Общие свойства газов, 11 класс | Общие свойства газов, химия 1-го курса | Глава 3

#СостоянияВещества #Химия #11Класс Существует четыре естественных состояния вещества: твердые тела, жидкости, газы и плазма. В твердом теле частицы плотно упакованы, поэтому они мало двигаются. Электроны каждого атома постоянно находятся в движении, поэтому атомы имеют небольшие колебания, но они зафиксированы в своем положении. Из-за этого частицы в твердом теле обладают очень низкой кинетической энергией. Твердые тела имеют определенную форму, а также массу и объем, и не соответствуют форме сосуда, в который они помещены. Твердые тела также имеют высокую плотность, что означает, что частицы плотно упакованы. В жидкости частицы упакованы менее плотно, чем в твердом теле, и могут обтекать друг друга, придавая жидкости неопределенную форму. Поэтому жидкость будет соответствовать форме своего сосуда. Как и твердые тела, жидкости (большинство из которых имеют меньшую плотность, чем твердые тела) невероятно трудно сжимать. В газе частицы имеют большое расстояние между собой и обладают высокой кинетической энергией. Газ не имеет определённой формы или объёма. В неограниченном состоянии частицы газа будут бесконечно растекаться; в ограниченном состоянии газ будет расширяться, заполняя весь контейнер. Когда газ находится под давлением за счёт уменьшения объёма контейнера, пространство между частицами уменьшается, и газ сжимается. Плазма не является распространённым состоянием вещества на Земле, но, по данным Джефферсоновской лаборатории, это может быть наиболее распространённое состояние вещества во Вселенной. Звёзды представляют собой, по сути, перегретые шары плазмы. Плазма состоит из сильно заряженных частиц с чрезвычайно высокой кинетической энергией. Благородные газы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон) часто используются для создания светящихся вывесок путём ионизации их электричеством до состояния плазмы. Добавление или удаление энергии из вещества вызывает физическое изменение, поскольку вещество переходит из одного состояния в другое. Например, добавление тепловой энергии (тепла) к жидкой воде приводит к её превращению в пар или газообразный продукт. А удаление энергии из жидкой воды приводит к её превращению в лёд (твёрдое вещество). Физические изменения также могут быть вызваны движением и давлением. При нагревании твердого вещества его частицы начинают вибрировать быстрее и отдаляться друг от друга. Когда вещество достигает определенного сочетания температуры и давления, то есть точки плавления, твердое вещество начинает плавиться и превращается в жидкость. Когда два состояния вещества, такие как твердое и жидкое, находятся в равновесии температуры и давления, дополнительное тепло, добавленное в систему, не приведет к повышению общей температуры вещества до тех пор, пока весь образец не достигнет того же физического состояния. Например, если вы положите лед в стакан воды и оставите его при комнатной температуре, лед и вода в конечном итоге достигнут одинаковой температуры. По мере таяния льда от тепла, исходящего от воды, он будет оставаться при нуле градусов Цельсия, пока весь кубик льда не растает, прежде чем продолжить нагревание. Когда тепло отводится от жидкости, ее частицы замедляются и начинают оседать в одном месте внутри вещества. Когда вещество достигает достаточно низкой температуры при определенном давлении, то есть точки замерзания, жидкость становится твердым веществом. Большинство жидкостей сжимаются при замерзании. Однако вода расширяется при замерзании, превращаясь в лед, в результате чего молекулы отдаляются друг от друга и плотность уменьшается, поэтому лед плавает на поверхности воды. Когда твердое вещество превращается непосредственно в газ, минуя жидкую фазу, этот процесс называется сублимацией. Это может происходить либо при быстром повышении температуры образца выше точки кипения (мгновенное испарение), либо при «сублимационной сушке» вещества путем охлаждения в вакуумных условиях, так что вода в веществе подвергается сублимации и удаляется из образца. Некоторые летучие вещества подвергаются сублимации при комнатной температуре и давлении, например, замерзший диоксид углерода или сухой лед. Испарение — это превращение жидкости в газ, и оно может происходить либо путем испарения, либо путем кипения. Поскольку частицы жидкости находятся в постоянном движении, они часто сталкиваются друг с другом. Каждое столкновение также приводит к передаче энергии, и когда достаточное количество энергии передается частицам, находящимся вблизи поверхности, они могут быть полностью выбиты из образца в виде свободных частиц газа. Жидкости охлаждаются при испарении, потому что энергия, передаваемая молекулам поверхности, вызывающая их выход, уносится вместе с ними. Жидкость кипит, когда к ней добавляется достаточно тепла, чтобы вызвать образование паровых пузырьков под поверхностью. Эта точка кипения — это температура и давление, при которых жидкость переходит в газообразное состояние. Конденсация происходит, когда газ теряет энергию и соединяется, образуя жидкость. Например, водяной пар...