Powerpoint formatında kimyadan "Spirtlər" mövzusunda təqdimat. Məktəblilər üçün təqdimatda kimyəvi baxımdan spirtlər, onların fiziki xassələri və hidrogen halidləri ilə reaksiyalar haqqında danışan 12 slayd var.
Təqdimatdan fraqmentlər
Tarixdən
4-cü əsrdə bunu bilirdinizmi? e.ə e. insanlar tərkibində etil spirti olan içkilərin necə hazırlanacağını bilirdilərmi? Şərab meyvə və giləmeyvə şirələrinin mayalanması ilə istehsal olunurdu. Ancaq ondan məstedici komponenti çıxarmağı çox sonra öyrəndilər. 11-ci əsrdə kimyagərlər şərabın qızdırıldığı zaman ayrılan uçucu maddənin buxarlarını aşkar etdilər.
Fiziki xassələri
- Aşağı spirtlər suda çox həll olan, rəngsiz və qoxusuz mayelərdir.
- Yüksək spirtlər suda həll olunmayan bərk maddələrdir.
Fiziki xassələrin xüsusiyyəti: yığılma vəziyyəti
- Metil spirti (spirtlərin homoloji seriyasının ilk nümayəndəsi) mayedir. Bəlkə yüksək molekulyar çəkiyə malikdir? Yox. Karbon qazından çox azdır. Bəs onda nədir?
- Məlum olur ki, bütün məqam spirt molekulları arasında yaranan və ayrı-ayrı molekulların uçmasının qarşısını alan hidrogen bağlarındadır.
Fiziki xassələrin xüsusiyyəti: suda həll olma
- Aşağı spirtlər suda həll olunur, yüksək spirtlər həll olunmur. Niyə?
- Hidrogen bağları su molekulları arasında böyük həll olunmayan hissəyə malik olan spirt molekulunu saxlaya bilməyəcək qədər zəifdir.
Fiziki xüsusiyyətlərin xüsusiyyəti: büzülmə
- Niyə insanlar hesablama məsələlərini həll edərkən heç vaxt həcmdən deyil, yalnız kütlədən istifadə edirlər?
- 500 ml spirt və 500 ml su qarışdırın. 930 ml məhlul alırıq. Alkoqol və su molekulları arasındakı hidrogen bağları o qədər güclüdür ki, məhlulun ümumi həcmi azalır, onun "sıxılması" (latınca contraktio - sıxılma).
Spirtlər turşudurmu?
- Spirtlər qələvi metallarla reaksiya verir. Bu zaman hidroksil qrupunun hidrogen atomu metalla əvəz olunur. Turşu kimi görünür.
- Ancaq spirtlərin turşu xüsusiyyətləri çox zəifdir, o qədər zəifdir ki, spirtlər göstəricilərə təsir göstərmir.
Yol polisi ilə dostluq.
- Spirtli içkilər yol polisi ilə dostdurmu? Amma necə!
- Heç yol polisi inspektoru tərəfindən saxlanmısınız? Heç boruya nəfəs almısınız?
- Əgər bəxtiniz gətirmirsə, spirt oksidləşmə reaksiyasına məruz qalır, rəngin dəyişməsinə səbəb olur və siz cərimə ödəməlisiniz.
Su veririk 1
Suyun çıxarılması - temperatur 140 dərəcədən çox olduqda susuzlaşdırma intramolekulyar ola bilər. Bunun üçün katalizator - konsentratlı sulfat turşusu lazımdır.
Suyu geri verin 2
Temperatur azaldılırsa və katalizator eyni qalırsa, molekullararası dehidrasiya baş verəcəkdir.
Hidrogen halogenidləri ilə reaksiya.
Bu reaksiya geri çevrilir və katalizator - konsentratlı sulfat turşusu tələb edir.
Alkoqolla dost olmaq və ya dost olmamaq.
Maraqlı sual. Alkoqol ksenobiotikdir - insan orqanizmində tapılmayan, lakin onun həyati funksiyalarına təsir edən maddələr. Hamısı dozadan asılıdır.
- Alkoqol orqanizmi enerji ilə təmin edən qida maddəsidir. Orta əsrlərdə bədən enerjinin təxminən 25%-ni alkoqol qəbulu ilə alırdı.
- Alkoqol dezinfeksiyaedici və antibakterial təsir göstərən bir dərmandır.
- Spirt təbii bioloji prosesləri pozan, daxili orqanları və psixikanı məhv edən, həddindən artıq istehlak edildikdə ölümlə nəticələnən zəhərdir.
Aqreqasiya vəziyyətinin nə olduğu, bərk cisimlərin, mayelərin və qazların hansı xüsusiyyətlərə və xassələrə malik olması ilə bağlı suallar bir neçə təlim kurslarında müzakirə olunur. Maddənin öz xarakterik struktur xüsusiyyətlərinə malik üç klassik vəziyyəti vardır. Onların başa düşülməsi Yer elmləri, canlı orqanizmlər və sənaye fəaliyyətinin dərk edilməsində mühüm məqamdır. Bu suallar fizika, kimya, coğrafiya, geologiya, fiziki kimya və digər elmi fənlər tərəfindən öyrənilir. Müəyyən şəraitdə üç əsas vəziyyətdən birində olan maddələr temperaturun və təzyiqin artması və ya azalması ilə dəyişə bilər. Təbiətdə, texnologiyada və gündəlik həyatda baş verdiyi üçün bir birləşmə vəziyyətindən digərinə mümkün keçidləri nəzərdən keçirək.
Birləşmə vəziyyəti nədir?
Latın mənşəli "aggrego" sözü rus dilinə tərcümədə "qoşulmaq" deməkdir. Elmi termin eyni cismin, maddənin vəziyyətinə aiddir. Bərk cisimlərin, qazların və mayelərin müəyyən temperaturda və müxtəlif təzyiqlərdə olması Yerin bütün qabıqları üçün xarakterikdir. Üç əsas aqreqasiya vəziyyətinə əlavə olaraq dördüncüsü də var. Yüksək temperaturda və sabit təzyiqdə qaz plazmaya çevrilir. Birləşmə vəziyyətinin nə olduğunu daha yaxşı başa düşmək üçün maddələri və cisimləri təşkil edən ən kiçik hissəcikləri xatırlamaq lazımdır.
Yuxarıdakı diaqramda göstərilir: a - qaz; b - maye; c bərk cisimdir. Belə şəkillərdə dairələr maddələrin struktur elementlərini göstərir. Bu bir simvoldur; əslində atomlar, molekullar və ionlar bərk toplar deyil. Atomlar mənfi yüklü elektronların yüksək sürətlə hərəkət etdiyi müsbət yüklü nüvədən ibarətdir. Maddənin mikroskopik quruluşu haqqında biliklər müxtəlif məcmu formalar arasında mövcud olan fərqləri daha yaxşı anlamağa kömək edir.
Mikrokosmos haqqında fikirlər: Qədim Yunanıstandan XVII əsrə qədər
Fiziki cisimləri təşkil edən hissəciklər haqqında ilk məlumat Qədim Yunanıstanda ortaya çıxdı. Mütəfəkkirlər Demokrit və Epikur atom kimi bir anlayışı ortaya atdılar. Onlar hesab edirdilər ki, müxtəlif maddələrin bu ən kiçik bölünməz hissəcikləri bir formaya, müəyyən ölçülərə malikdir və bir-biri ilə hərəkət və qarşılıqlı təsir qabiliyyətinə malikdir. Atomizm öz dövrü üçün qədim Yunanıstanın ən qabaqcıl təlimi oldu. Lakin orta əsrlərdə onun inkişafı ləngidi. O vaxtdan bəri elm adamları Roma Katolik Kilsəsinin inkvizisiyası tərəfindən təqib edildi. Buna görə də müasir dövrə qədər maddənin vəziyyətinin nə olduğu barədə dəqiq bir anlayış yox idi. Yalnız XVII əsrdən sonra alimlər R.Boyl, M.Lomonosov, D.Dalton, A.Lavuazye atom-molekulyar nəzəriyyənin bu gün də öz əhəmiyyətini itirməmiş müddəalarını formalaşdırdılar.
Atomlar, molekullar, ionlar - maddənin strukturunun mikroskopik hissəcikləri
Mikrodünyanın dərk edilməsində mühüm irəliləyiş 20-ci əsrdə, elektron mikroskopun icad edildiyi zaman baş verdi. Alimlərin əvvəllər etdiyi kəşfləri nəzərə alaraq, mikrodünyanın tutarlı mənzərəsini bir araya gətirmək mümkün olub. Maddənin ən kiçik zərrəciklərinin vəziyyətini və davranışını təsvir edən nəzəriyyələr olduqca mürəkkəbdir; onlar sahəyə aiddirlər. müxtəlif maddələr.
