Φυσικές καταστάσεις της ύλης: ονόματα και χαρακτηριστικά

Εσείς φυσικές καταστάσεις της ύλης προσδιορίζονται από την απόσταση μεταξύ μορίων, μοριακών συνδέσεων και κινητική ενέργεια που μετακινεί σωματίδια σε ένα δείγμα. Είναι αυτοί:

• στερεός;
• υγρό;
• αεριώδης;
• πλάσμα αίματος;
• Συμπύκνωμα Bose-Einstein.

Σε Στερεάς κατάστασης, έχουμε καλά συναρμολογημένα μόρια με μικρή κίνηση. Στο αντίθετο άκρο είναι το αέρια κατάσταση είναι το πλάσμα αίματος, στα οποία τα μόρια έχουν απόσταση μεταξύ τους και υψηλή κινητική ενέργεια. Υλικά σε υγρή κατάσταση Είναι στη μέση, δεν έχουν καθορισμένη φυσική μορφή, έχουν περισσότερη κινητική ενέργεια από ένα στερεό υλικό και μικρότερη απόσταση μεταξύ των μορίων από τα αέρια υλικά. Ο Συμπύκνωμα Bose-Einstein είναι μια σχετικά νέα ανακάλυψη που περιστρέφεται γύρω από την ιδέα να έχουμε δείγμα χωρίς κίνηση μεταξύ μορίων, δηλαδή χωρίς κινητική ενέργεια.

Διαβάστε επίσης: Τι να μελετήσετε από το Qεσύimic Gγια τον Enem;

Στερεάς κατάστασης

Τα μόρια ενός υλικού στερεάς κατάστασης συνδέονται με επαρκή δύναμη που οδηγεί σε καθορισμένη μορφή και όγκος

. Σε αυτήν την κατάσταση έχουμε λίγη κινητική ενέργεια μεταξύ των σωματιδίων και, αν και υπάρχει μια μικρή κίνηση μεταξύ τους, δεν είναι δυνατόν να το οπτικοποιήσετε μακροσκοπικά (με γυμνό μάτι).

Το σχήμα ενός στερεού μπορεί να αλλάξει όταν το υλικό βρίσκεται υπό τη δράση μηχανικής δύναμης (θραύση, γρατσουνιές, βαθούλωμα) ή όταν υπάρχει αλλαγή στη θερμοκρασία πίεση. Κάθε τύπος υλικού έχει αντίσταση σε αυτές τις επιπτώσεις ή σε εξωτερικές αλλαγές, ανάλογα με τη φύση τους.

• Παράδειγμα

Για παράδειγμα, μπορούμε να αναφέρουμε το χρυσός, στερεό υλικό σε θερμοκρασία δωματίου με σημείο τήξης 1064,18 ° C και σημείο βρασμού 2855,85 ° C.

Χρυσό ψήγμα σε μεταλλεύματα, στερεάς κατάστασης.

υγρή κατάσταση

στο κράτος υγρό, δεν υπάρχει καθορισμένη φυσική μορφή, αλλά υπάρχει καθορισμένος όγκος, που μας εμποδίζει να συμπιέσουμε σημαντικά το υλικό. Τα υγρά έχουν δύναμη μεταξύμοριακός αδύναμο, το οποίο σας επιτρέπει να χειρίζεστε και να διαχωρίζετε εύκολα τμήματα ενός δείγματος. Η δύναμη έλξης μεταξύ των μορίων τους εμποδίζει να κινηθούν ελεύθερα σαν ένα αέριο. Επιπλέον, η επιφανειακή τάση (δύναμη έλξης μεταξύ ίσων μορίων) είναι αυτή που καθιστά δυνατή τη δημιουργία σταγονιδίων.

Διαβάστε επίσης: Επιφανειακή τάση νερού - ιδιότητα που προκύπτει από δεσμούς υδρογόνου

• Παράδειγμα

Το πιο άφθονο και προσβάσιμο παράδειγμα που έχουμε από υλικό σε υγρή κατάσταση υπό κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης είναι το Νερό, επίσης θεωρείται καθολικός διαλύτης.

Υγρό νερό που χύνεται σε ένα ποτήρι, προσκολλώντας στο σχήμα του δοχείου.

