წყალი და გაზი. ისინი ყველა განსხვავდებიან თავიანთი თვისებებით. სითხეებს ამ სიაში განსაკუთრებული ადგილი უჭირავთ. მყარი სხეულებისგან განსხვავებით, სითხეებს არ აქვთ მოლეკულები მოწესრიგებულად მოწყობილი. თხევადი არის მატერიის განსაკუთრებული მდგომარეობა, შუალედური გაზსა და მყარს შორის. ამ ფორმით ნივთიერებები შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მკაცრად არის დაცული გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონი. ამ ინტერვალის ქვემოთ, თხევადი სხეული გადაიქცევა მყარად, ხოლო ზემოთ - აირად. ამ შემთხვევაში, ინტერვალის საზღვრები პირდაპირ დამოკიდებულია წნევაზე.

წყალი

თხევადი სხეულის ერთ-ერთი მთავარი მაგალითია წყალი. ამ კატეგორიის კუთვნილების მიუხედავად, წყალს შეუძლია მიიღოს მყარი ან აირის ფორმა, რაც დამოკიდებულია გარემოს ტემპერატურაზე. თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში გადასვლისას ჩვეულებრივი ნივთიერების მოლეკულები შეკუმშულია. მაგრამ წყალი სულ სხვაგვარად იქცევა. როდესაც ის იყინება, მისი სიმკვრივე იკლებს და ჩაძირვის ნაცვლად, ყინული ზედაპირზე ცურავს. ჩვეულ, თხევად მდგომარეობაში წყალს აქვს სითხის ყველა თვისება - მას ყოველთვის აქვს სპეციფიკური მოცულობა, თუმცა, კონკრეტული ფორმა არ აქვს.

ამიტომ წყალი ყოველთვის ინარჩუნებს სითბოს ყინულის ზედაპირის ქვეშ. მაშინაც კი, თუ გარემოს ტემპერატურა -50°C-ია, ყინულის ქვეშ ის მაინც იქნება ნულის გარშემო. თუმცა, დაწყებით სკოლაში თქვენ არ გჭირდებათ წყლის ან სხვა ნივთიერებების თვისებების დეტალებში ჩაღრმავება. მე-3 კლასში შეიძლება მოყვანილი იყოს თხევადი სხეულების უმარტივესი მაგალითები - და მიზანშეწონილია ამ სიაში წყლის შეყვანა. ყოველივე ამის შემდეგ, დაწყებითი სკოლის მოსწავლეს უნდა ჰქონდეს ზოგადი გაგება მის გარშემო არსებული სამყაროს თვისებების შესახებ. ამ ეტაპზე საკმარისია ვიცოდეთ, რომ წყალი ნორმალურ მდგომარეობაში არის თხევადი.

ზედაპირული დაძაბულობა წყლის თვისებაა

წყალს აქვს უფრო მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა, ვიდრე სხვა სითხეები. ამ თვისების წყალობით წარმოიქმნება წვიმის წვეთები და, შესაბამისად, ბუნებაში წყლის ციკლი შენარჩუნებულია. წინააღმდეგ შემთხვევაში, წყლის ორთქლი ასე ადვილად ვერ გადაიქცევა წვეთებად და წვიმის სახით დედამიწის ზედაპირზე დაიღვრება. წყალი, მართლაც, თხევადი სხეულის მაგალითია, რომელზედაც პირდაპირ დამოკიდებულია ჩვენს პლანეტაზე ცოცხალი ორგანიზმების არსებობის შესაძლებლობა.

ზედაპირული დაძაბულობა გამოწვეულია სითხის მოლეკულებით, რომლებიც ერთმანეთს იზიდავს. თითოეული ნაწილაკი მიდრეკილია გარშემორტყმულიყო სხვებით და ტოვებს თხევადი სხეულის ზედაპირს. სწორედ ამიტომ, დუღილის დროს წარმოქმნილი საპნის ბუშტები და ბუშტები თხევად ფორმას იღებს - ამ მოცულობით მხოლოდ ბურთულას შეიძლება ჰქონდეს ზედაპირის მინიმალური სისქე.

თხევადი ლითონები

თუმცა, თხევადი სხეულების კლასს მიეკუთვნება არა მხოლოდ ადამიანებისთვის ნაცნობი ნივთიერებები, რომლებთანაც ის ეხება ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ამ კატეგორიას შორის მენდელეევის პერიოდული ცხრილის მრავალი განსხვავებული ელემენტია. თხევადი სხეულის მაგალითია ასევე ვერცხლისწყალი. ეს ნივთიერება ფართოდ გამოიყენება ელექტრო მოწყობილობების წარმოებაში, მეტალურგიაში და ქიმიურ მრეწველობაში.

მერკური არის თხევადი, მბზინავი ლითონი, რომელიც ორთქლდება ოთახის ტემპერატურაზე. მას შეუძლია დაშალოს ვერცხლი, ოქრო და თუთია, რითაც წარმოქმნას ამალგამები. მერკური არის მაგალითი იმისა, თუ რა სახის თხევადი სხეულები კლასიფიცირდება, როგორც საშიში ადამიანის სიცოცხლისთვის. მისი ორთქლი ტოქსიკური და ჯანმრთელობისთვის საშიშია. ვერცხლისწყლის დამაზიანებელი ეფექტი ჩვეულებრივ ვლინდება მოწამვლის ზემოქმედებიდან გარკვეული პერიოდის შემდეგ.

ლითონი, რომელსაც ცეზიუმი ჰქვია, ასევე სითხეა. უკვე ოთახის ტემპერატურაზე არის ნახევრად თხევადი სახით. როგორც ჩანს, ცეზიუმი ოქროს-თეთრი ნივთიერებაა. ეს ლითონი ოდნავ ჰგავს ოქროს ფერს, თუმცა უფრო მსუბუქია.

გოგირდის მჟავა

თითქმის ყველა არაორგანული მჟავა ასევე არის მაგალითი იმისა, თუ რა სახის თხევადი სხეულები არსებობს. მაგალითად, გოგირდის მჟავა, რომელიც ჰგავს მძიმე ზეთოვან სითხეს. არც ფერი აქვს და არც სუნი. როდესაც თბება, ის ხდება ძალიან ძლიერი ჟანგვის აგენტი. სიცივეში ის არ ურთიერთქმედებს ლითონებთან - მაგალითად, რკინასთან და ალუმინთან. ეს ნივთიერება ავლენს თავის თვისებებს მხოლოდ მისი სუფთა სახით. განზავებული გოგირდის მჟავა არ ავლენს ჟანგვის თვისებებს.

თვისებები

რა თხევადი სხეულები არსებობს ჩამოთვლილთა გარდა? ეს არის სისხლი, ზეთი, რძე, მინერალური ზეთი, ალკოჰოლი. მათი თვისებები საშუალებას აძლევს ამ ნივთიერებებს ადვილად მიიღონ კონტეინერების ფორმა. სხვა სითხეების მსგავსად, ეს ნივთიერებები არ კარგავენ მოცულობას ერთი ჭურჭლიდან მეორეში გადასხმის შემთხვევაში. რა სხვა თვისებები აქვს ამ მდგომარეობის თითოეულ ნივთიერებას? თხევადი სხეულები და მათი თვისებები კარგად არის შესწავლილი ფიზიკოსების მიერ. მოდით შევხედოთ მათ ძირითად მახასიათებლებს.

სითხე

ამ კატეგორიის ნებისმიერი სხეულის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია სითხე. ეს ტერმინი გულისხმობს სხეულის უნარს მიიღოს სხვადასხვა ფორმები, მაშინაც კი, თუ ის ექვემდებარება შედარებით სუსტ გარეგნულ გავლენას. სწორედ ამ თვისების წყალობით, თითოეულ სითხეს შეუძლია ნაკადულებში მიედინება, წვეთებით იფეთქებს მიმდებარე ზედაპირზე. ამ კატეგორიის სხეულებს რომ არ ჰქონოდათ სითხე, შეუძლებელი იქნებოდა წყლის ბოთლიდან ჭიქაში ჩასხმა.

