Materija Oblici materije (na osnovu mikroskopskih svojstava)
U svakodnevnom životu često susrećemo tri različita oblika materije. Postoje čvrste tvari (na primjer, stijene, željezo itd. ) , tekućine (voda, benzin itd. ) i plinovi (zrak itd. ) . Ova tri oblika materije mogu se razlikovati na osnovu njihove sposobnosti da održe svoj oblik i veličinu (pod veličinom mislimo na volumen).
Čvrste tvari obično održavaju fiksni oblik i zapreminu. Tečnosti ne održavaju fiksni oblik, već prilagođavaju svoj oblik posudi u kojoj se nalaze. Na primjer, ako sipamo vodu u čašu, njen oblik se mijenja u oblik čaše. Ako se voda stavi u kadu, njen oblik se mijenja u oblik kade. Ako se stavi u plastičnu vrećicu koja propušta, voda će se proliti... he he ... Zapremina tečnosti obično ostaje konstantna. Ako se čaša vode stavi u kadu , zapremina vode ostaje ista kao i čaša. Oblik vode se može mijenjati, ali se njena zapremina nikada ne mijenja. Važno je napomenuti da se zapremina čvrstih tvari i tečnosti može promijeniti samo ako se primijeni vrlo velika sila.
Šta je sa gasom? Gasovi nemaju fiksni oblik ili zapreminu. Njihov oblik i zapremina se uvijek prilagođavaju obliku i zapremini posude u kojoj se nalaze. Na primjer, ako stavimo gas u unutrašnju gumu automobila, oblik gasa se mijenja, baš kao i unutrašnja guma. Isto važi i za njegovu zapreminu. Kada je unutar gume, gas se širi i ispunjava cijelu gumu . U ovom slučaju, zapremina gasa se mijenja, baš kao i zapremina gume. Ako naduvamo balon (u njega ubacimo vazduh), oblik i zapremina vazduha se mijenjaju, baš kao i oblik i zapremina balona.
Do sada smo razlikovali tri stanja materije samo na osnovu njihovih makroskopskih svojstava (makroskopska svojstva = oblik i veličina supstance). Naravno, ovo se zasniva na rezultatima naših svakodnevnih mjerenja i posmatranja. Razlike između tri stanja materije vidjet ćemo na osnovu njihovih mikroskopskih svojstava. Svaka supstanca se sastoji od atoma ili molekula. Kada kažemo da je stijena čvrsta, nikada ne znamo šta se dešava sa atomima ili molekulima unutar stijene koji je čine čvrstom. Slično je i sa vodom ili zrakom. Šta je to u vezi sa atomima ili molekulima koji čine vodu što tečni oblik vode i zraka čini nevidljivim?
Oblici materije zasnovani na mikroskopskim svojstvima
Prije nego što razmotrimo razlike između čvrstih tvari, tekućina i plinova na osnovu njihovih mikroskopskih svojstava, prvo ćemo razmotriti sljedeće . Razmotrimo objekt. Na primjer, stijenu... Ako pažljivo pogledamo stijenu, vidjet ćemo da je svaki dio stijene slijepljen. Čak i kada se udara i baca, njen oblik i veličina se nikada ne mijenjaju (osim ako nije izložena vrlo velikoj sili). Obično svi dijelovi stijene uvijek ostaju kao jedna cjelina. Zašto je to tako? Razmislimo na trenutak...
Dja u kamenu postoji atome ili molekule. Sada pokušajte zamisliti… Zamislite stijenu. Zamislite da je stijena sastavljena od sitnih komadića. Podijelite komadiće stijene na sve manje i manje komadiće… dok ne dostignu veličinu atoma ili molekula. Zamislite atome kao sitne kuglice. Dok molekule sastoje se od nekoliko loptica slijepljenih zajedno.
Dakle , stijene sadrže mnogo molekula ili atoma koji su vrlo mali. Možete li zamisliti atome u stijenama?
Prečnik jednog atoma je oko 10-10 m. Ako zamislite atom kao loptu, prečnik te lopte je 10-10 metara . Toliko je mala da se ne može vidjeti golim okom... možete je samo zamisliti. Molekule su atomi slijepljeni zajedno, tako da su molekule veće od atoma. Ali molekule se također ne mogu vidjeti golim okom...
Čudno je, zar ne, da ovi sićušni atomi ili molekuli mogu biti u jednoj jedinici... Da atomi ili molekuli nisu u jednoj jedinici, naravno da se svaki dio stijene ne bi lijepio zajedno. U stvari, svaki dio stijene se lijepi tako da stijena postaje čvrsta. Zašto se atomi ili molekuli ne razdvajaju?
Svakako, atomi ili molekuli se privlače. Da se atomi ili molekuli ne bi privlačili, naravno da bi letjeli posvuda. Svaki atom ili molekul bi se oprostio od svog prijatelja. Tako bi se fragmenti stijene raspršili posvuda. Fragmenti stijene bi se također raspršili i na kraju ih ne bismo mogli vidjeti. Fragmenti stijene su također sastavljeni od atoma ili molekula. Veličina atoma je vrlo mala, tako da ako bi bili odvojeni, naravno da ih ne bismo mogli vidjeti... Ali stvarnost nije takva.
