priemysel. Jeho rozdiel od sladkej vody riek a jazier spočíva v obsahu rozpustených látok, predovšetkým solí. Pri odparovaní z povrchu vodných útvarov prechádzajú do stavu pary iba molekuly H2O, rozpustené látky zostávajú. Metódy získavania užitočných látok z morskej vody a metódy na jej čistenie sú založené na tejto vlastnosti.

Po úplnom odstránení solí sa získa destilovaná voda. Vrie pri 100 ° C, mrzne pri 0 ° C. Soľanky sa varia a pri iných teplotách sa menia na ľad. Napríklad voda v Severnom ľadovom oceáne mrzne pri povrchovej teplote 2 ° C.

Fyzikálny stav ortuti za normálnych podmienok je kvapalný. Tento strieborno-šedý kov sa bežne používa v lekárskych teplomeroch. Pri zahrievaní stĺpec ortuti stúpa na stupnici, látka sa rozširuje. Prečo je alkohol zafarbený červenou farbou a nie ortuťou? To sa vysvetľuje vlastnosťami tekutého kovu. Pri 30-stupňových mrazoch sa zmení stav agregácie ortuti, látka sa stane tuhou.

Ak sa lekársky teplomer rozbije a ortuť vyleje, je nebezpečné vyberať strieborné guličky rukami. Je škodlivý pri vdýchnutí pár ortuti, táto látka je veľmi toxická. V takýchto prípadoch by deti mali vyhľadať pomoc svojich rodičov a dospelých.

Plynný stav

Plyny nie sú schopné udržať svoj objem ani tvar. Naplňte banku až po vrchol kyslíkom (jej chemický vzorec je O 2). Akonáhle otvoríme banku, molekuly látky sa začnú miešať so vzduchom v miestnosti. Je to kvôli Brownovmu pohybu. Dokonca aj staroveký grécky vedec Demokritos veril, že častice hmoty sú v neustálom pohybe. V pevných látkach nemôžu atómy, molekuly, ióny za normálnych podmienok opustiť kryštálovú mriežku, zbaviť sa väzieb s inými časticami. To je možné iba vtedy, ak je zvonku dodávané veľké množstvo energie.

V kvapalinách je vzdialenosť medzi časticami o niečo väčšia ako v pevných látkach, na prerušenie medzimolekulárnych väzieb vyžadujú menej energie. Napríklad kvapalný stav agregácie kyslíka sa pozoruje iba vtedy, keď teplota plynu klesne na -183 ° C. Pri -223 ° C tvoria molekuly 02 pevnú látku. Keď teplota vystúpi nad tieto hodnoty, kyslík sa premení na plyn. Práve v tejto forme je za normálnych podmienok. V priemyselných podnikoch existujú špeciálne zariadenia na oddeľovanie atmosférického vzduchu a získavanie dusíka a kyslíka z neho. Najprv sa vzduch ochladí a skvapalní a potom sa teplota postupne zvýši. Dusík a kyslík sa za rôznych podmienok premieňajú na plyny.

Zemská atmosféra obsahuje 21% objemu kyslíka a 78% dusíka. V kvapalnej forme sa tieto látky nevyskytujú v plynovom obale planéty. Tekutý kyslík má svetlo modrú farbu a používa sa vo vysokotlakových fľašiach na použitie v zdravotníckych zariadeniach. V priemysle a stavebníctve sú skvapalnené plyny nevyhnutné pre mnoho procesov. Kyslík je potrebný na zváranie plynom a rezanie kovov, v chémii - na oxidačné reakcie anorganických a organických látok. Ak otvoríte ventil kyslíkovej fľaše, tlak sa zníži, kvapalina sa zmení na plyn.

Skvapalnený propán, metán a bután sa široko používajú v energetike, doprave, priemysle a domácnostiach. Tieto látky sa získavajú zo zemného plynu alebo krakovaním (štiepením) ropnej suroviny. Uhlíkové kvapalné a plynné zmesi zohrávajú dôležitú úlohu v ekonomikách mnohých krajín. Zásoby ropy a zemného plynu sú však vážne vyčerpané. Podľa vedcov táto surovina vydrží 100-120 rokov. Alternatívnym zdrojom energie je prúdenie vzduchu (vietor). Na prevádzku elektrární slúžia rýchlo tečúce rieky, prílivy a odlivy na brehoch morí a oceánov.