უფრო მეტიც, ეს თვისება გამოიხატება სხვადასხვა ნივთიერებებში სხვადასხვა ხარისხით. მაგალითად, თაფლი ფორმას ძალიან ნელა იცვლის წყალთან შედარებით. ამ მახასიათებელს სიბლანტე ეწოდება. ეს თვისება დამოკიდებულია თხევადი სხეულის შიდა სტრუქტურაზე. მაგალითად, თაფლის მოლეკულები უფრო ჰგავს ხის ტოტებს, ხოლო წყლის მოლეკულები უფრო მცირე ზომის ბურთულებს. როდესაც სითხე მოძრაობს, თაფლის ნაწილაკები თითქოს „ერთმანეთს ეკიდება“ - სწორედ ეს პროცესი აძლევს მას უფრო მეტ სიბლანტეს, ვიდრე სხვა სახის სითხეები.

ფორმის შენახვა

ისიც უნდა გვახსოვდეს, რომ თხევადი სხეულების რომელ მაგალითზეც არ უნდა იყოს საუბარი, ისინი მხოლოდ ფორმას იცვლიან, მაგრამ მოცულობას არ ცვლიან. თუ წყალს ჩაასხით ჭიქაში და ჩაასხით სხვა ჭურჭელში, ეს მახასიათებელი არ შეიცვლება, თუმცა სხეული თავად მიიღებს იმ ახალი ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ახლახან ჩაასხეს. მოცულობის კონსერვაციის თვისება აიხსნება იმით, რომ მოლეკულებს შორის მოქმედებს როგორც ურთიერთმიმზიდველი, ასევე ამაღელვებელი ძალები. უნდა აღინიშნოს, რომ სითხეების შეკუმშვა თითქმის შეუძლებელია გარე ზემოქმედებით იმის გამო, რომ ისინი ყოველთვის იღებენ კონტეინერის ფორმას.

თხევადი და მყარი სხეულები განსხვავდებიან იმით, რომ ეს უკანასკნელი არ ემორჩილება, გავიხსენოთ, რომ ეს წესი აღწერს ყველა სითხისა და აირის ქცევას და მდგომარეობს მათზე ზეწოლის ყველა მიმართულებით გადაცემის უნარში. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ ის სითხეები, რომლებსაც აქვთ უფრო დაბალი სიბლანტე, ამას უფრო სწრაფად აკეთებენ, ვიდრე უფრო ბლანტი თხევადი სხეულები. მაგალითად, თუ ზეწოლას ახდენთ წყალზე ან ალკოჰოლზე, ის საკმაოდ სწრაფად გავრცელდება.

ამ ნივთიერებებისგან განსხვავებით, თაფლზე ან თხევად ზეთზე ზეწოლა უფრო ნელა ვრცელდება, თუმცა, თანაბრად. მე-3 კლასში თხევადი სხეულების მაგალითების მოყვანა შეიძლება მათი თვისებების მითითების გარეშე. მოსწავლეებს უფრო დეტალური ცოდნა დასჭირდებათ საშუალო სკოლაში. თუმცა, თუ მოსწავლე ამზადებს დამატებით მასალას, ამან შეიძლება ხელი შეუწყოს კლასში უფრო მაღალ შეფასებას.

მატერიის აირისებრი მდგომარეობა

პოლიმერები ბუნებრივი (მცენარე და ცხოველური ქსოვილები) და ხელოვნური (პლასტმასი, ცელულოზა, მინაბოჭკოვანი და სხვ.) წარმოშობისაა.

ისევე, როგორც ჩვეულებრივი მოლეკულების შემთხვევაში, მაკრომოლეკულების სისტემა. პოლიმერის ფორმირება მიდრეკილია ყველაზე სავარაუდო მდგომარეობისკენ - სტაბილური წონასწორობისკენ, რომელიც შეესაბამება თავისუფალი ენერგიის მინიმუმს. ამიტომ, პრინციპში, პოლიმერებს ასევე უნდა ჰქონდეთ კრისტალური მედის სტრუქტურა. თუმცა, მაკრომოლეკულების მოცულობის და სირთულის გამო, მხოლოდ რამდენიმე შემთხვევაში იყო შესაძლებელი სრულყოფილი მაკრომოლეკულური კრისტალების მიღება. უმეტეს შემთხვევაში, პოლიმერები შედგება კრისტალური და ამორფული რეგიონებისგან.

თხევადი მდგომარეობაახასიათებს ის ფაქტი, რომ მოლეკულების მიზიდულობის პოტენციური ენერგია ოდნავ აღემატება მათ კინეტიკურ ენერგიას აბსოლუტური მნიშვნელობით. სითხეში მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალა უზრუნველყოფს მოლეკულების შენარჩუნებას სითხის მოცულობაში. ამავდროულად, სითხეში მოლეკულები არ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან სტაციონარული სტაბილური ბმებით, როგორც კრისტალებში. ისინი მჭიდროდ ავსებენ სითხის მიერ დაკავებულ ადგილს, ამიტომ სითხეები პრაქტიკულად შეკუმშვადია და აქვთ საკმაოდ მაღალი სიმკვრივე. მოლეკულების ჯგუფს შეუძლია შეცვალოს მათი შედარებითი პოზიცია, რაც უზრუნველყოფს სითხეების სითხეს. სითხის თვისებას ნაკადისადმი წინააღმდეგობის გაწევა ეწოდება სიბლანტეს. სითხეებს ახასიათებთ დიფუზია და ბრაუნის მოძრაობა, მაგრამ აირებზე გაცილებით ნაკლები რაოდენობით.

სითხის მიერ დაკავებული მოცულობა შეზღუდულია ზედაპირით. ვინაიდან, მოცემული მოცულობისთვის სფეროს აქვს მინიმალური ზედაპირის ფართობი, თავისუფალ მდგომარეობაში მყოფი სითხე (მაგალითად, უწონადობაში) იღებს სფეროს ფორმას.

სითხეებს აქვთ გარკვეული სტრუქტურა, რომელიც, თუმცა, გაცილებით ნაკლებად გამოხატულია, ვიდრე მყარი. სითხეების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა თვისებების იზოტროპია. მარტივი იდეალური სითხის მოდელი ჯერ არ შექმნილა.

სითხეებსა და კრისტალებს შორის არის შუალედური მდგომარეობა, რომელსაც თხევადი კრისტალური ეწოდება. თხევადი კრისტალების მახასიათებელი მოლეკულური თვალსაზრისით არის მათი მოლეკულების წაგრძელებული, ღეროვანი ფორმის ფორმა, რაც იწვევს მათი თვისებების ანიზოტროპიას.

არსებობს ორი სახის თხევადი კრისტალები - ნემატიკა და სმექტიკა. სმექტიკა ხასიათდება მოლეკულების პარალელური ფენების არსებობით, რომლებიც განსხვავდებიან ერთმანეთისგან მათი სტრუქტურის თანმიმდევრობით. ნემატიკაში წესრიგი უზრუნველყოფილია მოლეკულების ორიენტირებით. თხევადი კრისტალების თვისებების ანიზოტროპია განსაზღვრავს მათ მნიშვნელოვან ოპტიკურ თვისებებს. მაგალითად, თხევადი კრისტალები შეიძლება იყოს გამჭვირვალე ერთი მიმართულებით და გაუმჭვირვალე მეორე მიმართულებით. მნიშვნელოვანია, რომ თხევადი ბროლის მოლეკულების და მათი ფენების ორიენტაცია ადვილად კონტროლდებოდეს გარე გავლენის გამოყენებით (მაგალითად, ტემპერატურა, ელექტრული და მაგნიტური ველები).

