Katılarda moleküllerin düzenlenmesi. Sıvılar. Sıvılarda moleküllerin hareketi Katılarda moleküllerin düzeni nedir

Bu materyal yalnızca parçacıkların katılarda nasıl düzenlendiğini değil, aynı zamanda gaz veya sıvılarda nasıl hareket ettiklerini de anlatıyor. Çeşitli maddelerdeki kristal kafes türleri de açıklanacaktır.

Toplama durumu

Üç tipik toplanma durumunun varlığını gösteren belirli standartlar vardır: sıvı ve gaz.

Her toplama durumu için bileşenleri tanımlayalım.

Katılar hacim ve şekil bakımından pratik olarak stabildir. İkincisini ek enerji maliyeti olmadan değiştirmek son derece sorunludur.
Sıvı kolayca şekil değiştirebilir ancak aynı zamanda hacmini de korur.
Gaz halindeki maddeler ne şeklini ne de hacmini korur.

Toplanma durumunun belirlendiği ana kriter, moleküllerin düzeni ve hareket yöntemleridir. Gaz halindeki bir maddede, bireysel moleküller arasındaki minimum mesafe kendilerinden çok daha fazladır. Buna karşılık moleküller normal koşullar altında uzun mesafelere dağılmazlar ve hacimlerini korurlar. Katılardaki aktif parçacıklar kesin olarak tanımlanmış bir sıraya göre düzenlenir; bunların her biri, bir saatin sarkacı gibi, kristal kafeste belirli bir nokta etrafında hareket eder. Bu, katılara özel bir güç ve sertlik kazandırır.

Dolayısıyla bu durumda en acil soru, aktif parçacıkların katılarda nasıl konumlandığıdır. Diğer tüm durumlarda atomlar (moleküller) bu kadar düzenli bir yapıya sahip değildir.

Sıvının özellikleri

Sıvıların, vücudun katı durumu ile gaz fazı arasında bir tür ara bağlantı olduğu gerçeğine özellikle dikkat etmek gerekir. Böylece sıcaklık düştüğünde sıvı katılaşır, maddenin kaynama noktasının üzerine çıktığında ise gaz haline dönüşür. Ancak sıvının hem katı hem de gaz halindeki maddelerle ortak özellikleri vardır. Böylece, 1860 yılında seçkin yerli bilim adamı D.I. Mendeleev, sözde kritik sıcaklığın - mutlak kaynamanın varlığını tespit etti. Bu, bir gaz ile katı haldeki bir madde arasındaki ince sınırın ortadan kalktığı değerdir.

İki komşu toplama durumunu birleştiren bir sonraki kriter izotropidir. Bu durumda özellikleri her yönde aynıdır. Kristaller ise anizotropiktir. Gazlar gibi sıvıların da sabit bir şekli yoktur ve bulundukları kabın tüm hacmini kaplarlar. Yani düşük viskoziteye ve yüksek akışkanlığa sahiptirler. Sıvı veya gazın mikropartikülleri birbirleriyle çarpışarak serbestçe hareket eder. Daha önce, bir sıvının kapladığı hacimde moleküllerin düzenli bir hareketinin olmadığına inanılıyordu. Böylece sıvı ve gaz kristallerin karşıtıydı. Ancak daha sonra yapılan araştırmalar sonucunda katılarla sıvılar arasındaki benzerlikler kanıtlandı.

Katılaşmaya yakın sıcaklıktaki sıvı fazda termal hareket katılardakine benzer. Bu durumda sıvı hala belirli bir yapıya sahip olabilir. Dolayısıyla sıvı ve gazlardaki katılarda parçacıkların nasıl yerleştirildiği sorusuna cevap vererek, ikincisinde moleküllerin hareketinin kaotik ve düzensiz olduğunu söyleyebiliriz. Ancak katılarda moleküller çoğu durumda belirli, sabit bir konum işgal eder.

Bu durumda sıvı bir çeşit ara bağlantıdır. Üstelik sıcaklığı kaynama noktasına yaklaştıkça moleküller gazlardaymış gibi daha fazla hareket eder. Sıcaklık katı faza geçişe yakınsa mikropartiküller giderek daha düzenli bir şekilde hareket etmeye başlar.

