Open Library - відкрита бібліотека навчальної інформації. Що таке агрегатний стан? Агрегатний стан речовини твердому агрегатному стані спирти утворюють

Питання про те, що таке агрегатний стан, якими особливостями і властивостями володіють тверді речовини, рідини і гази, розглядаються в декількох навчальних курсах. Існує три класичних стану матерії, зі своїми характерними рисами будови. Їх розуміння є важливим моментом в осягненні наук про Землю, живих організмах, виробничої діяльності. Ці питання вивчають фізика, хімія, географія, геологія, фізична хімія та інші наукові дисципліни. Речовини, що знаходяться при певних умовах в одному з трьох базових типів стану, можуть змінюватися при підвищенні або зниженні температури, тиску. Розглянемо можливі переходи з одних агрегатних станів в інші, як вони здійснюються в природі, техніці та повсякденному житті.

Що таке агрегатний стан?

Слово латинського походження "aggrego" в перекладі на російську мову означає «приєднувати». Науковий термін відноситься до стану одного і того ж тіла, речовини. Існування при певних температурних значеннях і різному тиску твердих тіл, газів і рідин характерно для всіх оболонок Землі. Крім трьох базових агрегатних станів, існує ще й четверте. При підвищеній температурі і постійному тиску газ перетворюється в плазму. Щоб краще зрозуміти, що таке агрегатний стан, необхідно згадати про найдрібніших частинках, з яких складаються речовини і тіла.

На схемі вгорі показані: а - газ; b - рідина; з - тверде тіло. На подібних малюнках кружечками позначаються структурні елементи речовин. Це умовне позначення, насправді атоми, молекули, іони не є суцільними кульками. Атоми складаються з позитивно зарядженого ядра, навколо якого на великій швидкості рухаються негативно заряджені електрони. Знання про мікроскопічну будову речовини допомагають краще зрозуміти відмінності, які існують між різними агрегатними формами.

Уявлення про мікросвіті: від Давньої Греції до XVII століття

Перші відомості про частки, з яких складені фізичні тіла, з'явилися в Стародавній Греції. Мислителі Демокріт і Епікур ввели таке поняття, як атом. Вони вважали, що ці дрібні неподільні частки різних речовин мають формою, визначеними розмірами, здатні до руху і взаємодії один з одним. Атомистика стала найбільш передовим для свого часу вченням Давньої Греції. Але її розвиток загальмувався в середні століття. Так як тоді вчених переслідувала інквізиція римської католицької церкви. Тому аж до нового часу не було чіткої концепції, що таке агрегатний стан речовини. Тільки після XVII століття вчені Р. Бойль, М. Ломоносов, Д. Дальтон, А. Лавуазьє сформулювали положення атомно-молекулярної теорії, не втратили свого значення і в наші дні.

Атоми, молекули, іони - мікроскопічні частинки будови матерії

Значний прорив в розумінні мікросвіту стався в XX столітті, коли був винайдений електронний мікроскоп. З урахуванням відкриттів, зроблених вченими раніше, вдалося скласти струнку картину мікросвіту. Теорії, що описують стан і поведінку найдрібніших частинок речовини, досить складні, вони відносяться до області Для розуміння особливостей різних агрегатних станів матерії досить знати назви і особливості основних структурних частинок, які утворюють різні речовини.

1. Атоми - хімічно неподільні частки. Зберігаються в хімічних реакціях, але руйнуються в ядерних. Метали і багато інших речовин атомарного будови мають твердий агрегатний стан при звичайних умовах.
2. Молекули - частинки, які руйнуються і утворюються в хімічних реакціях. кисень, вода, вуглекислий газ, сірка. Агрегатний стан кисню, азоту, діоксиду сірки, вуглецю, кисню при звичайних умовах - газоподібне.
3. Іони - заряджені частинки, в які перетворюються атоми і молекули, коли приєднують або втрачають електрони - мікроскопічні негативно заряджені частинки. Іонну будову мають багато солі, наприклад кухонна, залізний і мідний купорос.

Є речовини, частки яких певним чином розташовані в просторі. Впорядковане взаємне положення атомів, іонів, молекул називають кристалічною решіткою. Зазвичай іонні і атомарні кристалічні решітки характерні для твердих речовин, молекулярні - для рідин і газів. Високою твердістю відрізняється алмаз. Його атомна кристалічна решітка утворена атомами вуглецю. Але м'який графіт теж складається з атомів цього хімічного елемента. Тільки вони по-іншому розташовані в просторі. Звичайне агрегатний стан сірки - тверде, але при високих температурах речовина перетворюється в рідину і аморфну \u200b\u200bмасу.

Речовини в твердому агрегатному стані

Тверді тіла при звичайних умовах зберігають об'єм і форму. Наприклад, піщинка, крупинка цукру, солі, шматок гірської породи або металу. Якщо нагрівати цукор, то речовина починає плавитися, перетворюючись на в'язку коричневу рідину. Припинимо нагрівання - знову отримаємо тверду речовину. Значить, одне з головних умов переходу твердого тіла в рідину - його нагрівання або підвищення внутрішньої енергії частинок речовини. Твердий агрегатний стан солі, яку використовують в їжу, теж можна змінити. Але щоб розплавити кухонну сіль, потрібна більш висока температура, ніж при нагріванні цукру. Справа в тому, що цукор складається з молекул, а кухонна сіль - із заряджених іонів, які сильніше притягуються один до одного. Тверді речовини в рідкому вигляді не зберігають свою форму, тому що кристалічні решітки руйнуються.

Рідке агрегатний стан солі при розплавленні пояснюється розривом зв'язку між іонами в кристалах. Звільняються заряджені частинки, які можуть переносити електричні заряди. Розплави солей проводять електрику, є провідниками. У хімічній, металургійній і машинобудівній промисловості тверді речовини перетворюють в рідкі для отримання з них нових з'єднань або надання їм різної форми. Великого поширення набули сплави металів. Є кілька способів їх отримання, пов'язаних зі змінами агрегатного стану твердого сировини.

