Заттың фазалары туралы мақала (микроскопиялық қасиеттерге негізделген)
Күнделікті өмірде біз материяның үш түрлі фазасын жиі кездестіреміз. Қатты заттар (мысалы, тастар, темір және т.б.), сұйықтықтар (су, бензин және т.б.) және газ тәрізді заттар (ауа және т.б.) бар. Бұл заттардың үш фазалы екенін олардың пішіні мен өлшемін сақтау қабілетіне қарай ажыратуға болады.
Қатты денелер әдетте бекітілген пішін мен көлемді сақтайды. Сұйықтық бекітілген пішінді сақтамайды, бірақ толтырылған ыдысқа қарай өз жолын өзгертеді. Мысалы, егер біз стаканға су құйсақ, пішіні стакан сияқты өзгереді. Егер су ваннаға құйылса, пішіні ванна сияқты өзгереді. Сұйықтықтың көлемі әдетте әрқашан бекітілген болады. Бір стакан су ваннаға салынса, стакандағы су мөлшері қалады. Судың пішіні өзгеруі мүмкін, бірақ мөлшері ешқашан өзгермейді. Қатты денелер мен сұйықтықтардың саны жеткілікті күш әсер еткенде өзгеруі мүмкін екенін есте сақтаңыз.
Газ туралы не деуге болады? Газдың бекітілген пішіні мен көлемі жоқ. Газдың пішіні мен мөлшері әрқашан ол алатын ыдыстың пішіні мен өлшеміне сәйкес реттеледі. Мысалы, егер біз көліктегі шинаға газ құйсақ, газдың өзгеру тәсілі көліктегі шинаға ұқсайды. Көлем де солай. Корпуста болған кезде газ бүкіл шинаның кеңістігін толтыру үшін таралады. Бұл жағдайда газ саны шинаның көлемі сияқты өзгереді. Егер біз шарды үрлесек (шарға ауа құйсақ), ауаның пішіні мен көлемі, шардың пішіні мен көлемі сияқты өзгереді.
Әзірге біз материяның үш формасын тек макроскопиялық қасиеттеріне қарай ажыраттық (макроскопиялық қасиеттер = заттың пішіні мен өлшемі). Әрине, бұл біздің күнделікті өлшеулеріміз бен бақылауларымыздың нәтижелеріне негізделген. Біз материяның үш формасының арасындағы айырмашылықты олардың микроскопиялық қасиеттеріне қарай көреміз. Әрбір зат атомдардан немесе молекулалардан тұрады. Тас тұрақты деп айтқан кезде, тас қатты болу үшін іргетастың ішіндегі атомдармен немесе молекулалармен не болатынын ешқашан білмейміз. Сол сияқты сумен немесе сумен де. Су фазасы сұйық болып, атмосфера көрінбейтін етіп бассейндер түзетін атомдармен немесе молекулалармен не болып жатыр?
Микроскопиялық қасиеттерге негізделген заттардың формалары
Қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың микроскопиялық ерекшеліктеріне негізделген айырмашылықтарын талқыламас бұрын, бір затты қарастырайық. Мысалы, тастар. Құмға мұқият қарасақ, тастың әрбір бөлігі бір-біріне жабысып қалатынын көреміз. Оны тепкілеп, лақтырғанның өзінде, оның пішіні мен өлшемі ешқашан өзгермейді. Әдетте, тау жынысының барлық элементтері әрқашан бір бүтіндікте болады. Неліктен? Бір сәтке ойланайық.
Тастың ішінде атомдар немесе молекулалар бар. Енді тасты елестетіп көріңіз. Құмның ұсақ бөлшектерден тұратынын елестетіп көріңіз. Қосымша ақпарат алу үшін тас бөліктері кішірейе береді. Атомдарды минималды шар сияқты елестетіп көріңіз. Оның орнына молекулалар бір-біріне жабысып қалған бірнеше шардан тұрады.
Тас жыныстарында өте көп молекулалар немесе атомдар бар, олар минималды. Тастағы атомдарды елестете аласыз ба?
Бір атомның диаметрі шамамен 10-ға тең-10 м. Егер сіз атомды шар тәрізді елестетсеңіз, онда шардың диаметрі 10-ға тең-10 метр. Минималды және көзбен көруге болмайды... Тек елестету мүмкін. Молекулалар - бір-біріне жабысатын атомдар, сондықтан молекуланың мөлшері атомға қарағанда маңыздырақ. Бірақ көзбен көруге де болмайды.
Егер атомдар немесе молекулалар бір бүтіндікте болмаса, әрине, тастың әрбір бөлігі бір-біріне жабыспайды. Әрбір тас бөлігі бір-біріне жабысып, тастың пішіні қатты болады. Неліктен атомдар немесе молекулалар бір-бірінен ажырамайды?
Шынында да, атомдар немесе молекулалар бір-біріне тартылады. Егер атомдар немесе молекулалар бір-біріне тартылмаса, әрине, олар барлық жерге ұшып кеткен. Әрбір атом немесе молекула досымен қоштасады. Осылайша, тас бөліктері барлық жерге шашыраңқы болады. Тас бөліктері де шашыраңқы болады, және біз оларды ақыры көре алмаймыз. Тас бөліктері де атомдардан немесе молекулалардан тұрады. Атомдардың мөлшері өте кішкентай, сондықтан егер олар бөлек болса, әрине, біз оларды көре алмас едік... Бірақ шындық олай емес.