Maddelerin durumundaki değişiklik

Suyun durumundaki değişimin en basit örneğine bakalım. Buz suyun katı halidir. Sıcaklığı sıfırın altındadır. Sıfır sıcaklıkta buz erimeye başlar ve suya dönüşür. Bu, kristal kafesin tahrip edilmesiyle açıklanır: ısıtıldığında parçacıklar hareket etmeye başlar. Bir maddenin toplanma durumunu değiştirdiği sıcaklığa erime noktası denir (bizim durumumuzda su için bu 0'dır). Buzun sıcaklığının tamamen eriyene kadar aynı seviyede kalacağını unutmayın. Bu durumda sıvının atomları veya molekülleri katılarda olduğu gibi hareket edecektir.

Bundan sonra suyu ısıtmaya devam edeceğiz. Aynı zamanda parçacıklar, maddemiz toplanma durumundaki bir sonraki değişim noktasına, kaynama noktasına ulaşana kadar daha yoğun hareket etmeye başlar. Bu an, hareketin hızlanması nedeniyle kendisini oluşturan moleküller arasındaki bağların kopmasıyla ortaya çıkar, daha sonra serbest bir karakter kazanır ve söz konusu sıvı gaz fazına geçer. Bir maddenin (su) sıvı fazdan gaz fazına dönüştürülmesi işlemine kaynama denir.

Suyun kaynadığı sıcaklığa kaynama noktası denir. Bizim durumumuzda bu değer 100 santigrat derecedir (sıcaklık basınca bağlıdır, normal basınç bir atmosferdir). Not: Mevcut sıvı tamamen buhar haline gelinceye kadar sıcaklığı sabit kalır.

Suyun gaz halinden (buhar) sıvıya geçişinin, yoğunlaşma adı verilen ters süreci de mümkündür.

Daha sonra, donma sürecini - sıvının (su) katı forma geçiş sürecini (başlangıç durumu yukarıda açıklanmıştır - bu buzdur) gözlemleyebilirsiniz. Daha önce açıklanan işlemler, parçacıkların katılarda, sıvılarda ve gazlarda nasıl düzenlendiği sorusuna doğrudan bir yanıt sağlar. Bir maddenin moleküllerinin konumu ve durumu, onun toplanma durumuna bağlıdır.

Katı nedir? Mikropartiküller içinde nasıl davranıyor?

Katı bir gövde, ayırt edici özelliği sabit bir şeklin korunması ve küçük titreşimler gerçekleştiren mikropartiküllerin termal hareketinin sabit doğası olan maddi bir ortamın durumudur. Cisimler katı, sıvı ve gaz halinde olabilir. Ayrıca modern bilim adamlarının agrega olarak sınıflandırma eğiliminde olduğu dördüncü bir durum daha vardır; buna plazma denir.

Dolayısıyla, ilk durumda, herhangi bir madde, kural olarak, sabit, değişmeyen bir şekle sahiptir ve bunun üzerindeki temel etki, parçacıkların katılarda nasıl düzenlendiğidir. Mikroskobik düzeyde, bir katıyı oluşturan atomların birbirine kimyasal bağlarla bağlandığı ve kristal kafesin düğüm noktalarında yer aldığı açıktır.

Ancak bir istisna var - katı halde olan ancak kristal bir kafesin varlığıyla övünemeyen amorf maddeler. Buradan parçacıkların katılarda nasıl düzenlendiği sorusunun cevabını verebiliriz. İlk durumda fizik, atomların veya moleküllerin kafes bölgelerinde bulunduğunu gösterir. Ancak ikinci durumda kesinlikle böyle bir sıralama yoktur ve böyle bir madde sıvıya daha çok benzer.

Katı bir cismin fiziği ve olası yapısı

Bu durumda madde hacmini ve tabii ki şeklini koruma eğilimindedir. Yani ikincisini değiştirmek için çaba sarf edilmesi gerekiyor ve bunun metal bir nesne, bir parça plastik veya kil olması önemli değil. Bunun nedeni moleküler yapısında yatmaktadır. Daha doğrusu vücudu oluşturan moleküllerin etkileşiminde. Bu durumda en yakın konumdadırlar. Moleküllerin bu düzenlenmesi doğası gereği tekrarlanır. Bu bileşenlerin her biri arasındaki karşılıklı çekim kuvvetlerinin çok güçlü olmasının nedeni budur.