Stijena izgleda čvrsto, a svaki komadić stijene je slijepljen. Stoga možemo zaključiti da se atomi ili molekuli koji čine čvrsti objekt moraju međusobno privlačiti.
Privlačna sila između atoma ili molekula je zapravo elektromagnetna sila. Postojanje ove privlačne sile uzrokuje da se atomi ili molekuli približavaju jedni drugima. Kada su pred sudarom , elektroni na najudaljenijem dijelu atoma ili molekula se međusobno odbijaju (električno odbijanje). Postojanje ovog odbijanja uzrokuje da se atomi i molekuli kreću unazad. Čak i ako se atomi ili molekuli kreću unazad, zbog privlačne sile, oni se ponovo približavaju jedni drugima. I tako dalje... Atomi ili molekuli se kreću naprijed-nazad (vibriraju ) , održavajući minimalnu udaljenost.
Razlika između čvrstih tvari, tekućina i plinova na osnovu mikroskopskih svojstava zapravo leži u jačini ili slabosti privlačnih sila između atoma ili molekula koji čine ove tri tvari.
Čvrsto
U čvrstim tijelima, privlačne sile između atoma ili molekula su toliko jake da atomi ili molekuli koji čine čvrstu tvar uvijek ostaju u fiksnim položajima. Atomi ili molekuli u čvrstim tijelima se kreću naprijed-nazad (vibriraju), ali uvijek vibriraju u istom položaju.
Snažna privlačnost između atoma ili molekula koji čine čvrstu tvar je razlog zašto oblik i volumen čvrste tvari uvijek ostaju isti. Iako bačen ili udarenOblik stijene ili komada željeza teško je promijeniti jer su privlačne sile između atoma ili molekula vrlo jake. Kada stavite stijenu ili komad željeza u kantu ili kadu, njegov volumen se nikada ne mijenja. Dakle, jake privlačne sile između atoma ili molekula koji čine čvrsto tijelo su ono što ih drži zajedno i održava njihov čvrsti izgled.
Općenito, položaji atoma ili molekula koji čine čvrstu tvar su otprilike onakvi kakvi su prikazani na slici (također poznatoj kao kristalna rešetka). Ova slika je uvećana. Atomi ili molekuli su vrlo mali.
Tečnost
U tečnostima, privlačne sile između atoma ili molekula su slabije, što im omogućava slobodno kretanje, preklapajući se jedni s drugima. Atomi ili molekuli koji čine tečnosti mogu se kretati kako žele, ali se ne mogu oprostiti od svojih prijatelja. Snaga privlačnih sila ih i dalje sprečava da pobjegnu i rasprše se.
Zbog toga se oblik tečnosti može mijenjati, ali njen volumen ostaje konstantan. Kada stavimo vodu u čašu, privlačne sile između njenih sastavnih atoma ili molekula su manje jake, pa se oblik vode mijenja u oblik čaše. Kada stavimo vodu u kadu, manje jake privlačne sile između atoma ili molekula omogućavaju vodi da se prilagodi obliku kade. VVolumen tekućine uvijek ostaje konstantan jer privlačne sile između atoma ili molekula i dalje mogu držati ih zajedno. ostanite ujedinjeniČaša vode kada se stavi unutrakKada se voda sipa u kadu, zapremina vode ostaje ista kao i čaša. Atomi ili molekuli koji čine vodu se ne raspršuju, tako da zapremina uvijek ostaje ista.
Položaj atoma ili molekula koji čine tečnost je kao što je prikazano na slici (strelica pokazuje smjer kretanja).
Gasovite tvari
U gasovitim supstancama, privlačne sile između atoma ili molekula su toliko slabe da atomi ili molekuli ne mogu biti u jednoj jedinici. Oni se kreću kako im je volja jer među njima nema veza. Vrlo slabe privlačne sile uzrokuju da se atomi ili molekuli koji čine gasovitu supstancu rasprše ili rasuju svuda. Atomi koji čine gasovitu supstancu su slobodniji od atoma koji čine čvrstu ili tečnu supstancu.
Položaj atoma ili molekula koji čine gasovitu supstancu je približno sljedeći on slika.
Vrlo slaba sila privlačenja je razlog zašto se oblik i volumen plinova mogu mijenjati i zašto se zrak ne može vidjeti okom. Veličina atoma ili molekula je toliko mala da ako su raspršeni ili razasuti svuda, onda ih ne možemo vidjeti. Veličina pijeska ili šećera je mnogo veća od atoma ili molekula tako da iako su raspršeni, zrnca pijeska se i dalje mogu vidjeti okom, iako je to malo teško.
Čvrsta tijela i tekućine mogu se vidjeti jer njihovi sastavni atomi ili molekule nisu odvojeni. Jake privlačne sile u čvrstim tijelima i plinovima i dalje ih mogu držati zajedno. Privlačne sile u plinovima su toliko slabe da nisu u stanju držati atome ili molekule zajedno. Ova mala privlačna sila je također razlog zašto plinovi i tekućine mogu teći.