αέρια κατάσταση

Ένα υλικό σε αέρια κατάσταση δεν έχει καθορισμένο σχήμα ή όγκο. Έχει υψηλή ικανότητα επέκτασης λόγω του υψηλή κινητική ενέργεια. Όταν τοποθετείται σε δοχείο, το αέριο εξαπλώνεται επ 'αόριστον και, εάν υπό αυτές τις συνθήκες περιορισμός, το αέριο θερμαίνεται, θα υπάρξει αύξηση της κινητικής ενέργειας και αύξηση της πίεσης του συστήματος.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί η διαφορά μεταξύ αερίου και ατμού. Παρόλο που βρίσκονται στην ίδια φυσική κατάσταση, έχουν διαφορετικές φύσεις. Ο ατμός, όταν τοποθετείται υπό υψηλή πίεση ή μειώνοντας τη θερμοκρασία, επιστρέφει σε υγρή κατάσταση. Εσείς αέρια, με τη σειρά τους, είναι ουσίες που, υπό κανονικές συνθήκες, βρίσκονται ήδη σε αέρια κατάσταση και, για να υγροποιηθούν, είναι απαραίτητο να υπάρχει ταυτόχρονα αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας.

Μάθετε περισσότερα:Διαφορά μεταξύ αερίου και ατμού

• Παράδειγμα

Ένα παράδειγμα αέριας ουσίας απαντάται συνήθως σε μπαλόνια πάρτι, το αέριο ήλιο, το οποίο είναι ένα σολáείσαι ευγενής και μονοατομικό (ένα μόριο ατόμου), που βρίσκεται σε αέρια κατάσταση για κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Ο πυκνότητα του ηλίου είναι μικρότερο από αυτό του ατμοσφαιρικού αέρα, που κάνει τα μπαλόνια να επιπλέουν.

Το αέριο ηλίου τοποθετείται στο μπαλόνι πάρτι.

Παράγοντες που καθορίζουν τις φυσικές καταστάσεις

Αυτό που καθορίζει τη φυσική κατάσταση της ύλης είναι το οργάνωση των μορίων του, η απόσταση μεταξύ τους και η κινητική ενέργεια (κίνηση ενέργειας). Κάθε στοιχείο έχει ένα σημείο τήξης και βρασμού που ορίζουν το κρίσιμο σημείο, δηλαδή, όπου θερμοκρασία και πίεση το στοιχείο διατηρεί ή αλλάζει τη φυσική του κατάσταση. Αυτό το κρίσιμο σημείο ποικίλλει ανάλογα με τη φύση του υλικού. Επιπλέον, για κάθε στοιχείο, έχουμε διαφορετικές διαμοριακές δυνάμεις, οι οποίες επηρεάζουν επίσης τη φυσική κατάσταση.

Η φυσική κατάσταση αλλάζει

Πιθανές αλλαγές στη φυσική κατάσταση εμφανίζονται με αλλαγές στη θερμοκρασία και την πίεση. Δείτε τι είναι:

• Σύντηξη: μετάβαση από στερεά σε υγρή κατάσταση μέσω θέρμανσης.
• Εξάτμιση: μετάβαση από υγρό σε αέρια κατάσταση. Αυτή η διαδικασία μπορεί να συμβεί με τρεις διαφορετικούς τρόπους:

1. Βρασμός: Η αλλαγή από υγρό σε αέρια κατάσταση συμβαίνει θερμαίνοντας ομοιόμορφα το σύστημα, όπως στην περίπτωση βραστήρα όπου μέρος του νερού εξατμίζεται καθώς ζεσταίνετε.

2. Θέρμανση: Η αλλαγή από υγρή σε αέρια κατάσταση συμβαίνει ξαφνικά, καθώς το υλικό υφίσταται ταχεία και σημαντική αλλαγή στη θερμοκρασία. Ένα παράδειγμα είναι όταν η σταγόνα νερού πέφτει σε μια καυτή πλάκα.

3. Εξάτμιση: Η αλλαγή πραγματοποιείται σταδιακά, καθώς εξατμίζεται μόνο η επιφάνεια επαφής του υγρού με το υπόλοιπο σύστημα. Παράδειγμα: στέγνωμα ρούχων στο άπλωμα.

• Συμπύκνωση ή υγροποίηση: διέλευση από την αέρια κατάσταση στην υγρή κατάσταση μέσω ψύξης.
• Στερεοποίηση: συμβαίνει όταν η θερμοκρασία μειώνεται περαιτέρω, με αποτέλεσμα την κατάψυξη, δηλαδή μετάβαση από ένα υγρό σε στερεή κατάσταση.
• Εξάχνιση: είναι η μετάβαση από στερεά σε αέρια κατάσταση χωρίς να περάσει από την υγρή κατάσταση. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα όταν η ουσία έχει υψηλό σημείο τήξης και υψηλή πίεση ατμών. Παράδειγμα: ξηρός πάγος και σκώροι.