- Atomlar kimyəvi cəhətdən bölünməz hissəciklərdir. Onlar kimyəvi reaksiyalarda saxlanılır, lakin nüvə reaksiyalarında məhv olurlar. Metallar və bir çox digər atom quruluşlu maddələr normal şəraitdə bərk birləşmə vəziyyətinə malikdirlər.
- Molekullar kimyəvi reaksiyalarda parçalanan və əmələ gələn hissəciklərdir. oksigen, su, karbon qazı, kükürd. Normal şəraitdə oksigen, azot, kükürd dioksid, karbon, oksigenin fiziki vəziyyəti qazdır.
- İonlar atomların və molekulların elektron qazandıqları və ya itirdikləri yüklü hissəciklərdir - mikroskopik mənfi yüklü hissəciklər. Bir çox duzlar ion quruluşuna malikdir, məsələn, xörək duzu, dəmir sulfat və mis sulfat.
Elə maddələr var ki, onların hissəcikləri müəyyən şəkildə kosmosda yerləşir. Atomların, ionların və molekulların nizamlı qarşılıqlı mövqeyinə kristal qəfəs deyilir. Tipik olaraq, ion və atom kristal qəfəsləri bərk cisimlər üçün xarakterikdir, molekulyar - mayelər və qazlar üçün. Almaz yüksək sərtliyi ilə seçilir. Onun atom kristal qəfəsi karbon atomlarından əmələ gəlir. Amma yumşaq qrafit də bu kimyəvi elementin atomlarından ibarətdir. Yalnız onlar kosmosda fərqli şəkildə yerləşirlər. Kükürdün adi yığılma vəziyyəti bərkdir, lakin yüksək temperaturda maddə maye və amorf kütləyə çevrilir.
Möhkəm birləşmə vəziyyətində olan maddələr
Normal şəraitdə bərk maddələr öz həcmini və formasını saxlayır. Məsələn, bir qum dənəsi, bir şəkər, duz, bir qaya və ya metal parçası. Şəkər qızdırsanız, maddə əriməyə başlayır, viskoz qəhvəyi mayeyə çevrilir. Gəlin istiləşməni dayandıraq və yenidən möhkəm alacağıq. Bu o deməkdir ki, bərk cismin maye halına keçməsinin əsas şərtlərindən biri onun qızması və ya maddənin hissəciklərinin daxili enerjisinin artmasıdır. Yemək üçün istifadə edilən duzun bərk aqreqasiya vəziyyəti də dəyişdirilə bilər. Ancaq süfrə duzunu əritmək üçün şəkəri qızdırmaqdan daha yüksək temperatur lazımdır. Məsələ burasındadır ki, şəkər molekullardan, xörək duzu isə bir-birinə daha güclü cəlb olunan yüklü ionlardan ibarətdir. Maye formada olan bərk maddələr öz formasını saxlamır, çünki kristal qəfəslər məhv olur.
Ərimə zamanı duzun maye aqreqat vəziyyəti kristallardakı ionlar arasındakı bağların qırılması ilə izah olunur. Elektrik yüklərini daşıya bilən yüklü hissəciklər buraxılır. Ərinmiş duzlar elektrik cərəyanını keçirir və keçiricidir. Kimya, metallurgiya və maşınqayırma sənayesində bərk maddələr yeni birləşmələr istehsal etmək və ya onlara müxtəlif formalar vermək üçün mayelərə çevrilir. Metal ərintiləri geniş yayılmışdır. Bərk xammalın yığılma vəziyyətinin dəyişməsi ilə bağlı onları əldə etməyin bir neçə yolu var.
Maye birləşmənin əsas vəziyyətlərindən biridir
Əgər dairəvi dibli kolbaya 50 ml su töksəniz, maddənin dərhal kimyəvi qab şəklini aldığını görəcəksiniz. Ancaq suyu kolbadan tökən kimi maye dərhal masanın səthinə yayılacaq. Suyun həcmi dəyişməz qalacaq - 50 ml, lakin onun forması dəyişəcək. Sadalanan xüsusiyyətlər maddənin maye mövcudluğu üçün xarakterikdir. Bir çox üzvi maddələr mayedir: spirtlər, bitki yağları, turşular.
Süd bir emulsiya, yəni yağ damcıları olan bir mayedir. Faydalı maye resurs neftdir. Quruda və okeanda qazma qurğularından istifadə etməklə quyulardan çıxarılır. Dəniz suyu həm də sənaye üçün xammaldır. Onun çaylarda və göllərdəki şirin sudan fərqi həll olunmuş maddələrin, əsasən duzların tərkibindədir. Su anbarlarının səthindən buxarlanarkən yalnız H 2 O molekulları buxar vəziyyətinə keçir, həll olunmuş maddələr qalır. Dəniz suyundan faydalı maddələrin alınması üsulları və onun təmizlənməsi üsulları bu xüsusiyyətə əsaslanır.
Duzlar tamamilə çıxarıldıqda distillə edilmiş su əldə edilir. 100°C-də qaynayır və 0°C-də donur. Salamuralar başqa temperaturda qaynayır və buza çevrilir. Məsələn, Şimal Buzlu Okeanında su 2 °C səth temperaturunda donur.
Normal şəraitdə civənin fiziki vəziyyəti mayedir. Bu gümüşü-boz metal adətən tibbi termometrləri doldurmaq üçün istifadə olunur. Qızdırıldıqda, civə sütunu miqyasda yüksəlir və maddə genişlənir. Niyə civə deyil, qırmızı boya ilə rənglənmiş spirt istifadə olunur? Bu, maye metalın xüsusiyyətləri ilə izah olunur. 30 dərəcə şaxtada civənin yığılma vəziyyəti dəyişir, maddə bərk olur.
Tibbi termometr qırılırsa və civə çölə tökülərsə, gümüş topları əllərinizlə toplamaq təhlükəlidir. Civə buxarını nəfəs almaq zərərlidir, bu maddə çox zəhərlidir. Belə hallarda uşaqlar kömək üçün valideynlərinə və böyüklərə müraciət etməlidirlər.
Qaz halı
Qazlar nə həcmini, nə də formasını saxlaya bilmir. Kolbanı yuxarıya qədər oksigenlə dolduraq (kimyəvi formulu O2-dir). Biz kolbanı açan kimi maddənin molekulları otaqdakı hava ilə qarışmağa başlayacaq. Bu, Brownian hərəkətinə görə baş verir. Hətta qədim yunan alimi Demokrit belə hesab edirdi ki, maddə hissəcikləri daimi hərəkətdədir. Bərk cisimlərdə normal şəraitdə atomların, molekulların və ionların kristal qəfəsdən çıxmaq və ya digər hissəciklərlə əlaqədən azad olmaq imkanı yoxdur. Bu, yalnız kənardan böyük miqdarda enerji verildikdə mümkündür.
Mayelərdə hissəciklər arasındakı məsafə bərk cisimlərə nisbətən bir qədər böyükdür, molekullararası bağları qırmaq üçün daha az enerji tələb olunur. Məsələn, oksigenin maye vəziyyəti yalnız qazın temperaturu -183 °C-ə qədər azaldıqda müşahidə olunur. -223 °C-də O 2 molekulları bərk maddə əmələ gətirir. Temperatur bu dəyərlərdən yuxarı qalxdıqda oksigen qaza çevrilir. Normal şəraitdə məhz bu formada rast gəlinir. Sənaye müəssisələrində atmosfer havasını ayırmaq və ondan azot və oksigen almaq üçün xüsusi qurğular fəaliyyət göstərir. Əvvəlcə hava soyudulur və mayeləşdirilir, sonra temperatur tədricən artır. Azot və oksigen müxtəlif şəraitdə qazlara çevrilir.
Yer atmosferi həcmcə 21% oksigen və 78% azotdan ibarətdir. Bu maddələr planetin qazlı qabığında maye halında tapılmır. Maye oksigen açıq mavi rəngdədir və tibbi şəraitdə istifadə üçün yüksək təzyiqdə silindrləri doldurmaq üçün istifadə olunur. Sənayedə və tikintidə mayeləşdirilmiş qazlar bir çox prosesləri həyata keçirmək üçün lazımdır. Oksigen qaz qaynağı və metalların kəsilməsi üçün, kimyada isə qeyri-üzvi və üzvi maddələrin oksidləşmə reaksiyaları üçün lazımdır. Bir oksigen silindrinin klapanını açsanız, təzyiq azalır və maye qaza çevrilir.