Mikropartiküllerin etkileşimi, hareketlerinin doğasını açıklar. Böyle katı bir cismin şeklini veya hacmini şu veya bu yönde ayarlamak çok zordur. Katı bir cismin parçacıkları, katı bir cismin tüm hacmi boyunca düzensiz bir şekilde hareket edemez, ancak uzayda yalnızca belirli bir nokta etrafında salınabilir. Bir katının molekülleri farklı yönlerde düzensiz bir şekilde salınır, ancak benzer moleküllerle çarpışırlar ve bu da onları orijinal durumlarına döndürür. Katılardaki parçacıkların kural olarak kesin olarak tanımlanmış bir sıraya göre düzenlenmesinin nedeni budur.

Parçacıklar ve katılardaki dizilişleri

Katılar üç tipte olabilir: kristal, amorf ve kompozit. Katılardaki parçacıkların düzenini etkileyen kimyasal bileşimdir.

Kristal katılar düzenli bir yapıya sahiptir. Molekülleri veya atomları düzenli şekilli kristalin bir uzaysal kafes oluşturur. Bu nedenle, kristal halindeki bir katının belirli bir kristal kafesi vardır ve bu da belirli fiziksel özellikleri belirler. Bu, parçacıkların bir katıda nasıl düzenlendiğinin cevabıdır.

Bir örnek verelim: Yıllar önce St. Petersburg'da, bir depoda, sıcaklık düştüğünde parlaklığını kaybeden ve beyazdan griye dönen beyaz parlak teneke düğme stoğu saklanıyordu. Düğmeler gri toza dönüştü. Bu “hastalığa” “kalay vebası” adı verilmişti ama aslında düşük sıcaklığın etkisi altında kristallerin yapısının yeniden yapılanmasıydı. Kalay, beyaz çeşitten gri çeşide geçerken toz haline gelir. Kristaller sırasıyla mono ve polikristallere ayrılır.

Tek kristaller ve polikristaller

Tek kristaller (sofra tuzu), düzenli çokgenler biçiminde sürekli bir kristal kafesle temsil edilen tek homojen kristallerdir. Polikristaller (kum, şeker, metaller, taşlar), küçük, düzensiz konumlanmış kristallerden birlikte büyüyen kristal gövdelerdir. Kristallerde anizotropi adı verilen bir olay gözlenir.

Amorfluk: özel bir durum

Amorf cisimlerin (reçine, reçine, cam, kehribar) parçacıkların düzenlenmesinde açık ve kesin bir düzen yoktur. Bu, parçacıkların katılarda bulunma düzeni açısından alışılmadık bir durumdur. Bu durumda izotropi olgusu gözlenir, amorf cisimlerin fiziksel özellikleri her yönde aynıdır. Yüksek sıcaklıklarda viskoz sıvılara, düşük sıcaklıklarda ise katılara dönüşürler. Dış etkilere maruz kaldıklarında, aynı anda elastik özellikler sergilerler, yani darbe üzerine katı maddeler ve akışkanlık gibi minyatür parçacıklara ayrılırlar: uzun süreli sıcaklığa maruz kaldıklarında sıvılar gibi akmaya başlarlar. Belirli erime ve kristalleşme sıcaklıkları yoktur. Isıtıldığında amorf cisimler yumuşar.

Amorf madde örnekleri

Örneğin sıradan şekeri alalım ve onun örneğini kullanarak çeşitli durumlarda katı maddelerdeki parçacıkların düzenini bulalım. Bu durumda aynı malzeme kristal veya amorf formda oluşabilir. Erimiş şeker yavaşça sertleşirse, moleküller eşit sıralar oluşturur - kristaller (topak şeker veya toz şeker). Örneğin erimiş şeker soğuk suya dökülürse, soğutma çok hızlı gerçekleşir ve parçacıkların doğru sıraları oluşturmak için zamanları olmaz - eriyik kristal oluşturmadan sertleşir. Bu şekilde şeker şekeri elde edersiniz (bu kristal olmayan şekerdir).

Ancak bir süre sonra böyle bir madde yeniden kristalleşebilir, parçacıklar düzenli sıralar halinde toplanır. Şeker şekeri birkaç ay beklerse gevşek bir tabaka ile kaplanmaya başlayacaktır. Yüzeyde kristaller bu şekilde görünür. Şekerin ömrü birkaç ay, taşın ömrü ise milyonlarca yıl olacaktır. Karbon benzersiz bir örnektir. Grafit kristal karbondur, yapısı katmanlıdır. Elmas ise dünyadaki en sert mineraldir, camı kesebilir, taşları kesebilir, delme ve cilalama işlerinde kullanılır. Bu durumda, yalnızca bir madde vardır - karbon, ancak tuhaflık, farklı kristal formlar oluşturma yeteneğinde yatmaktadır. Bu, parçacıkların bir katıda nasıl düzenlendiği sorusunun başka bir cevabıdır.