Kyslík, podobne ako ostatné plyny, môže byť vo štvrtom stave agregácie, čo predstavuje plazmu. Neobvyklý prechod tuhej látky na plyn je charakteristickým znakom kryštalického jódu. Látka tmavofialovej farby prechádza sublimáciou - mení sa na plyn, pričom obchádza tekutý stav.

Ako sa vykonávajú prechody z jednej agregovanej formy hmoty do druhej?

Zmeny v stave agregácie látok nie sú spojené s chemickými transformáciami, sú to fyzikálne javy. Keď teplota stúpne, mnoho pevných látok sa roztopí a zmení sa na kvapaliny. Ďalšie zvýšenie teploty môže viesť k odpareniu, to znamená k plynnému stavu látky. V prírode a ekonomike sú tieto prechody typické pre jednu z hlavných látok na Zemi. Ľad, kvapalina, para sú stavy vody v rôznych vonkajších podmienkach. Zlúčenina je rovnaká, jej vzorec je H20. Pri teplote 0 ° C a pod touto hodnotou voda kryštalizuje, to znamená, že sa zmení na ľad. Keď teplota stúpne, vytvorené kryštály sa zničia - ľad sa roztopí a opäť sa získa tekutá voda. Pri jeho zahrievaní dochádza k odparovaniu - premena vody na plyn - aj pri nízkych teplotách. Napríklad mrazené kaluže postupne miznú, pretože sa voda odparuje. Aj v mrazivom počasí mokrá bielizeň schne, ale tento proces je len dlhší ako v horúcom dni.

Všetky uvedené prechody vody z jedného stavu do druhého majú pre povahu Zeme veľký význam. Atmosférické javy, podnebie a počasie sú spojené s odparovaním vody z povrchu Svetového oceánu, prenosom vlhkosti vo forme mrakov a hmly na pevninu a so zrážkami (dážď, sneh, krupobitie). Tieto javy sú základom svetového kolobehu vody v prírode.

Ako sa menia súhrnné stavy síry?

Za normálnych podmienok sú síra svetlé, lesklé kryštály alebo svetlo žltý prášok, to znamená, že je to tuhá látka. Súhrnný stav síry sa pri zahrievaní mení. Po prvé, keď teplota stúpne na 190 ° C, žltá látka sa roztopí a zmení sa na mobilnú kvapalinu.

Ak rýchlo nalejete tekutú síru do studenej vody, získate hnedú amorfnú hmotu. S ďalším zahrievaním síry sa tavenina stáva viskóznejšou a tmavne. Pri teplotách nad 300 ° C sa stav agregácie síry opäť zmení, látka získa vlastnosti kvapaliny, stane sa mobilnou. Tieto prechody sú spôsobené schopnosťou atómov prvku vytvárať reťazce rôznych dĺžok.

Prečo môžu byť látky v rôznych fyzikálnych stavoch?

Agregovaný stav síry, jednoduchá látka, je za normálnych podmienok tuhý. Oxid siričitý je plyn, kyselina sírová je olejovitá kvapalina ťažšia ako voda. Na rozdiel od kyseliny chlorovodíkovej a dusičnej nie je prchavý; molekuly sa z jeho povrchu neodparujú. Aký je stav agregácie plastovej síry, ktorá sa získava zahrievaním kryštálov?

V amorfnej forme má látka tekutú štruktúru s malou tekutosťou. Ale plastová síra si súčasne zachováva svoj tvar (ako pevná látka). Existujú tekuté kryštály, ktoré majú množstvo charakteristických vlastností tuhých látok. Stav hmoty za rôznych podmienok teda závisí od jej povahy, teploty, tlaku a ďalších vonkajších podmienok.

Aké sú vlastnosti v štruktúre pevných látok?

Existujúce rozdiely medzi základnými stavmi agregácie hmoty sú vysvetlené interakciou medzi atómami, iónmi a molekulami. Prečo napríklad pevný stav agregácie hmoty vedie k schopnosti telies udržať si objem a tvar? V kryštálovej mriežke kovu alebo soli sú štruktúrne častice navzájom priťahované. V kovoch kladne nabité ióny interagujú s takzvaným „elektrónovým plynom“ - akumuláciou voľných elektrónov v kuse kovu. Kryštály soli vznikajú v dôsledku príťažlivosti opačne nabitých častíc - iónov. Vzdialenosť medzi vyššie uvedenými štruktúrnymi jednotkami pevných látok je oveľa menšia ako veľkosť samotných častíc. V tomto prípade pôsobí elektrostatická príťažlivosť, dáva silu a odpudzovanie nie je dostatočne silné.