Σημείωση: Ο ίδιος όρος ή αναδημοσίευση χρησιμοποιείται για την αντίστροφη διαδικασία (μετάβαση από το αέριο στη στερεή κατάσταση).

Η φυσική κατάσταση αλλάζει

άλλες φυσικές καταστάσεις

Το 1932, ο Irving Langmuir, στο βραβείο Νόμπελ Χημείας, πρόσθεσε τον όρο πλάσμα αίματος σε μια κατάσταση ύλης που είχε μελετηθεί από το 1879. Είναι μια φυσική κατάσταση στην οποία τα σωματίδια ενεργοποιούνται πολύ, έχουν απόσταση μεταξύ τους και μικρή ή καθόλου σύνδεση μεταξύ των μορίων. Αυτές οι ιδιότητες είναι αρκετά παρόμοιες με την αέρια κατάσταση, εκτός του ότι η κινητική ενέργεια ενός πλάσματος είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη ενός αερίου.

Αυτό το είδος της κατάστασης της ύλης δεν είναι κοινό σε επίγεια φύση, ωστόσο, είναι άφθονο στο Σύμπαν, καθώς τα αστέρια είναι βασικά μπάλες πλάσματος σε υψηλές θερμοκρασίες. Τεχνητά είναι ήδη σε θέση να χειριστεί και να προσθέσει αξία στο πλάσμα αίματος, το οποίο χρησιμοποιείται ακόμη και στο εμπόριο σε τηλεοράσεις πλάσματος, λαμπτήρες φθορισμού, αγωγούς LED, μεταξύ άλλων.

Το 1995, το ντοΚύμα Bose-Einsteinκαθιερώθηκε ως φυσική κατάσταση της ύλης. Ο Eric Cornell και ο Carl Weiman, χρησιμοποιώντας μαγνήτες και λέιζερ, ψύχθηκαν ένα δείγμα ρουβίνιο, ένα μέταλλο αλκαλίου, έως ότου η ενέργεια μεταξύ των σωματιδίων ήταν κοντά στο μηδέν. Πειραματικά, παρατηρήθηκε ότι τα σωματίδια ενώθηκαν, έπαψαν να είναι αρκετά άτομα και άρχισαν να συμπεριφέρονται σε ενότητα, ως "υπεραττόμ".

Το συμπύκνωμα Bose-Einstein έχει χαρακτηριστικά ενός υπερρευστού (ρευστό χωρίς ιξώδες και υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα) και έχει χρησιμοποιηθεί σε κβαντικές μελέτες για τη διερεύνηση των μαύρων οπών και του παράδοξου των κυμάτων-σωματιδίων.

Διαβάστε επίσης: Διαφορά μεταξύ λαμπτήρων φθορισμού και πυρακτώσεως

λύσεις ασκήσεις

ερώτηση 1- (ΦΑπάνω από)Παρακολουθώ:

I - Μια πέτρα mothball αριστερά στην ντουλάπα.

II - Ένα δοχείο νερού που αφήνεται στον καταψύκτη.

III- Ένα μπολ με νερό έμεινε στη φωτιά.

IV - Η τήξη ενός κομματιού μολύβδου όταν θερμαίνεται.

Αυτά τα γεγονότα σχετίζονται σωστά με τα ακόλουθα φαινόμενα:

ΕΚΕΙ. Εξάχνιση; ΙΙ. Στερεοποίηση; III. Εξάτμιση; IV. Σύντηξη.

Β) Ι. Εξάχνιση; ΙΙ. Εξάχνιση; III. Εξάτμιση; IV. Στερεοποίηση.

Γ) Ι. Σύντηξη; ΙΙ. Εξάχνιση; III. Εξάτμιση; IV. Στερεοποίηση.

Δ) Ι. Εξάτμιση; ΙΙ. Στερεοποίηση; III. Σύντηξη; IV. Εξάχνιση.

Γεια σου. Εξάτμιση; ΙΙ. Εξάχνιση; III. Σύντηξη; IV. Στερεοποίηση.

Ανάλυση

Εναλλακτική Α.

I - Εξάχνωση: Το Mothballs είναι μια μη πολική ένωση με πολύ υψηλό σημείο βρασμού. Αυτή η ένωση πηγαίνει από στερεό σε αέριο χωρίς να διέρχεται από την υγρή κατάσταση.

