1.3:
Klasyfikacja materii według stanu
Chemia to nauka o materii i zmianach, którym podlega. Materia to wszystko, co ma masę i zajmuje przestrzeń. Materia jest wszędzie wokół nas; Powietrze, woda, gleba, góry, a nawet nasze ciała są przykładami materii. Materia dzieli się na trzy stany – stały, ciekły i gazowy – które są powszechnie spotykane na Ziemi. Czwarty stan materii, plazma, występuje naturalnie we wnętrzach gwiazd.
Bryły charakteryzują się określonym kształtem i objętością. W ciele stałym cząstki (atomy lub cząsteczki) są upakowane bardzo blisko siebie i są ściśle utrzymywane razem przez silne siły, przy bardzo małej swobodzie ruchu. Cząstki wibrują, tylko nieznacznie, w swoich ustalonych pozycjach. To sprawia, że ciała stałe są nieściśliwe. Lód, aluminium i złoto to przykłady ciał stałych.
Płyny mają określoną objętość, ale nie mają określonego kształtu; przyjmują kształt swojego pojemnika. W cieczy, mimo że cząstki są blisko siebie, siły międzycząsteczkowe są słabsze niż w ciałach stałych. Cząsteczki wibrują i przechodzą obok siebie. W ten sposób płyn, choć nieściśliwy, płynie i można go łatwo nalewać. Woda, alkohol i olej to płyny.
Gazy nie mają ustalonej objętości ani kształtu. Dopasowują się do objętości i kształtu ich pojemnika. W gazie cząstki są szeroko oddalone od siebie przy znacznie słabszych (lub prawie znikomych) siłach międzycząsteczkowych. Cząstki mogą swobodnie poruszać się względem siebie, dzięki czemu gazy są wysoce ściśliwe. Tak więc, w przeciwieństwie do ciał stałych lub cieczy, gaz może być sprężony, aby zająć mniejszą objętość, lub może rozszerzać się, aby zająć większą przestrzeń. Substancje, które są gazami w temperaturze pokojowej, obejmują hel, tlen, azot i dwutlenek węgla.
Czwarty stan materii, plazma, wyewoluował ze stanu gazowego i zawiera znaczną liczbę cząstek naładowanych elektrycznie. Podobnie jak gazy, plazma nie ma ustalonego kształtu ani objętości i jest mniej gęsta niż ciała stałe czy ciecze. Wnętrza gwiazd, uderzenia piorunów, zorze polarne otaczające bieguny, warkocz komety, plazmowe ekrany telewizyjne, żarówki fluorescencyjne i neony to przykłady plazmy.
Zmiany temperatury i/lub ciśnienia mogą prowadzić do przejścia z jednego stanu skupienia w inny. Ilustrują to znane procesy, takie jak topnienie lodu czy parowanie wody. Na przykład po podgrzaniu stały lód topi się w ciekłą wodę. Dalsze ogrzewanie zamieni wodę w opary gazowe. Chłodzenie odwraca te procesy.
Ten tekst jest adaptacją z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 1.2: Fazy i Klasyfikacja Materii.
Materia to wszystko, co ma masę i zajmuje przestrzeń. Wszystko, co nas otacza, jest materią, w tym nasze ciała, powietrze, którym oddychamy i ziemia, po której chodzimy.
Materia występuje w trzech głównych formach – stałej, ciekłej i gazowej. Naukowcy zidentyfikowali również czwarty podstawowy stan materii – plazmę.
Bryły mają określony kształt i objętość. Na przykład weźmy kostki lodu w szklance. Kostki lodu mają sztywny kształt, nie spływają i nie można ich ściskać. Ta sztywność jest utrzymywana, ponieważ cząsteczki w lodzie są ułożone blisko siebie, a silne siły międzycząsteczkowe utrzymują je w miejscu. Cząstki te wibrują tylko nieznacznie w swoich ustalonych pozycjach, nadając im stały kształt i objętość.
Z drugiej strony płyny mają ustaloną objętość, ale nie mają określonego kształtu. Jeśli ta sama ilość wody zostanie umieszczona w innym pojemniku, jej kształt będzie się różnił w zależności od pojemnika, w przeciwieństwie do kostki lodu. Podobnie jak ciała stałe, ciecze również nie mogą być ściskane. Ich cząstki są nadal blisko siebie, ale siły międzycząsteczkowe w cieczy są słabsze niż w ciałach stałych, co oznacza, że cząstki mogą się swobodnie poruszać i przesuwać po sobie. To nadaje płynom ich płynność.
Gazy nie mają ustalonego kształtu ani objętości. Gazy przyjmują kształt i objętość swojego pojemnika. Na przykład wyobraźmy sobie powietrze z cylindra nadmuchujące balon . W gazie cząstki są bardzo luźno utrzymywane razem, z niewielkimi lub prawie żadnymi siłami międzycząsteczkowymi. W rezultacie mają swobodę kształtu i objętości, mogą szybko się poruszać i są mniej gęste niż ciała stałe i ciecze.
Gazy są wysoce ściśliwe ze względu na duże puste przestrzenie między ich cząsteczkami, co oznacza, że mogą być zamknięte w małym balonie lub rozszerzone, aby zająć duże pomieszczenie.
Plazma jest czwartym stanem materii – powstaje, gdy gaz nagrzewa się do bardzo wysokich temperatur. Składa się z cząstek naładowanych elektrycznie. Plazma tworzy wnętrze gwiazd, zorze polarne otaczające bieguny i żarówki fluorescencyjne.
Różne rodzaje materii są również zdolne do przechodzenia z jednego stanu w drugi, zwykle wywoływany przez zmiany temperatury lub ciśnienia lub jedno i drugie. Na przykład po podgrzaniu stały lód topi się, stając się wodą w stanie ciekłym. Przy dalszym ogrzewaniu woda zamienia się w parę. Dzięki chłodzeniu te zmiany stanu można odwrócić.
Related Videos
Introduction: Matter and Measurement
74.5K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
48.8K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
72.7K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
69.9K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
142.3K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
49.9K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
60.5K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
42.5K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
73.0K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
37.6K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
62.0K Wyświetlenia
Introduction: Matter and Measurement
44.3K Wyświetlenia