Na zničenie pevného stavu agregácie hmoty musíte vynaložiť úsilie. Kovy, soli, atómové kryštály sa topia pri veľmi vysokých teplotách. Napríklad železo sa stáva tekutým pri teplotách nad 1538 ° C. Volfrám je žiaruvzdorný a sú z neho vyrobené vlákna pre žiarovky. Existujú zliatiny, ktoré sa stávajú kvapalnými pri teplotách nad 3 000 ° C. Mnoho na Zemi je pevných. Táto surovina sa ťaží pomocou technológie v baniach a lomoch.

Na oddelenie čo i len jedného iónu od kryštálu je potrebné vynaložiť veľké množstvo energie. Stačí však rozpustiť soľ vo vode, aby sa kryštalická mriežka rozpadla! Tento jav je spôsobený úžasnými vlastnosťami vody ako polárneho rozpúšťadla. Molekuly H2O interagujú so soľnými iónmi a prerušujú medzi nimi chemickú väzbu. Rozpustenie teda nie je jednoduché zmiešanie rôznych látok, ale fyzikálno -chemická interakcia medzi nimi.

Ako interagujú kvapalné molekuly?

Voda môže byť kvapalná, tuhá a plynná (para). Toto sú jeho základné stavy agregácie za normálnych podmienok. Molekuly vody sa skladajú z jedného atómu kyslíka, na ktorý sú naviazané dva atómy vodíka. V molekule dochádza k polarizácii chemickej väzby, na atómoch kyslíka sa objavuje čiastočný negatívny náboj. Vodík sa stáva pozitívnym pólom v molekule, priťahovaným atómom kyslíka inej molekuly. Hovorí sa tomu „vodíková väzba“.

Kvapalný stav agregácie je charakterizovaný vzdialenosťou medzi štruktúrnymi časticami, porovnateľnou s ich veľkosťou. Príťažlivosť existuje, ale je slabá, takže voda si nezachováva svoj tvar. K odparovaniu dochádza v dôsledku deštrukcie väzieb, ku ktorej dochádza na povrchu kvapaliny aj pri izbovej teplote.

Existujú intermolekulárne interakcie v plynoch?

Plynný stav látky sa v mnohých parametroch líši od kvapalného a pevného. Medzi štruktúrnymi časticami plynov sú veľké medzery, ktoré výrazne presahujú veľkosť molekúl. V tomto prípade sily príťažlivosti vôbec nepôsobia. Plynný agregačný stav je charakteristický pre látky prítomné vo vzduchu: dusík, kyslík, oxid uhličitý. Na obrázku nižšie je prvá kocka naplnená plynom, druhá kvapalinou a tretia pevnou látkou.

Mnoho tekutín je prchavých, molekuly látky sa odlepia od ich povrchu a prechádzajú do vzduchu. Ak napríklad do otvoru otvorenej fľaše s kyselinou chlorovodíkovou prinesiete vatový tampón namočený v čpavku, objaví sa biely dym. Chemická reakcia medzi kyselinou chlorovodíkovou a amoniakom prebieha priamo vo vzduchu a získa sa chlorid amónny. Aký je stav agregácie tejto látky? Jeho častice, ktoré tvoria biely dym, sú drobné tuhé kryštáliky soli. Tento experiment sa musí vykonať pod kapotou, látky sú toxické.

Záver

Agregovaný stav plynu študovalo mnoho vynikajúcich fyzikov a chemikov: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Cliperon, Mendeleev, Le Chatelier. Vedci sformulovali zákony vysvetľujúce správanie sa plynných látok v chemických reakciách pri zmene vonkajších podmienok. Otvorené vzorce nie sú zahrnuté len v školských a univerzitných učebniciach fyziky a chémie. Mnoho chemických odvetví je založených na znalostiach o správaní a vlastnostiach látok v rôznych stavoch agregácie.