Sonuçlar. Çözüm

Katılardaki parçacıkların yapısı ve düzeni, söz konusu maddenin hangi türe ait olduğuna bağlıdır. Madde kristal ise mikropartiküllerin düzeni düzenlenecektir. Amorf yapıların bu özelliği yoktur. Ancak kompozitler hem birinci hem de ikinci gruba ait olabilir.

Bir durumda, sıvı bir katıya benzer şekilde davranır (kristalizasyon sıcaklığına yakın olan düşük bir sıcaklıkta), ancak aynı zamanda bir gaz gibi de davranabilir (arttıkça). Bu nedenle bu incelememizde parçacıkların sadece katılarda değil, maddenin diğer temel toplu hallerinde de nasıl konumlandığını inceledik.

Bir molekülün kinetik enerjisi

Bir gazda moleküller serbestçe (diğer moleküllerden izole edilmiş olarak) hareket eder ve yalnızca ara sıra birbirleriyle veya kabın duvarlarıyla çarpışır. Bir molekül serbestçe hareket ettiği sürece yalnızca kinetik enerjiye sahiptir. Çarpışma sırasında moleküller aynı zamanda potansiyel enerji de kazanırlar. Dolayısıyla bir gazın toplam enerjisi, moleküllerinin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır. Gaz ne kadar inceltilirse, zamanın her anında o kadar fazla molekül serbest hareket halindedir ve yalnızca kinetik enerjiye sahiptir. Sonuç olarak, gaz seyreltildiğinde potansiyel enerjinin oranı kinetik enerjiye oranla azalır.

İdeal bir gazın dengesindeki bir molekülün ortalama kinetik enerjisinin çok önemli bir özelliği vardır: Farklı gazlardan oluşan bir karışımda, karışımın farklı bileşenleri için bir molekülün ortalama kinetik enerjisi aynıdır.

Örneğin hava bir gaz karışımıdır. Havanın hala ideal gaz olarak kabul edilebildiği normal koşullar altında bir hava molekülünün tüm bileşenleri için ortalama enerjisi aynıdır. İdeal gazların bu özelliği genel istatistiksel değerlendirmelere dayanarak kanıtlanabilir. Bundan önemli bir sonuç çıkar: Eğer iki farklı gaz (farklı kaplarda) birbiriyle termal dengedeyse, moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri aynıdır.

Gazlarda moleküller ve atomlar arasındaki mesafe genellikle moleküllerin boyutundan çok daha büyüktür; moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri büyük değildir. Sonuç olarak gazın kendine ait bir şekli ve sabit bir hacmi yoktur. Gaz kolayca sıkıştırılır ve sınırsız olarak genişleyebilir. Gaz molekülleri serbestçe hareket eder (ötelemesel olarak dönebilirler), ancak bazen diğer moleküllerle ve gazın bulunduğu kabın duvarlarıyla çarpışır ve çok yüksek hızlarda hareket ederler.

Katılarda parçacıkların hareketi

Katıların yapısı temel olarak gazların yapısından farklıdır. Bunlarda moleküller arası mesafeler küçüktür ve moleküllerin potansiyel enerjisi kinetik enerjiyle karşılaştırılabilir. Atomlara (veya iyonlara veya tüm moleküllere) hareketsiz denemez; ortalama konumlar etrafında rastgele salınım hareketi yaparlar. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, salınım enerjisi de o kadar büyük olur ve dolayısıyla salınımların ortalama genliği de artar. Atomların termal titreşimleri aynı zamanda katıların ısı kapasitesini de açıklar. Kristal katılardaki parçacıkların hareketlerini daha ayrıntılı olarak ele alalım. Bir bütün olarak kristalin tamamı çok karmaşık birleştirilmiş salınım sistemidir. Atomların ortalama konumlarından sapmaları küçüktür ve bu nedenle atomların Hooke'un doğrusal yasasına uyan yarı elastik kuvvetlerin etkisine maruz kaldığını varsayabiliriz. Bu tür salınım sistemlerine doğrusal denir.

