Агрегатные состояния веществ

Вещества могут находиться в четырех агрегатных состояниях: газообразном, жидком, твердом или плазменном.

Газообразное состояние вещества характеризуется большими расстояниями между частицами (молекулами, атомами). В газах силы взаимодействия между частицами малы и частицы движутся хаотически. Форма и объем газа определяются формой и объемом сосуда, в котором находится газ.

В жидкости расстояние между составляющими ее частицами (молекулами, атомами, ионами) меньше, чем в газе, и частицы не могут перемещаться свободно и независимо друг от друга. Жидкость занимает определенный объем, а ее форма определяется формой сосуда, в котором она находится. Только в очень малых количествах жидкость сохраняет форму капли. Поэтому жидкости занимают промежуточное положение между газами и твердыми веществами.

В твердом веществе расстояния между частицами (молекулами, атомами, ионами) малы и силы их взаимодействия велики. Твердое тело имеет определенный объем и форму, его частицы не перемещаются свободно, а расположены определенным образом в пространстве по отношению друг к другу. Частицы твердого вещества колеблются около равновесных положений. Различают две формы твердого вещества — кристаллическую и аморфную. В кристаллическом веществе частицы располагаются в пространстве в определенном порядке и образуют кристаллическую решетку. В аморфном веществе они располагаются беспорядочно. Одно и то же вещество можно получить как в кристаллической, так и в аморфной форме.

Плазма — это газ, состоящий из положительно и отрицательно заряженных частиц, общий заряд которых равен нулю. Чтобы перевести вещество из газообразного состояния в плазму, нужно его атомы превратить в ионы (т. е. ионизировать газ), оторвав от них электроны (все или часть). Ионизация газа происходит при нагревании до высоких температур порядка нескольких десятков тысяч градусов и больше, при действии ультрафиолетового излучения или электрического разряда.

Верхние слои атмосферы состоят из плазмы. Молнии, северное сияние, световые рекламы (аргоновые или неоновые) — это явления плазмы. На Солнце вещества находятся в плазменном состоянии.

Кристаллические решетки

Кристаллы каждого вещества имеют характерную форму (кристаллы хлорида натрия NaCl имеют форму куба, кристаллы сульфата калия K₂SO₄ — форму ромба, нитрата кальция Ca(NO₃)₂ – октаэдров).

В узлах ионной решетки расположены положительные и отрицательные ионы. Вокруг каждого положительного иона располагаются отрицательные ионы, а вокруг отрицательного иона – положительные. Например, в кристаллической решетке хлорида натрия каждый ион С1^- окружают шесть ионов Na⁺, а каждый ион Na⁺ – шесть хлорид-ионов.

Число частиц (атомов, молекул, ионов), которые окружают данную частицу в кристаллической решетке или в молекуле, называется координационным числом.

Все ионные соединения имеют высокую температуру плавления и нелетучи.

В узлах атомной решетки располагаются атомы, связанные между собой электронными парами (кристаллы алмаза). Для веществ с атомной решеткой характерны высокая твердость и высокие температуры плавления.

В узлах молекулярной решетки располагаются полярные или неполярные молекулы. Они связаны между собой более слабыми силами, чем атомы или ионы. Поэтому вещества с молекулярными решетками имеют сравнительно невысокую температуру плавления, они летучи (сахар, вода, аммиак).

В узлах металлической решетки располагаются нейтральные атомы и положительные ионы данного металла. Между ними свободно перемещаются электроны. Этим обусловлены общие свойства металлов: металлический блеск, пластичность, электрическая проводимость и теплопроводность.