Тас қатты көрінеді, тастың әрбір бөлігі бір-біріне жабысып тұрады. Осылайша, қатты денелерді құрайтын атомдар немесе молекулалар бір-біріне тартылуы керек деген қорытынды жасауға болады.
Атомдар немесе молекулалар арасындағы тартылыс күші электромагниттік күш болып табылады. Тартымды күштердің болуы атомдарды немесе молекулаларды бір-біріне жақындатады. Соқтығысқыңыз келгенде, атомның немесе молекуланың ең сыртқы бөлігіндегі электрондар бір-бірін тебеді (электрлік тебу). Қашықтық атомдар мен молекулалардың артқа жылжуына әкеледі. Атомдар немесе молекулалар артқа жылжыса да, тартылыс болғандықтан, олар бір-біріне қайтадан жақындайды. Атомдар немесе молекулалар минималды қашықтықты сақтай отырып, алға және артқа қозғалады (дірілдейді).
Қатты денелердің, сұйықтықтардың және газдардың нақты микроскопиялық қасиеттеріне негізделген айырмашылығы үш заттың атомдары немесе молекулалары арасындағы тартылыс күші мен әлсіздігінде жатыр.
қатты
Қатты денелерде атомдар немесе молекулалар арасындағы тартымды күштер соншалықты қатты, сондықтан қатты денелерді құрайтын атомдар немесе молекулалар әрқашан бекітілген күйде болады. Қатты денелердегі атомдар немесе молекулалар алға-артқа қозғалады (дірілдейді), бірақ олар әлі де сол жерде дірілдейді.
Бұл қатты денелердің атомдары немесе молекулалары арасындағы тартылыс күші қатты денелердің пішіні мен көлемінің әрқашан тұрақты болуының себебі болып табылады. Тіпті лақтырылса немесе соғылса да, тастың немесе темірдің пішінін өзгерту қиын, себебі атомдар немесе молекулалар арасындағы тартылыс күші күшті. Шелекке немесе ваннаға тастарды немесе металды салған кезде, тастың немесе металлдың көлемі ешқашан өзгермейді. Демек, бұл қатты денелерді құрайтын атомдар немесе молекулалар арасындағы күшті тартылыс олардың бір бүтін болып қалуына және пішінінің қатты болып көрінуіне әкеледі.
Қатты денелерді құрайтын атомдардың немесе молекулалардың орналасуы кескінге (кристалдық тор деп те аталады) ұқсайды. Бұл кескін үлкейтілген. Атомдар немесе молекулалар өте кішкентай.
сұйық
Сұйықтықтарда атомдар немесе молекулалар арасындағы тартылыс күші онша күшті емес, сондықтан олар бір-бірінің үстінен қабаттасып, алға-артқа еркін қозғала алады. Сұйықтықты түзетін атомдар немесе молекулалар шынымен де еркін қозғала алады, бірақ олар достарымен қоштаса алмайды. Тартылыс күші олардың шашырауына жол бермейді.
Себебі, сұйық пішіні өзгеруі мүмкін, бірақ көлемі әрқашан тұрақты. Суды стаканға салған кезде, атомдар немесе молекулалар арасындағы тартылыс күші судың пішіні әйнек пішіні сияқты өзгеретіндей күшті болмайды. Суды ваннаға салған кезде, атомдар немесе молекулалар арасындағы тартылыс күші азайғандықтан, су өз пішінін ванна пішініне бейімдейді. Сұйықтық көлемі әрқашан тұрақты, себебі атомдар немесе молекулалар арасындағы тартылыс күші оларды бірге ұстап тұра алады. Суды түзетін атомдар немесе молекулалар шашыраңқы емес, сондықтан көлем әрқашан тұрақты болады.
Суреттегідей, сұйықтықты құрайтын атомның немесе молекуланың орны (көрсеткі қозғалыс бағытын көрсетеді).
газ
Газ тәрізді заттарда атомдар немесе молекулалар арасындағы тартылыс күші әлсіз. Олар арасында байланыс болмағандықтан еркін қозғалады. Нәзік тартылыс газ тәрізді затты құрайтын атомдарды немесе молекулаларды барлық жерге шашыратады. Газ тәрізді затты құрайтын атомдар қатты немесе сұйық заттарды құрайтын атомдарға қарағанда еркінірек.
Газ түзетін атомдардың немесе молекулалардың орналасуы суретте көрсетілгендей.
Газ тәрізді заттың пішіні мен көлемінің өзгеруінің және көздің ауаны көре алмауының себебі - нәзік тартылыс. Атомдардың немесе молекулалардың мөлшері соншалықты кішкентай, егер олар барлық жерге шашыраңқы болса, біз оларды көре алмаймыз. Құмның немесе қанттың мөлшері атомдардан немесе молекулалардан әлдеқайда үлкен, сондықтан шашыраңқы болса да, құм түйіршіктерін көзбен көруге болады, дегенмен бұл біршама қиын.
Қатты немесе сұйық заттарды атомдар немесе молекулалар шашыраңқы болмағандықтан көруге болады. Қатты және газ тәрізді заттардағы тартылыс күші олардың бірге қалуын қамтамасыз ете алады. Газ тәрізді затқа тартылыс күші әлсіз, сондықтан ол атомдарды немесе молекулаларды бірге ұстап тұра алмайды. Бұл шағын тартылыс сонымен қатар газ бен сұйық заттардың ағып кетуінің себебі болып табылады.