მატერიის აირისებრი მდგომარეობახდება მაშინ, როდესაც

მოლეკულების თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია აღემატება მათი შეკავშირების პოტენციურ ენერგიას. მოლეკულები მიდრეკილნი არიან დაშორდნენ ერთმანეთს. გაზს არ აქვს სტრუქტურა, იკავებს მისთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას და ადვილად იკუმშება; დიფუზია ადვილად ხდება გაზებში.

აირისებრ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებების თვისებები აიხსნება კინეტიკური აირის თეორიით. მისი ძირითადი პოსტულატები შემდეგია:

ყველა აირი შედგება მოლეკულებისგან;

მოლეკულების ზომები უმნიშვნელოა მათ შორის დისტანციებთან შედარებით;

მოლეკულები მუდმივად იმყოფებიან ქაოტური (ბრაუნისტური) მოძრაობის მდგომარეობაში;

შეჯახებებს შორის მოლეკულები ინარჩუნებენ მოძრაობის მუდმივ სიჩქარეს; შეჯახებებს შორის ტრაექტორიები არის სწორი ხაზის სეგმენტები;

მოლეკულებსა და მოლეკულებს შორის შეჯახება ჭურჭლის კედლებთან იდეალურად ელასტიურია, ე.ი. შეჯახებული მოლეკულების მთლიანი კინეტიკური ენერგია უცვლელი რჩება.

განვიხილოთ გაზის გამარტივებული მოდელი, რომელიც ემორჩილება ზემოთ მოცემულ პოსტულატებს. ასეთ გაზს იდეალურ გაზს უწოდებენ. მოდით, იდეალური გაზი შედგებოდეს N იდენტური მოლეკულებისგან, რომელთაგან თითოეულს აქვს მასა მ, არის კუბურ ჭურჭელში, კიდის სიგრძით ლ(სურ. 5.14). მოლეკულები ქაოტურად მოძრაობენ; მათი საშუალო სიჩქარე<ვ>. გამარტივების მიზნით, დავყოთ ყველა მოლეკულა სამ თანაბარ ჯგუფად და დავუშვათ, რომ ისინი მოძრაობენ მხოლოდ ჭურჭლის ორი მოპირდაპირე კედლის პერპენდიკულარული მიმართულებით (ნახ. 5.15).

ბრინჯი. 5.14.

თითოეული გაზის მოლეკულა მოძრაობს სიჩქარით<ვ> ჭურჭლის კედელთან აბსოლუტურად ელასტიური შეჯახების შემთხვევაში ის ცვლის მოძრაობის მიმართულებას საპირისპირო მიმართულებით სიჩქარის შეცვლის გარეშე. მოლეკულური იმპულსი<რ> = მ<ვ> ხდება ტოლი - მ<ვ>. ყოველი შეჯახებისას იმპულსის ცვლილება აშკარაა. ამ შეჯახების დროს მოქმედი ძალა ტოლია ფ= -2მ<ვ>/Δ ტ. იმპულსის სრული ცვლილება ყველა კედელთან შეჯახებისას ნ/3 მოლეკულა უდრის . განვსაზღვროთ დროის ინტერვალი Δ ტ, რომლის დროსაც მოხდება ყველა N/3 შეჯახება: D t = 2//< v >. მაშინ ნებისმიერ კედელზე მოქმედი ძალის საშუალო მნიშვნელობა არის

წნევა რგანსაზღვრეთ გაზი კედელზე, როგორც ძალის თანაფარდობა<ფ> კედლის ფართობამდე ლ 2:

სად ვ = ლ 3 – ჭურჭლის მოცულობა.

ამრიგად, გაზის წნევა უკუპროპორციულია მისი მოცულობის (შეგახსენებთ, რომ ეს კანონი ემპირიულად დაადგინეს ბოილმა და მარიოტმა).

მოდით გადავწეროთ გამოთქმა (5.4) ფორმაში

აქ არის გაზის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია. ის აბსოლუტური ტემპერატურის პროპორციულია თ:

სად კ– ბოლცმანის მუდმივი.

(5.6) ჩანაცვლებით (5.5) მივიღებთ

მოსახერხებელია მოლეკულების რიცხვიდან წასვლა ნხალების რაოდენობამდე ნგაზი, გვახსოვს, რომ ( ნ A არის ავოგადროს ნომერი) და შემდეგ

სად რ = kN A - არის უნივერსალური გაზის მუდმივი.

გამოხატულება (5.8) არის კლასიკური იდეალური გაზის მდგომარეობის განტოლება n მოლისთვის. ეს განტოლება დაწერილია თვითნებური მასისთვის მგაზი

სად მ- აირის მოლურ მასას უწოდებენ კლაპეირონ-მენდელეევის განტოლებას (იხ. (5.3)).

რეალური აირები შეზღუდული რაოდენობით ემორჩილებიან ამ განტოლებას. ფაქტია, რომ განტოლებები (5.8) და (5.9) არ ითვალისწინებენ ინტერმოლეკულურ ურთიერთქმედებას რეალურ აირებში - ვან დერ ვაალის ძალებს.

ფაზის გადასვლები. ნივთიერებას, იმ პირობებიდან გამომდინარე, რომელშიც ის მდებარეობს, შეუძლია შეცვალოს აგრეგაციის მდგომარეობა, ან, როგორც ამბობენ, გადავიდეს ერთი ფაზიდან მეორეში. ამ გადასვლას ეწოდება ფაზის გადასვლა.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, ნივთიერების მდგომარეობის განმსაზღვრელი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორი მისი ტემპერატურაა თ, რომელიც ახასიათებს მოლეკულების თერმული მოძრაობისა და წნევის საშუალო კინეტიკურ ენერგიას რ. ამრიგად, მატერიის მდგომარეობა და ფაზური გადასვლები გაანალიზებულია მდგომარეობის დიაგრამის გამოყენებით, სადაც მნიშვნელობები გამოსახულია ღერძების გასწვრივ თდა რდა კოორდინატთა სიბრტყის თითოეული წერტილი განსაზღვრავს მოცემული ნივთიერების მდგომარეობას, რომელიც შეესაბამება ამ პარამეტრებს. გავაანალიზოთ ტიპიური დიაგრამა (ნახ. 5.16). მოსახვევები OA, AB, AKმატერიის ცალკეული მდგომარეობა. საკმარისად დაბალ ტემპერატურაზე თითქმის ყველა ნივთიერება მყარ კრისტალურ მდგომარეობაშია.

დიაგრამა ხაზს უსვამს ორ დამახასიათებელ პუნქტს: ადა TO. წერტილი აეწოდება სამმაგი წერტილი; შესაბამის ტემპერატურაზე ( თუ) და წნევა ( რს) წონასწორობაში მყოფ გაზს, თხევადს და მყარს ერთდროულად შეიცავს.

წერტილი TOმიუთითებს კრიტიკულ მდგომარეობაზე. ამ ეტაპზე (ზე თკრ და რგ.რ) სითხესა და აირს შორის სხვაობა ქრება, ე.ი. ამ უკანასკნელებს აქვთ იგივე ფიზიკური თვისებები.

მრუდი OAარის სუბლიმაციის (სუბლიმაციის) მრუდი; შესაბამისი წნევისა და ტემპერატურის დროს ხდება აირის-მყარი გადასვლა (მყარი-გაზი), თხევადი მდგომარეობის გვერდის ავლით.

ზეწოლის ქვეშ რთ< რ < რაირისებურიდან მყარ მდგომარეობაში გადასვლა (და პირიქით) შეიძლება მოხდეს მხოლოდ თხევადი ფაზაში.

