Articol despre fazele materiei (bazat pe proprietăți microscopice)
În viața de zi cu zi, întâlnim adesea trei faze diferite ale materiei. Există substanțe solide (de exemplu, pietre, fier etc.), lichide (apă, benzină etc.) și substanțe gazoase (aer etc.). Cele trei faze ale acestor substanțe pot fi distinse pe baza capacității lor de a-și menține forma și dimensiunea.
Solidele își mențin de obicei o formă și un volum fixe. Lichidul nu își păstrează o formă fixă, ci își adaptează drumul către recipientul ocupat. De exemplu, dacă punem apă într-un pahar, forma se schimbă ca la un pahar. Dacă punem apă în cadă, forma se schimbă ca la o cadă. Volumul lichidului este de obicei întotdeauna fix. Un pahar cu apă, dacă este pus într-o cadă, cantitatea de apă rămâne în pahar. Forma apei se poate schimba, dar dimensiunea nu variază niciodată. Rețineți că numărul de solide și lichide se poate schimba dacă i se aplică o forță suficientă.
Dar gazul? Gazul nu are o formă și un volum fixe. Forma și dimensiunea gazului sunt întotdeauna ajustate la forma și dimensiunea recipientului pe care îl ocupă. De exemplu, dacă punem benzină într-o anvelopă a unei mașini, modul în care gazul se schimbă este ca o anvelopă într-un vehicul. La fel și volumul. Când se află într-o carcasă, gazul se răspândește pentru a umple întregul spațiu al anvelopei. În acest caz, numărul de gaze se schimbă ca volumul unei anvelope. Dacă umflăm într-un balon (punem aer într-un balon), forma și volumul aerului se vor schimba, la fel ca forma și volumul balonului.
Până acum, am distins cele trei forme de materie doar pe baza proprietăților lor macroscopice (proprietăți macroscopice = forma și dimensiunea substanței). Desigur, acest lucru se bazează pe rezultatele măsurătorilor și observațiilor noastre zilnice. Vom vedea diferența dintre cele trei forme de materie pe baza proprietăților lor microscopice. Fiecare substanță este formată din atomi sau molecule. Când spunem că o rocă este stabilă, nu știm niciodată ce se întâmplă cu atomii sau moleculele care se află în interiorul fundației, astfel încât piatra devine solidă. La fel și cu apa. Ce este în neregulă cu atomii sau moleculele care formează bălți, astfel încât faza apei este lichidă, iar atmosfera nu este vizibilă?
Forme de substanțe bazate pe proprietăți microscopice
Înainte de a discuta diferențele dintre substanțele solide, lichide și gazoase pe baza caracteristicilor lor microscopice, haideți să analizăm un obiect. De exemplu, pietrele. Dacă ne uităm cu atenție la nisip, vom vedea că fiecare parte a pietrei se lipește între ele. Chiar dacă este lovită cu piciorul și aruncată, forma și dimensiunea sa nu se schimbă niciodată. De obicei, toate elementele rocii sunt întotdeauna într-o singură unitate. De ce se întâmplă asta? Haideți să ne gândim un moment.
În interiorul pietrei există atomi sau molecule. Acum imaginați-vă o rocă. Încercați să vă imaginați că nisipul este compus din bucăți mici. Cu cât sunt mai mari, cu atât bucățile de piatră devin din ce în ce mai mici. Imaginați-vă atomii ca o bilă minimă. În schimb, moleculele sunt formate din mai multe bile lipite între ele.
În rocă, există atât de multe molecule sau atomi care sunt minimi. Vă puteți imagina atomii dintr-o piatră?
Diametrul unui atom este de aproximativ 10-10 m . Dacă vă imaginați un atom ca o minge, atunci diametrul mingii este de 10-10 metri . Minim și nu poate fi văzut cu ochii... Doar imaginabil. Moleculele sunt atomi care se lipesc între ei, deci dimensiunea unei molecule este mai semnificativă decât cea a unui atom. Dar nici nu poate fi văzută cu ochii.
Dacă atomii sau moleculele nu sunt într-o singură unitate, desigur, nu fiecare parte a pietrei se lipește. Fiecare bucată de rocă se lipește astfel încât forma rocii devine solidă. De ce nu se separă atomii sau moleculele?
Într-adevăr, atomii sau moleculele se atrag reciproc. Dacă atomii sau moleculele nu se unesc, desigur, au zburat peste tot. Fiecare atom sau moleculă își va lua rămas bun de la un prieten. Astfel, bucățile de piatră vor fi împrăștiate peste tot. Și bucățile de rocă vor fi împrăștiate și ele, iar noi nu le vom putea vedea în cele din urmă. Bucățile de piatră sunt, de asemenea, compuse din atomi sau molecule. Dimensiunea atomilor este mică, așa că, dacă ar fi separați, desigur, nu i-am putea vedea... Dar realitatea nu este așa.
