PDA

View Full Version : ХИМИЯ - АГРЕГАТНИ С-Я



thunderth
11-05-2008, 09:15
Някой ако има нещо за АГРЕГАТНИТЕ СЪСТОЯНИЯ НА ВЕЩЕСТВАТА - твърдо, течно, газообразно и плазма или ако може да намери нещо, ще съм му много благодарна да го напише тук, че имам СЕМИНАР на тази тема :} Предварително Ви благодаря :)

jessy1111
11-05-2008, 19:07
Агрегатните състояния на веществата са три: твърдо, течно и газообразно. То зависи от налягането и температурата. Често дадено агрегатно състояние се нарича и фаза, затова при преминаване от едно в друго агрегатно състояние казваме, че настъпват фазови превръщания. Плазмата се счита за четвъртото агрегатно състояние. Като екзотично пето състояние пък може да се разглежда тъй наречената кондензация на Бозе-Айнщайн, състоящ се от свръхохладени атоми.

Промяна на агрегатното състояние
Извършва когато се създават или разкъсват значително количество физични връзки между молекулите на веществото при съответно поглъщане или отделяне на енергия. При това се променят физични характеристики като: плътност, вискозитет, оптични свойства.


Твърдо тяло
от Уикипедия, свободната енциклопедия
(пренасочване от Твърдо вещество)
Направо към: навигация, търсене
Твърди се наричат тези вещества, които могат да запазват непроменени формата и обема си достатъчно дълго време. В зависимост от вътрешната си структура, която обуславя и свойствата им, те се делят на две основни групи - кристални и аморфни.

Съдържание [скриване]
1 Кристални вещества
1.1 Идеални кристали
1.2 Реални кристали
2 Аморфни вещества
2.1 Течни кристали
2.2 Полупроводници



Кристални вещества [редактиране]
Това са твърди вещества, изградени от един или много кристали. Кристал се нарича твърдо тяло, ограничено от плоски стени, които сключват помежду си определин ъгли. Важно свойство на кристалите, което ги отличава от другите тела с правилна геометрична форма е анизотропията - зависимостта на някои физични и химични свойства от направлението на приложеното въздействие. Например за разрушаване на кристал графит или слюда в една равнина е необходима по-малка сила отколкото перпендикулярно направление.

Друга важна особеност на кристалите е точно определената температура на топене. При нея свойствата на веществото се променят скокообразно - от твърдо става течно или обратно.


Идеални кристали [редактиране]
Анизотропията на кристалните вещества се дължи на тяхната вътрешна структура. Чрез дифракция на рентгенови лъчи от различни видове кристали е доказано експериментално, че те са изградени от правилно подредени в пространството частици, които образуват т.нар. кристална решетка. Това е присъщо на кристалното състояние на веществата правилно разположение на частиците (атоми, йони, молекули), което се повтаря периодично в трите измерения на пространството. По този начин кристалната решетка може да се разглежда като получена чрез многократна транслация по трите координатни оси на правоъгълна координатна система на една геометрична фигура, образувана от изграждащите кристалната решетка частици, наречена елементарна клетка. Кристалната решетка се характеризира със своето координационно число. То представлява броят на най-близките съседи в кристалната решетка. Обикновено то е 6, 8 или 12.

Някои вещества в зависимост от условията на кристализиране могат да изграждат различни видове кристална решетка. Явлението се нарича полиморфизъм. Обикновено преходът от една полиморфна форма в друга е твърде бавен, поради което при определени условия могат да бъдат практически устойчиви две или повече полиморфни форми.

Друго свойство на кристалите е изоморфизъм. Това е способност на различни вещества да образуват кристали с еднаква по форма и близка по размери елементарна клетка. Такива вещества се наричат изоморфни. При едновременно изкристализиране от общ разтвор, те образуват обща кристална решетка.

Кристалните решетки се разделят на няколко вида в зависимост от вида на частиците, които се намират във възлите на елементарната решетка и от характера на химичните връзки между тях.