მრუდი AKშეესაბამება აორთქლებას (კონდენსაციას). შესაბამის წნევასა და ტემპერატურაზე ხდება „თხევად-გაზის“ გადასვლა (და პირიქით).

მრუდი ABარის თხევად-მყარი გარდამავალი მრუდი (დნობა და კრისტალიზაცია). ამ მრუდს დასასრული არ აქვს, რადგან თხევადი მდგომარეობა სტრუქტურით ყოველთვის განსხვავდება კრისტალური მდგომარეობიდან.

საილუსტრაციოდ წარმოგიდგენთ მატერიის მდგომარეობების ზედაპირების ფორმას ცვლადებში p, v, t(სურ. 5.17), სადაც ვ- ნივთიერების მოცულობა

ასოები G, Zh, T მიუთითებს ზედაპირების უბნებზე, რომელთა წერტილები შეესაბამება აირისებრ, თხევად ან მყარ მდგომარეობებს, ხოლო ზედაპირების არეები T-G, Zh-T, T-Z - ორფაზიან მდგომარეობებს. ცხადია, თუ ფაზებს შორის ინტერფეისის ხაზებს RT კოორდინატულ სიბრტყეზე დაპროექტებთ, მივიღებთ ფაზის დიაგრამას (იხ. სურ. 5.16).

კვანტური სითხე - ჰელიუმი. მაკროსკოპულ სხეულებში ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე, გამოხატული ქაოტური თერმული მოძრაობის გამო, კვანტური ეფექტები შეუმჩნეველია. თუმცა, ტემპერატურის კლებასთან ერთად, ეს ეფექტები შეიძლება გამოვიდეს წინა პლანზე და გამოვლინდეს მაკროსკოპიულად. მაგალითად, კრისტალებს ახასიათებთ ბროლის ბადის კვანძებში მდებარე იონების თერმული ვიბრაციების არსებობა. ტემპერატურის კლებასთან ერთად რხევების ამპლიტუდა მცირდება, მაგრამ აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებისას კი რხევები, კლასიკური იდეების საწინააღმდეგოდ, არ ჩერდება.

ამ ეფექტის ახსნა გამომდინარეობს გაურკვევლობის მიმართებაში. რხევების ამპლიტუდის შემცირება ნიშნავს ნაწილაკების ლოკალიზაციის არეალის შემცირებას, ანუ მისი კოორდინატების გაურკვევლობას. გაურკვევლობის მიმართების მიხედვით, ეს იწვევს იმპულსის გაურკვევლობის ზრდას. ამრიგად, ნაწილაკების „შეჩერება“ აკრძალულია კვანტური მექანიკის კანონებით.

ეს წმინდა კვანტური ეფექტი გამოიხატება ნივთიერების არსებობაში, რომელიც რჩება თხევად მდგომარეობაში თუნდაც აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურაზე. ასეთი "კვანტური" სითხე არის ჰელიუმი. ნულოვანი წერტილის ვიბრაციების ენერგია საკმარისია ბროლის გისოსის გასანადგურებლად. თუმცა, დაახლოებით 2,5 მპა წნევის დროს თხევადი ჰელიუმი კვლავ კრისტალიზდება.

პლაზმა.გარედან გაზის ატომებისთვის (მოლეკულებისთვის) მნიშვნელოვანი ენერგიის გადაცემა იწვევს იონიზაციას, ანუ ატომების იონებად და თავისუფალ ელექტრონებად დაშლას. მატერიის ამ მდგომარეობას პლაზმა ეწოდება.

იონიზაცია ხდება, მაგალითად, როდესაც გაზი ძლიერად თბება, რაც იწვევს ატომების კინეტიკური ენერგიის მნიშვნელოვან ზრდას, აირში ელექტრული გამონადენის დროს (დამუხტული ნაწილაკების იონიზაციის დროს), ან როცა აირი ექვემდებარება ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას. (ავტოიონიზაცია). ულტრა მაღალ ტემპერატურაზე მიღებულ პლაზმას მაღალი ტემპერატურა ეწოდება.

ვინაიდან იონები და ელექტრონები პლაზმაში ატარებენ არაკომპენსირებულ ელექტრულ მუხტს, მათი ურთიერთგავლენა მნიშვნელოვანია. დამუხტულ პლაზმურ ნაწილაკებს შორის არ არის წყვილი ურთიერთქმედება (როგორც გაზში), არამედ კოლექტიური ურთიერთქმედება. ამის გამო, პლაზმა იქცევა როგორც ერთგვარი ელასტიური საშუალება, რომელშიც სხვადასხვა ვიბრაცია და ტალღები ადვილად აღგზნებულია და ვრცელდება.

პლაზმა აქტიურად ურთიერთქმედებს ელექტრულ და მაგნიტურ ველებთან. პლაზმა არის მატერიის ყველაზე გავრცელებული მდგომარეობა სამყაროში. ვარსკვლავები შედგება მაღალი ტემპერატურის პლაზმისგან, ცივი ნისლეულები - დაბალი ტემპერატურის პლაზმისგან. სუსტად იონიზებული დაბალი ტემპერატურის პლაზმა არსებობს დედამიწის იონოსფეროში.

ლიტერატურა მე-5 თავისთვის

1. Akhiezer A.I., Rekalo Ya.P. ელემენტარული ნაწილაკები. - მ.: ნაუკა, 1986 წ.

2. Azshlov A. ნახშირბადის სამყარო. - მ.: ქიმია, 1978 წ.

3. ბრონშტეინი M.P. ატომები და ელექტრონები. - მ.: ნაუკა, 1980 წ.

4. Benilovsky V.D. ეს საოცარი თხევადი კრისტალები. - M: განმანათლებლობა, 1987 წ.

5. Vlasov N. A. ანტიმატერია. - მ.: ატომიზდატი, 1966 წ.

6. Christie R., Pitti A. მატერიის სტრუქტურა: შესავალი თანამედროვე ფიზიკაში. - მ.: ნაუკა, 1969 წ.

7. Krejci V. სამყარო თანამედროვე ფიზიკის თვალით. - მ.: მკრ, 1984 წ.

8. Nambu E. Quarks. - მ.: მირი, 1984 წ.

9. Okun L. B. α, β, γ, …,: ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის ელემენტარული შესავალი. - მ.: ნაუკა, 1985 წ.

10. პეტროვი იუ I. მცირე ნაწილაკების ფიზიკა. - მ.: ნაუკა, 1982 წ.

11. I, Purmal A.P. და სხვ., როგორ გარდაიქმნება ნივთიერებები. - მ.: ნაუკა, 1984 წ.

12. Rosenthal I. M. ელემენტარული ნაწილაკები და სამყაროს სტრუქტურა. - მ.: ნაუკა, 1984 წ.

13. სმოროდინსკი ა. ელემენტარული ნაწილაკები. - მ.: ცოდნა, 1968 წ.

ბუნებაში ნივთიერებები გვხვდება სამ მდგომარეობაში: მყარი, თხევადი და აირისებრი. მაგალითად, წყალი შეიძლება იყოს მყარი (ყინული), თხევადი (წყალი) და აირისებრი (წყლის ორთქლი) მდგომარეობაში. თქვენთვის ნაცნობ თერმომეტრში ვერცხლისწყალი სითხეა. ვერცხლისწყლის ზედაპირის ზემოთ არის ორთქლები და -39 C ტემპერატურაზე ვერცხლისწყალი იქცევა მყარად.