Рідина - одне з базових агрегатних станів

Якщо налити в круглодонную колбу 50 мл води, то можна помітити, що речовина відразу ж прийме форму хімічного судини. Але як тільки ми виллємо воду з колби, то рідина відразу ж розтечеться по поверхні столу. Обсяг води залишиться той же - 50 мл, а її форма зміниться. Перераховані особливості характерні для рідкої форми існування матерії. Рідинами є багато органічних речовин: спирти, рослинні масла, кислоти.

Молоко - емульсія, т. Е. Рідина, в якій знаходяться крапельки жиру. Корисне рідке копалина - нафту. Видобувають її зі свердловин за допомогою бурових вишок на суші і в океані. Морська вода теж є сировиною для промисловості. Її відмінність від прісної води річок і озер полягає в утриманні розчинених речовин, в основному солей. При випаровуванні з поверхні водойм в пароподібний стан переходять тільки молекули Н 2 О, розчинені речовини залишаються. На цій властивості засновані методи отримання корисних речовин з морської води і способи її очищення.

При повному видаленні солей отримують дистильовану воду. Вона кипить при 100 ° С, замерзає при 0 ° С. Розсоли киплять і перетворюються в лід при інших температурних показниках. Наприклад, вода в Північному Льодовитому океані замерзає при температурі на поверхні 2 ° С.

Агрегатний стан ртуті при звичайних умовах - рідина. Цим сріблясто-сірим металом зазвичай заповнюють медичні термометри. При нагріванні стовпчик ртуті піднімається за шкалою, відбувається розширення речовини. Чому ж в використовується підфарбований червоною фарбою спирт, а не ртуть? Пояснюється це властивостями рідкого металу. При 30-градусних морозах агрегатний стан ртуті змінюється, речовина стає твердим.

Якщо медичний термометр розбився, а ртуть вилилася, то збирати руками сріблясті кульки небезпечно. Шкідливо вдихати пари ртуті, ця речовина дуже токсична. Дітям в таких випадках треба звернутися за допомогою до батьків, дорослим.

газоподібний стан

Гази не здатні зберігати ні свій обсяг, ні форму. Заповнимо колбу доверху киснем (його хімічна формула О 2). Як тільки ми відкриємо колбу, молекули речовини почнуть змішуватися з повітрям в приміщенні. Це відбувається завдяки броунівському русі. Ще давньогрецький вчений Демокріт вважав, що частинки речовини знаходяться в постійному русі. У твердих тілах при звичайних умовах у атомів, молекул, іонів немає можливості покинути кристалічну решітку, звільнитися від зв'язків з іншими частинками. Таке можливо тільки при надходженні великої кількості енергії ззовні.

У рідинах відстань між частинками трохи більше, ніж в твердих тілах, їм потрібно менше енергії для розриву міжмолекулярних зв'язків. Наприклад, рідке агрегатний стан кисню спостерігається тільки при зниженні температури газу до -183 ° C. При -223 ° C молекули О2 утворюють тверду речовину. При підвищенні температури понад наведених значень кисень перетворюється в газ. Саме в такому вигляді він знаходиться при звичайних умовах. На промислових підприємствах діють спеціальні установки для поділу повітря атмосфери і отримання з нього азоту і кисню. Спочатку повітря охолоджують і зріджують, а потім поступово підвищують температуру. Азот і кисень перетворюються в гази при різних умовах.

Атмосфера Землі містить 21% за обсягом кисню і 78% азоту. У рідкому вигляді ці речовини в газовій оболонці планети не зустрічаються. Рідкий кисень має світло-синій колір, їм при високому тиску заповнюють балони для використання в медичних установах. У промисловості і будівництві зріджені гази необхідні для проведення дуже багатьох процесів. Кисень потрібен для газового зварювання і різання металів, в хімії - для реакцій окислення неорганічних і органічних речовин. Якщо відкрити вентиль кисневого балона, тиск зменшується, рідина перетворюється в газ.

Зріджені пропан, метан і бутан знаходять широке застосування в енергетиці, на транспорті, в промисловості та господарсько-побутової діяльності населення. Отримують ці речовини з природного газу або при крекінгу (розщепленні) нафтової сировини. Вуглецеві рідкі і газоподібні суміші грають важливу роль в економіці багатьох країн. Але запаси нафти і природного газу сильно виснажені. За оцінками вчених, цього сировини вистачить на 100-120 років. Альтернативне джерело енергії - повітряний потік (вітер). Використовуються для роботи електростанцій швидкоплинні річки, припливи на берегах морів і океанів.

Кисень, як і інші гази, може перебувати в четвертому агрегатному стані, представляючи собою плазму. Незвичайний перехід з твердого стану в газоподібний - характерна риса кристалічного йоду. Речовина темно-фіолетового кольору піддається сублімації - перетворюється в газ, минаючи рідкий стан.

Як здійснюються переходи з однієї агрегатної форми матерії в іншу?

Зміни агрегатного стану речовин не пов'язані з хімічними перетвореннями, це фізичні явища. При підвищенні температури багато тверді тіла плавляться, перетворюються в рідині. Подальше підвищення температури може призвести до випаровування, тобто до газоподібного стану речовини. У природі і господарстві такі переходи характерні для одного з головних речовин на Землі. Лід, рідина, пара - це стану води при різних зовнішніх умовах. З'єднання одне і те ж, його формула - Н 2 О. При температурі 0 ° С і нижче цього значення вода кристалізується, тобто перетворюється на лід. При підвищенні температури виникли кристалики руйнуються - лід тане, знову виходить рідка вода. При її нагріванні утворюється Випаровування - перетворення води в газ - йде навіть при низьких температурах. Наприклад, замерзлі калюжі поступово зникають, тому що вода випаровується. Навіть в морозну погоду мокру білизну висихає, але тільки процес цей триваліший, ніж в жаркий день.

Всі перераховані переходи води з одного стану в інший мають величезне значення для природи Землі. Атмосферні явища, клімат і погода пов'язані з випаровуванням води з поверхні Світового океану, перенесенням вологи у вигляді хмар і туману на сушу, випаданням опадів (дощу, снігу, граду). Ці явища становлять основу Світового кругообігу води в природі.

Як змінюються агрегатні стану сірки?