Атомната кристална решетка е изградена от един или няколко вида атоми, свързани помежду си с ковалентни химични връзки. Целият кристал може да се разглежда като една гигантска молекула. Атомни кристални решетки притежават диамантът, някои от алотропните модификации на силиция, германия, калая, накои фосфиди, арсениди, нитриди и др. Някои от тях проявяват полупроводникови свойства. В атомните кристали частиците са ориентирани по посока на химичната връзка. Поради това в тях не винаги се спазва принципът за най-плътна опаковка, който е определящ за йонните и метални кристални решетки. Веществата с атомна кристална решетка са високотопими, твърди, крехки и неразтворими.
Йонната кристална решетка е изградена от положително и отрицателно заредени йони. Такава решетка могат да образуват само сложните вещества, състоящи се от елементи с голяма разлика в електроотрицателността. Йонна е и връзката в кристали, изградени от сложни йони - NaSO4, NH4Cl, (NH4)2SO4 и други.
В кристалната решетка всеки йон е обграден от йони с противоположен заряд и привличането преобладава пред отблъскването. Електростатичните сили между йоните са твърде големи, поради което йонните кристални вещества са твърди и високотопими.

При ниски температури йонните кристали не провеждат електрически ток, защото практически всички електрони са локализирани в йоните, а йонната проводимост, дължаща се на дефекти в кристалната решетка, е незначителна. В стопилка или във воден разтвор йонните съединения добре провеждат електрически ток, поради наличието на електрически заредени частици. Химичната връзка в йонните кристали не е насочена и не може да се насища. Поради това всеки йон се стреми да се обгради с максимален брой противоположно заредени йони. Техният брой зависи от отношението на радиусите на двата вида йони.

Характерна особеност на атомната и йонната кристална решетка е, че за тях не важи понятието молекула. Кристалът е едно цяло и в зависимост от големината си съдържа различен, но винаги много голям брой частици.

Металната кристална решетка е изградена само от катиони. Стабилността ѝ е обособена от особен вид химична връзка, присъща само на металите в твърдо и течно агрегатно състояние. Металите притежават редица общи свойства: висока електро- и топлопроводимост, висока пластичност, способност да отразяват голяма част от падналите върху тях светлинни лъчи, които не са присъщи на останалите кристални тела. Тези физични характеристики на металите се дължат на свободно движещите се в металните кристали електрони.
Взаимодействието между свободните електрони и намиращите се във възлите на кристалната решетка катиони не е насочено и не се насища. Поради това металите кристализират в такъв тип кристална решетка, който осигурява максимално плътно подреждане на катионите.

В молекулната кристална решетка градивната единица е молекулата. Отделните молекули са свързани помежду си с водородни или междумолекулни връзки, които са много по-слаби от другите видове химична връзка. Поради това молекулните кристали имат малка здравина и ниска температура на топене. Кристали от такъв тип образуват повечето вещества с ковалентна химична връзка, които при обикновена температура са газообразни, както и кристалите на повечето органични съединения.
Известна е група кристални вещества, които имат в кристалната си решетка едновременно два вида химична връзка. Това са кристали със смесени връзки. Такъв кристал е например ледът (помежду си молекулите на водата са свързани с водородни и междумолекулни връзки) или графитът (връзките в един слой са ковалентни, а между отделните слоеве се движат свободни електрони, което обуславя металната химична връзка).


Реални кристали [редактиране]
Разгледаните дотук кристални решетки не отчитат факта, че при практическото получаване на един кристал, в неговата структура винаги се създават и редица неправилности, наричани дефекти на кристалната решетка. Твърде често те оказват голямо влияние върху практически важни свойства на кристалните тела - здравина, електропроводимост, пластичност, магнитна възприемчивост и др. В редица случаи наличието на дефекти в кристалната решетка придава нови свойства - повишена твърдост, полупроводникови характеристики и други.

Дефектите възникват по различни причини. При кристализацията частиците образуват решетката с голяма скорост и в следствие на хаотичното топлинно движение е възможно в един възел да застанат две частици или там да остане свободно място. Дефекти могат да се образуват и в резултат на хаотичното трептене на частиците около възлите на кристалната решетка или в резултат на пластична деформация на решетката. Ако тази деформация надхвърли ресурса на пластичност на материала, в него ще се появят пукнатини и той ще започне да се разрушава.