სხვადასხვა შტატებში ნივთიერებებს განსხვავებული თვისებები აქვთ. ჩვენს ირგვლივ სხეულების უმეტესობა შედგება მყარი ნივთიერებებისგან. ეს არის სახლები, მანქანები, იარაღები და ა.შ. მყარი სხეულის ფორმა შეიძლება შეიცვალოს, მაგრამ ამას ძალისხმევა სჭირდება. მაგალითად, ფრჩხილის მოსახვევად საჭიროა საკმაოდ დიდი ძალის გამოყენება.

ნორმალურ პირობებში რთულია მყარი სხეულის შეკუმშვა ან დაჭიმვა.

მცენარეებსა და ქარხნებში მყარი ნივთიერებების სასურველი ფორმისა და მოცულობის მისაცემად, მათ ამუშავებენ სპეციალურ მანქანებზე: ლათხებზე, საფქვავებსა და საფქვავებზე.

სოლიდს აქვს თავისი ფორმა და მოცულობა.

მყარისგან განსხვავებით, სითხეები ადვილად იცვლებიან ფორმას. ისინი იღებენ ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც მდებარეობენ.

მაგალითად, რძე, რომელიც ავსებს ბოთლს, აქვს ბოთლის ფორმა. ჭიქაში ჩასხმისას ჭიქის ფორმას იღებს (სურ. 13). მაგრამ ფორმის შეცვლით, სითხე ინარჩუნებს მოცულობას.

ნორმალურ პირობებში სითხის მხოლოდ მცირე წვეთებს აქვთ საკუთარი ფორმა - ბურთის ფორმა. ეს არის, მაგალითად, წვიმის წვეთები ან წვეთები, რომლებშიც სითხის ნაკადი იშლება.

გამდნარი მინისგან ობიექტების წარმოება ეფუძნება სითხის თვისებას, ადვილად შეცვალოს მისი ფორმა (სურ. 14).

სითხეები ადვილად იცვლიან ფორმას, მაგრამ ინარჩუნებენ მოცულობას.

ჰაერი, რომელსაც ჩვენ ვსუნთქავთ არის აირისებრი ნივთიერება, ანუ აირი. ვინაიდან გაზების უმეტესობა უფერო და გამჭვირვალეა, ისინი უხილავია.

ჰაერის არსებობა იგრძნობა მოძრავი მატარებლის ღია ფანჯარასთან დგომისას. მისი ყოფნა მიმდებარე სივრცეში იგრძნობა, თუ ოთახში არის ნაკადი, ასევე შეიძლება დადასტურდეს მარტივი ექსპერიმენტების გამოყენებით.

თუ ჭიქას ამოატრიალებთ და ცდილობთ წყალში ჩასვლას, წყალი ჭიქაში არ შევა, რადგან ის ჰაერით არის სავსე. ახლა წყალში ჩავუშვით ძაბრი, რომელიც რეზინის შლანგით უკავშირდება მინის მილს (სურ. 15). ძაბრიდან ჰაერი დაიწყებს გამოსვლას ამ მილით.

ეს და მრავალი სხვა მაგალითი და ექსპერიმენტი ადასტურებს, რომ მიმდებარე სივრცეში არის ჰაერი.

აირები, სითხეებისგან განსხვავებით, ადვილად ცვლიან მოცულობას. როდესაც ჩოგბურთის ბურთს ვწურავთ, ვცვლით ბურთის შევსების ჰაერის მოცულობას. დახურულ ჭურჭელში მოთავსებული გაზი მთელ კონტეინერს იკავებს. არ შეიძლება ნახევარი ბოთლის გაზით შევსება ისე, როგორც სითხით.

გაზებს არ აქვთ საკუთარი ფორმა და მუდმივი მოცულობა. ისინი იღებენ ჭურჭლის ფორმას და მთლიანად ავსებენ მათთვის მიწოდებულ მოცულობას.

1. მატერიის რა სამი მდგომარეობა იცით? 2. ჩამოთვალეთ მყარი ნივთიერებების თვისებები. 3. დაასახელეთ სითხეების თვისებები. 4. რა თვისებები აქვთ გაზებს?

დღეისათვის ცნობილია 3 მილიონზე მეტი სხვადასხვა ნივთიერების არსებობა. და ეს მაჩვენებელი ყოველწლიურად იზრდება, რადგან სინთეზური ქიმიკოსები და სხვა მეცნიერები მუდმივად ატარებენ ექსპერიმენტებს ახალი ნაერთების მისაღებად, რომლებსაც აქვთ გარკვეული სასარგებლო თვისებები.

ზოგიერთი ნივთიერება ბუნებრივი ბინადარია, ბუნებრივად წარმოქმნილი. მეორე ნახევარი ხელოვნური და სინთეზურია. თუმცა, როგორც პირველ, ასევე მეორე შემთხვევაში, მნიშვნელოვანი ნაწილი შედგება აირისებრი ნივთიერებებისგან, რომელთა მაგალითებსა და მახასიათებლებს განვიხილავთ ამ სტატიაში.

ნივთიერებების აგრეგატული მდგომარეობა

მე-17 საუკუნიდან საყოველთაოდ მიღებულია, რომ ყველა ცნობილ ნაერთს შეუძლია არსებობდეს აგრეგაციის სამ მდგომარეობაში: მყარი, თხევადი და აირისებრი ნივთიერებები. თუმცა, ბოლო ათწლეულების ფრთხილად კვლევამ ასტრონომიის, ფიზიკის, ქიმიის, კოსმოსური ბიოლოგიის და სხვა მეცნიერებების სფეროებში დაამტკიცა, რომ არსებობს სხვა ფორმა. ეს არის პლაზმა.

რა არის ის? ეს არის ნაწილობრივ ან მთლიანად და გამოდის, რომ სამყაროში ასეთი ნივთიერებების აბსოლუტური უმრავლესობაა. ამრიგად, პლაზმურ მდგომარეობაშია შემდეგი:

• ვარსკვლავთშორისი მატერია;
• კოსმოსური მატერია;
• ატმოსფეროს ზედა ფენები;
• ნისლეულები;
• მრავალი პლანეტის შემადგენლობა;
• ვარსკვლავები.

ამიტომ, დღეს ამბობენ, რომ არსებობს მყარი, სითხეები, აირები და პლაზმა. სხვათა შორის, ყველა გაზი შეიძლება ხელოვნურად გადავიდეს ამ მდგომარეობაში, თუ ის დაექვემდებარება იონიზაციას, ანუ იძულებული გახდება იონებად გადაიქცეს.

აირისებრი ნივთიერებები: მაგალითები

განხილული ნივთიერებების უამრავი მაგალითია. აირები ხომ ცნობილია მე-17 საუკუნიდან, როდესაც ბუნებისმეტყველმა ვან ჰელმონტმა პირველად მიიღო ნახშირორჟანგი და დაიწყო მისი თვისებების შესწავლა. სხვათა შორის, მან ასევე დაარქვა სახელი ნაერთების ამ ჯგუფს, რადგან, მისი აზრით, აირები არის რაღაც მოუწესრიგებელი, ქაოტური, ასოცირებული სულებთან და რაღაც უხილავი, მაგრამ ხელშესახები. ეს სახელი რუსეთში გაჩნდა.

შესაძლებელია ყველა აირისებრი ნივთიერების კლასიფიკაცია, შემდეგ უფრო ადვილი იქნება მაგალითების მოყვანა. ყოველივე ამის შემდეგ, რთულია მთელი მრავალფეროვნების დაფარვა.

შემადგენლობის მიხედვით განასხვავებენ:

• მარტივი,
• რთული მოლეკულები.

პირველ ჯგუფში შედის ისინი, რომლებიც შედგება იდენტური ატომებისგან ნებისმიერი რაოდენობით. მაგალითი: ჟანგბადი - O 2, ოზონი - O 3, წყალბადი - H 2, ქლორი - CL 2, ფტორი - F 2, აზოტი - N 2 და სხვა.