При звичайних умовах сірка - це яскраві блискучі кристали або світло-жовтий порошок, т. Е. Це тверда речовина. Агрегатний стан сірки змінюється при нагріванні. Спочатку при підвищенні температури до 190 ° C жовте речовина плавиться, перетворюючись на рухому рідину.

Якщо швидко вилити рідку сірку в холодну воду, То виходить коричнева аморфна маса. При подальшому нагріванні розплаву сірки він стає все більш в'язким, темніє. При температурі понад 300 ° C агрегатний стан сірки знову змінюється, речовина набуває властивостей рідини, стає рухомим. Ці переходи виникають завдяки здатності атомів елемента утворювати ланцюжки різної довжини.

Чому речовини можуть перебувати в різних фізичних станах?

Агрегатний стан сірки - простого речовини - тверде при звичайних умовах. Діоксид сірки - газ, сірчана кислота - масляниста рідина важча за воду. На відміну від соляної і азотної кислот вона не летюча, з її поверхні не випаровуються молекули. Яке агрегатний стан має пластична сірка, яку отримують при нагріванні кристалів?

У аморфному вигляді речовина має структуру рідини, володіючи незначною плинністю. Але пластична сірка одночасно зберігає форму (як тверда речовина). Існують рідкі кристали, які мають низку характерних властивостей твердих речовин. Таким чином, стан речовини при різних умовах залежить від його природи, температури, тиску та інших зовнішніх умов.

Які існують особливості в будові твердих тіл?

Наявні відмінності між основними агрегатними станами матерії пояснюються взаємодією між атомами, іонами і молекулами. Наприклад, чому твердий агрегатний стан речовини призводить до здатності тел зберігати обсяг і форму? У кристалічній решітці металу або солі структурні частинки притягуються один до одного. В металах позитивно заряджені іони взаємодіють з так званим «електронним газом» - скупченням вільних електронів в шматку металу. Кристали солей виникають завдяки тяжінню разноименно заряджених частинок - іонів. Відстань між перерахованими вище структурними одиницями твердих тіл набагато менше, ніж розміри самих частинок. В цьому випадку діє електростатичне тяжіння, воно надає міцність, а відштовхування недостатньо сильне.

Щоб зруйнувати твердий агрегатний стан речовини, треба докласти зусиль. Метали, солі, атомні кристали плавляться при дуже високих температурах. Наприклад, залізо стає рідким при температурі вище +1538 ° С. Тугоплавким є вольфрам, з нього виготовляють нитки розжарювання для електричних лампочок. Є сплави, які стають рідкими при температурах понад 3000 ° С. Багато на Землі знаходяться в твердому стані. Видобувають цю сировину за допомогою техніки в шахтах і кар'єрах.

Для відриву навіть одного іона від кристала необхідно затратити велику кількість енергії. Але ж досить розчинити сіль у воді, щоб кристалічна решітка розпалася! Це явище пояснюється надзвичайними властивостями води як полярного розчинника. Молекули Н 2 О взаємодіють з іонами солі, руйнуючи хімічний зв'язок між ними. Таким чином, розчинення - це не просте перемішування різних речовин, а фізико-хімічну взаємодію між ними.

Як взаємодіють молекули рідин?

Вода може бути рідиною, твердим речовиною і газом (паром). Це її основні агрегатні стани при звичайних умовах. Молекули води складаються з одного атома кисню, з яким пов'язані два атома водню. Виникає поляризація хімічного зв'язку в молекулі, на атомах кисню з'являється частковий негативний заряд. Водень стає позитивним полюсом в молекулі, притягається атомом кисню іншої молекули. Це отримало назву «воднева зв'язок».

Рідке агрегатний стан характеризують відстані між структурними частинками, які можна порівняти з їх розмірами. Тяжіння існує, але воно слабке, тому вода не зберігає форму. Випаровування відбувається через руйнування зв'язків, яке йде на поверхні рідини навіть при кімнатній температурі.

Чи існують міжмолекулярні взаємодії в газах?

Газоподібний стан речовини по ряду параметрів відрізняється від рідкого і твердого. Між структурними частинками газів існують великі проміжки, які набагато перевищують розміри молекул. При цьому сили тяжіння зовсім не діють. Газоподібне агрегатний стан характерно для речовин, присутніх в складі повітря: азоту, кисню, діоксиду вуглецю. На малюнку нижче перший куб заповнений газом, другий рідиною, а третій - твердим речовина.

Багато рідини є летючими, з їх поверхні відриваються і переходять в повітря молекули речовини. Наприклад, якщо до отвору відкритої пляшки з соляною кислотою піднести ватку, змочену в нашатирному спирті, то з'являється білий дим. Прямо в повітрі відбувається хімічна реакція між соляною кислотою і аміаком, виходить хлорид амонію. В якому агрегатному стані знаходиться ця речовина? Його частинки, що утворюють білий дим, являють собою дрібні тверді кристали солі. Цей досвід треба проводити під витяжкою, речовини є токсичними.

висновок

Агрегатний стан газу вивчали багато видатних фізиків і хіміки: Авогадро, Бойль, Гей-Люссак, Клайперон, Менделєєв, Ле-Шательє. Вчені сформулювали закони, що пояснюють поведінку газоподібних речовин в хімічних реакціях, при зміні зовнішніх умов. Відкриті закономірності не тільки увійшли в шкільні та вузівські підручники фізики і хімії. Багато хімічні виробництва засновані на знаннях про поведінку і властивості речовин, що знаходяться в різних агрегатних станах.

Лекція 4. Агрегатні стани речовини

1. Тверде стан речовини.

2. Рідке стан речовини.

3. Газоподібний стан речовини.

Речовини можуть перебувати в трьох агрегатних станах: твердому, рідкому і газоподібному. При дуже високих температурах виникає різновид газоподібного стану - плазма (полум'яне стан).

1. Тверде стан речовини характеризується тим, що енергія взаємодії частинок між собою вище кін етіческого енергії їх руху. Більшість речовин в твердому стані має кристалічну будову. Кожна речовина утворює кристали определ енной форми. Наприклад, хлорид натрію має кристали у формі кубів, галун в формі октаедрів, нітрат натрію у формі призм.

