Чланак о фазама материје (на основу микроскопских својстава)
У свакодневном животу често се сусрећемо са три различите фазе материје. Постоје чврсте супстанце (нпр. камење, гвожђе итд.), течности (вода, бензин итд.) и гасовите супстанце (ваздух итд.). Трофазност ових супстанци може се разликовати на основу њихове способности да одрже свој облик и величину.
Чврста тела обично одржавају фиксни облик и запремину. Течност не задржава причвршћени облик, већ се прилагођава посуди у којој се налази. На пример, ако сипамо воду у чашу, облик се мења као чаша. Ако се вода сипа у каду, облик се мења као каду. Запремина течности је обично увек фиксна. Ако се чаша воде стави у каду, количина воде остаје у чаши. Облик воде се може променити, али величина се никада не мења. Имајте на уму да се број чврстих тела и течности може променити ако им се да довољна сила.
Шта је са гасом? Гас нема фиксни облик и запремину. Облик и величина гаса се увек прилагођавају облику и величини посуде коју заузима. На пример, ако ставимо гас у гуму у аутомобилу, начин на који се гас мења је као гума у возилу. Слично је и са запремином. Када је у кућишту, гас се шири и испуњава цео простор гуме. У овом случају, количина гаса се мења као запремина гуме. Ако надувамо балон (ставимо ваздух у балон), облик и запремина ваздуха ће се променити, као и облик и запремина балона.
До сада смо разликовали три облика материје само на основу њихових макроскопских својстава (макроскопска својства = облик и величина супстанце). Наравно, ово се заснива на резултатима наших свакодневних мерења и посматрања. Видећемо разлику између три облика материје на основу њихових микроскопских својстава. Свака супстанца се састоји од атома или молекула. Када кажемо да је стена стабилна, никада не знамо шта се дешава са атомима или молекулима који се налазе унутар темеља тако да камен постаје чврст. Слично је и са водом. Шта није у реду са атомима или молекулима који формирају базене тако да је фаза воде течна, а атмосфера није видљива?
Облици супстанци засновани на микроскопским својствима
Пре него што размотримо разлике између чврстих, течних и гасовитих супстанци на основу њихових микроскопских карактеристика, хајде да размотримо један објекат. На пример, камење. Ако пажљиво погледамо песак, видећемо да се сваки део камена држи заједно. Чак и ако се удара ногом и баца, његов облик и величина се никада не мењају. Обично су сви елементи стене увек у једној јединици. Зашто је то тако? Размислимо на тренутак.
Унутар камена налазе се атоми или молекули. Сада замислите стену. Покушајте да замислите да је песак састављен од малих комадића. За више информација, комадићи камена постају све мањи и мањи. Замислите атоме као минималну лоптицу. Уместо тога, молекули се састоје од неколико лоптица које се лепе заједно.
У стени постоји толико много молекула или атома који су минимални. Можете ли да замислите атоме у камену?
Пречник једног атома је око 10 -10 м. Ако замислите атом као лопту, онда је пречник лопте 10 –10 метара. Минималан и не може се видети очима... Само замислив. Молекули су атоми који се држе заједно, тако да је величина молекула значајнија од атома. Али се такође не може видети очима.
Ако атоми или молекули нису у једној јединици, наравно, сваки део камена се не лепи заједно. Сваки комад стене се лепи тако да облик стене постаје чврст. Зашто се атоми или молекули не раздвајају?
Заиста, атоми или молекули се привлаче. Ако се атоми или молекули не привлаче, наравно, летели су свуда. Сваки атом или молекул ће се опростити од пријатеља. Тако ће се комадићи камена расути свуда. Делови стене ће такође бити расути и коначно их нећемо моћи видети. Комадићи камена су такође састављени од атома или молекула. Величина атома је мала, тако да ако би били одвојени, наравно, не бисмо могли да их видимо... Али стварност није таква.
Камен изгледа чврсто, сваки део камена се лепи заједно. Дакле, можемо закључити да се атоми или молекули који формирају чврсте објекте морају међусобно привлачити.
Сила привлачења између атома или молекула је електромагнетна сила. Присуство привлачних сила чини да се атоми или молекули приближавају једни другима. Када желите да се сударите, електрони у најудаљенијем делу атома или молекула се међусобно одбијају (електрично одбијање). Растојање чини да се атоми и молекули крећу уназад. Иако се атоми или молекули крећу уназад, али зато што постоји привлачење, они се поново приближавају једни другима. Атоми или молекули се крећу напред-назад (вибрирају) одржавајући минималну удаљеност.
Разлика између чврстих материја, течности и гасова на основу стварних микроскопских својстава лежи у јачини и слабости привлачења између атома или молекула три супстанце.
Солидан
У чврстим телима, привлачне силе између атома или молекула су толико јаке да су атоми или молекули који формирају чврста тела увек у фиксном положају. Атоми или молекули у чврстим телима се крећу напред-назад (вибрирају), али и даље вибрирају на истом месту.
Јачина привлачења између атома или молекула ових чврстих тела је разлог зашто су облик и запремина чврстог тела увек фиксирани. Чак и ако се баци или удари, облик камена или гвожђа је тешко променити јер је сила привлачења између атома или молекула јака. Када ставите камење или метал у канту или каду, запремина стене или метала се никада не мења. Дакле, јака привлачења између атома или молекула који чине ова чврста тела чини да остану у једној јединици и њихов облик изгледа чврсто.
Положај атома или молекула који формирају чврсте материје је као на слици (познатој и као кристална решетка). Ова слика је увећана. Атоми или молекули су сићушни.
Течност
У течностима, сила привлачења између атома или молекула је слабија, тако да се они могу потпуно слободно кретати напред-назад, преклапајући се једни преко других. Атоми или молекули који стварају течност заиста се могу слободно кретати, али не могу да се опросте од својих пријатеља. Јачина привлачења и даље може да их спречи да се расеју.
Разлог је тај што се течни облик може мењати, али је запремина увек фиксна. Када ставимо воду у чашу, сила привлачења између атома или молекула није довољно јака да би се облик воде мењао као облик чаше. Када ставимо воду у каду, мање привлачна сила између атома или молекула тера воду да прилагоди свој облик облику каде. Запремина течности је увек фиксна јер сила привлачења између атома или молекула и даље може да их држи заједно. Атоми или молекули који стварају воду нису расејани, тако да је запремина увек фиксна.
Положај атома или молекула који чине течност, као на слици (стрелица показује смер кретања).
Гас
У гасовитим супстанцама, привлачење између атома или молекула је слабо. Они се слободно крећу јер не постоји веза између њих. Крхко привлачење чини да су атоми или молекули који чине гасовиту супстанцу расејани свуда. Атоми који чине гасовиту супстанцу су слободнији од атома који чине чврсте или течне супстанце.
Положај атома или молекула који формирају гас је као што је приказано на слици.
Крхка гравитација је разлог зашто се облик и запремина гасоване супстанце могу променити и зашто око не може да види ваздух. Величина атома или молекула је толико мала да ако су расути свуда, онда их не можемо видети. Величина песка или шећера је много већа од атома или молекула, тако да чак и ако су расути, зрна песка се и даље могу видети очима, иако је то помало компликовано.
Чврсте или течне супстанце могу се видети зато што атоми или молекули нису расејани. Количина привлачења у чврстим и гасовитим супстанцама и даље може да их држи заједно. Сила привлачења на гасовиту супстанцу је слаба, тако да она није у стању да држи атоме или молекуле заједно. Ова мала привлачења је такође разлог зашто гасовите и течне супстанце могу да теку.