• წყალბადის სულფიდი - H 2 S;
• წყალბადის ქლორიდი - HCL;
• მეთანი - CH 4;
• გოგირდის დიოქსიდი - SO 2;
• ყავისფერი გაზი - NO 2;
• ფრეონი - CF 2 CL 2;
• ამიაკი - NH 3 და სხვა.

კლასიფიკაცია ნივთიერებების ბუნების მიხედვით

ასევე შესაძლებელია აირისებრი ნივთიერებების სახეობების კლასიფიკაცია მათი ორგანული და არაორგანული სამყაროსადმი კუთვნილების მიხედვით. ანუ მის შემადგენელი ატომების ბუნებით. ორგანული აირებია:

• პირველი ხუთი წარმომადგენელი (მეთანი, ეთანი, პროპანი, ბუტანი, პენტანი). ზოგადი ფორმულა C n H 2n+2 ;
• ეთილენი - C 2 H 4;
• აცეტილენი ან ეთილენი - C 2 H 2;
• მეთილამინი - CH 3 NH 2 და სხვა.

კიდევ ერთი კლასიფიკაცია, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოცემულ ნაერთებზე, არის დაყოფა მათში შემავალი ნაწილაკების მიხედვით. ყველა აირისებრი ნივთიერება არ შედგება ატომებისგან. სტრუქტურების მაგალითები, რომლებშიც არის იონები, მოლეკულები, ფოტონები, ელექტრონები, ბრაუნის ნაწილაკები და პლაზმა, ასევე ეხება აგრეგაციის ამ მდგომარეობაში მყოფ ნაერთებს.

გაზების თვისებები

განხილულ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებების მახასიათებლები განსხვავდება მყარი ან თხევადი ნაერთებისგან. საქმე იმაშია, რომ აირისებრი ნივთიერებების თვისებები განსაკუთრებულია. მათი ნაწილაკები ადვილად და სწრაფად მოძრავია, ნივთიერება მთლიანობაში არის იზოტროპული, ანუ თვისებები არ განისაზღვრება კომპოზიციაში შემავალი სტრუქტურების მოძრაობის მიმართულებით.

შესაძლებელია აირისებრი ნივთიერებების უმნიშვნელოვანესი ფიზიკური თვისებების იდენტიფიცირება, რაც განასხვავებს მათ მატერიის არსებობის ყველა სხვა ფორმისგან.

1. ეს არის კავშირები, რომელთა დანახვა, კონტროლი ან შეგრძნება ჩვეულებრივი ადამიანური საშუალებებით შეუძლებელია. თვისებების გასაგებად და კონკრეტული აირის იდენტიფიცირებისთვის, ისინი ეყრდნობიან ოთხ პარამეტრს, რომლებიც აღწერს მათ ყველა: წნევა, ტემპერატურა, ნივთიერების რაოდენობა (მოლი), მოცულობა.
2. სითხეებისგან განსხვავებით, გაზებს შეუძლიათ დაიკავონ მთელი სივრცე უკვალოდ, შემოიფარგლება მხოლოდ ჭურჭლის ან ოთახის ზომით.
3. ყველა აირი ადვილად ერევა ერთმანეთს და ამ ნაერთებს არ აქვთ ინტერფეისი.
4. არიან უფრო მსუბუქი და მძიმე წარმომადგენლები, ამიტომ სიმძიმისა და დროის გავლენით შესაძლებელია მათი განცალკევება.
5. დიფუზია ამ ნაერთების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა. სხვა ნივთიერებებში შეღწევის და შიგნიდან მათი გაჯერების უნარი, მისი სტრუქტურის შიგნით სრულიად მოუწესრიგებელი მოძრაობების შესრულებისას.
6. რეალურ გაზებს არ შეუძლიათ ელექტრული დენის გატარება, მაგრამ თუ ვსაუბრობთ იშვიათ და იონიზებულ ნივთიერებებზე, მაშინ გამტარობა მკვეთრად იზრდება.
7. გაზების სითბოს სიმძლავრე და თბოგამტარობა დაბალია და განსხვავდება სხვადასხვა სახეობებში.
8. სიბლანტე იზრდება წნევისა და ტემპერატურის მატებასთან ერთად.
9. ინტერფაზური გადასვლის ორი ვარიანტი არსებობს: აორთქლება - სითხე ორთქლად იქცევა, სუბლიმაცია - მყარი ნივთიერება, თხევადი გვერდის ავლით, ხდება აირისებრი.

ნამდვილი აირების ორთქლის გამორჩეული თვისება ის არის, რომ პირველს, გარკვეულ პირობებში, შეუძლია გადაიქცეს თხევად ან მყარ ფაზაში, ხოლო მეორე - არა. ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ მოცემულ ნაერთებს შეუძლიათ წინააღმდეგობა გაუწიონ დეფორმაციას და იყოს თხევადი.

აირისებრი ნივთიერებების ასეთი თვისებები საშუალებას აძლევს მათ ფართოდ გამოიყენონ მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების, მრეწველობისა და ეროვნული ეკონომიკის სხვადასხვა დარგში. გარდა ამისა, კონკრეტული მახასიათებლები მკაცრად ინდივიდუალურია თითოეული წარმომადგენლისთვის. ჩვენ განვიხილეთ მხოლოდ ყველა რეალური სტრუქტურისთვის საერთო მახასიათებლები.

კომპრესიულობა

სხვადასხვა ტემპერატურაზე, ისევე როგორც წნევის გავლენის ქვეშ, გაზებს შეუძლიათ შეკუმშვა, მათი კონცენტრაციის გაზრდა და მათი დაკავებული მოცულობის შემცირება. ამაღლებულ ტემპერატურაზე ისინი ფართოვდებიან, დაბალ ტემპერატურაზე იკუმშებიან.

ცვლილებები ასევე ხდება ზეწოლის ქვეშ. აირისებრი ნივთიერებების სიმკვრივე იზრდება და კრიტიკულ წერტილამდე მიღწევისას, რომელიც განსხვავდება თითოეული წარმომადგენლისთვის, შეიძლება მოხდეს აგრეგაციის სხვა მდგომარეობაზე გადასვლა.

მთავარი მეცნიერები, რომლებმაც ხელი შეუწყეს გაზების შესწავლის განვითარებას

ასეთი ხალხი ბევრია, რადგან გაზების შესწავლა შრომატევადი და ისტორიულად ხანგრძლივი პროცესია. მოდით ვისაუბროთ ყველაზე ცნობილ პიროვნებებზე, რომლებმაც მოახერხეს ყველაზე მნიშვნელოვანი აღმოჩენების გაკეთება.

1. აღმოაჩინა 1811 წელს. არ აქვს მნიშვნელობა როგორი აირებია, მთავარია, რომ ერთსა და იმავე პირობებში, ერთი მოცულობა მათ თანაბარ რაოდენობას შეიცავს მოლეკულების რაოდენობის მიხედვით. არსებობს გამოთვლილი მნიშვნელობა, რომელსაც მეცნიერის სახელი ჰქვია. იგი უდრის 6,03 * 10 23 მოლეკულას 1 მოლზე ნებისმიერი გაზისთვის.
2. ფერმი - შექმნა იდეალური კვანტური აირის თეორია.
3. გეი-ლუსაკი, ბოილ-მარიოტი - იმ მეცნიერთა სახელები, რომლებმაც შექმნეს გამოთვლების ძირითადი კინეტიკური განტოლებები.
4. რობერტ ბოილი.
5. ჯონ დალტონი.
6. ჟაკ ჩარლზი და მრავალი სხვა მეცნიერი.