II - Στερεοποίηση: Το νερό που υπόκειται σε χαμηλή θερμοκρασία καταψύκτη παγώνει, το οποίο χημικά ονομάζουμε στερεοποίηση, το οποίο είναι το πέρασμα από την υγρή κατάσταση στη στερεά κατάσταση.

III - Εξάτμιση: Το νερό που αφήνεται σε ένα δοχείο στη φωτιά υφίσταται αύξηση της θερμοκρασίας. Το σημείο βρασμού του νερού είναι 100 ° C, οπότε όταν το σύστημα φτάσει σε αυτήν τη θερμοκρασία, θα αρχίσει να εξατμίζεται, αλλάζοντας από υγρό σε στερεή κατάσταση.

IV - Τήξη: Ο μόλυβδος έχει σημείο τήξης 327,5 ° C, το οποίο είναι σχετικά υψηλή θερμοκρασία. Ωστόσο, η τήξη μολύβδου είναι μια κοινή διαδικασία στις βιομηχανίες, η οποία δεν είναι τίποτα περισσότερο από τη μετάβαση από στερεά σε υγρή κατάσταση.

Ερώτηση 2 - (Mackenzie-SP)

Αναλύοντας τα δεδομένα στον πίνακα, μετρούμενο σε 1 atm, μπορούμε να πούμε ότι, σε θερμοκρασία 40 ° C και 1 atm:

Α) αιθέρας και αιθανόλη βρίσκονται στην αέρια φάση.

Β) ο αιθέρας βρίσκεται στην αέρια φάση και η αιθανόλη βρίσκεται στην υγρή φάση.

Γ) και οι δύο βρίσκονται στην υγρή φάση.

Ο) αιθέρας βρίσκεται στην υγρή φάση και η αιθανόλη βρίσκεται στην αέρια φάση.

Ε) και οι δύο βρίσκονται σε στερεά φάση.

Ανάλυση

Εναλλακτική Β. Εάν το σημείο βρασμού είναι το σημείο στο οποίο η ουσία αλλάζει σε αέρια κατάσταση, η αιθανόλη στους 40 ° C θα παραμένει σε υγρή κατάσταση. Ο αιθέρας έχει χαμηλότερο σημείο βρασμού, που είναι 34 ° C, οπότε στους 40 ° C θα βρίσκεται σε αέρια κατάσταση.

Ερώτηση3 - (Unicamp)Τα παγόβουνα επιπλέουν στο θαλασσινό νερό, όπως και ο πάγος σε ένα ποτήρι πόσιμο νερό. Φανταστείτε την αρχική κατάσταση ενός ποτηριού νερού και πάγου, σε θερμική ισορροπία σε θερμοκρασία 0 ° C. Με τον καιρό, ο πάγος λιώνει. Όσο υπάρχει πάγος, η θερμοκρασία του συστήματος

Α) παραμένει σταθερή αλλά ο όγκος του συστήματος αυξάνεται.
Β) παραμένει σταθερή αλλά μειώνεται ο όγκος του συστήματος.
Γ) μειώνεται και αυξάνεται ο όγκος του συστήματος.
D) μειώνεται, όπως και ο όγκος του συστήματος.

Ανάλυση

Εναλλακτική Β. Η θερμοκρασία παραμένει σταθερή έως ότου το παγόβουνο λιώσει εντελώς, καθώς υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας σε αναζήτηση θερμικής ισορροπίας μεταξύ των δύο φάσεων της ύλης. Το νερό είναι ένα από τα λίγα στοιχεία που αναγνωρίζουν διαφορετική πυκνότητα για διαφορετικές φυσικές καταστάσεις της ίδιας ένωσης.

Οπτικά μπορούμε να δούμε ότι η πυκνότητα πάγου είναι χαμηλότερη. Στην περίπτωση του παγόβουνου και σε ένα ποτήρι νερό και πάγο, ο πάγος μένει στην επιφάνεια. Αυτό συμβαίνει επειδή, όταν το νερό είναι παγωμένο, κατά τη διαδικασία σχηματισμού πάγου, κερδίζει όγκο, αλλά η μάζα παραμένει η ίδια όπως όταν ήταν νερό σε υγρή κατάσταση. Επομένως, όταν λιώνει το παγόβουνο, ο όγκος του συστήματος μειώνεται.

Από τη Laysa Bernardes Marques de Araújo
Καθηγητής Χημείας

Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/estados-fisicos-materia.htm