Forme ale materiei (pe baza proprietăților microscopice)
În viața de zi cu zi, întâlnim adesea trei forme diferite de materie. Există solide (de exemplu, roci, fier etc. ) , lichide (apă, benzină etc. ) și gaze (aer etc. ) . Aceste trei forme de materie pot fi distinse în funcție de capacitatea lor de a-și menține forma și dimensiunea (prin dimensiune ne referim la volum).
Solidele își mențin de obicei o formă și un volum fixe. Lichidele nu își ajustează forma în funcție de recipientul în care se află. De exemplu, dacă punem apă într-un pahar, forma acestuia se schimbă, ajungând la cea a unui pahar. Dacă apa este pusă într-o cadă, forma ei se schimbă, ajungând la cea a unei căzi. Dacă este pusă într-o pungă de plastic care curge, apa se va vărsa... he he ... Volumul unui lichid rămâne de obicei constant. Dacă un pahar cu apă este pus într-o cadă , volumul apei rămâne același ca al unui pahar. Forma apei se poate schimba, dar volumul ei nu se schimbă niciodată. Este important de reținut că volumul solidelor și lichidelor se poate schimba numai dacă se aplică o forță foarte mare.
Dar gazul? Gazele nu au o formă sau un volum fix. Forma și volumul lor se adaptează întotdeauna la forma și volumul recipientului în care se află. De exemplu, dacă punem benzină în camera de aer a unei mașini, forma gazului se schimbă, la fel ca și camera de aer. Același lucru este valabil și pentru volumul său. Când se află în interiorul anvelopei, gazul se răspândește pentru a umple întreaga anvelopă . În acest caz, volumul gazului se schimbă, la fel ca volumul anvelopei. Dacă umflăm un balon (punem aer în el), forma și volumul aerului se schimbă, la fel ca forma și volumul balonului.
Până acum, am diferențiat cele trei stări ale materiei 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 diferențele dintre cele trei stări ale materiei pe baza proprietăților lor microscopice. Fiecare substanță este formată din atomi sau molecule. Când spunem că o rocă este solidă, nu știm niciodată ce se întâmplă cu atomii sau moleculele din interiorul rocii care o fac solidă. La fel și cu apa sau aerul. Ce anume face ca atomii sau moleculele care alcătuiesc apa să fie invizibilă?
Forme de materie bazate pe proprietăți microscopice
Înainte de a discuta diferențele dintre solide, lichide și gaze pe baza proprietăților lor microscopice, haideți să discutăm mai întâi următoarele . Să luăm în considerare un obiect. De exemplu, o rocă... Dacă ne uităm cu atenție la o rocă, vom vedea că fiecare parte a rocii este lipită. Chiar și atunci când este lovită cu piciorul și aruncată, forma și dimensiunea ei nu se schimbă niciodată (cu excepția cazului în care este supusă unei forțe foarte mari). De obicei, toate părțile rocii rămân întotdeauna ca o singură unitate. De ce se întâmplă asta? Să ne gândim un moment...
Deu în piatră există atomi sau molecule. Acum încearcă să-ți imaginezi… Imaginează-ți o rocă. Imaginează-ți că roca este alcătuită din bucăți minuscule. Împarte bucățile de rocă în bucăți din ce în ce mai mici… până când ajung la dimensiunea atomilor sau moleculelor. Imaginează-ți atomii ca niște bile minuscule. În timp ce moleculele constau din mai multe bile lipite între ele.
Deci , rocile conțin multe molecule sau atomi care sunt foarte mici. Vă puteți imagina atomii din roci?
Diametrul unui singur atom este de aproximativ 10-10 m. Dacă vă imaginați un atom ca pe o bilă, diametrul acelei bile este de 10-10 metri . Este atât de mic încât nu poate fi văzut cu ochiul liber... puteți doar să vi-l imaginați. Moleculele sunt atomi lipiți între ei, deci moleculele sunt mai mari decât atomii. Dar moleculele nici ele nu pot fi văzute cu ochiul liber...
E ciudat, nu-i așa, că acești atomi sau molecule minuscule pot fi într-o singură unitate... Dacă atomii sau moleculele nu ar fi într-o singură unitate, desigur că fiecare parte a rocii nu s-ar lipi. De fapt, fiecare parte a rocii se lipește, astfel încât roca devine solidă. De ce nu se separă atomii sau moleculele?
Cu siguranță, atomii sau moleculele se atrag reciproc. Dacă atomii sau moleculele nu s-ar atrage reciproc, bineînțeles că ar fi zburat peste tot. Fiecare atom sau moleculă și-ar lua rămas bun de la prietenul său. Astfel, fragmentele de rocă s-ar împrăștia peste tot. Fragmentele de rocă s-ar împrăștia și ele și, în cele din urmă, nu le-am mai putea vedea. Fragmentele de rocă sunt, de asemenea, alcătuite din atomi sau molecule. Dimensiunea atomilor este foarte mică, așa că, dacă ar fi separați, bineînțeles că nu i-am putea vedea... Dar realitatea nu este așa.
