Молекулярное строение веществ

Почему твёрдые тела, жидкости и газы ведут себя по-разному? Это связано с расположением, движением и взаимодействием частиц вещества — молекул, атомов или ионов, в зависимости от его строения.

Жидкости

Жидкость

Частицы жидкости находятся близко друг к другу, но могут перемещаться и менять соседей. Поэтому жидкость сохраняет почти постоянный объём, но принимает форму сосуда.

Твердые тела

В твёрдом теле частицы связаны сильнее и обычно колеблются около устойчивых положений. В кристаллах расположение частиц дальнеупорядочено, а в аморфных твёрдых телах строгой кристаллической решётки нет. Поэтому твёрдые тела сохраняют собственные форму и объём.

Газы

В газе частицы в среднем находятся значительно дальше друг от друга, чем в жидкостях и твёрдых телах, и свободно движутся по доступному объёму. Поэтому газ не сохраняет собственные форму и объём и заполняет сосуд.

Как температура влияет на изменение состояния вещества?

Агрегатное состояние вещества зависит прежде всего от температуры и давления. Изменение любого из этих параметров может вызвать фазовый переход, а для некоторых веществ существуют несколько разных твёрдых фаз.

Например, лед при повышении температуры начинает таять, т.е. принимает совсем другую форму и становится жидкостью. Помнишь, мы говорили о ртути? При понижении температуры это вещество из жидкости превращается в твердое тело.

Процессы изменения состояние веществ

Наглядные пример

Каким образом вещества переходят из одного состояния в другое? Самый подходящий и знакомый тебе пример — таяние мороженого. Тебе наверняка не раз приходилось наблюдать этот эффект, а сейчас ты узнаешь, почему же вне холодильника твердое мороженое тает, постепенно превращаясь в жидкость.

Оказывается, все дело в изменении молекулярного строения лакомства. Мороженое из морозильной камеры представляет собой твердое тело, в кристаллической решетке которого все молекулы находятся в строго упорядоченном состоянии. Они не перемещаются, а всего лишь совершают незначительные колебательные движения друг относительно друга. Однако при повышении температуры молекулы начинают двигаться значительно быстрее. Более того, нарушается их стройный порядок, и движение молекул становится хаотичным. Именно в этот момент и происходит таяние мороженого, т.е. из твердого состояния оно переходит в жидкое.

Плавление и замерзание

Твердое вещество может превратиться в жидкость. Этот процесс называется плавление, или таяние, а температура, при которой это происходит, считается температурой плавления (таяния). Почему вещество начинает плавиться? При повышении температуры молекулы начинают двигаться быстрее и чаще ударяться друг о друга. Их энергия постепенно увеличивается, поэтому они в состоянии изменить структуру вещества и превратить его в жидкость.

Когда вещество из жидкого состояния превращается в твердое, этот процесс называется замерзание или затвердевание.

ЗАПОМНИ! Температура плавления (таяния) льда — 0°С.

Кипение и конденсация

При кипении вода превращается в водяной пар по всему объёму жидкости. Видимое белое облачко над чайником состоит главным образом не из невидимого водяного пара, а из мельчайших капель воды, образовавшихся при конденсации.

При определенной температуре — температуре кипения — энергия молекул увеличивается настолько, что вещество из жидкого состояния переходит в газообразное.

Обратный процесс перехода газа в жидкое состояние называется конденсацией.

ЗАПОМНИ! При нормальном атмосферном давлении (101 325 Па) чистая вода кипит примерно при 100 °C. При другом давлении температура кипения изменяется.

Стандартное состояние

В химической термодинамике «стандартное состояние» — условно выбранное эталонное состояние вещества при стандартном давлении; температура задаётся отдельно и не является частью самого определения. IUPAC рекомендует стандартное давление 100 000 Па (1 бар). При комнатной температуре большинство элементов образует твёрдые простые вещества, ряд элементов — газы, а бром и ртуть являются жидкостями.