Doğrusal salınımlara maruz kalan sistemlerin gelişmiş bir matematiksel teorisi vardır. Özü aşağıdaki gibi olan çok önemli bir teoremi kanıtlıyor. Sistem küçük (doğrusal) birbirine bağlı salınımlar gerçekleştiriyorsa, koordinatları dönüştürerek resmi olarak bağımsız osilatörlerden oluşan bir sisteme (salınım denklemleri birbirine bağlı olmayan) indirgenebilir. Bağımsız osilatörlerden oluşan bir sistem, ideal bir gaz gibi davranır, dolayısıyla bu gazın atomları da bağımsız olarak kabul edilebilir.

Boltzmann yasasına gaz atomlarının bağımsızlığı fikrini kullanarak ulaşıyoruz. Bu çok önemli sonuç, katıların teorisinin tamamı için basit ve güvenilir bir temel sağlar.

Boltzmann yasası

Belirli parametrelere (koordinatlar ve hızlar) sahip osilatörlerin sayısı, aşağıdaki formüle göre belirli bir durumdaki gaz moleküllerinin sayısıyla aynı şekilde belirlenir:

Osilatör enerjisi.

Katı cisimler teorisindeki Boltzmann yasasının (1) herhangi bir kısıtlaması yoktur, ancak osilatör enerjisi için formül (2) klasik mekanikten alınmıştır. Katıları teorik olarak ele alırken, osilatörün enerjisindeki ayrık değişikliklerle karakterize edilen kuantum mekaniğine güvenmek gerekir. Osilatörün enerjisinin ayrıklığı, yalnızca enerjisinin yeterince yüksek değerlerinde önemsiz hale gelir. Bu, (2)'nin yalnızca yeterince yüksek sıcaklıklarda kullanılabileceği anlamına gelir. Bir katının erime noktasına yakın yüksek sıcaklıklarında, serbestlik dereceleri üzerinde enerjinin düzgün dağılımı yasası Boltzmann yasasını takip eder. Gazlarda her bir serbestlik derecesi için ortalama olarak (1/2) kT'ye eşit bir enerji miktarı varsa, osilatörün kinetik olana ek olarak potansiyel enerjiye sahip bir serbestlik derecesi vardır. Bu nedenle, yeterince yüksek sıcaklıkta bir katının bir serbestlik derecesi başına kT'ye eşit bir enerji vardır. Bu yasaya dayanarak katı bir cismin toplam iç enerjisini ve ardından ısı kapasitesini hesaplamak zor değildir. Bir mol katı NA atomu içerir ve her atomun üç serbestlik derecesi vardır. Bu nedenle köstebek 3 NA osilatörü içerir. Bir mol katının enerjisi

ve yeterince yüksek sıcaklıklarda bir katının molar ısı kapasitesi

Deneyim bu yasayı doğrulamaktadır.