Mayeləşdirilmiş propan, metan və butan enerji, nəqliyyat, sənaye və məişət fəaliyyətlərində geniş istifadə olunur. Bu maddələr təbii qazdan və ya neft xammalının krekinq (parçalanması) zamanı əldə edilir. Karbon maye və qaz qarışıqları bir çox ölkələrin iqtisadiyyatında mühüm rol oynayır. Amma neft və təbii qaz ehtiyatları ciddi şəkildə tükənib. Alimlərin fikrincə, bu xammal 100-120 il davam edəcək. Alternativ enerji mənbəyi hava axınıdır (külək). Elektrik stansiyalarının istismarı üçün dənizlərin və okeanların sahillərindəki sürətli axan çaylardan və gelgitlərdən istifadə olunur.
Oksigen, digər qazlar kimi, plazmanı təmsil edən dördüncü birləşmə vəziyyətində ola bilər. Bərk haldan qaz halına qeyri-adi keçid kristal yodun xarakterik xüsusiyyətidir. Tünd bənövşəyi maddə sublimasiyaya məruz qalır - maye vəziyyətini keçərək qaza çevrilir.
Maddənin bir məcmu formasından digərinə keçidlər necə baş verir?
Maddələrin məcmu vəziyyətindəki dəyişikliklər kimyəvi çevrilmələrlə əlaqəli deyil, bunlar fiziki hadisələrdir. Temperatur yüksəldikcə bir çox bərk maddələr əriyir və maye halına gəlir. Temperaturun daha da artması buxarlanmaya, yəni maddənin qaz halına gəlməsinə səbəb ola bilər. Təbiətdə və iqtisadiyyatda bu cür keçidlər Yerdəki əsas maddələrdən biri üçün xarakterikdir. Buz, maye, buxar müxtəlif xarici şəraitdə suyun vəziyyətləridir. Mürəkkəb eynidir, formulası H 2 O. 0 ° C temperaturda və bu dəyərdən aşağı olduqda su kristallaşır, yəni buza çevrilir. Temperatur yüksəldikcə yaranan kristallar məhv olur - buz əriyir və yenidən maye su alınır. Qızdırıldıqda, buxarlanma meydana gəlir - suyun qaza çevrilməsi - hətta aşağı temperaturda. Məsələn, donmuş gölməçələr tədricən yox olur, çünki su buxarlanır. Şaxtalı havada belə yaş çamaşırlar quruyur, lakin bu proses isti gündən daha uzun çəkir.
Suyun bir vəziyyətdən digərinə sadalanan bütün keçidləri Yerin təbiəti üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Atmosfer hadisələri, iqlim və hava Dünya Okeanının səthindən suyun buxarlanması, bulud və duman şəklində rütubətin quruya keçməsi, yağıntılar (yağış, qar, dolu) ilə əlaqələndirilir. Bu hadisələr təbiətdəki Dünya su dövranının əsasını təşkil edir.
Kükürdün məcmu halları necə dəyişir?
Normal şəraitdə kükürd parlaq parlaq kristallar və ya açıq sarı tozdur, yəni bərk maddədir. Qızdırıldıqda kükürdün fiziki vəziyyəti dəyişir. Birincisi, temperatur 190 °C-ə yüksəldikdə, sarı maddə əriyir və mobil mayeyə çevrilir.
Soyuq suya tez maye kükürd töksəniz, qəhvəyi amorf kütlə alırsınız. Kükürd əriməsinin daha da istiləşməsi ilə getdikcə daha viskoz olur və qaralır. 300 °C-dən yuxarı temperaturda kükürdün yığılma vəziyyəti yenidən dəyişir, maddə maye xassələrini alır və hərəkətli olur. Bu keçidlər elementin atomlarının müxtəlif uzunluqlu zəncirlər yaratmaq qabiliyyətinə görə yaranır.
Niyə maddələr müxtəlif fiziki vəziyyətdə ola bilər?
Sadə bir maddə olan kükürdün yığılma vəziyyəti adi şəraitdə bərkdir. Kükürd dioksidi qazdır, sulfat turşusu sudan daha ağır olan yağlı mayedir. Xlorid və azot turşularından fərqli olaraq, uçucu deyil, molekullar onun səthindən buxarlanmır. Kristalları qızdırmaqla əldə edilən plastik kükürd hansı aqreqasiya vəziyyətinə malikdir?
Amorf formada maddə əhəmiyyətsiz axıcılığa malik maye quruluşuna malikdir. Lakin plastik kükürd eyni zamanda öz formasını (bərk kimi) saxlayır. Bərk cisimlərin bir sıra xarakterik xüsusiyyətlərinə malik maye kristallar var. Beləliklə, maddənin müxtəlif şəraitdə vəziyyəti onun təbiətindən, temperaturundan, təzyiqindən və digər xarici şəraitdən asılıdır.
Bərk cisimlərin quruluşunda hansı xüsusiyyətlər mövcuddur?
Maddənin əsas aqreqat halları arasında mövcud fərqlər atomlar, ionlar və molekullar arasındakı qarşılıqlı əlaqə ilə izah olunur. Məsələn, nə üçün maddənin bərk vəziyyəti cisimlərin həcmini və formasını saxlamaq qabiliyyətinə səbəb olur? Metalın və ya duzun kristal qəfəsində struktur hissəcikləri bir-birinə cəlb olunur. Metallarda müsbət yüklü ionlar “elektron qazı” adlanan bir metal parçasındakı sərbəst elektronlar toplusu ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Duz kristalları əks yüklü hissəciklərin - ionların cəlb edilməsi səbəbindən yaranır. Bərk cisimlərin yuxarıdakı struktur vahidləri arasındakı məsafə hissəciklərin özlərinin ölçülərindən xeyli kiçikdir. Bu vəziyyətdə elektrostatik cazibə fəaliyyət göstərir, güc verir, lakin itələmə kifayət qədər güclü deyil.
Maddənin birləşməsinin bərk vəziyyətini məhv etmək üçün səy göstərilməlidir. Metallar, duzlar və atom kristalları çox yüksək temperaturda əriyir. Məsələn, dəmir 1538 °C-dən yuxarı temperaturda maye halına gəlir. Volfram odadavamlıdır və ampullər üçün közərmə filamentləri hazırlamaq üçün istifadə olunur. 3000 °C-dən yuxarı temperaturda maye halına gələn ərintilər var. Yer üzündə bir çoxları möhkəm vəziyyətdədirlər. Bu xammal mədənlərdə və karxanalarda texnologiyadan istifadə edilməklə çıxarılır.
Hətta bir ionu kristaldan ayırmaq üçün böyük miqdarda enerji sərf edilməlidir. Ancaq kristal qəfəsin parçalanması üçün duzu suda həll etmək kifayətdir! Bu hadisə suyun qütb həlledici kimi heyrətamiz xüsusiyyətləri ilə izah olunur. H 2 O molekulları duz ionları ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, aralarındakı kimyəvi bağı məhv edir. Beləliklə, həll müxtəlif maddələrin sadə qarışığı deyil, onların arasında fiziki-kimyəvi qarşılıqlı təsirdir.
Maye molekulları necə qarşılıqlı təsir göstərir?
Su maye, bərk və qaz (buxar) ola bilər. Bunlar normal şəraitdə onun əsas birləşmə hallarıdır. Su molekulları iki hidrogen atomunun bağlandığı bir oksigen atomundan ibarətdir. Molekulda kimyəvi bağın qütbləşməsi baş verir və oksigen atomlarında qismən mənfi yük yaranır. Hidrogen, başqa bir molekulun oksigen atomu tərəfindən cəlb edilən molekulda müsbət qütbə çevrilir. Buna "hidrogen bağı" deyilir.
Aqreqasiyanın maye vəziyyəti struktur hissəciklər arasında onların ölçüləri ilə müqayisə edilə bilən məsafələrlə xarakterizə olunur. Cazibə var, lakin zəifdir, ona görə də su öz formasını saxlamır. Buxarlanma hətta otaq temperaturunda da mayenin səthində meydana gələn bağların məhv olması səbəbindən baş verir.
Qazlarda molekullararası qarşılıqlı təsirlər mövcuddurmu?
Maddənin qaz halı bir sıra parametrlərə görə maye və bərkdən fərqlənir. Qazların struktur hissəcikləri arasında molekulların ölçülərindən çox böyük boşluqlar var. Bu zaman cazibə qüvvələri ümumiyyətlə hərəkət etmir. Qazlı birləşmənin vəziyyəti havada mövcud olan maddələr üçün xarakterikdir: azot, oksigen, karbon qazı. Aşağıdakı şəkildə, birinci kub qazla, ikincisi maye ilə, üçüncüsü isə bərk cisimlə doludur.