Piatra pare solidă, fiecare parte a pietrei se lipește între ele. Prin urmare, putem concluziona că atomii sau moleculele care formează obiecte solide trebuie să se atragă reciproc.
Forța de atracție dintre atomi sau molecule este o forță electromagnetică. Prezența forțelor atractive face ca atomii sau moleculele să se apropie unul de celălalt. Când se dorește o coliziune, electronii din partea cea mai exterioară a atomului sau moleculei se resping reciproc (repulsie electrică). Distanța face ca atomii și moleculele să se miște înapoi. Chiar dacă atomii sau moleculele se mișcă înapoi, dar pentru că există o atracție, se apropie din nou unul de celălalt. Atomii sau moleculele se mișcă înainte și înapoi (vibrând) menținând în același timp o distanță minimă.
Diferența dintre solide, lichide și gaze, pe baza proprietăților microscopice reale, constă în intensitatea și slăbiciunea atracției dintre atomii sau moleculele celor trei substanțe.
Solid
În solide, forțele atractive dintre atomi sau molecule sunt atât de puternice încât atomii sau moleculele care formează solidele se află întotdeauna într-o poziție fixă. Atomii sau moleculele din solide se mișcă înainte și înapoi (vibrează), dar vibrează în același loc.
Intensitatea atracției dintre atomii sau moleculele acestor solide este motivul pentru care forma și volumul solidului sunt întotdeauna fixe. Chiar dacă este aruncat sau lovit, forma pietrei sau a fierului este dificil de schimbat deoarece forța de atracție dintre atomi sau molecule este puternică. Când pui pietre sau metal într-o găleată sau într-o cadă, volumul pietrei sau al metalului nu se schimbă niciodată. Așadar, atracția puternică dintre atomii sau moleculele care alcătuiesc aceste solide le face să rămână într-o singură unitate, iar forma lor să pară solidă.
Poziția atomilor sau moleculelor care formează solide este similară cu imaginea (cunoscută și sub numele de rețea cristalină). Această imagine este mărită. Atomii sau moleculele sunt minuscule.
Lichid
În lichide, forța de atracție dintre atomi sau molecule este mai puțin puternică, așa că acestea sunt complet libere să se miște înainte și înapoi, suprapunându-se unele peste altele. Atomii sau moleculele care creează lichidul se pot mișca într-adevăr liber, dar nu își pot lua rămas bun de la prietenii lor. Magnitudinea atracției îi poate împiedica totuși să se împrăștie.
Motivul este că forma lichidului se poate schimba, dar volumul este întotdeauna fix. Când punem apă într-un pahar, forța de atracție dintre atomi sau molecule nu este suficient de puternică încât forma apei să se schimbe precum forma unui pahar. Când punem apă într-o cadă, forța de atracție mai mică dintre atomi sau molecule face ca apa să își ajusteze forma la forma căzii. Volumul lichidului este întotdeauna fix, deoarece forța de atracție dintre atomi sau molecule le poate ține în continuare împreună. Atomii sau moleculele care creează apa nu sunt împrăștiate, deci volumul este întotdeauna fix.
Poziția atomului sau moleculei care alcătuiește lichidul, ca în imagine (săgeata arată direcția mișcării).
Gaz
În substanțele gazoase, atracția dintre atomi sau molecule este slabă. Acestea se mișcă liber deoarece nu există nicio legătură între ele. O atracție fragilă face ca atomii sau moleculele care formează substanța gazoasă să fie împrăștiate peste tot. Atomii care formează substanța gazoasă sunt mai liberi decât atomii care formează substanțe solide sau lichide.
Poziția atomilor sau moleculelor care formează gazul este așa cum se arată în figură.
O atracție fragilă este motivul pentru care forma și volumul unei substanțe gazoase se pot schimba și de ce ochiul nu poate vedea aerul. Dimensiunea atomilor sau a moleculelor este atât de mică încât, dacă sunt împrăștiate peste tot, atunci nu le putem vedea. Dimensiunea nisipului sau a zahărului este mult mai mare decât cea a atomilor sau moleculelor, astfel încât, chiar dacă sunt împrăștiate, boabele de nisip pot fi totuși văzute cu ochii, deși este oarecum dificil.
Substanțele solide sau lichide pot fi văzute deoarece atomii sau moleculele nu sunt împrăștiate. Forța de atracție din substanțele solide și gazoase le poate menține împreună. Forța de atracție asupra substanței gazoase este slabă, astfel încât aceasta nu poate menține atomii sau moleculele împreună. Această mică atracție este, de asemenea, motivul pentru care substanțele gazoase și lichide pot curge.