Кристалічна форма речовини найбільш стійка. Розташування частинок в твердому тел е зображується у вигляді решітки, у вузлах якої ті чи інші частинки, з'єдн енние уявними лініями. Розрізняють чотири основні типи кристалічних решіток: атомні, молекулярні, іонні і металеві.

Атомна кристалічна решітка утворена нейтральними атомами, які пов'язані ковалентними зв'язками (алмаз, графіт, кремній). Молекулярну кристалічну решітку мають нафталін, сахароза, глюкоза. Структурними елементами цієї решітки є полярні і неполярні молекули. Іонна кристалічна решітка утворена правильно чергуються в просторі позитивно і негативно зарядженими іонами (хлорид натрію, хлорид калію). Металеву кристалічну решітку мають вс е метали. В її вузлах знаходяться позитивно заряджені іони, між якими знаходяться електрони у вільному стані.

кристалічні речовини мають ряд особливостей. Одне з них анізотропія - ϶ᴛᴏ неоднаковість фізичних властивостей кристала в різних напрямках всередині кристала.

2. У рідкому стані речовини енергія міжмолекулярної взаємодії часток порівнянна з кін етіческого енергією їх руху. Цей стан є проміжним між газоподібним і кристалічним. На відміну від газів між молекулами рідини діють великі сили взаємного тяжіння, що і визначає характер молекулярного руху. Тепловий рух молекули рідини включає коливальний і поступальний. Кожна молекула протягом якогось часу коливається близько определ енной точки рівноваги, а потім переміщається і знову займає рівноважне положення. Це визначає її плинність. Сили міжмолекулярної тяжіння не дають молекулам при їх русі далеко відходити одна від одної.

Властивості рідин залежать також від обсягу молекул, форми їх поверхні. У разі якщо молекули рідини полярні, то відбувається їх об'єднаю ення (асоціація) в складний комплекс. Такі рідини називають асоційованими (вода, ацетон, спирт). Οʜᴎ мають більш високі t кип, мають меншу летючість, більш високою діелектричної проникністю.

Як відомо, рідини мають поверхневий натяг. Поверхневий натяг - ϶ᴛᴏ поверхнева енергія, віднесена до одиниці поверхні: ϭ \u003d Е / S, де ϭ - поверхневий натяг; Е - поверхнева енергія; S - площа поверхні. Чим міцніше міжмолекулярні зв'язки в рідини, тим більше її поверхневий натяг. Речовини знижують поверхневий нятяженіе називаються поверхнево-активними речовинами.

Іншим властивістю рідин є в'язкість. В'язкість - ϶ᴛᴏ опір, що виникає при русі одних верств рідини щодо інших при її переміщенні. Одні рідини володіють високою в'язкістю (мед, мала), а інші - малої (вода, етиловий спирт).

3. У газоподібному стані речовини енергія міжмолекулярної взаємодії частинок менше їх кін етіческого енергії. З цієї причини молекули газу не утримуються разом, а вільно переміщаються в обсязі. Для газів характерні властивості: 1) рівномірний распредел ення по вс йому об'єму посудини в якому вони знаходяться; 2) мала щільність у порівнянні з рідинами і твердими речовинами; 3) легка стисливість.

У газі молекули знаходяться на дуже великій відстані один від одного, сили тяжіння між ними малі. При великих відстанях між молекулами ці сили практично відсутні. Газ в такому стані прийнято називати ідеальним. Реальні гази при високому тиску і низьких температурах не підкоряються рівняння стану ідеального газу (рівняння Мендел еева-Клапейрона), так кА в цих умовах починають проявлятися сили взаємодії між молекулами.