Друг вид дефекти в кристалната решетка се дължат на присъствието на примесни атоми, йони или молекули. По принцип получаването на абсолютно чисто вещество е възможно само теоретично. В редица случаи влиянието на примесите е незначително и може да се пренебрегне, но в някои случаи те оказват влияние върху свойствата на кристала, например съдържанието на стотни от процента арсен или сяра в стоманата влошава нейните механични качества. Влиянието на дефектите е толкова по-голямо, колкото е по-голямо тяхното количество. То се измерва с брой дефекти на 1 cm3 от веществото или с брой дефекти на 1 cm2 от повърхността на кристала.

Дефектите биват точкови, примесни и линейни. Точковите дефекти представляват отсъствие на частица от възел на кристалната решетка или наличие на частица между възлите на решетката. Незает възел се нарича ваканция. Чрез ваканциите се обяснява електропроводимостта на йонните кристали. Чрез точковите дефекти се обяснява и съществуването на редица кристални вещества с променлив стехиометричен състав. Например в зависимост от начина на кристализиране кристалите на титановия оксид могат да имат състав от TiO0,6 до TiO1,35. Излишъкът на атоми титан отговаря на ваканциите кислород и обратно.

Повечето съвременни полупроводници представляват кристали с изкуствено създадени примесни дефекти, например ако в кристалната решетка на силиция се вгради алуминий, то ще се получи полупроводник с дупчеста проводимост, а ако примесът е арсен - с електронна проводимост.

Линейните дефекти се наричат още и дислокации. Представляват нарушаване на мястото на цяла група частици, разположени около някаква ос в кристала. Обикновено тяхната концентрация в кристала е 105-107 за 1 cm3. Дислокациите биват линейни и винтови. При прилагане на механично усилие дислокациите могат да се движат в кристала и с това той се деформира пластично.


Аморфни вещества [редактиране]
Аморфните вещества се характеризират с отсъствие на строга закономерност в подреждането на техните градивни частици една спрямо друга. В структурата на аморфните вещества съществува само близък порядък, т.е. съгласуваност в разположението само на съседни частици, която с увеличаване на разстоянието отслабва и изчезва. Такъв близък порядък се наблюдава и при течностите, като по своята структура и свойства аморфните вещества се доближават до тях. В течностите обаче се извършва интензивен топлообмен на местата на съседните частици, който се затруднява с нарастване на вискозитета. Затова понякога аморфните вещества се разглеждат като течности с много голям вискозитет. Подобно на течностите аморфните тела са идентични във всяка точка т.е. те са изотропни. Освен това те нямат точно определена температура на топене и при повишаване на температурата се размекват и постепенно преминават в течно състояние.

В редица случаи едно и също вещество може да съществува в кристално и в аморфно състояние. Например SiO2 в аморфно състояние съществува като ахат и опал, а в кристално като кварц, кристобалит, тридимит и още четири кристални модификации.

Поради високата си степен на неподреденост веществото в аморфно състояние притежава по-голям запас от енергия в сравнение с кристалното. Поради това аморфното е по-неустойчиво и съществува стремеж за преминаване на аморфните тела в кристални, което води до промени в свойствата на веществата. Този преход е самопроизволен и се извършва с отделяне на извество количество топлина - например при преминаването на аморфния SiO2 в кварц тя е от порядъка на 12 kJ/mol. Пречка при осъществяване на този преход е високият вискозитет на аморфните вещества, поради което той не се наблюдава в редица от случаите.

Типичен пример за аморфни вещества са стъклата и затова понякога аморфното състояние се нарича стъкловидно. Стъкла се наричат всички аморфни вещества, получени чрез преохлаждане на стопилка, независимо от химичния състав. При това бързо охлаждане вследствие на увеличаването на вискозитета те придобиват механичните свойства на типично твърдите тела.


Течни кристали [редактиране]
Това са някои органични вещества (напр. калиеви или амониеви олеати), които се характеризират с това, че имат отнасяния на течност и кристално тяло. Наричат се течни кристали, тъй като в течно състояние имат анизотропни свойства. Това означава, че те притежават течливост - образуващите ги частици могат да се преместват свободно една спрямо друга и да заемат формата на съда, в който са поставени. От друга страна тези тела проявяват анизотропия в еластичните, оптичните, електричните и магнитните си свойства. Това се получава в следствие на подреденост в структурата им, която се запазва при тяхното движение.