Sıvılar, gazlar ve katılar arasında bir ara pozisyonda bulunur. Sıvı moleküller uzun mesafelere dağılmaz ve normal koşullar altında sıvı hacmini korur. Ancak katılardan farklı olarak moleküller sadece titreşmekle kalmaz, aynı zamanda bir yerden bir yere atlarlar, yani serbest hareketler gerçekleştirirler. Sıcaklık arttıkça sıvılar kaynar (kaynama noktası denilen bir nokta vardır) ve gaza dönüşür. Sıcaklık düştükçe sıvılar kristalleşerek katı hale gelir. Sıcaklık alanında gaz (doymuş buhar) ve sıvı arasındaki sınırın ortadan kalktığı (kritik nokta) bir nokta vardır. Katılaşma sıcaklığına yakın sıvılardaki moleküllerin termal hareket modeli, katılardaki moleküllerin davranışına çok benzer. Örneğin ısı kapasitesi katsayıları tamamen aynıdır. Bir maddenin ısı kapasitesi erime sırasında biraz değiştiğinden, bir sıvı içindeki parçacıkların hareketinin doğasının katı bir maddedeki harekete (erime sıcaklığında) yakın olduğu sonucuna varabiliriz. Isıtıldığında sıvının özellikleri yavaş yavaş değişir ve daha çok gaza benzer hale gelir. Sıvılarda parçacıkların ortalama kinetik enerjisi, moleküller arası etkileşimin potansiyel enerjisinden daha azdır. Sıvılarda ve katılarda moleküller arası etkileşimin enerjisi önemsiz derecede farklılık gösterir. Füzyon ısısı ile buharlaşma ısısını karşılaştırırsak, bir toplanma durumundan diğerine geçiş sırasında füzyon ısısının buharlaşma ısısından önemli ölçüde düşük olduğunu görürüz. Bir sıvının yapısının yeterli bir matematiksel açıklaması ancak istatistiksel fiziğin yardımıyla yapılabilir. Örneğin, eğer bir sıvı aynı küresel moleküllerden oluşuyorsa, bu durumda onun yapısı, referans noktası olarak seçilen belirli bir molekülden r mesafesindeki herhangi bir molekülü tespit etme olasılığını veren radyal dağılım fonksiyonu g(r) ile tanımlanabilir. Bu fonksiyon, x-ışınlarının veya nötronların kırınımını inceleyerek deneysel olarak bulunabilir veya bu fonksiyonun bilgisayar simülasyonu, Newton mekaniği kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Sıvının kinetik teorisi Ya.I. Frenkel. Bu teoride, bir sıvı, bir katı durumunda olduğu gibi, uyumlu osilatörlerden oluşan dinamik bir sistem olarak kabul edilir. Ancak katı bir cismin aksine, bir sıvıdaki moleküllerin denge konumu geçicidir. Sıvı molekül bir konum etrafında salındıktan sonra yakınlarda bulunan yeni bir konuma atlar. Böyle bir sıçrama enerji harcanmasıyla ortaya çıkar. Sıvı bir molekülün ortalama "yerleşik ömrü" süresi şu şekilde hesaplanabilir:

\[\left\langle t\right\rangle =t_0e^(\frac(W)(kT))\left(5\right),\]

burada $t_0\ $ bir denge konumu etrafındaki salınımların periyodudur. Bir molekülün bir konumdan diğerine geçebilmesi için alması gereken enerjiye aktivasyon enerjisi W, molekülün denge konumunda bulunduğu süreye ise “yerleşik yaşam” süresi t denir.

Örneğin oda sıcaklığında bir su molekülü yaklaşık 100 titreşime maruz kalır ve yeni bir konuma sıçrar. Bir sıvının molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri hacmin korunmasını sağlayacak kadar güçlüdür, ancak moleküllerin sınırlı hareketsiz ömrü akışkanlık gibi bir olgunun ortaya çıkmasına neden olur. Denge konumuna yakın parçacık salınımları sırasında sürekli olarak birbirleriyle çarpışırlar, böylece sıvının küçük bir sıkıştırılması bile parçacık çarpışmalarının keskin bir "sertleşmesine" yol açar. Bu, sıvının sıkıştırıldığı kabın duvarları üzerindeki basıncında keskin bir artış anlamına gelir.

örnek 1

Görev: Bakırın özgül ısı kapasitesini belirleyin. Bakırın sıcaklığının erime noktasına yakın olduğunu varsayalım. (Bakırın molar kütlesi $\mu =63\cdot 10^(-3)\frac(kg)(mol))$

Dulong ve Petit yasasına göre, erime noktasına yakın sıcaklıklarda kimyasal açıdan basit maddelerin bir molünün ısı kapasitesi vardır:

Bakırın özgül ısı kapasitesi:

\[С=\frac(с)(\mu )\to С=\frac(3R)(\mu )\left(1.2\right),\] \[С=\frac(3\cdot 8.31) (63 \cdot 10^(-3))=0,39\ \cdot 10^3(\frac(J)(kgK))\]

Cevap: Bakırın özgül ısı kapasitesi $0,39\ \cdot 10^3\left(\frac(J)(kgK)\right).$

Ödev: Tuzun (NaCl) suda çözünme sürecini fizik açısından basitleştirilmiş bir şekilde açıklayın.

Modern çözüm teorisinin temeli D.I. Mendeleev. Çözünme sırasında iki işlemin aynı anda gerçekleştiğini tespit etti: fiziksel - çözünen madde parçacıklarının çözeltinin tüm hacmi boyunca düzgün dağılımı ve kimyasal - çözücünün çözünen madde ile etkileşimi. Fiziksel süreçle ilgileniyoruz. Tuz molekülleri su moleküllerini yok etmez. Bu durumda suyun buharlaşması mümkün olmayacaktır. Tuz molekülleri su moleküllerine katılırsa yeni bir madde elde ederiz. Ve tuz molekülleri moleküllerin içine nüfuz edemez.