«Спирти» З історії  Чи знаєте ви, що ще в IV ст. До н. е. люди вміли виготовляти напої, що містять етиловий спирт? Вино отримували сбраживанием фруктових та ягідних соків. Однак виділяти з нього запаморочливий компонент навчилися отримувати значно пізніше. В XI ст. алхіміки вловили пари летючого речовини, яке виділялося при нагріванні вина Визначення Спірти (застаріле алкоголі) - органічні сполуки, що містять одну або кілька гідроксильних груп (гідроксил, OH), безпосередньо пов'язаних з атомом вуглецю в вуглеводневому радикала  Загальна формула спиртів СxHy (OH) n Загальна формула одноатомних граничних спиртів СnН2n + 1ОН Класифікація спиртів За кількістю гідроксильних груп CxHy (OH) n одноатомні алкоголі CH3 - CH2 - CH2 OH Двохатомні гликоли CH3 - CH - CH2 OH OH трьохатомної гліцерин CH2 - CH - CH2 OH OH OH Класифікація спиртів За похарактеру характеру вуглеводневої вуглеводневої радикала радикала CxHy (OH) n CxHy (OH) n Граничні Граничні CH3 CH3 - CH CH2 CH2 2 --CH 2 OH OH Ненасичені Ненасичені CH CH2 \u003d CH CH - CH CH2 2 \u003d 2 OH OH Ароматичні Ароматичні CH CH2 OH 2 --OH Номенклатура спиртів Перегляньте таблицю і зробіть висновок про номенклатуру спиртів НОМЕНКЛАТУРА і ізомерів При утворенні назв спиртів до назви вугіллі водню, відповідного спирту, додають (родовий) суфікс - ОЛ. Цифрами після суфікса вказують положення гідроксильної групи в головному ланцюзі: H | H- C - O H | H метанол H H H | 3 | 2 | 1 H- C - C - C -OH | | | H H H пропанол-1 H H H | 1 | 2 | 3 H - C - C - C -H | | | H OH H пропанол -2 ВИДИ ізомерів 1. Ізомерія положення функціональної групи (пропанол-1 і пропанол-2) 2. Ізомерія вуглецевого скелета CH3-CH2-CH2-CH2-OH бутанол-1 CH3-CH-CH2-OH | CH3 2-метілпропанол-1 3. Ізомерія межклассовая - спирти ізомерний простим ефірів: СН3-СН2-ОН етанол СН3-О-СН3 диметиловий ефір Висновок  Назви одноатомних спиртів утворюються з назви вуглеводню з найдовшою вуглецевої ланцюгом, що містить гідроксильну групу, шляхом додавання суфікса-ол  Для багатоатомних спиртів перед суфіксом-ол по-грецьки (-ді-, -трі-, ...) вказується кількість гідроксильних груп  Наприклад: CH3-CH2-OH етанол Види ізомерії спиртів Структурна 1. Вуглецевої ланцюга 2. положення функціональної групи ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ  Нижчі спирти (С1-C11) -летучіе рідини з різким запахом  вищі спирти (C12- і вище) тверді речовини з приємним запахом ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ Назва Формула Пл. г / см3 tпл.C tкіп.C Металевий CH3OH 0,792 -97 64 Етиловий C2H5OH 0,790 -114 78 Пропіловий CH3CH2CH2OH 0,804 -120 92 Ізопропіловий CH3-CH (OH) -CH3 0,786 -88 82 Бутилового CH3CH2CH2CH2OH 0,810 -90 118 Особливість фізичних властивостей: агрегатний стан Метиловий спирт (перший представник гомологічного ряду спиртів) - рідина. Може бути у нього велика молекулярна маса? Ні. Набагато менше, ніж у вуглекислого газу. Тоді в чому справа? R - O ... H - O ... H - O H R R Виявляється, вся справа в водневих зв'язках, які утворюються між молекулами спиртів, і не дають окремим молекулам полетіти Особливість фізичних властивостей: розчинність в воді Нижчі спирти розчиняються у воді, вищі - не розчинні. Чому? СН3 - О ... Н - О ... Н - О Н Н СН3 А якщо радикал великий? СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - СН2 - О ... Н - О Н Н водневі зв'язку занадто слабкі, щоб утримати молекулу спирту, що має велику нерозчинну частину, між молекулами води Особливість фізичних властивостей: контракция Чому при вирішенні розрахункових завдань ніколи не користуються обсягом, а тільки масою? Змішаємо 500 мл спирту і 500 мл води. Отримаємо 930 мл розчину. Водневі зв'язки між молекулами спирту і води настільки великі, що відбувається зменшення сумарного об'єму розчину, його "стиснення" (від латинського contraktio - стискання). Окремі представники спиртів Одноатомний спирт - метанол  Рідина без кольору з температурою кипіння 64С, характерним запахом, легша за воду. Горить безбарвним полум'ям.  Застосовується як розчинник і палива в двигунах внутрішнього згоряння Метанол - отрута  Отруйна дія метанолу заснована на ураженні нервової і судинної системи. Прийом всередину 5-10 мл метанолу призводить до важкого отруєння, а 30 мл і більше - до смерті Одноатомний спирт - етанол Бесцветная рідина з характерним запахом і пекучим смаком, температурою кіпенія78С. Легше води. Змішується з нею в будь-яких відносинах. Легко запалюється, горить слабо світиться блакитним полум'ям. Дружба з ДАІ Спирти дружать з ДАІ? Але яким чином! Вас коли - небудь зупиняв інспектор ДАІ? А в трубочку Ви дихали? Якщо вам не пощастило, то пройшла реакція окислення спирту, при якій колір змінився, а вам довелося платити штраф 3СН3 - СН2 - ОН + К2Сr2O7 + 4H2SO4  K2SO4 + 7H2O + O Cr2 (SO4) 3 + 3CH3 - CH Дружити чи не дружити зі спиртом питання цікаве. Спирт відноситься до ксенобіотиків - речовин, не містяться в людському організмі , Але впливає на його життєдіяльність. Все залежить від дози. 1. Спирт - це поживна речовина, яка забезпечує організм енергією. У середні століття за рахунок споживання алкоголю організм отримував близько 25% енергії; 2. Спирт - це лікарський засіб, що має дезінфікуючий і антибактеріальну дію; 3. Спирт - це отрута, що порушує природні біологічні процеси, що руйнує внутрішні органи і психіку і при надмірному вживанні тягне смерть Застосування етанолу  Етиловий спирт вживається при приготуванні різних спиртних напоїв;  У медицині для приготування екстрактів з лікарських рослин, а також для дезінфекції;  У косметиці та парфумерії етанол - розчинник для духів і лосьйонів Шкідливий вплив етанолу  На початку сп'яніння страждають структури кори великих півкуль; активність центрів мозку, які керують поведінкою, пригнічується: втрачається розумний контроль над вчинками, знижується критичне ставлення до себе. І. П. Павлов називав такий стан «буйством підкірки»  При дуже великому вмісті алкоголю в крові пригнічується активність рухових центрів мозку, головним чином страждає функція мозочка - людина повністю втрачає орієнтацію Шкідливий вплив етанолу  