Bir çox maye uçucudur, maddənin molekulları onların səthindən qoparaq havaya keçir. Məsələn, açıq bir şüşə hidroklor turşusunun açılışına ammonyak batırılmış bir pambıq çubuq gətirsəniz, ağ tüstü görünür. Xlorid turşusu ilə ammonyak arasında kimyəvi reaksiya birbaşa havada baş verir və ammonium xlorid əmələ gəlir. Bu maddə hansı birləşmə vəziyyətindədir? Onun ağ tüstü əmələ gətirən hissəcikləri duzun kiçik bərk kristallarıdır. Bu təcrübə başlıq altında aparılmalıdır, maddələr zəhərlidir.
Nəticə
Qazın birləşmə vəziyyətini bir çox görkəmli fizik və kimyaçılar öyrənmişlər: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Clayperon, Mendeleev, Le Chatelier. Alimlər xarici şərait dəyişdikdə qaz halında olan maddələrin kimyəvi reaksiyalardakı davranışını izah edən qanunlar tərtib etmişlər. Açıq naxışlar təkcə məktəb və universitetlərin fizika və kimya dərsliklərinə daxil edilmirdi. Bir çox kimya sənayesi maddələrin müxtəlif birləşmə vəziyyətlərində davranışı və xassələri haqqında biliklərə əsaslanır.
Ən çox yayılmış məlumat üç aqreqasiya vəziyyəti haqqındadır: maye, bərk, qaz; bəzən plazmanı xatırlayırlar, daha az tez-tez maye kristal. Bu yaxınlarda internetdə məşhur () Stiven Fraydan götürülmüş maddənin 17 fazasının siyahısı yayılıb. Ona görə də onlar haqqında sizə daha ətraflı məlumat verəcəyik, çünki... Kainatda baş verən prosesləri daha yaxşı başa düşmək üçün materiya haqqında bir az daha çox bilməlisiniz.
Aşağıda verilmiş maddənin ümumi hallarının siyahısı ən soyuq vəziyyətdən ən isti vəziyyətə qədər artır və s. davam etdirilə bilər. Eyni zamanda, başa düşmək lazımdır ki, ən “sıxılmamış” qaz halından (№ 11) siyahının hər iki tərəfinə qədər, maddənin sıxılma dərəcəsi və təzyiqi (belə tədqiq edilməmiş bəzi qeyd-şərtlərlə) kvant, şüa və ya zəif simmetrik) kimi hipotetik hallar artır.Mətndən sonra maddənin faza keçidlərinin əyani qrafiki göstərilir.
1. Kvant- temperatur mütləq sıfıra endikdə əldə edilən maddənin yığılma vəziyyəti, nəticədə daxili bağlar yox olur və maddə sərbəst kvarklara parçalanır.
2. Bose-Einstein kondensatı- əsası bozonlar olan, mütləq sıfıra yaxın temperatura (mütləq sıfırdan dərəcənin milyonda birindən az) qədər soyudulmuş maddənin yığılma vəziyyəti. Belə güclü soyudulmuş vəziyyətdə kifayət qədər çox sayda atom özünü minimum mümkün kvant vəziyyətlərində tapır və kvant effektləri makroskopik səviyyədə özünü göstərməyə başlayır. Bose-Einstein kondensatı (çox vaxt Bose kondensatı və ya sadəcə olaraq "bek" adlanır) kimyəvi elementi son dərəcə aşağı temperaturlara (adətən mütləq sıfırdan bir qədər yuxarı, mənfi 273 dərəcə Selsi) soyuduqda meydana gəlir. , hər şeyin olduğu nəzəri temperaturdur. hərəkətini dayandırır).
Məhz burada tamamilə qəribə şeylər baş verməyə başlayır. Adətən yalnız atom səviyyəsində müşahidə olunan proseslər indi çılpaq gözlə müşahidə oluna biləcək qədər böyük ölçülərdə baş verir. Məsələn, bir laboratoriya stəkanına "geri" yerləşdirsəniz və istədiyiniz temperaturu təmin etsəniz, maddə divardan yuxarı sürünməyə başlayacaq və nəticədə öz-özünə çıxacaq.
Göründüyü kimi, burada bir maddənin öz enerjisini azaltmaq üçün əbəs cəhdi ilə qarşılaşırıq (bu, artıq bütün mümkün səviyyələrin ən aşağısındadır).
Soyuducu avadanlıqdan istifadə edərək atomları yavaşlatmaq Bose və ya Bose-Einstein kondensatı kimi tanınan tək kvant vəziyyəti yaradır. Bu hadisə 1925-ci ildə S.Bosenin işinin ümumiləşdirilməsi nəticəsində A.Eynşteyn tərəfindən proqnozlaşdırıldı, burada kütləsiz fotonlardan tutmuş kütlə daşıyan atomlara qədər olan hissəciklər üçün statistik mexanika quruldu (Eynşteynin itirilmiş hesab edilən əlyazması kəşf edildi) 2005-ci ildə Leiden Universitetinin kitabxanasında). Bose və Eynşteynin səyləri Bose-nin Bose-Einstein statistikasına tabe olan bir qaz konsepsiyası ilə nəticələndi və bu, bozonlar adlanan tam spinli eyni hissəciklərin statistik paylanmasını təsvir edir. Məsələn, fərdi elementar hissəciklər - fotonlar və bütöv atomlar olan bozonlar bir-biri ilə eyni kvant vəziyyətlərində ola bilər. Eynşteyn təklif etdi ki, bozon atomlarının çox aşağı temperaturlara qədər soyudulması onların mümkün olan ən aşağı kvant vəziyyətinə çevrilməsinə (və ya başqa sözlə, kondensasiyasına) səbəb olacaq. Belə kondensasiyanın nəticəsi maddənin yeni formasının yaranması olacaq.
Bu keçid kritik temperaturun altında baş verir, bu, heç bir daxili sərbəstlik dərəcəsi olmayan qarşılıqlı təsirdə olmayan hissəciklərdən ibarət homojen üçölçülü qaz üçündir.
3. Fermion kondensatı- bir maddənin aqreqasiya vəziyyəti, arxaya bənzər, lakin quruluşca fərqlidir. Mütləq sıfıra yaxınlaşdıqca, atomlar öz bucaq momentumunun (spin) böyüklüyündən asılı olaraq fərqli davranırlar. Bozonların tam fırlanması var, fermionların isə 1/2 (1/2, 3/2, 5/2) qatları olan spinləri var. Fermionlar heç bir iki fermionun eyni kvant vəziyyətinə malik ola bilməyəcəyini bildirən Pauli istisna prinsipinə tabe olurlar. Bozonlar üçün belə bir qadağa yoxdur və buna görə də onlar bir kvant vəziyyətində mövcud olmaq və bununla da Bose-Einstein kondensatı adlanan kondensat yaratmaq imkanına malikdirlər. Bu kondensatın formalaşması prosesi superkeçirici vəziyyətə keçiddən məsuldur.
Elektronların spini 1/2-dir və buna görə də fermionlar kimi təsnif edilir. Onlar cüt-cüt birləşərək (Kuper cütləri adlanır) sonra Bose kondensatı əmələ gətirirlər.
Amerika alimləri dərin soyutma yolu ilə fermion atomlarından bir növ molekul əldə etməyə çalışıblar. Həqiqi molekullardan fərq ondan ibarət idi ki, atomlar arasında heç bir kimyəvi əlaqə yox idi - onlar sadəcə olaraq qarşılıqlı əlaqədə hərəkət edirdilər. Atomlar arasındakı bağın Cooper cütlərindəki elektronlar arasında olduğundan daha güclü olduğu ortaya çıxdı. Nəticədə yaranan cüt fermionlar artıq 1/2-nin qatı olmayan ümumi spinə malikdirlər, buna görə də onlar artıq bozonlar kimi davranırlar və tək kvant vəziyyəti ilə Bose kondensatı yarada bilirlər. Təcrübə zamanı kalium-40 atomlu bir qaz 300 nanokelvinə qədər soyudulmuş, qaz isə optik tələ adlanan bir yerə bağlanmışdır. Sonra xarici maqnit sahəsi tətbiq olundu, onun köməyi ilə atomlar arasında qarşılıqlı təsirlərin xarakterini dəyişdirmək mümkün oldu - güclü itələmə əvəzinə güclü cazibə müşahidə olunmağa başladı. Maqnit sahəsinin təsirini təhlil edərkən, atomların Kuper elektron cütləri kimi davranmağa başladığı bir dəyər tapmaq mümkün idi. Təcrübənin növbəti mərhələsində alimlər fermion kondensatı üçün superkeçiricilik effektləri əldə etməyi gözləyirlər.
