Agregatno stanje materije

Fizikalno ili agregatno stanje tvari karakterizira njegova specifična svojstva u posebnim uvjetima (tlak i temperatura). To jest, može biti čvrsta, tekućina ili plinovita. Promjena agregatnih stanja tvari dovodi do promjene njegovih fizičkih svojstava (gustoća, entropija, slobodna energija). Budući da je u čvrstom stanju, može zadržati fiksni volumen i oblik. Prolazeći u tekućinu, s istim volumenom, mijenja oblik, prilagođavajući se posudi ili spremniku. Budući da je plinovita, ova ista tvar ne zadržava ne samo oblik, već i volumen, budući da, širi, ispunjava čitav prostor.

Na primjer, agregatno stanje vode može biti čvrsta, tekućina ili plinovita. U ovom slučaju, kemijska formula (H20) i sastav molekule (dva vodikova atoma i jedan atom kisika) se ne mijenjaju. Na temperaturama od 0 ° C i ispod je u čvrstom stanju i naziva se led. Od 0 ° C do 99,944 ° C je bezbojna (za male količine) prozirna tekućina koja nema miris i okus. Pri temperaturi od 99.944 ° C prolazi se u plinovitu fazu i naziva se vodena para. Ovaj primjer pokazuje da se agregatno stanje tvari mijenja s promjenom vanjskih uvjeta. U tom slučaju, s gotovo nepromijenjenim okolnim tlakom, ali promjenom temperature, led se topi na 0 ° C i pretvara se u vodu, koja se vreli na 99.944 ° C i isparava u paru.

Voda, možemo reći, razlikuje se po svojim svojstvima, biti u različitim agregatnim stanjima. Gustoća leda je 0,917 g / cm3, tekuća voda u standardnim uvjetima od 0,9982 g / cm3, vodena para (također pod standardnim uvjetima) manja od 0,001 g / cm3. Dinamička viskoznost vode na točki taljenja leda (točka smrzavanja vode) je: μ = 1,793 · 103 Pa · s, a pri 20 ° C dinamička viskoznost vode je: μ = 1,003 · 10ˉ³ Pa · s. Dakle, agregatno stanje tvari i njegova svojstva se mijenjaju tijekom faze prijelaza. Ovaj prijelaz karakterizira točka taljenja (od čvrste tvari postaje tekućina) jednaka temperaturi kristalizacije (tekućina se skrutne) i vrelišta (tekućina prolazi u plin) jednaka temperaturi kondenzacije (plin postaje tekućina).

Treba naglasiti da agregatno stanje tvari također ovisi o njegovom sastavu. Tako, na primjer, pod istim vanjskim uvjetima, različite tvari se razlikuju po svojem svojstvu. Pod standardnim uvjetima H2O vode je tekućina. Vodik H2 i kisik O2 su plinovi. Željezni Fe je krutina ( točka taljenja 1538.9 ° C, vrelište 2860.9 ° C). No, isto agregatno stanje za različite tvari može imati neke sličnosti.

Na primjer, relativno male intermolekularne sile karakteristične su za plinove. Stoga su njihove molekule na velikoj udaljenosti jedna od druge. Kao rezultat toga, plinovi mogu snažno ugovoriti. Molekule plinova se stalno kreću, a kretanje je kaotično. To objašnjava sposobnost plinovitih tvari da ravnomjerno ispune cjelokupni volumen koji im je omogućen: plinovi dobivaju oblik i volumen spremnika u kojem se nalaze.

Tekućine između plinovitih i krutih tvari zauzimaju srednji položaj. Uz porast temperature, one postaju više poput plinova, a uz smanjenje temperature, više su poput krutih tvari. Molekule tekućine su gusto smještene zbog znatnih sila privlačenja između njih. Röntgenske studije su pokazale da imaju neke osnove koji nalikuju kristalnoj strukturi.

Čvrste tvari uvijek imaju određene oblike i volumene. Da bi ih promijenili, potrebno je trošiti napor, budući da su molekule, atomi i ioni čvrsto povezani. Čestice čvrste tvari se ne mogu slobodno kretati jer zadržavaju međusobno uređenje i izvode naređene oscilacije oko središta ravnoteže. Poznate su dvije čvrste tvari - amorfne i kristalne. Kristali potonje karakteriziraju oblik za njih. Na primjer, kristali natrijevog klorida NaCl nalikuju obliku kocke, kalijevog nitrata KNO3 - prizmu i tako dalje. Struktura amorfnih molekula je nasumično agregirane molekule. Za razliku od kristalnih tvari koje se tope na određenoj temperaturi, amorfne su karakterizirane širokim rasponom tališta. Ponekad se tretiraju kao tekućina s vrlo visokom viskoznošću. Kada se uvjeti pod kojima se tvar miješa mijenjaju, ona se može dobiti u kristalnom iu amorfnom stanju.

Agregatno stanje materije ponekad se opisuje kao plazma ili tekući kristali. Ali to nije sasvim ispravna definicija. Ovo pitanje zahtijeva zasebnu i detaljniju studiju, stoga u ovom članku to ne utječe na stanje materije.