Materielle fysiske tilstande: navne og egenskaber

Du materielle tilstande bestemmes af afstanden mellem molekyler, molekylære forbindelser og kinetisk energi der bevæger partikler i en prøve. Er de:

• solid;
• væske;
• gasformig;
• plasma;
• Bose-Einstein kondensat.

I fast tilstand, vi har velsamlede molekyler med lidt bevægelse. På den modsatte ekstreme er gasformig tilstand Det er plasma, hvor molekylerne har en afstand mellem sig og høj kinetisk energi. Materialer i flydende tilstand de er i midten, har ingen defineret fysisk form, har mere kinetisk energi end et fast materiale og en mindre afstand mellem molekyler end gasformige materialer. O Bose-Einstein kondensat er en relativt ny opdagelse, der drejer sig om ideen om at have en prøve uden bevægelse mellem molekyler, dvs. ingen kinetisk energi.

Læs også: Hvad man skal studere fra Quimic Gfor Enem?

Fast tilstand

Molekylerne af et faststofmateriale forbinder med en tilstrækkelig kraft, der resulterer i defineret format og lydstyrke. I denne tilstand har vi lidt kinetisk energi mellem partiklerne, og selvom der er en lille bevægelse mellem dem, er det ikke muligt at visualisere det makroskopisk (med det blotte øje).

Formen på et fast stof kan ændres, når materialet påvirkes af en mekanisk kraft (brud, ridser, buler) eller når der sker en ændring i temperatur og tryk. Hver type materiale har modstand til disse påvirkninger eller til eksterne ændringer, alt efter deres art.

• Eksempel

Som et eksempel kan vi nævne guldfast stof ved stuetemperatur med et smeltepunkt på 1064,18 ° C og et kogepunkt på 2855,85 ° C.

Guldklump i malm, fast tilstand.

flydende tilstand

i staten væske, der er ingen defineret fysisk form, men der er defineret volumen, hvilket forhindrer os i at komprimere materialet markant. Væskerne har styrke intermolekylær svag, hvilket giver dig mulighed for let at manipulere og adskille dele af en prøve. Tiltrækningskraften mellem molekyler forhindrer dem i at bevæge sig frit som en gas. Desuden er overfladespændingen (tiltrækningskraft mellem lige molekyler) det, der gør dannelsen af ​​dråber mulig.

Læs også: Vandoverfladespænding - egenskab som følge af hydrogenbindinger

• Eksempel

Det mest almindelige og tilgængelige eksempel, vi har på materiale i flydende tilstand under normale temperatur- og trykforhold, er Vand, også betragtet som et universelt opløsningsmiddel.

Flydende vand hældes i et glas, der overholder beholderens form.

gasformig tilstand

Et materiale i gasform den har ingen defineret form eller volumen. Det har en høj ekspansionskapacitet på grund af høj kinetisk energi. Når den placeres i en beholder, spreder gassen sig på ubestemt tid, og hvis den er under disse betingelser indespærring, gassen opvarmes, vil der være en stigning i kinetisk energi og en stigning i tryk af systemet.

Det er også værd at bemærke forskellen mellem gas og damp. På trods af at de er i samme fysiske tilstand, har de forskellige naturer. O damp, når det placeres under højt tryk eller ved at sænke temperaturen, vender det tilbage til flydende tilstand. Du gasserer til gengæld stoffer, der under normale forhold allerede er i gasform, og for at flydende er det nødvendigt at have en stigning i tryk og temperatur samtidigt.

Lær mere:Forskel mellem gas og damp

• Eksempel

Et eksempel på et gasformigt stof findes almindeligvis inde i festballoner gas helium, som er en gádu er ædel og monoatomisk (et atommolekyle), der findes i gasformig tilstand under normale temperatur- og trykforhold. DET massefylde af helium er mindre end atmosfærisk luft, hvilket får ballonerne til at flyde.

Heliumgas sættes i festballon.

Faktorer, der bestemmer fysiske tilstande

Hvad der bestemmer materiens fysiske tilstand er organisering af dets molekyler, afstanden mellem dem og den kinetiske energi (bevægelsesenergi). Hvert element har en smelte- og kogepunkt der definerer det kritiske punkt, det vil sige hvor temperatur og tryk elementet opretholder eller ændrer sin fysiske tilstand. Dette kritiske punkt varierer afhængigt af materialets art. Desuden har vi for hvert element forskellige intermolekylære kræfter, som også påvirker den fysiske tilstand.

Fysiske tilstandsændringer

Mulige ændringer i fysisk tilstand forekommer med ændringer i temperatur og tryk. Se hvad de er:

• Fusion: overgang fra fast tilstand til flydende tilstand gennem opvarmning.
• Fordampning: overgang fra væske til gasform. Denne proces kan ske på tre forskellige måder:

1. Kogende: Skiftet fra en væske til en gasformig tilstand sker ved at opvarme systemet jævnt, som i tilfældet med en kedel, hvor noget af vandet fordamper, når du varmer op.

2. Opvarmning: Ændringen fra flydende til luftformig tilstand sker pludselig, da materialet gennemgår en hurtig og signifikant temperaturændring. Et eksempel er når vanddråben falder på en varmeplade.

3. Fordampning: Ændringen finder sted gradvist, da kun væskens kontaktflade med resten af ​​systemet fordamper. Eksempel: tørring af tøj på tørresnoren.