4. Həddindən artıq maye maddə- bir maddənin faktiki olaraq heç bir özlülüyünə malik olmadığı və axın zamanı bərk səthlə sürtünmə hiss etmədiyi bir vəziyyət. Bunun nəticəsi, məsələn, cazibə qüvvəsinə qarşı divarları boyunca həddindən artıq maye heliumun gəmidən tam kortəbii "sürünməsi" kimi maraqlı bir təsirdir. Təbii ki, burada enerjinin saxlanması qanununun pozulması yoxdur. Sürtünmə qüvvələri olmadıqda, helium yalnız cazibə qüvvələri, helium ilə gəminin divarları və helium atomları arasında atomlararası qarşılıqlı təsir qüvvələri ilə hərəkət edir. Beləliklə, atomlararası qarşılıqlı təsir qüvvələri birləşən bütün digər qüvvələrdən üstündür. Nəticədə, helium mümkün qədər bütün mümkün səthlərə yayılmağa meyllidir və buna görə də gəminin divarları boyunca "səyahət edir". 1938-ci ildə sovet alimi Pyotr Kapitsa heliumun həddindən artıq maye vəziyyətdə ola biləcəyini sübut etdi.
Qeyd etmək lazımdır ki, heliumun bir çox qeyri-adi xüsusiyyətləri uzun müddətdir məlumdur. Ancaq son illərdə bu kimyəvi element bizi maraqlı və gözlənilməz təsirlərlə əzizləməkdədir. Beləliklə, 2004-cü ildə Pensilvaniya Universitetindən Moses Chan və Eun-Syong Kim heliumun tamamilə yeni bir vəziyyətini - həddindən artıq maye bərk maddəni əldə etməyə müvəffəq olduqlarını elan etməklə elm dünyasını maraqlandırdılar. Bu vəziyyətdə, kristal qəfəsdəki bəzi helium atomları digərlərinin ətrafında axa bilər və helium beləliklə öz içindən keçə bilər. “Fövqəladə sərtlik” effekti nəzəri olaraq hələ 1969-cu ildə proqnozlaşdırılıb. Və sonra 2004-cü ildə eksperimental təsdiq var idi. Lakin sonradan və çox maraqlı təcrübələr göstərdi ki, hər şey o qədər də sadə deyil və ola bilsin ki, əvvəllər bərk heliumun həddindən artıq mayeliyi kimi qəbul edilən fenomenin bu cür şərhi düzgün deyil.
ABŞ-ın Braun Universitetindən Humphrey Marisin rəhbərlik etdiyi alimlərin təcrübəsi sadə və zərif idi. Alimlər maye helium olan qapalı çənin içinə tərs bir sınaq borusu yerləşdirdilər. Heliumun bir hissəsini sınaq borusunda və rezervuarda elə dondurdular ki, sınaq borusunun içərisində maye ilə bərk cisim arasındakı sərhəd anbardakından daha yüksək olsun. Başqa sözlə, sınaq borusunun yuxarı hissəsində maye helium, aşağı hissəsində bərk helium var idi, o, rəvan şəkildə anbarın bərk fazasına keçdi, onun üzərində bir az maye helium töküldü - mayedən daha aşağı. sınaq borusunda səviyyə. Əgər maye helium bərk heliumdan sızmağa başlasaydı, o zaman səviyyələr arasındakı fərq azalacaq və sonra bərk supermaye helium haqqında danışmaq olar. Və prinsipcə, 13 təcrübədən üçündə səviyyə fərqi faktiki olaraq azaldı.
5. Çox sərt maddə- maddənin şəffaf olduğu və maye kimi "axa bildiyi", lakin əslində özlülükdən məhrum olduğu bir birləşmə vəziyyəti. Belə mayelər uzun illərdir ki, məlumdur, onlara superfluidlər deyilir. Fakt budur ki, həddindən artıq maye qarışdırılsa, o, demək olar ki, həmişəlik dövr edəcək, normal maye isə sonda sakitləşəcək. İlk iki superfluid helium-4 və helium-3 istifadə edərək tədqiqatçılar tərəfindən yaradılmışdır. Onlar demək olar ki, mütləq sıfıra - mənfi 273 dərəcəyə qədər soyudular. Helium-4-dən isə amerikalı alimlər super bərk cisim əldə edə bildilər. Onlar donmuş heliumu 60 dəfədən çox təzyiqlə sıxıb, sonra maddə ilə doldurulmuş şüşəni fırlanan diskin üzərinə qoyublar. 0,175 dərəcə Selsi temperaturunda disk birdən-birə daha sərbəst fırlanmağa başladı ki, bu da elm adamlarının dediyinə görə, heliumun super bədənə çevrildiyini göstərir.
6. Möhkəm- forma sabitliyi və tarazlıq mövqeləri ətrafında kiçik titrəmələr həyata keçirən atomların istilik hərəkətinin xarakteri ilə xarakterizə olunan maddənin yığılma vəziyyəti. Bərk cisimlərin sabit vəziyyəti kristaldir. Atomlar arasında ion, kovalent, metal və digər növ bağlara malik bərk cisimlər var ki, bu da onların fiziki xassələrinin müxtəlifliyini müəyyən edir. Bərk cisimlərin elektrik və bəzi digər xassələri əsasən onun atomlarının xarici elektronlarının hərəkətinin təbiəti ilə müəyyən edilir. Elektrik xassələrinə görə bərk cisimlər dielektriklərə, yarımkeçiricilərə və metallara, maqnit xassələrinə görə bərk cisimlər diamaqnit, paramaqnit və nizamlı maqnit quruluşlu cisimlərə bölünür. Bərk cisimlərin xassələrinin tədqiqi böyük bir sahəyə - inkişafı texnologiyanın ehtiyacları ilə stimullaşdırılan bərk cisim fizikasına birləşdi.
7. Amorf bərk- atomların və molekulların nizamsız düzülüşünə görə fiziki xassələrin izotropiyası ilə xarakterizə olunan maddənin kondensasiya olunmuş birləşmə vəziyyəti. Amorf bərk cisimlərdə atomlar təsadüfi yerləşmiş nöqtələr ətrafında titrəyir. Kristal vəziyyətdən fərqli olaraq, bərk amorfdan mayeyə keçid tədricən baş verir. Müxtəlif maddələr amorf vəziyyətdədir: şüşə, qatranlar, plastiklər və s.
8. Maye kristal maddənin kristal və maye xassələrini eyni vaxtda nümayiş etdirdiyi spesifik birləşmə vəziyyətidir. Dərhal qeyd etmək lazımdır ki, bütün maddələr maye kristal vəziyyətdə ola bilməz. Bununla belə, mürəkkəb molekulları olan bəzi üzvi maddələr xüsusi birləşmə vəziyyəti - maye kristallıq yarada bilər. Bu vəziyyət müəyyən maddələrin kristalları əridikdə baş verir. Onlar əridikdə adi mayelərdən fərqlənən maye kristal faza əmələ gəlir. Bu faza kristalın ərimə temperaturundan bir qədər yüksək temperatura qədər olan diapazonda mövcuddur, qızdırıldıqda maye kristal adi mayeyə çevrilir.
Maye kristal maye və adi kristaldan nə ilə fərqlənir və onlara necə bənzəyir? Adi bir maye kimi, maye kristal da axıcılığa malikdir və yerləşdirildiyi qabın formasını alır. Hamıya məlum olan kristallardan belə fərqlənir. Lakin onu maye ilə birləşdirən bu xassəsinə baxmayaraq, kristallara xas xüsusiyyətə malikdir. Bu, kristalı meydana gətirən molekulların fəzada düzülüşüdür. Düzdür, bu sıralama adi kristallarda olduğu kimi tam deyil, lakin buna baxmayaraq, maye kristalların xassələrinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir ki, bu da onları adi mayelərdən fərqləndirir. Maye kristal əmələ gətirən molekulların natamam fəza düzülüşü onda özünü göstərir ki, maye kristallarda molekulların ağırlıq mərkəzlərinin fəza düzülüşündə tam nizam yoxdur, baxmayaraq ki, qismən nizam ola bilər. Bu o deməkdir ki, onların sərt kristal qəfəsləri yoxdur. Buna görə də maye kristallar, adi mayelər kimi, axıcılıq xüsusiyyətinə malikdirlər.