Зміни структури мозку, викликані багаторічною алкогольною інтоксикацією, майже незворотні, і навіть після тривалого утримання від вживання спиртних напоїв вони зберігаються. Якщо ж людина не може зупинитися, то органічні і, отже, психічні відхилення від норми йдуть по наростаючій Шкідливий вплив етанолу  Алкоголь вкрай несприятливо впливає на судини головного мозку. На початку сп'яніння вони розширюються, кровотік в них сповільнюється, що призводить до застійних явищ в головному мозку. Потім, коли в крові крім алкоголю починають накопичуватися шкідливі продукти його неповного розпаду, настає різкий спазм, звуження судин, розвиваються такі небезпечні ускладнення, як мозкові інсульти, що призводять до тяжкої інвалідності та навіть смерті. ПИТАННЯ ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. В одній посудині без підпису знаходиться вода, а в іншому - спирт. Чи можна скористатися індикатором, щоб їх розпізнати? Кому належить честь отримання чистого спирту? Чи може спирт бути твердою речовиною? Молекулярна маса метанолу 32, а вуглекислого газу 44. Сде-лайт висновок про агрегатному стані спирту. Змішали літр спирту і літр води. Визначте обсяг суміші. Як провести інспектора ДАІ? Чи може безводний абсолютований спирт віддавати воду? Що таке ксенобіотики і яке відношення вони мають до спиртів? ВІДПОВІДІ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Не можна. Індикатори не діють на спирти і їх водні розчини. Звичайно ж алхіміків. Може, якщо цей спирт містить 12 вуглецевих атомів і більше. За цими даними висновок зробити не можна. Водневі зв'язки між молекулами спирту при малій молекулярній масі цих молекул роблять температуру кипіння спирту аномально високою. Обсяг суміші буде не два літри, а набагато менше, приблизно 1л - 860 мл. Чи не пити, коли сідаєш за кермо. Може, якщо його нагріти і додати конц. сірчаної кислоти. Не полінуйтеся і згадайте все, що Ви чули з спиртах, вирішите для себе раз і назавжди, яка доза Ваша ....... і чи потрібна вона взагалі ????? Багатоатомний спирт етиленгліколь  етиленгліколь - представник граничних двоатомних спиртів - гликолей;  Назва гликоли отримали внаслідок солодкого смаку багатьох представників ряду (грец. «Глікос» - солодкий);  етиленгліколь - сиропообразная рідина солодкого смаку, без запаху, отруйний. Добре змішується з водою і спиртом, гігроскопічний Застосування етиленгліколю  Важливою властивістю етиленгліколю є здатність знижувати температуру замерзання води, від чого речовина знайшло широке застосування як компонент автомобільних антифризів і незамерзаючих рідин;  Він застосовується для отримання лавсану (цінного синтетичного волокна) етиленгліколь - отрута  Дози викликають смертельне отруєння етиленгліколем варіюються в широких межах - від 100 до 600 мл. За даними ряду авторів смертельною дозою для людини є 50-150 мл. Смертність при ураженні етиленгліколь дуже висока і становить понад 60% усіх випадків отруєння;  Механізм токсичної дії етиленгліколю до теперішнього часу вивчений недостатньо. Етиленгліколь швидко всмоктується (в тому числі через пори шкіри) і протягом кількох годин циркулює в крові в незміненому вигляді, досягаючи максимальної концентрації через 2-5 годин. Потім його вміст у крові поступово знижується, і він фіксується в тканинах поліспирти гліцерин  Гліцерин - трьохатомний граничний спирт. Безбарвна, в'язка, гігроскопічна, солодка на смак рідина. Змішується з водою в будь-яких відносинах, хороший розчинник. Реагує з азотною кислотою з утворенням нітрогліцерину. З карбоновими кислотами утворює жири і масла CH2 - CH - CH2 OH OH OH Застосування гліцерину  Застосовується в     виробництві вибухових речовин нітрогліцерину; При обробці шкіри; Як компонент деяких клеїв; При виробництві пластмас гліцерин використовують в якості пластифікатора; У виробництві кондитерських виробів і напоїв (як харчова добавка E422) Якісна реакція на багатоатомні спирти Якісна реакція на багатоатомні спирти  Реакцією на багатоатомні спирти є їх взаємодія з свежеполученной осадом гідроксиду міді (II), який розчиняється з утворенням яскравого синьо-фіолетового розчину Завдання Заповніть робочу карту до уроку;  Дайте відповідь на питання тесту;  Розгадати кросворд  Робоча карта уроку «Спирти»  Загальна формула спіртов Назвіть речовини:  CH3OH  CH3-CH2-CH2-CH2-OH  CH2 (OH) -CH2 (OH)  Складіть структурну формулу пропанол-2  Чим визначається валентність спирту?  Перелічіть області застосування етанолу  Які спирти використовують в харчовій промисловості?  Який спирт викликає смертельне отруєння при попаданні в організм 30 мл?  Яка речовина використовується в якості незамерзаючої рідини?  Як відрізнити багатоатомний спирт від одноатомного спирту? Способи отримання Лабораторні  Гідроліз галогеналканов: R-CL + NaOH R-OH + NaCL  Гідратація алкенів: CH2 \u003d CH2 + H2O C2H5OH  Гідрування карбонільних з'єднань Промислові  Синтез метанолу з синтез-газу CO + 2H2 CH3-OH (при підвищеному тиску, високій температурі і каталізатора оксиду цинку)  Гідратація алкенів  Бродіння глюкози: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 Хімічні властивості I. Реакції з розривом зв'язку RO-H  Спирти реагують з лужними і лужноземельними металами, утворюючи солеобразние з'єднання - алкоголяти 2СH CH CH OH + 2Na  2СH CH CH ONa + H  2СH CH OH + Сa  (СH CH O) Ca + H  3 2 3 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2  Взаємодія з органічними кислотами (реакція етерифікації) призводить до утворення складних ефірів. CH COОH + HOC H  CH COОC H (уксусноетіловий ефір (етилацетат)) + H O 3 2 5 3 2 5 2 II. Реакції з розривом зв'язку R-OH З галогеноводородами: R-OH + HBr  R-Br + H2O III. Реакції окислення Спирти горять: 2С3H7ОH + 9O2  6СO2 + 8H2O При дії окислювачів:  первинні спирти перетворюються в альдегіди, вторинні в кетони IV. Дегідратація Протікає при нагріванні з водовіднімаючих реагентами (конц. Н2SO4). 1. внутрішньо-молекулярні дегідратація призводить до утворення алкенів CH3-CH2-OH  CH2 \u003d CH2 + H2O 2. Міжмолекулярна дегідратація дає прості ефіри R-OH + H-O-R  R-O-R (простий ефір) + H2O