• Kondens eller kondensering: passage fra gasformig tilstand til flydende tilstand ved hjælp af afkøling.
• Størkning: opstår, når temperaturen reduceres yderligere, hvilket resulterer i frysning, dvs. passage fra en væske til en fast tilstand.
• Sublimering: er overgangen fra fast til gasform uden at gå gennem den flydende tilstand. Denne proces finder sted, når stoffet har et højt smeltepunkt og et højt damptryk. Eksempel: tøris og mølkugler.

Bemærk: Den samme betegnelse eller resublimering bruges til den inverse proces (passage fra gasform til fast tilstand).

Fysiske tilstandsændringer

andre fysiske tilstande

I 1932 Irving Langmuir, i Nobel pris of Chemistry, tilføjede udtrykket plasma til en tilstand af stof, der var blevet undersøgt siden 1879. Det er en fysisk tilstand, hvor partiklerne er stærkt energiske, har en afstand mellem dem og ringe eller ingen forbindelse mellem molekylerne. Disse egenskaber svarer meget til dem i luftformen, bortset fra at plasmaets kinetiske energi er meget større end en gas.

Denne form for tilstand ikke almindelig i jordisk naturdog er det rigeligt i universet, da stjerner grundlæggende er plasmakugler ved høje temperaturer. Kunstigt er det allerede i stand til at manipulere og tilføje værdi til plasma, som endda anvendes kommercielt i plasma-tv'er, lysstofrør, LED-ledere, blandt andre.

I 1995 blev den çBose-Einstein bølgedet blev etableret som en fysisk tilstand af materie. Eric Cornell og Carl Weiman afkølede en prøve med magneter og lasere rubidium, et alkalimetal, indtil energien mellem partiklerne var tæt på nul. Eksperimentelt blev det bemærket, at partiklerne forenede sig, ophørte med at være flere atomer og begyndte at opføre sig i enhed som en "superatom".

Bose-Einstein kondensat har egenskaber ved en superfluid (væske uden viskositet og høj elektrisk ledningsevne) og er blevet brugt i kvanteundersøgelser til at undersøge sorte huller og bølge-partikelparadoxet.

Læs også: Forskel mellem fluorescens og glødelamper

løste øvelser

Spørgsmål 1- (Fover)Holde øje:

I - En mølkuglesten tilbage i skabet.

II - En beholder med vand tilbage i fryseren.

III - En skål vand tilbage i ilden.

IV - Smeltning af et blystykke, når det opvarmes.

Disse fakta er korrekt relateret til følgende fænomener:

DER. Sublimering; II. Størkning; III. Fordampning; IV. Fusion.

B) I. Sublimering; II. Sublimering; III. Fordampning; IV. Størkning.

C) I. Fusion; II. Sublimering; III. Fordampning; IV. Størkning.

D) I. Fordampning; II. Størkning; III. Fusion; IV. Sublimering.

HEJ. Fordampning; II. Sublimering; III. Fusion; IV. Størkning.

Løsning

Alternativ A.

I - Sublimering: Mølkugler er en ikke-polær forbindelse med et meget højt kogepunkt. Denne forbindelse går fra fast til luftformig uden at passere gennem den flydende tilstand.

II - Størkning: Vand, der udsættes for en lav frysetemperatur fryser, hvilket vi kemisk set kalder størkning, hvilket er passagen fra flydende tilstand til fast tilstand.

III - Fordampning: Vandet, der er tilbage i en beholder i brand, gennemgår en temperaturforøgelse. Vandets kogepunkt er 100 ° C, så når systemet når denne temperatur, begynder det at fordampe og skifter fra en væske til en fast tilstand.

IV - smeltning: Bly har et smeltepunkt på 327,5 ° C, hvilket er en relativt høj temperatur; blysmeltning er dog en almindelig proces i industrier, som ikke er andet end overgangen fra fast til flydende tilstand.

Spørgsmål 2 - (Mackenzie-SP)

Ved at analysere dataene i tabellen målt ved 1 atm kan vi sige, at ved en temperatur på 40 ° C og 1 atm:

A) ether og ethanol er i gasfasen.

B) ether er i gasfasen, og ethanol er i den flydende fase.

C) begge er i væskefasen.

D) ether er i den flydende fase, og ethanol er i gasfasen.

E) begge er i den faste fase.

Løsning

Alternativ B. Hvis kogepunktet er det punkt, hvor stoffet skifter til gasform, vil ethanol ved 40 ° C stadig være i flydende tilstand. Ether har et lavere kogepunkt, som er 34 ° C, så ved 40 ° C vil det være i luftform.

Spørgsmål3 - (Unicamp)Isbjerge flyder i havvand, ligesom is i et glas drikkevand. Forestil dig den oprindelige situation for et glas vand og is i termisk ligevægt ved en temperatur på 0 ° C. Over tid smelter isen. Så længe der er is, systemets temperatur

A) forbliver konstant, men systemvolumen øges.
B) forbliver konstant, men systemvolumen falder.
C) falder og systemvolumen øges.
D) falder, ligesom systemets lydstyrke.

Løsning

Alternativ B. Temperaturen forbliver konstant, indtil isbjerget smelter helt, da der er en varmeudveksling på jagt efter termisk ligevægt mellem de to faser af materien. Vand er et af de få elementer, der tillader forskellig tæthed for forskellige fysiske tilstande af den samme forbindelse.

Visuelt kan vi se, at isdensiteten er lavere. I tilfælde af isbjerget og i et glas vand og is forbliver isen på overfladen. Dette sker fordi, når vand er frosset, i isdannelsesprocessen, vinder det volumen, men massen forbliver den samme som når det var vand i flydende tilstand. Derfor, når isbjerget smelter, falder systemets lydstyrke.

Af Laysa Bernardes Marques de Araújo
Kemilærer

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/estados-fisicos-materia.htm