Maye kristalların onları adi kristallara yaxınlaşdıran məcburi bir xüsusiyyəti molekulların məkan yönümünün nizamının olmasıdır. Oriyentasiyada bu sıra, məsələn, maye kristal nümunəsindəki molekulların bütün uzun oxlarının eyni şəkildə yönəldilməsi ilə özünü göstərə bilər. Bu molekulların uzunsov forması olmalıdır. Molekulyar oxların ən sadə adlandırılmış sırasına əlavə olaraq, maye kristalda molekulların daha mürəkkəb oriyentasiya sırası baş verə bilər.
Molekulyar oxların sıralanma növündən asılı olaraq maye kristallar üç növə bölünür: nematik, smektik və xolesterik.
Maye kristalların fizikası və onların tətbiqi üzrə tədqiqatlar hazırda dünyanın bütün ən inkişaf etmiş ölkələrində geniş cəbhədə aparılır. Yerli tədqiqatlar həm akademik, həm də sənaye tədqiqat institutlarında cəmləşib və uzun bir ənənəyə malikdir. V.K.-nin 30-cu illərdə Leninqradda tamamlanan əsərləri geniş şəkildə tanındı və tanındı. Frederiks V.N. Tsvetkova. Son illərdə maye kristalların sürətli tədqiqi yerli tədqiqatçıların da ümumilikdə maye kristalların öyrənilməsinin və xüsusən də maye kristalların optikasının inkişafına mühüm töhfə verdiyini gördü. Beləliklə, İ.G.-nin əsərləri. Çistyakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovski, S.A. Pikina, L.M. Blinov və bir çox başqa sovet tədqiqatçıları elmi ictimaiyyətə geniş tanınır və maye kristalların bir sıra effektiv texniki tətbiqləri üçün əsas kimi xidmət edir.
Maye kristalların mövcudluğu çoxdan, yəni 1888-ci ildə, yəni təxminən bir əsr əvvəl qurulmuşdur. Elm adamları maddənin bu vəziyyəti ilə 1888-ci ildən əvvəl qarşılaşsalar da, rəsmi olaraq sonradan kəşf edildi.
Maye kristalları ilk kəşf edən avstriyalı botanik Reinitzer olmuşdur. O, sintez etdiyi yeni xolesteril benzoat maddəsini tədqiq edərkən aşkar etdi ki, 145°C temperaturda bu maddənin kristalları əriyir və işığı güclü səpələyən buludlu maye əmələ gətirir. İstilik davam etdikcə, 179 ° C temperatura çatdıqda, maye şəffaf olur, yəni adi bir maye, məsələn, su kimi optik olaraq davranmağa başlayır. Xolesteril benzoat bulanıq fazada gözlənilməz xüsusiyyətlər göstərdi. Bu fazanı qütbləşdirici mikroskop altında araşdıran Reinitzer onun iki qırılma olduğunu aşkar etdi. Bu o deməkdir ki, işığın sınma indeksi, yəni bu fazada işığın sürəti qütbləşmədən asılıdır.
9. Maye- bərk vəziyyətin (həcmin saxlanması, müəyyən dartılma gücü) və qaz halının (forma dəyişkənliyi) xüsusiyyətlərini birləşdirən maddənin aqreqasiya vəziyyəti. Mayelər hissəciklərin (molekulların, atomların) düzülüşündə qısa məsafəli nizamla və molekulların istilik hərəkətinin kinetik enerjisində və onların potensial qarşılıqlı təsir enerjisində kiçik fərqlə xarakterizə olunur. Maye molekullarının istilik hərəkəti tarazlıq mövqeləri ətrafındakı salınımlardan və bir tarazlıq vəziyyətindən digərinə nisbətən nadir sıçrayışlardan ibarətdir; mayenin axıcılığı bununla bağlıdır.
10. Superkritik maye(SCF) maye və qaz fazaları arasındakı fərqin aradan qalxdığı bir maddənin birləşmə vəziyyətidir. Kritik nöqtəsindən yuxarı temperatur və təzyiqdə olan hər hansı bir maddə superkritik mayedir. Superkritik vəziyyətdə olan maddənin xassələri onun qaz və maye fazalarındakı xassələri arasında aralıqdır. Beləliklə, SCF yüksək sıxlığa, mayeyə yaxın və qazlar kimi aşağı özlülüyünə malikdir. Bu vəziyyətdə diffuziya əmsalı maye və qaz arasında aralıq dəyərə malikdir. Superkritik vəziyyətdə olan maddələr laboratoriya və sənaye proseslərində üzvi həlledicilərin əvəzedicisi kimi istifadə edilə bilər. Superkritik su və superkritik karbon dioksid müəyyən xüsusiyyətlərə görə ən böyük maraq və paylama almışdır.
Superkritik vəziyyətin ən vacib xüsusiyyətlərindən biri maddələri həll etmək qabiliyyətidir. Mayenin temperaturunu və ya təzyiqini dəyişdirərək, onun xassələrini geniş diapazonda dəyişə bilərsiniz. Beləliklə, xassələri maye və ya qaza yaxın olan maye əldə etmək mümkündür. Beləliklə, mayenin həll olma qabiliyyəti artan sıxlıq ilə (sabit temperaturda) artır. Artan təzyiqlə sıxlıq artdığından, təzyiqin dəyişdirilməsi mayenin həll olma qabiliyyətinə təsir göstərə bilər (sabit temperaturda). Temperatur vəziyyətində, mayenin xüsusiyyətlərindən asılılıq bir qədər daha mürəkkəbdir - sabit sıxlıqda mayenin həlletmə qabiliyyəti də artır, lakin kritik nöqtəyə yaxın temperaturun bir qədər artması kəskin düşməyə səbəb ola bilər. sıxlıqda və müvafiq olaraq həll etmə qabiliyyəti. Superkritik mayelər bir-biri ilə məhdudiyyətsiz qarışır, buna görə də qarışığın kritik nöqtəsinə çatdıqda sistem həmişə birfazalı olacaq. İkili qarışığın təxmini kritik temperaturu Tc(mix) = (mol fraksiya A) x TcA + (mol kəsr B) x TcB maddələrinin kritik parametrlərinin arifmetik ortası kimi hesablana bilər.
11. Qazlı- (Fransızca qaz, yunan dilindən xaos - xaos), onun hissəciklərinin (molekulların, atomların, ionların) istilik hərəkətinin kinetik enerjisinin onlar arasındakı qarşılıqlı təsirlərin potensial enerjisini əhəmiyyətli dərəcədə üstələdiyi və buna görə də bir maddənin birləşmə vəziyyəti. hissəciklər sərbəst hərəkət edir, xarici sahələr olmadıqda ona verilən bütün həcmi bərabər şəkildə doldurur.
12. Plazma- (yunan plazmasından - heykəllənmiş, formalı), müsbət və mənfi yüklərin konsentrasiyalarının bərabər olduğu ionlaşmış qaz olan maddənin vəziyyəti (kvazi neytrallıq). Kainatdakı maddənin böyük əksəriyyəti plazma vəziyyətindədir: ulduzlar, qalaktik dumanlıqlar və ulduzlararası mühit. Yerin yaxınlığında plazma günəş küləyi, maqnitosfer və ionosfer şəklində mövcuddur. İdarə olunan termonüvə birləşməsini həyata keçirmək məqsədi ilə deyterium və tritium qarışığından yüksək temperaturlu plazma (T ~ 106 - 108K) tədqiq edilir. Aşağı temperaturlu plazma (T Ј 105K) müxtəlif qaz-boşaltma qurğularında (qaz lazerləri, ion cihazları, MHD generatorları, plazmatronlar, plazma mühərrikləri və s.), eləcə də texnologiyada (bax: Plazma metallurgiyası, Plazma qazma, Plazma) istifadə olunur. texnologiya).
13. Degenerativ maddə— plazma və neytronium arasında ara mərhələdir. Ağ cırtdanlarda müşahidə olunur və ulduzların təkamülündə mühüm rol oynayır. Atomlar həddindən artıq yüksək temperatur və təzyiqlərə məruz qaldıqda elektronlarını itirirlər (elektron qazına çevrilirlər). Başqa sözlə, onlar tamamilə ionlaşmışdır (plazma). Belə bir qazın (plazmanın) təzyiqi elektronların təzyiqi ilə müəyyən edilir. Sıxlıq çox yüksək olarsa, bütün hissəciklər bir-birinə yaxınlaşmağa məcbur edilir. Elektronlar xüsusi enerjili dövlətlərdə mövcud ola bilər və heç bir iki elektron eyni enerjiyə malik ola bilməz (spinləri əks olmadıqda). Beləliklə, sıx bir qazda bütün aşağı enerji səviyyələri elektronlarla doldurulur. Belə bir qaz degenerativ adlanır. Bu vəziyyətdə elektronlar cazibə qüvvələrinə qarşı çıxan degenerativ elektron təzyiqini nümayiş etdirirlər.