Roca apare solidă, fiecare bucată de rocă fiind lipită între ele. Prin urmare, putem concluziona că atomii sau moleculele care alcătuiesc un obiect solid trebuie să se atragă reciproc.
Forța atractivă dintre atomi sau molecule este de fapt o forță electromagnetică. Existența acestei forțe atractive face ca atomii sau moleculele să se apropie unul de celălalt. Când sunt pe cale să se ciocnească , electronii din partea cea mai exterioară a atomilor sau moleculelor se resping reciproc (repulsie electrică). Existența acestei respingeri face ca atomii și moleculele să se miște înapoi. Chiar dacă atomii sau moleculele se mișcă înapoi, din cauza forței atractive, se apropie din nou unul de celălalt. Și așa mai departe... Atomii sau moleculele se mișcă înainte și înapoi (vibrează), menținând în același timp o distanță minimă.
Diferența dintre solide, lichide și gaze, bazată pe proprietăți microscopice, constă de fapt în intensitatea sau slăbiciunea forțelor atractive dintre atomii sau moleculele care alcătuiesc aceste trei substanțe.
Solid
În solide, forțele atractive dintre atomi sau molecule sunt atât de puternice încât atomii sau moleculele care alcătuiesc solidul rămân întotdeauna în poziții fixe. Atomii sau moleculele din solide se mișcă înainte și înapoi (vibrează), dar vibrează întotdeauna în aceeași poziție.
Atracția puternică dintre atomii sau moleculele care alcătuiesc un solid este motivul pentru care forma și volumul unui solid rămân întotdeauna aceleași. Deși aruncat sau lovitForma unei roci sau a unei bucăți de fier este dificil de schimbat deoarece forțele de atracție dintre atomi sau molecule sunt foarte puternice. Când pui o rocă sau o bucată de fier într-o găleată sau într-o cadă, volumul său nu se schimbă niciodată. Așadar, forțele de atracție puternice dintre atomii sau moleculele care alcătuiesc un solid sunt cele care le țin împreună și le mențin aspectul solid.
În general, pozițiile atomilor sau moleculelor care alcătuiesc un solid sunt aproximativ așa cum se arată în figură (cunoscută și sub numele de rețea cristalină). Această figură este mărită. Atomii sau moleculele sunt foarte mici.
Lichid
În lichide, forțele atractive dintre atomi sau molecule sunt mai puțin puternice, permițându-le să se miște liber, suprapunându-se unele peste altele. Atomii sau moleculele care alcătuiesc lichidele se pot mișca după bunul plac, dar nu își pot lua rămas bun de la prietenii lor. Intensitatea forțelor atractive le împiedică în continuare să scape și să se împrăștie.
De aceea, forma unui lichid se poate schimba, dar volumul său rămâne constant. Când punem apă într-un pahar, forțele atractive dintre atomii sau moleculele sale constitutive sunt mai puțin puternice, astfel încât forma apei se schimbă după forma paharului. Când punem apă într-o cadă de baie, forțele atractive mai puțin puternice dintre atomi sau molecule permit apei să se adapteze la forma căzii de baie. VVolumul unui lichid rămâne întotdeauna constant deoarece forțele atractive dintre atomi sau molecule sunt încă capabile să le țină împreună. rămâneți unițiUn pahar cu apă după introducerekCând se toarnă apă într-o cadă, volumul apei rămâne același ca al unui pahar. Atomii sau moleculele care alcătuiesc apa nu se dispersează, așa că volumul rămâne întotdeauna același.
Poziția atomilor sau moleculelor care alcătuiesc lichidul este așa cum se arată în imagine (săgeata indică direcția de mișcare).
Substanțe gazoase
În substanțele gazoase, forțele de atracție dintre atomi sau molecule sunt atât de slabe încât atomii sau moleculele nu pot fi într-o unitate. Se mișcă după bunul plac deoarece nu există legături între ele. Forțele de atracție foarte slabe fac ca atomii sau moleculele care alcătuiesc substanța gazoasă să fie împrăștiate sau împrăștiate peste tot. Atomii care alcătuiesc substanța gazoasă sunt mai liberi decât atomii care alcătuiesc substanța solidă sau lichidă.
Poziția atomilor sau moleculelor care alcătuiesc o substanță gazoasă este aproximativ următoarea Pada imagine.
Forța de atracție foarte slabă este motivul pentru care forma și volumul gazelor se pot schimba și de ce aerul nu poate fi văzut cu ochiul liber. Dimensiunea atomilor sau a moleculelor este atât de mică încât, dacă sunt împrăștiate sau dispersate 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 ochiul liber, deși este puțin dificil.
Solidele și lichidele pot fi văzute deoarece atomii sau moleculele lor constitutive nu sunt separate. Forțele atractive puternice din solide și gaze sunt totuși capabile să le țină împreună. Forțele atractive din gaze sunt atât de slabe încât nu sunt capabile să țină atomii sau moleculele împreună. Această forță atractivă mică este, de asemenea, motivul pentru care gazele și lichidele pot curge.