Prezentácia na tému "Alkoholy" v chémii vo formáte powerpoint. Prezentácia pre školákov obsahuje 12 diapozitívov, kde sa z hľadiska chémie rozpráva o alkoholoch, ich fyzikálnych vlastnostiach, reakciách s halogenovodíkmi.

Fragmenty z prezentácie

Z histórie

Vedeli ste, že už v IV. Pred Kr NS. vedeli ľudia variť nápoje obsahujúce etylalkohol? Víno sa získavalo kvasením ovocných a bobuľových štiav. Omamnú zložku sa z nej však naučili extrahovať oveľa neskôr. V XI storočí. alchymisti zachytili paru prchavej látky, ktorá sa uvoľnila pri zahrievaní vína.

Fyzikálne vlastnosti

• Nižšie alkoholy sú kvapaliny, ktoré sú ľahko rozpustné vo vode, bezfarebné a bez zápachu.
• Vyššie alkoholy sú tuhé látky, ktoré nie sú rozpustné vo vode.

Vlastnosť fyzikálnych vlastností: stav agregácie

• Metylalkohol (prvý zástupca homologickej série alkoholov) je kvapalina. Možno má veľkú molekulovú hmotnosť? Nie Oveľa menej ako oxid uhličitý. Potom čo to je?
• Ukazuje sa, že celý bod je vo vodíkových väzbách, ktoré sú vytvorené medzi molekulami alkoholov, a nedovoľujú jednotlivým molekulám odletieť.

Vlastnosti fyzikálnych vlastností: rozpustnosť vo vode

• Čím nižšie alkoholy sú rozpustné vo vode, tým vyššie sú nerozpustné. Prečo?
• Vodíkové väzby sú príliš slabé na to, aby zadržali molekulu alkoholu, ktorá má veľkú nerozpustnú časť, medzi molekulami vody.

Vlastnosti fyzikálnych vlastností: kontrakcia

• Prečo pri riešení výpočtových problémov nikdy nepoužívajú objem, ale iba hmotnosť?
• Zmiešajte 500 ml alkoholu a 500 ml vody. Získame 930 ml roztoku. Vodíkové väzby medzi molekulami alkoholu a vody sú také veľké, že dochádza k zníženiu celkového objemu roztoku, jeho „stlačenia“ (z latinského contraktio - kompresia).

Sú alkoholy kyseliny?

• Alkoholy reagujú s alkalickými kovmi. V tomto prípade je atóm vodíka hydroxylovej skupiny nahradený kovom. Vyzerá to ako kyselina.
• Kyslé vlastnosti alkoholov sú však príliš slabé, tak slabé, že alkoholy nemajú žiadny vplyv na ukazovatele.

Priateľstvo s dopravnou políciou.

• Sú alkoholy priateľské k dopravnej polícii? Ale ako!
• Zastavil vás niekedy inšpektor dopravnej polície? Dýchali ste do trubice?
• Ak nemáte šťastie, potom prebehla alkoholová oxidačná reakcia, pri ktorej sa zmenila farba a museli ste zaplatiť pokutu.

Dáme vodu 1

Odber vody - dehydratácia môže byť intramolekulárna, ak je teplota viac ako 140 stupňov. Na to je potrebný katalyzátor - koncentrovaná kyselina sírová.

Dáme vodu 2

Ak sa teplota zníži a katalyzátor sa ponechá rovnaký, dôjde k intermolekulárnej dehydratácii.

Reakcia s halogenidmi vodíka.

Táto reakcia je reverzibilná a vyžaduje katalyzátor - koncentrovanú kyselinu sírovú.

Byť priateľmi alebo nebyť priateľmi s alkoholom.

Zaujímavá otázka. Alkohol označuje xenobiotiká - látky, ktoré nie sú obsiahnuté v ľudskom tele, ale majú vplyv na jeho životné funkcie. Všetko závisí od dávky.

1. Alkohol Je to živina, ktorá dodáva telu energiu. V stredoveku dostalo telo asi 25% energie z konzumácie alkoholu.
2. Alkohol je liek, ktorý má dezinfekčný a antibakteriálny účinok.
3. Alkohol je jed, ktorý narúša prirodzené biologické procesy, ničí vnútorné orgány a psychiku a pri nadmernej konzumácii vedie k smrti.