აირისებრი ნივთიერებების სტრუქტურა

განსახილველი ნივთიერებების კრისტალური ბადის აგების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა ის, რომ მისი კვანძები შეიცავს ატომებს ან მოლეკულებს, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია სუსტი კოვალენტური ბმებით. ვან დერ ვაალის ძალები ასევე არსებობს, როდესაც საქმე ეხება იონებს, ელექტრონებს და სხვა კვანტურ სისტემებს.

ამრიგად, გაზის ბადეების სტრუქტურის ძირითადი ტიპებია:

• ატომური;
• მოლეკულური.

შიგნით კავშირები ადვილად იშლება, ამიტომ ამ კავშირებს არ აქვთ მუდმივი ფორმა, მაგრამ ავსებენ მთელ სივრცულ მოცულობას. ეს ასევე ხსნის ელექტროგამტარობის ნაკლებობას და ცუდი თბოგამტარობის ნაკლებობას. მაგრამ გაზებს აქვთ კარგი თბოიზოლაცია, რადგან დიფუზიის წყალობით მათ შეუძლიათ შეაღწიონ მყარ ნაწილებში და დაიკავონ თავისუფალი კასეტური სივრცეები მათ შიგნით. ამავდროულად, ჰაერი არ გადის, სითბო ინარჩუნებს. ეს არის სამშენებლო მიზნებისთვის გაზებისა და მყარი ნივთიერებების კომბინირებული გამოყენების საფუძველი.

აირებს შორის მარტივი ნივთიერებები

ზემოთ უკვე განვიხილეთ, თუ რომელი აირები მიეკუთვნება ამ კატეგორიას აგებულებითა და აგებულებით. ეს არის ის, რომელიც შედგება იდენტური ატომებისგან. მრავალი მაგალითის მოყვანა შეიძლება, რადგან არამეტალების მნიშვნელოვანი ნაწილი მთელი პერიოდული ცხრილიდან ნორმალურ პირობებში არსებობს ზუსტად ამ აგრეგაციის მდგომარეობაში. მაგალითად:

• თეთრი ფოსფორი - ერთ-ერთი ამ ელემენტიდან;
• აზოტი;
• ჟანგბადი;
• ფტორი;
• ქლორი;
• ჰელიუმი;
• ნეონი;
• არგონი;
• კრიპტონი;
• ქსენონი.

ამ აირების მოლეკულები შეიძლება იყოს მონოტომური (კეთილშობილი აირები) ან პოლიატომური (ოზონი - O 3). კავშირის ტიპი კოვალენტური არაპოლარულია, უმეტეს შემთხვევაში ის საკმაოდ სუსტია, მაგრამ არა ყველა მათგანში. ბროლის გისოსი მოლეკულური ტიპისაა, რაც საშუალებას აძლევს ამ ნივთიერებებს ადვილად გადავიდნენ აგრეგაციის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში. მაგალითად, იოდი ნორმალურ პირობებში არის მუქი მეწამული კრისტალები მეტალის ბზინვარებით. თუმცა, გაცხელებისას ისინი სუბლიმირდებიან კაშკაშა მეწამული გაზის ღრუბლებში - I 2.

სხვათა შორის, ნებისმიერი ნივთიერება, მათ შორის ლითონები, შეიძლება არსებობდეს აირისებრ მდგომარეობაში გარკვეულ პირობებში.

აირისებრი ბუნების რთული ნაერთები

ასეთი აირები, რა თქმა უნდა, უმრავლესობაა. ატომების სხვადასხვა კომბინაციები მოლეკულებში, გაერთიანებული კოვალენტური ბმებით და ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედებით, იძლევა აგრეგაციის განხილული მდგომარეობის ასობით განსხვავებული წარმომადგენლის ფორმირების საშუალებას.

აირებს შორის რთული ნივთიერებების მაგალითები შეიძლება იყოს ყველა ნაერთი, რომელიც შედგება ორი ან მეტი განსხვავებული ელემენტისგან. ეს შეიძლება შეიცავდეს:

• პროპანი;
• ბუტანი;
• აცეტილენი;
• ამიაკი;
• სილანი;
• ფოსფინი;
• მეთანი;
• ნახშირბადის დისულფიდი;
• გოგირდის დიოქსიდი;
• ყავისფერი გაზი;
• ფრეონი;
• ეთილენი და სხვა.

მოლეკულური ტიპის კრისტალური გისოსი. ბევრი წარმომადგენელი ადვილად იხსნება წყალში და ქმნის შესაბამის მჟავებს. ამ ნაერთების უმეტესობა წარმოადგენს მრეწველობაში განხორციელებული ქიმიური სინთეზების მნიშვნელოვან ნაწილს.

მეთანი და მისი ჰომოლოგები

ზოგჯერ "გაზის" ზოგადი კონცეფცია ეხება ბუნებრივ მინერალს, რომელიც წარმოადგენს უპირატესად ორგანული ბუნების აირისებრი პროდუქტების მთლიან ნარევს. იგი შეიცავს ისეთ ნივთიერებებს, როგორიცაა:

• მეთანი;
• ეთანი;
• პროპანი;
• ბუტანი;
• ეთილენი;
• აცეტილენი;
• პენტანი და სხვა.

ინდუსტრიაში ისინი ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან პროპან-ბუტანის ნარევი არის საყოფაცხოვრებო გაზი, რომლითაც ადამიანები ამზადებენ, რომელიც გამოიყენება ენერგიისა და სითბოს წყაროდ.

ბევრი მათგანი გამოიყენება ალკოჰოლების, ალდეჰიდების, მჟავების და სხვა ორგანული ნივთიერებების სინთეზისთვის. ბუნებრივი აირის წლიური მოხმარება ტრილიონ კუბურ მეტრს შეადგენს და ეს სავსებით გამართლებულია.

ჟანგბადი და ნახშირორჟანგი

რომელ აირისებრ ნივთიერებებს შეიძლება ეწოდოს ყველაზე გავრცელებული და ცნობილი პირველკლასელებისთვისაც კი? პასუხი აშკარაა - ჟანგბადი და ნახშირორჟანგი. ყოველივე ამის შემდეგ, ისინი არიან პირდაპირი მონაწილეები გაზის გაცვლაში, რომელიც ხდება პლანეტის ყველა ცოცხალ არსებაში.

ცნობილია, რომ ჟანგბადის წყალობითაა შესაძლებელი სიცოცხლე, რადგან მის გარეშე მხოლოდ ზოგიერთი ტიპის ანაერობული ბაქტერია შეიძლება იარსებოს. ნახშირორჟანგი კი აუცილებელი "საკვები" პროდუქტია ყველა მცენარისთვის, რომელიც შთანთქავს მას ფოტოსინთეზის პროცესის განსახორციელებლად.

ქიმიური თვალსაზრისით, როგორც ჟანგბადი, ასევე ნახშირორჟანგი მნიშვნელოვანი ნივთიერებებია ნაერთების სინთეზის განსახორციელებლად. პირველი არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი, მეორე უფრო ხშირად არის შემცირების აგენტი.

ჰალოგენები

ეს არის ნაერთების ჯგუფი, რომლებშიც ატომები არის აირისებრი ნივთიერების ნაწილაკები, რომლებიც ერთმანეთთან წყვილ-წყვილად არის დაკავშირებული კოვალენტური არაპოლარული ბმის მეშვეობით. თუმცა, ყველა ჰალოგენი არ არის აირი. ბრომი ჩვეულებრივ პირობებში სითხეა, იოდი კი ადვილად სუბლიმირებული მყარია. ფტორი და ქლორი არის ტოქსიკური ნივთიერებები, რომლებიც საშიშია ცოცხალი არსებების ჯანმრთელობისთვის, რომლებიც ძლიერი ჟანგვის აგენტებია და ძალიან ფართოდ გამოიყენება სინთეზში.