Всі речовини можуть перебувати в різних агрегатних станах - твердому, рідкому, газоподібному і плазмовому. У давнину вважали: світ складається з землі, води, повітря і вогню. Агрегатні стани речовин відповідають цьому наочному поділу. Досвід показує, що кордони між агрегатними станами досить умовні. Гази при низькому тиску і невисоких температурах розглядаються як ідеальні, молекули в них відповідають матеріальних точок, Які можуть тільки стикатися за законами пружного удару. Сили взаємодії між молекулами в момент удару нехтує малі, самі зіткнення відбуваються без втрат механічної енергії. Але зі збільшенням відстані між молекулами доводиться враховувати і взаємодія молекул. Ці взаємодії починають позначатися при переході з газоподібного стану в рідке або тверде. Між молекулами можуть виникнути різного роду взаємодії.

Сили міжмолекулярної взаємодії не володіють насичуваність, відрізняючись від сил хімічної взаємодії атомів, що приводить до утворення молекул. Вони можуть бути електростатичними при взаємодії між зарядженими частинками. Досвід показав, що квантово-механічні-де взаємодія, залежне від відстані і взаємної орієнтації молекул, дуже малий при відстанях між молекулами більше 10 -9 м. В розріджених газах їм можна знехтувати або вважати, що потенційна енергія взаємодії практично дорівнює нулю. При невеликих відстанях ця енергія мала, при діють сили взаємного тяжіння

при - взаємного відштовхування а прісіли

тяжіння і відштовхування молекул врівноважені і F \u003d0. Тут сили визначені по зв'язку їх з потенційною енергією Але частинки рухаються, володіючи певним запасом кінетичної енер-

гии. Нехай одна молекула нерухома, а інша стикається з нею, маючи такий запас енергії. При зближенні молекул сили тяжіння здійснюють позитивну роботу і потенційна енергія їх взаємодії зменшується до відстані При цьому кінетична енергія (і швидкість) зростає. Коли відстань стане менше сили тяжіння зміняться силами відштовхування. Робота, що здійснюється молекулою проти цих сил, негативна.

Молекула буде зближуватися з нерухомою молекулою до тих пір, поки її кінетична енергія не перейде повністю на потенційну. Мінімальна відстань d,на яке молекули можуть зблизитися, називають ефективним діаметром молекули.Після зупинки молекула почне віддалятися під дією сил відштовхування зі зростаючою швидкістю. Пройшовши знову відстань молекула потрапить в область сил тяжіння, які сповільнять її видалення. Ефективний діаметр залежить від початкового запасу кінетичної енергії, тобто це величина не постійна. При відстанях, рівних потенційна енергія взаємодії має нескінченно велике значення або «бар'єр», що перешкоджає зближенню центрів молекул на меншу відстань. Відношення середньої потенційної енергії взаємодії до середньої кінетичної енергії і визначає агрегатний стан речовини: для газів для рідини, для твердих тіл

Конденсовані середовища - це рідини і тверді тіла. У них атоми і молекули розташовані близько, майже стикаючись. Середня відстань між центрами молекул в рідинах і твердих тілах порядку (2 -5) 10 -10 м. Приблизно однакові і їх щільності. Міжатомні відстані перевищують відстані, на які електронні хмари проникають одна в одну настільки, що виникають сили відштовхування. Для порівняння, в газах при нормальних умовах середня відстань між молекулами близько 33 10 -10 м.

В рідинахміжмолекулярної взаємодії позначається сильніше, тепловий рух молекул проявляється в слабких коливаннях біля положення рівноваги і навіть перескоків з одного положення в інше. Тому в них мають місце тільки ближній порядок в розташуванні частинок, т. Е. Узгодженість в розташуванні тільки найближчих частинок, і характерна плинність.

тверді тілахарактеризуються жорсткістю структури, мають точно визначеними обсягом і формою, які під впливом температури і тиску змінюються багато менше. У твердих тілах можливі стану аморфне і кристалічна. Існують і проміжні речовини - рідкі кристали. Але атоми в твердих тілах зовсім не нерухомі, як можна було б подумати. Кожен з них весь час коливається під впливом пружних сил, що виникають між сусідами. У більшості елементів і сполук під мікроскопом виявляють кристалічну структуру.

Так, зерна кухонної солі мають вигляд ідеальних кубиків. У кристалах атоми закріплені в вузлах кристалічної решітки і можуть коливатися тільки поблизу вузлів решітки. Кристали складають істинно тверді тіла, а такі тверді тіла, як пластмаса або асфальт, займають як би проміжне положення між твердими тілами і рідинами. Аморфне тіло має, як і рідина, ближній порядок, але ймовірність перескоків мала. Так, скло можна розглядати як переохолоджену рідина, у якій підвищена в'язкість. Рідкі кристали володіють плинністю рідин, але зберігають впорядкованість розташування атомів і мають анізотропію властивостей.

хімічні зв'язку атомів (і о н о в) в кристалах такі ж, як і в молекулах. Структура і жорсткість твердих тіл визначаються різницею в електростатичних силах, що зв'язують разом складають тіло атоми. Механізм, що зв'язує атоми в молекули, може призводити до утворення твердих періодичних структур, які можна розглядати як макромолекули. Подібно іонним і нековалентним молекулам, Існують іонні і ковалентні кристали. Іонні решітки в кристалах скріплені іонними зв'язками (див. Рис. 7.1). Структура кухонної солі така, що у кожного іона натрію є шість сусідів - іонів хлору. Цьому розподілу відповідає мінімум енергії, т. Е. При утворенні такої конфігурації виділяється максимальна енергія. Тому при зниженні температури нижче точки плавлення спостерігається прагнення утворювати чисті кристали. З ростом температури теплова кінетична енергія достатня для розриву зв'язку, кристал почне плавитися, структура - руйнуватися. Поліморфізм кристалів - це здатність утворювати стану з різною кристалічною структурою.

Коли розподіл електричного заряду в нейтральних атомах змінюється, може виникнути слабку взаємодію між сусідами. Цей зв'язок називається молекулярною або ван-дер-Ваальса-вої (як в молекулі водню). Але сили електростатичного притягання можуть виникати і між нейтральними атомами, тоді ніяких перебудов в електронних оболонках атомів не відбувається. Взаємне відштовхування при зближенні електронних оболонок зміщує центр ваги негативних зарядів щодо позитивних. Кожен з атомів індукує в іншому електричний диполь, і це призводить до їх тяжінню. Ця дія міжмолекулярних сил або сил Ван-дер-Ваальса, що мають великий радіус дії.

Оскільки атом водню дуже малий і його електрон легко змістити, він часто притягується відразу до двох атомів, утворюючи водневий зв'язок. Воднева зв'язок відповідальна і за взаємодію один з одним молекул води. Нею пояснюються численні унікальні властивості води і льоду (рис. 7.4).

ковалентний зв'язок(Або атомна) досягається через внутрішній взаємодії нейтральних атомів. Прикладом такого зв'язку служить зв'язок в молекулі метану. Різновидом вуглецю з сильним зв'язком є \u200b\u200bалмаз (чотири атома водню замінюються чотирма атомами вуглецю).