Полупроводници [редактиране]
Полупроводници се наричат вещества, които подобно на металите имат електронна проводимост, но се отличават от тях по това, че броят на носителите на тока е неголям и силно зависи от температурата, осветлението и количеството на примесите. При ниски температури тяхното съпротивление е голямо и при тези условия се проявяват като изолатори. С повишаване на температурата или при осветяване тяхната проводимост се увеличава и може да достигне тази на металите. В полупроводниците за разлика от металите има забранена зона, която обаче е по-малка от тази на изолаторите. Счита се, че ширината на забранената зона в тях се колебае в интервала 0,1-3,0 eV.

При прехода на електрони в зоната на проводимост, във валентната зона остават еквивалентно количество непълно заети енергетични нива - наричат се електрони ваканции или "дупки". В тях могат да прескачат електрони от близко разположените нива, което предизвиква преместване на тези "дупки" в направление, обратно на движението на електроните. В отсъствието на външно електрично поле електроните и дупките извършват хаотично движение, а при прилагане на потенциална разлика дупките се движат предимно по посока на полето, а електроните в обратното направление. По този начин проводимостта на полупроводниците се сумира от проводимостта на отрицателните заряди и проводимостта, която е еквивалентна на преместването на положителните заряди. Първата се нарича електронна проводимост /n-тип/, а втората - дупчеста проводимост /р-тип/. За полупроводници без примеси концентрацията на двата типа носители е една и съща. Това не означава, че техният принос в общата електропроводимост е един и същ, тъй като подвижността им е различна. тази електропроводимост се нарича собствена. За всеки полупроводник съществува определена температура за настъпване на тази проводимост, която е толкова по-висока, колкото е по-голяма ширината на забранената зона. На практика обаче по-важна е проводимостта, която се осъществява в реалните полупроводници, които винаги имат примеси или дефекти в кристалната си структура.

Чрез въвеждането на примеси може да се влияе върху свойствата на полупроводниците, тъй като те изменят съотношението между двата типа проводимост.

Течност
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Течността представлява агрегатно състояние на веществото между твърдо (кристално) и газообразно. Течностите запазват(носят,притежават временно) някои свойства, както на твърдите вещества, така и на газовете. При обикновени условия течностите имат собствен обем, но нямат определена форма, а приемат формата на съда, в който се намират. Притежават много малка свиваемост, обикновено голяма флуидност (течливост) и молекулите им могат лесно да се преместват една спрямо друга. На границата с другите тела т.нар. молекулни сили се проявяват като повърхностно напрежение. При определени условия настъпва втвърдяване или изпарение на течностите.

Освен обикновените течности, които в голямата част са изотропни, съществуват и т. нар. течни кристали — течност с постоянна анизотропия на някои техни физични свойства.

Газ
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Вижте пояснителната страница за други значения на газ.

--------------------------------------------------------------------------------

Газ е агрегатно състояние на веществата, при което частиците не са свързани с молекулни притегателни сили, движат се свободно и запълват равномерно предоставения им обем. Охладени под тяхната критична температура и над съответното критично налягане, газовете могат да преминат в течно или твърдо състояние.

Ако температурата на газа е значително по-висока от критичната, а налягането - значително по ниско от критичното за съответния газ, то зависимостите налягане - температура - обем се описват със следните:


Основни закони при газовете [редактиране]
pV = const (закон на Бойл),
pT = const (закон на Шарл),
pV = nRT (закон на Авогадро или закон на идеалния газ),
където:

p — налягане,
V — обем,
T — температура,
R = 8,31451 J/(mol.K) — универсална газова константа,
n — брой молове газ.
Точното им наименование е „Основни закони за идеален газ“. В техническите справочници може да се направи справка за даден газ при какъв интервал от налягания и температури може да се използват законите за идеален газ при пренебрежима грешка.


Числени стойности [редактиране]
Преизчисляването на моларният обем за различни стойности на температурата или налягането става по следната формула:

V0 = 273,15*V*Р/101325*Т

където:

V - обемът на газа при температура Т и налягане Р
Р - налягането в Ра при което се намира газа
Т - температурата в К при която се намира газа
Изчислено по тази формула за обема на 1 mol идеален газ при температура 200С (293,15К) и налягане 101325 Ра се получава 24,04 L

thunderth
11-05-2008, 19:31
Аууу мерси много :) Страхотно :)