14. Neytronium- maddənin ultra yüksək təzyiqdə keçdiyi, laboratoriyada hələ də əlçatmaz olan, lakin neytron ulduzlarının daxilində mövcud olan birləşmə vəziyyəti. Neytron vəziyyətinə keçid zamanı maddənin elektronları protonlarla qarşılıqlı əlaqədə olur və neytronlara çevrilir. Nəticədə, neytron vəziyyətində olan maddə bütünlüklə neytronlardan ibarətdir və nüvə nizamında sıxlığa malikdir. Maddənin temperaturu çox yüksək olmamalıdır (enerji ekvivalentində, yüz MeV-dən çox olmamalıdır).
Temperaturun güclü artması ilə (yüzlərlə MeV və daha yüksək) müxtəlif mezonlar doğulmağa və neytron vəziyyətində məhv olmağa başlayır. Temperaturun daha da artması ilə dezinfeksiya baş verir və maddə kvark-qluon plazması vəziyyətinə keçir. O, artıq adronlardan deyil, daim doğulan və yoxa çıxan kvarklardan və qlüonlardan ibarətdir.
15. Kvark-qluon plazması(xromoplazma) - yüksək enerjili fizikada və elementar hissəciklər fizikasında maddənin yığılma vəziyyəti, bu vəziyyətdə adronik maddə adi plazmada elektron və ionların olduğu vəziyyətə oxşar vəziyyətə keçir.
Tipik olaraq, adronlarda maddə rəngsiz (“ağ”) vəziyyətdədir. Yəni müxtəlif rəngli kvarklar bir-birini ləğv edir. Bənzər bir vəziyyət adi maddədə də mövcuddur - bütün atomlar elektrik cəhətdən neytral olduqda, yəni
onlarda müsbət yüklər mənfi olanlarla kompensasiya olunur. Yüksək temperaturda atomların ionlaşması baş verə bilər, bu müddət ərzində yüklər ayrılır və maddə, necə deyərlər, "kvazi neytral" olur. Yəni, bütövlükdə maddənin bütün buludu neytral qalır, lakin onun ayrı-ayrı hissəcikləri neytral olmağı dayandırır. Göründüyü kimi, eyni şey hadronik maddə ilə də baş verə bilər - çox yüksək enerjilərdə rəng ayrılır və maddəni "kvazirəngsiz" edir.
Ehtimallara görə, Kainat maddəsi Böyük Partlayışdan sonrakı ilk anlarda kvark-qluon plazması vəziyyətində idi. İndi kvark-qluon plazması çox yüksək enerjili hissəciklərin toqquşması zamanı qısa müddətə əmələ gələ bilər.
Kvark-qluon plazması 2005-ci ildə Brookhaven Milli Laboratoriyasında RHIC sürətləndiricisində eksperimental olaraq istehsal edilmişdir. Orada 2010-cu ilin fevralında plazmanın maksimal temperaturu 4 trilyon dərəcə Selsi əldə edilib.
16. Qəribə maddə- maddənin maksimum sıxlıq qiymətlərinə qədər sıxıldığı aqreqasiya vəziyyəti, “kvark şorbası” şəklində mövcud ola bilər. Bu vəziyyətdə bir kub santimetr maddənin çəkisi milyardlarla ton olacaq; əlavə olaraq, təmasda olduğu istənilən normal maddəni əhəmiyyətli miqdarda enerji buraxmaqla eyni “qəribə” formaya çevirəcək.
Ulduzun nüvəsi “qəribə maddəyə” çevrildiyi zaman ayrıla biləcək enerji “kvark nova”nın super güclü partlamasına səbəb olacaq – və Leahi və Uyedin fikrincə, astronomların 2006-cı ilin sentyabrında müşahidə etdikləri məhz budur.
Bu maddənin əmələ gəlməsi prosesi kütləvi bir ulduzun çevrildiyi adi bir fövqəlnova ilə başladı. İlk partlayış nəticəsində neytron ulduzu yarandı. Lakin, Leahy və Uyedin fikrincə, o, çox da uzun sürmədi - onun fırlanması sanki öz maqnit sahəsi ilə yavaşladı, daha da kiçilməyə başladı və "qəribə maddə" yığını meydana gətirdi ki, bu da bərabər bir fırlanmaya səbəb oldu. adi fövqəlnova partlayışı zamanı daha güclü, enerjinin sərbəst buraxılması - və keçmiş neytron ulduzunun maddənin xarici təbəqələri işıq sürətinə yaxın sürətlə ətrafdakı kosmosa uçur.
17. Güclü simmetrik maddə- bu elə sıxılmış bir maddədir ki, onun içindəki mikrohissəciklər üst-üstə qatlanır və cismin özü qara dəliyə çökür. “Simmetriya” termini belə izah edilir: Gəlin məktəbdən hamıya məlum olan maddənin aqreqativ hallarını götürək - bərk, maye, qaz. Dəqiqlik üçün ideal sonsuz kristalı bərk cisim kimi nəzərdən keçirək. Köçürmə ilə bağlı müəyyən, sözdə diskret simmetriya var. Bu o deməkdir ki, kristal qəfəsini iki atom arasındakı intervala bərabər məsafəyə köçürsəniz, onda heç nə dəyişməyəcək - kristal özü ilə üst-üstə düşəcək. Kristal əriyibsə, onda yaranan mayenin simmetriyası fərqli olacaq: artacaq. Bir kristalda yalnız müəyyən məsafələrdə bir-birindən uzaq nöqtələr, eyni atomların yerləşdiyi kristal qəfəsin düyünləri ekvivalent idi.
Maye bütün həcmi boyunca homojendir, bütün nöqtələri bir-birindən fərqlənmir. Bu o deməkdir ki, mayelər istənilən ixtiyari məsafələrlə (yalnız kristalda olduğu kimi bəzi diskret məsafələrlə deyil) yerdəyişdirilə bilər və ya istənilən ixtiyari bucaqlarla (kristallarda bunu etmək mümkün deyil) fırlana bilər və bu, özü ilə üst-üstə düşəcəkdir. Onun simmetriya dərəcəsi daha yüksəkdir. Qaz daha da simmetrikdir: maye qabda müəyyən bir həcm tutur və qabın içərisində mayenin olduğu yerdə asimmetriya və onun olmadığı nöqtələr var. Qaz ona verilən bütün həcmi tutur və bu mənada onun bütün nöqtələri bir-birindən fərqlənmir. Yenə də burada nöqtələrdən deyil, kiçik, lakin makroskopik elementlərdən danışmaq daha düzgün olardı, çünki mikroskopik səviyyədə hələ də fərqlər var. Zamanın müəyyən anında bəzi nöqtələrdə atomlar və ya molekullar var, digərlərində isə yoxdur. Simmetriya yalnız orta hesabla, ya bəzi makroskopik həcm parametrləri üzərində, ya da zamanla müşahidə olunur.
Lakin mikroskopik səviyyədə hələ də ani simmetriya yoxdur. Maddə çox güclü sıxılırsa, gündəlik həyatda qəbuledilməz olan təzyiqlərə, atomların əzilməsi, qabıqlarının bir-birinə nüfuz etməsi və nüvələrin toxunmağa başlaması üçün sıxılırsa, mikroskopik səviyyədə simmetriya yaranır. Bütün nüvələr eynidir və bir-birinə sıxılır, təkcə atomlararası deyil, həm də nüvələrarası məsafələr var və maddə bircins olur (qəribə maddə).
Amma submikroskopik səviyyə də var. Nüvələr nüvənin daxilində hərəkət edən proton və neytronlardan ibarətdir. Onların arasında da müəyyən boşluq var. Nüvələrin əzilməsi üçün sıxmağa davam etsəniz, nuklonlar bir-birinə möhkəm basacaqlar. Sonra submikroskopik səviyyədə simmetriya görünəcək ki, bu simmetriya hətta adi nüvələrin daxilində də mövcud deyil.
Deyilənlərdən çox dəqiq bir tendensiyanı ayırd etmək olar: temperatur nə qədər yüksək və təzyiq nə qədər çox olarsa, maddə bir o qədər simmetrik olur. Bu mülahizələrə əsasən maksimum dərəcədə sıxılmış maddə yüksək simmetrik adlanır.
