Back to chapter

1.3:

סיווג חומרים על פי מצב

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Classifying Matter by State

Languages

Share

חומר הוא כל מה שיש לו מסה ותופס מקום. כל מה שסביבנו האו חומר, כולל הגוף שלנו, האוויר שאנחנו נושמים והאדמה שאנחנו צועדים עליה. חומר קיים בשלושה מצבים עיקריים:מוצק, נוזל וגז.מדענים זיהו בנוסף מצב צבירה רביעי חשוב של חומר:פלזמה. למוצקים יש צורה ונפח מוגדרים. לדוגמה, ניקח קוביות קרח בכוס.לקוביות הקרח יש צורה נוקשה, אין להן נזרימה, ולא ניתן לדחוס אותן. הנוקשות נשמרת מכיוון שהחלקיקים בקוביית הקרח מאורגנים בצורה קרובה זה לזה, כשכוחות בין-חלקיקיים מחזיקים אותם במקום. החלקיקים האלו רוטטים מעט במקום הקבוע שלהם, מה שנותן את הנפח והצורה היציבה.לנוזלים, מצד שני, יש נפח קבוע, אבל אין צורה מוגדרת. אם אותה כמות של מים מועברת למכל אחר, צורת המים תשתנה לפי המכל, בשונה מקוביית הקרח. כמו מוצקים, נוזלים לא ניתנים לדחיסה.החלקיקים שלהם עדיין קרובים זה לזה, אבל הכוחות הבין-חלקיקיים בנוזל חלשים יותר מאשר במוצקים, כלומר החלקיקים חופשיים יותר לנוע זה מעל זה. זה מהשמעניק לנוזלים את הזרימה. לגזים אין צורה או נפח קבועים.גזים מקבלים את הצורה של המכל שלהם. לדוגמה, דמיינו אוויר ממשאבה גלילית שמנפח בלון. בגז, החלקיקים מוחזקים יחד בצורה חלשה, עם קצת עד כמעט ללא כוחות בין-חלקיקיים.כתוצאה מכך, יש להם חופש צורה ונפח, הם יכולים לנוע במהירות, והם צפופים פחות ממוצקים ומנוזלים. גזים מאוד ניתנים לדחיסה, עקב החללים הריקים הגדולים בין החלקיקים, וזה אומר שניתן לסגור אותם בבלון קטנטן, או להרחיב את הנפח שלהם לחדר גדול. פלזמה היא מצב הצבירה הרביעי.היא נוצרת כשגז מתחמם לטמפרטורות גבוהות מאוד. היא מורכבת מחלקיקים טעונים חשמלית. פלזמה מרכיבה את החומר הפנימי בכוכבים, בזוהר שמקיף את הקטבים ובנורות פלורסנט.הסוגים השונים של החומרים יכולים לעבור ממצב אחד לאחר, בדרך כלל בעקבות שינוי טמפרטורה דחיסה או שניהם. לדוגמה, בחימום, קרח מוצק נמס והופך למים נוזליים. בחימום נוסף, המים הופעים לאדים.בקירור, ניתן לחזור למצב צבירה קודם.

1.3:

סיווג חומרים על פי מצב

Chemistry is the study of matter and the changes it undergoes. Matter is anything that has mass and occupies space. Matter is all around us; the air, water, soil, mountains, even our bodies are all examples of matter. Matter is divided into three states — solid, liquid, and gas — that are commonly found on earth. The fourth state of matter, plasma, occurs naturally in the interiors of stars. 

Solids are characterized by a definite shape and volume. In a solid, the particles (atoms or molecules) pack very closely and are held together tightly by strong forces, with very little freedom of motion. The particles vibrate, only slightly, in their otherwise fixed positions. This makes solids incompressible. Ice, aluminum, and gold are examples of solids.

Liquids have a definite volume but no definite shape; they take the shape of their container. In a liquid, although the particles are closely spaced, the interparticle forces are weaker than solids. The particles vibrate and move past one another. Thus, a liquid, though incompressible, flows and can be poured easily. Water, alcohol, and oil are all liquids.

Gases have no fixed volume or shape. They conform to the volume and shape of their container. In a gas, the particles are widely separated with much weaker (or almost negligible) interparticle forces. The particles are free to move relative to one another, making gases highly compressible. Thus, unlike solids or liquids, a gas can be compressed to occupy a smaller volume, or it can expand to occupy a larger space. Substances that are gases at room temperature include helium, oxygen, nitrogen, and carbon dioxide.

Plasma 

The fourth state of matter, plasma, has evolved from the gaseous state and contains appreciable numbers of electrically charged particles.  Like gases, plasmas have no fixed shape or volume, and they are less dense than solids or liquids. The interiors of the stars, lightning strikes, auroras that surround the poles, the tail of a comet, plasma TV screens, fluorescent light bulbs, and neon signs are all examples of plasmas.  

Physical Changes: Transitioning From One State of Matter Into Another

Changes in temperature and/or pressure can lead to a conversion from one state of matter to another. This is illustrated by familiar processes such as the melting of ice or evaporation of water. For example, upon heating, solid ice melts to liquid water. Further heating will convert the water into gaseous vapors. Cooling reverses these processes.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 1.2: Phases and Classification of Matter.