გაზი (აირური მდგომარეობა) გაზი არის ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელსაც ახასიათებს ძალიან სუსტი ბმები მის შემადგენელ ნაწილაკებს (მოლეკულებს, ატომებს ან იონებს) შორის, აგრეთვე მათი მაღალი მობილურობით.

აირების მახასიათებლები ადვილად შეკუმშული. მათ არ აქვთ საკუთარი ფორმა ან მოცულობა.

ავოგადროს რიცხვი მნიშვნელობა NA = 6, 022...× 1023 ეწოდება ავოგადროს რიცხვს. ეს არის უნივერსალური მუდმივი ნებისმიერი ნივთიერების უმცირესი ნაწილაკებისთვის.

ავოგადროს კანონის დასკვნა 1 მოლი ნებისმიერი აირი n. u. (760 მმ Hg და 00 C) იკავებს 22,4 ლიტრ მოცულობას. Vm = 22,4 ლ/მოლი – აირების მოლური მოცულობა

ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუნებრივი აირის ნარევები ჰაერის შემადგენლობა: φ(N 2) = 78%; φ(O 2) = 21%; φ(CO 2) = 0. 03 ბუნებრივი აირი ნახშირწყალბადების ნარევია.

წყალბადის წარმოება. მრეწველობაში: ნახშირწყალბადების კრეკინგი და რეფორმირება ნავთობის გადამუშავებისას: C 2 H 6 (t = 10000 C) → 2 C + 3 H 2 ბუნებრივი აირისგან. CH 4 + O 2 + 2 H 2 O → 2 CO 2 +6 H 2 O

წყალბადი H 2 ლაბორატორიაში: განზავებული მჟავების მოქმედება მეტალებზე. ამ რეაქციის განსახორციელებლად ყველაზე ხშირად გამოიყენება თუთია და განზავებული გოგირდმჟავა: Zn + 2 HCl → Zn. Cl 2 + H 2 კალციუმის ურთიერთქმედება წყალთან: Ca + 2 H 2 O → Ca(OH)2 + H 2 ჰიდროლიზის ჰიდროლიზი: Ca. H 2 + 2 H 2 O → Ca(OH)2 + 2 H 2 ტუტეების მოქმედება თუთიაზე ან ალუმინზე: Zn + 2 Na. OH + 2 H 2 O Na 2 + H 2

წყალბადის თვისებები ყველაზე მსუბუქი გაზი, ჰაერზე 14,5-ჯერ მსუბუქია. წყალბადს აქვს ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა აირისებრ ნივთიერებებს შორის. მისი თბოგამტარობა დაახლოებით შვიდჯერ აღემატება ჰაერის თბოგამტარობას. წყალბადის მოლეკულა დიატომურია - H 2. ნორმალურ პირობებში ის არის უფერო, უსუნო და უგემოვნო აირი.

ჟანგბადი ინდუსტრიაში: ჰაერიდან. ჟანგბადის წარმოების მთავარი სამრეწველო მეთოდი არის კრიოგენული რექტიფიკაცია. ლაბორატორიაში: კალიუმის პერმანგანატისგან (კალიუმის პერმანგანატი): 2 კმნ. O 4 = K 2 Mn. O 4 + Mn. O 2 + O 2; 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2.

ჟანგბადის თვისებები ნორმალურ პირობებში ჟანგბადი არის გაზი ფერის, გემოსა და სუნის გარეშე. მისი 1 ლიტრი მასა 1,429 გ ჰაერზე ოდნავ მძიმეა. ოდნავ ხსნადი წყალში და სპირტში; პარამაგნიტურია.

ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) ლაბორატორიაში: ცარციდან, კირქვის ან მარმარილოდან: Na 2 CO 3 + 2 HCl = 2 Na. Cl + CO 2 + H 2 O Ca. CO 3 + HCl = Ca. Cl 2 + CO 2 + H 2 O ბუნებაში: ფოტოსინთეზი მცენარეებში: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = 6 CO 2 + 6 H 2 O

ნახშირბადის (IV) მონოქსიდი ნახშირბადის (IV) მონოქსიდი (ნახშირორჟანგი) არის უფერო, უსუნო გაზი ოდნავ მჟავე გემოთი. ჰაერზე მძიმე, წყალში ხსნადი, ძლიერი გაგრილებისას კრისტალიზდება თეთრი თოვლის მსგავსი მასის - „მშრალი ყინულის“ სახით. ატმოსფერული წნევის დროს ის არ დნება, მაგრამ აორთქლდება სუბლიმაციის ტემპერატურა -78 °C.

ამიაკი (n.a.) არის უფერო გაზი მკვეთრი დამახასიათებელი სუნით (ამიაკის სუნი). ამიაკი ჰაერზე თითქმის ორჯერ მსუბუქია და წყალში NH 3-ის ხსნადობა უკიდურესად მაღალია. ლაბორატორიაში ამიაკი მიიღება: ტუტეების ამონიუმის მარილებთან ურთიერთქმედებით: NH 4 Cl + Na. OH = Na. Cl + H 2 O + NH 3 ინდუსტრიაში: წყალბადისა და აზოტის ურთიერთქმედება: 3 H + N = 2 NH

ეთილენი ლაბორატორიაში: ეთილის სპირტის გაუწყლოება ინდუსტრიაში: ნავთობპროდუქტების კრეკინგი: C 4 H 10 → C 2 H 6 + C 2 H 4 ეთანი ეთენი

ეთილენი არის უფერო გაზი, სუსტი მოტკბო სუნით და შედარებით მაღალი სიმკვრივით. ეთილენი იწვის მანათობელი ალით; ქმნის ფეთქებად ნარევს ჰაერთან და ჟანგბადთან. ეთილენი პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში.

აირების მიღება, შეგროვება და ამოცნობა აირის დასახელება (ფორმულა) წყალბადი (H 2) ჟანგბადი (O 2) ნახშირორჟანგი (CO 2) ამიაკი (NH 3) ეთილენი (C 2 H 4) ფიზიკური ლაბორატორიული მეთოდი თვისებების შეგროვების მეთოდი მიღების მეთოდი ღირებულების აღიარებული გაზი ნივთიერებების შესახებ

ამოცანები ამოცანა No 1. 13,5 გრამი თუთია (Zn) რეაგირებს მარილმჟავასთან (HCl). წყალბადის მოცულობითი წილი (H 2) გამოსავლიანობაა 85%. გამოთვალეთ გამოთავისუფლებული წყალბადის მოცულობა? ამოცანა No 2. არის აირის ნარევი, რომელშიც აირის მასური ფრაქციები ტოლია (%): მეთანი - 65, წყალბადი - 35. განსაზღვრეთ ამ ნარევის გაზების მოცულობითი წილადები.

ამოცანა No1 1) დავწეროთ თუთიის (Zn) მარილმჟავასთან (HCl) ურთიერთქმედების რეაქციის განტოლება: Zn + 2 HCl = Zn. Cl 2 + H 2 2) n (Zn) = 13,5 / 65 = 0,2 (მოლი). 3) 1 მოლი Zn ანაცვლებს 1 მოლ წყალბადს (H2), ხოლო 0,2 მოლი Zn ანაცვლებს x მოლ წყალბადს (H2). ვიღებთ: V თეორია. (H 2) = 0.2 ∙ 22.4 = 4.48 (ლ). 4) გამოვთვალოთ წყალბადის პრაქტიკული მოცულობა ფორმულით: V პრაქტიკული. (H 2) = 85 ⋅ 4,48 / 100 = 3,81 (ლ).

ამოცანა No2 არის აირის ნარევი, რომელშიც აირის მასური წილადები ტოლია (%): მეთანი - 65, წყალბადი - 35. განსაზღვრეთ ამ ნარევის აირების მოცულობითი წილადები.