18. Zəif simmetrik maddə- güclü, zəif və elektromaqnit qüvvələrin tək supergücü təmsil etdiyi zaman, Böyük Partlayışdan 10-12 saniyə sonra, Plank temperaturuna yaxın bir temperaturda, çox erkən Kainatda mövcud olan xassələrinə görə güclü simmetrik maddənin əksi vəziyyət. Bu vəziyyətdə maddə o dərəcədə sıxılır ki, onun kütləsi enerjiyə çevrilir, bu da şişməyə başlayır, yəni qeyri-müəyyən müddətə genişlənir. İlkin kainatı tədqiq etmək üçün Böyük Adron Kollayderində belə cəhdlər edilsə də, yerüstü şəraitdə eksperimental olaraq super güc əldə etmək və maddəni bu fazaya köçürmək üçün enerji əldə etmək hələ mümkün deyil. Bu maddəni əmələ gətirən super qüvvədə qravitasiya qarşılıqlı təsirinin olmaması səbəbindən supergüc 4 növ qarşılıqlı təsirin hamısını ehtiva edən supersimmetrik qüvvə ilə müqayisədə kifayət qədər simmetrik deyil. Buna görə də bu cəmləşmə vəziyyəti belə bir ad aldı.
19. Şüa maddəsi- bu, əslində, artıq heç bir maddə deyil, saf formada enerjidir. Halbuki, işıq sürətinə çatmış bir cisim məhz bu hipotetik birləşmə vəziyyətini qəbul edəcəkdir. Onu bədəni Plank temperaturuna (1032K) qədər qızdırmaqla, yəni maddənin molekullarını işıq sürətinə çatdırmaqla da əldə etmək olar. Nisbilik nəzəriyyəsindən göründüyü kimi, sürət 0,99 s-dən çox olduqda, bədənin kütləsi "normal" sürətlənmə ilə müqayisədə daha sürətli böyüməyə başlayır; əlavə olaraq, bədən uzanır, qızdırır, yəni başlayır. infraqırmızı spektrdə şüalanır. 0,999 s həddini keçərkən bədən köklü şəkildə dəyişir və şüa vəziyyətinə qədər sürətli bir faza keçidinə başlayır. Eynşteynin düsturundan bütövlükdə götürüldüyü kimi, son maddənin artan kütləsi istilik, rentgen, optik və digər şüalanma şəklində bədəndən ayrılmış kütlələrdən ibarətdir ki, onların hər birinin enerjisi aşağıdakılarla təsvir olunur. düsturdakı növbəti termin. Beləliklə, işıq sürətinə yaxınlaşan bir cisim bütün spektrlərdə yayılmağa başlayacaq, uzunluğu artacaq və zamanla yavaşlayacaq, Plank uzunluğuna qədər incələcək, yəni c sürətinə çatdıqdan sonra cisim sonsuz uzun və işıq sürəti ilə hərəkət edən və uzunluğu olmayan fotonlardan ibarət nazik şüa və onun sonsuz kütləsi tamamilə enerjiyə çevriləcək. Buna görə də belə bir maddə şüa adlanır.
Mühazirə 4. Materiyanın aqreqat halları
1. Maddənin bərk vəziyyəti.
2. Maddənin maye vəziyyəti.
3. Maddənin qaz halı.
Maddələr üç aqreqasiya vəziyyətində ola bilər: bərk, maye və qaz halında. Çox yüksək temperaturda bir növ qaz halı görünür - plazma (plazma vəziyyəti).
1. Maddənin bərk vəziyyəti zərrəciklər arasında qarşılıqlı təsir enerjisinin onların hərəkətinin kinetik enerjisindən yüksək olması ilə xarakterizə olunur. Bərk vəziyyətdə olan maddələrin əksəriyyəti kristal quruluşa malikdir. Hər bir maddə müəyyən formada kristallar əmələ gətirir. Məsələn, natrium xlorid kub şəklində kristallara, oktaedr şəklində alum və prizma şəklində natrium nitrata malikdir.
Maddənin kristal forması ən sabitdir. Bərk cisimdə zərrəciklərin düzülüşü qəfəs şəklində təsvir edilmişdir ki, onun düyünlərində xəyali xətlərlə bağlanmış müəyyən hissəciklər yerləşir. Kristal qəfəslərin dörd əsas növü var: atom, molekulyar, ion və metal.
Atom kristal qəfəsi kovalent bağlarla (almaz, qrafit, silisium) bağlanan neytral atomlardan əmələ gəlir. Molekulyar kristal qəfəs naftalin, saxaroza, qlükoza var. Bu qəfəsin struktur elementləri qütblü və qeyri-qütblü molekullardır. İon kristal qəfəs kosmosda müntəzəm olaraq dəyişən müsbət və mənfi yüklü ionların (natrium xlorid, kalium xlorid) əmələ gəlməsi. Bütün metallarda metal kristal qəfəs var. Onun düyünlərində müsbət yüklü ionlar var, onların arasında sərbəst vəziyyətdə olan elektronlar var.
Kristal maddələr bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir. Onlardan biri anizotropiyadır - kristalın içərisində müxtəlif istiqamətlərdə kristalın fiziki xüsusiyyətlərinin fərqliliyi.
2. Maddənin maye vəziyyətində hissəciklərin molekullararası qarşılıqlı təsirinin enerjisi onların hərəkətinin kinetik enerjisi ilə mütənasibdir. Bu vəziyyət qaz və kristal arasında aralıqdır. Qazlardan fərqli olaraq maye molekulları arasında böyük qarşılıqlı cazibə qüvvələri hərəkət edir ki, bu da molekulyar hərəkətin xarakterini müəyyən edir. Maye molekulunun istilik hərəkətinə vibrasiya və translyasiya daxildir. Hər bir molekul müəyyən bir tarazlıq nöqtəsi ətrafında bir müddət yellənir, sonra hərəkət edir və yenidən tarazlıq mövqeyini alır. Bu, onun axıcılığını müəyyən edir. Molekullararası cazibə qüvvələri molekulların hərəkət edərkən bir-birindən uzaqlaşmasının qarşısını alır.
Mayelərin xassələri həm də molekulların həcmindən və onların səthinin formasından asılıdır. Əgər mayenin molekulları qütbdürsə, onda onlar birləşərək mürəkkəb kompleksə çevrilirlər. Belə mayelər əlaqəli adlanır (su, aseton, spirt). Οʜᴎ daha yüksək t kip, aşağı uçuculuq və daha yüksək dielektrik sabitliyə malikdir.
Bildiyiniz kimi, mayelərin səthi gərginliyi var. Səthi gərginlik- ϶ᴛᴏ vahid səthə düşən səth enerjisi: ϭ = E/S, burada ϭ səth gərginliyidir; E – səth enerjisi; S - səth sahəsi. Mayedə molekullararası bağlar nə qədər güclü olarsa, onun səthi gərginliyi bir o qədər çox olar. Səth gərginliyini azaldan maddələrə səthi aktiv maddələr deyilir.
Mayelərin başqa bir xüsusiyyəti özlülükdür. Özlülük mayenin bəzi təbəqələri hərəkət edərkən digərlərinə nisbətən hərəkət etdikdə meydana gələn müqavimətdir. Bəzi mayelər yüksək özlülük (bal, mala), digərləri isə aşağı özlülük (su, etil spirti) var.
3. Maddənin qaz halında hissəciklərin molekullararası qarşılıqlı təsir enerjisi onların kinetik enerjisindən az olur. Bu səbəbdən qaz molekulları bir yerdə tutulmur, lakin həcmdə sərbəst hərəkət edirlər. Qazlar aşağıdakı xassələri ilə xarakterizə olunur: 1) onların yerləşdiyi qabın bütün həcmi boyunca vahid paylanması; 2) maye və bərk maddələrlə müqayisədə aşağı sıxlıq; 3) asan sıxılma qabiliyyəti.
Bir qazda molekullar bir-birindən çox böyük məsafədə yerləşir, aralarındakı cazibə qüvvələri kiçikdir. Molekullar arasında böyük məsafələrdə bu qüvvələr praktiki olaraq yoxdur. Bu vəziyyətdə olan bir qaz adətən ideal adlanır. Yüksək təzyiqlərdə və aşağı temperaturda real qazlar ideal qazın vəziyyət tənliyinə (Mendeleyev-Klapeyron tənliyi) tabe olmur, çünki bu şəraitdə molekullar arasında qarşılıqlı təsir qüvvələri meydana çıxmağa başlayır.