Klorun Na+ ve Cl- iyonları ile polar su molekülleri arasında iyon-dipol bağı oluşur. Sofra tuzu moleküllerindeki iyonik bağlardan daha güçlü olduğu ortaya çıktı. Bu işlem sonucunda NaCl kristallerinin yüzeyinde bulunan iyonlar arasındaki bağ zayıflar, sodyum ve klor iyonları kristalden ayrılır ve su molekülleri etraflarında hidrasyon kabukları adı verilen kabukları oluşturur. Ayrılan hidratlı iyonlar termal hareketin etkisi altında çözücü molekülleri arasında eşit şekilde dağıtılır.

Bir katının molekülleri ve atomları belirli bir düzen ve biçimde düzenlenmiştir. kristal kafes. Bu tür katılara kristal denir. Atomlar denge konumu etrafında titreşim hareketleri yaparlar ve aralarındaki çekim çok güçlüdür. Bu nedenle normal koşullar altında katılar hacimlerini korur ve kendi şekillerine sahiptirler.

Termal denge, bir termodinamik sistemin ortamdan izolasyon koşulları altında yeterince uzun bir süre sonra kendiliğinden geçtiği durumdur.

Sıcaklık, makroskobik bir sistemin parçacıklarının termodinamik denge durumunda ortalama kinetik enerjisini karakterize eden fiziksel bir niceliktir. Denge durumunda sıcaklık, sistemin tüm makroskopik parçaları için aynı değere sahiptir.

Santigrat derece(tanım: °C) Uluslararası Birim Sisteminde (SI) kelvin ile birlikte kullanılan, yaygın olarak kullanılan bir sıcaklık birimidir.

Cıva tıbbi termometre

Mekanik termometre

Celsius derecesi, adını 1742'de sıcaklığı ölçmek için yeni bir ölçek öneren İsveçli bilim adamı Anders Celsius'tan almıştır. Buzun erime noktası Celsius ölçeğinde sıfır, suyun standart atmosfer basıncındaki kaynama noktası ise 100° olarak alındı. (Başlangıçta Celsius buzun erime sıcaklığını 100°, suyun kaynama sıcaklığını ise 0° olarak almıştı. Ancak daha sonra çağdaşı Carl Linnaeus bu ölçeği “çevirdi”). Bu ölçek 0-100° aralığında doğrusal olup, 0°'nin altında ve 100°'nin üzerindeki bölgede de doğrusal olarak devam eder. Doğrusallık, doğru sıcaklık ölçümlerinde önemli bir konudur. Suyla dolu klasik bir termometrenin 4 santigrat derecenin altındaki sıcaklıklar için işaretlenemeyeceğini belirtmek yeterlidir, çünkü bu aralıkta su yeniden genişlemeye başlar.

Celsius derecesinin orijinal tanımı standart atmosfer basıncının tanımına dayanıyordu çünkü hem suyun kaynama noktası hem de buzun erime noktası basınca bağlıydı. Bu, ölçü birimini standartlaştırmak için pek uygun değildir. Bu nedenle sıcaklığın temel birimi olarak Kelvin K'nın benimsenmesinin ardından Celsius derecesinin tanımı da revize edildi.

Modern tanıma göre, bir santigrat derecesi bir kelvin K'ye eşittir ve Celsius ölçeğinin sıfırı, suyun üçlü noktasının sıcaklığı 0,01 °C olacak şekilde ayarlanır. Sonuç olarak Celsius ve Kelvin ölçekleri 273,15 oranında kaydırılır:

26)Ideal gaz- Moleküllerin potansiyel etkileşim enerjisinin kinetik enerjilerine kıyasla ihmal edilebileceğinin varsayıldığı bir gazın matematiksel modeli. Moleküller arasında herhangi bir çekim veya itme kuvveti yoktur, parçacıkların birbirleriyle ve kabın duvarlarıyla çarpışmaları kesinlikle elastiktir ve moleküller arasındaki etkileşim süresi, çarpışmalar arasındaki ortalama süreye kıyasla ihmal edilebilir düzeydedir.

Nerede k Boltzmann sabitidir (evrensel gaz sabitinin oranı R Avogadro sayısına Yok), Ben- moleküllerin serbestlik derecelerinin sayısı (ideal gazlarla ilgili çoğu problemde, moleküllerin küçük yarıçaplı küreler olduğu varsayılır ve fiziksel analogu inert gazlar olabilir) ve T- mutlak sıcaklık.

Temel MKT denklemi, bir gaz sisteminin makroskobik parametrelerini (basınç, hacim, sıcaklık) mikroskobik parametrelerle (moleküllerin kütlesi, ortalama hareket hızları) birleştirir.

Fizik. Moleküller. Moleküllerin gaz, sıvı ve katı mesafelerdeki dizilişi.

Gaz halinde moleküller birbirine bağlı değildir ve birbirlerinden çok uzakta bulunurlar. Kahverengi hareket. Gaz nispeten kolay bir şekilde sıkıştırılabilir.
Sıvılarda moleküller birbirine yakındır ve birlikte titreşirler. Sıkıştırmak neredeyse imkansızdır.
Bir katıda moleküller katı bir düzende (kristal kafesler halinde) düzenlenir ve moleküler hareket yoktur. Sıkıştırılamaz.
Maddenin yapısı ve kimyanın başlangıcı:
http://samlib.ru/a/anemow_e_m/aa0.shtml
(kayıt ve SMS mesajları olmadan, uygun metin formatında: Ctrl+C tuşlarını kullanabilirsiniz)
Katı haldeki moleküllerin hareket etmediği konusunda hemfikir olmak imkansızdır.
Gazlardaki moleküllerin hareketi
Gazlarda moleküller ve atomlar arasındaki mesafe genellikle moleküllerin boyutundan çok daha büyüktür ve çekim kuvvetleri çok küçüktür. Bu nedenle gazların kendilerine ait şekilleri ve sabit hacimleri yoktur. Büyük mesafelerdeki itme kuvvetleri de küçük olduğundan gazlar kolayca sıkıştırılır. Gazlar, kendilerine sağlanan hacmin tamamını doldurarak süresiz olarak genleşme özelliğine sahiptir. Gaz molekülleri çok yüksek hızlarda hareket eder, birbirleriyle çarpışır ve farklı yönlere sıçrar. Moleküllerin damar duvarlarına çok sayıda çarpması gaz basıncı oluşturur.

Sıvılarda moleküllerin hareketi
Sıvılarda moleküller sadece denge konumu etrafında salınmakla kalmaz, aynı zamanda bir denge konumundan diğerine sıçramalar da yapar. Bu sıçramalar periyodik olarak meydana gelir. Bu tür sıçramalar arasındaki süreye, hareketsiz yaşamın ortalama süresi (veya ortalama dinlenme süresi) denir ve ? harfiyle gösterilir. Başka bir deyişle gevşeme süresi, belirli bir denge konumu etrafındaki salınımların süresidir. Oda sıcaklığında bu süre ortalama 10-11 saniyedir. Bir salınımın süresi 10-1210-13 saniyedir.

Sıcaklığın artmasıyla hareketsiz yaşam süresi azalır. Bir sıvının molekülleri arasındaki mesafe molekül boyutundan daha küçüktür, parçacıklar birbirine yakın konumlanmıştır ve moleküller arası çekim kuvvetlidir. Bununla birlikte, sıvı moleküllerin dizilimi hacim boyunca kesin bir şekilde sıralanmamıştır.
Sıvılar da katılar gibi hacimlerini korurlar ancak kendi şekilleri yoktur. Bu nedenle bulundukları kabın şeklini alırlar. Sıvı akışkanlık özelliğine sahiptir. Bu özelliği sayesinde sıvı şekil değiştirmeye karşı direnç göstermez, hafif sıkıştırılır ve fiziksel özellikleri sıvının içinde her yönde aynıdır (sıvıların izotropisi). Sıvılarda moleküler hareketin doğası ilk olarak Sovyet fizikçisi Yakov Ilyich Frenkel (1894-1952) tarafından belirlendi.
Katılarda moleküllerin hareketi
Bir katının molekülleri ve atomları belirli bir sırayla düzenlenir ve bir kristal kafes oluşturur. Bu tür katılara kristal denir. Atomlar denge konumu etrafında titreşim hareketleri yaparlar ve aralarındaki çekim çok güçlüdür. Bu nedenle normal koşullar altında katılar hacimlerini korur ve kendi şekillerine sahiptirler.
Gaz halinde - rastgele hareket ediyorlar, açılıyorlar
Sıvıda - birbirine göre hareket edin
Katılarda hareket etmezler.