Так, вуглець, побудований на ковалентного зв'язку, Утворює кристал у формі алмазу. Кожен атом оточений чотирма атомами, що утворюють правильний тетраедр. Але кожен з них є одночасно вершиною сусіднього тетраедра. В інших умовах ті ж атоми вуглецю кристалізуються в графіт.У графіті вони з'єднані теж атомними зв'язками, але утворюють площини з шестикутних сотовидную осередків, здатних до зсуву. Відстань між атомами, розташованими в вершинах шестигранників, так само 0,142 нм. Шари розташовані на відстані 0,335 нм, тобто пов'язані слабо, тому графіт пластичний і м'який (рис. 7.5). У 1990 р виник бум дослідних робіт, викликаний повідомленням про отримання нового речовини - фуллерита,що складається з молекул вуглецю - фулеренів. Ця форма вуглецю молекулярна, тобто мінімальним елементом є не атом, а молекула. Вона названа на честь архітектора Р.Фуллера, який в 1954 році отримав патент на будівельні конструкції з шестикутників і п'ятикутників, що становлять півсферу. молекула з 60 атомів вуглецю діаметром 0,71 нм була відкрита в 1985 р, потім були виявлені молекули і т.д. Всі вони мали стійкі поверхні,

але найбільш стійкими виявилися молекули С 60 і З 70 . Логічно припустити, що графіт використаний як вихідна сировина для синтезу Фуллер-нів. Якщо це так, то радіус шестикутного фрагмента повинен бути 0,37 нм. Але він виявився рівним 0,357 нм. Ця різниця в 2% пов'язано з тим, що атоми вуглецю розташовуються на сферичної поверхні в вершинах 20 правильних шестигранників, успадкованих від графіту, і 12 правильних пятігранніков, тобто конструкція нагадує футбольний м'яч. Виходить, що при «зшиванні» в замкнуту сферу частина плоских шестигранників перетворилася в пятіграннікі. При кімнатній температурі молекули С 60 конденсуються в структуру, де кожна молекула має 12 сусідів, віддалених один від одного на відстані 0,3 нм. при Т\u003d 349 К відбувається фазовий перехід 1-го роду - решітка перебудовується в кубічну. Сам кристал - напівпровідник, але при додаванні лужного металу в кристалічну плівку З 60 виникає надпровідність при температурі 19 К. Якщо в цю порожню молекулу впровадити той чи інший атом, його можна використовувати як основу для створення пам'ятною середовища з надвисокою щільністю інформації: щільність запису досягне 4-10 12 біт / см 2. Для порівняння - плівка феромагнітного матеріалу дає щільність запису близько 10 7 біт / см 2, а оптичні диски, тобто лазерна технологія, - 10 8 біт / см 2. Цей вуглець володіє і іншими унікальними властивостями, особливо важливими в медицині і фармакології.

У кристалах металів проявляє себе металева зв'язок,коли всі атоми в металі віддають «в колективне користування» свої валентні електрони. Вони слабо пов'язані з атомними кістяками, можуть вільно рухатися по кристалічній решітці. Близько 2/5 хімічних елементів складають метали. В металах (крім ртуті) зв'язок утворюється при перекривання вакантних орбіталей атомів металу і відриву електронів через утворення кристалічної решітки. Виходить, що катіони решітки оповиті електронним газом. металева зв'язок виникає, коли атоми зближуються на відстань, меншу розмірів хмари зовнішніх електронів. При такій конфігурації (принцип Паулі) зростає енергія зовнішніх електронів, і ядра сусідів починають притягувати ці зовнішні електрони, Розмиваючи електронні хмари, рівномірно розподіляючи їх по металу і перетворюючи в електронний газ. Так виникають електрони провідності, що пояснюють велику електричну провідність металів. В іонних і ковалентних кристалах зовнішні електрони практично пов'язані, і провідність цих твердих тіл дуже мала, їх називають ізоляторами.

Внутрішня енергія рідин визначається сумою внутрішніх енергій макроскопічних підсистем, на які її можна подумки розділити, і енергій взаємодії цих підсистем. Взаємодія здійснюється через молекулярні сили з радіусом дії близько 10 -9 м. Для макросістем енергія взаємодії пропорційна площі дотику, тому вона мала, як і частка поверхневого шару, але це не обов'язково. Її називають поверхневою енергією і слід враховувати в задачах, пов'язаних з поверхневий натяг. Зазвичай рідини займають більший об'єм при рівній вазі, т. Е. Мають меншу щільність. Але чому обсяги льоду і вісмуту зменшуються при плавленні і навіть після точки плавлення деякий час зберігають цю тенденцію? Виходить, що ці речовини в рідкому стані більш щільні.

У рідини на кожен атом діють його сусіди, і він коливається в межах анізотропної потенційної ями, яку вони створюють. На відміну від твердого тіла ця яма неглибока, так як далекі сусіди майже не впливають. Найближче оточення частинок в рідині змінюється, т. Е. Рідина тече. При досягненні певного значення температури рідина закипить, під час кипіння температура залишається постійною. Надходить енергія витрачається на розрив зв'язків, і рідина при повному їх розриві перетворюється в газ.

Щільності рідин значно більше щільності газів при тих же тисках і температурах. Так, обсяг води при кипінні становить лише 1/1600 обсягу тієї ж маси водяної пари. Обсяг рідини мало залежить від тиску і температури. При нормальних умовах (20 ° С і тиску 1,013 10 5 Па) вода займає обсяг 1 л. При зниженні температури до 10 ° С об'єм зменшиться тільки на 0,0021, при збільшенні тиску - в два рази.

Хоча простий ідеальної моделі рідини поки немає, мікроструктура її достатньо вивчена і дозволяє якісно пояснити більшість її макроскопічних властивостей. Те, що в рідинах зчеплення молекул слабкіше, ніж в твердому тілі, зауважив ще Галілей; його здивувало, що на листках капусти скупчуються великі краплі води і не розтікаються по листу. Пролита ртуть або краплі води на жирній поверхні приймають через зчеплення форму маленьких кульок. Якщо молекули однієї речовини притягуються до молекул іншої речовини, говорять про змочуванні,наприклад клей і дерево, олія і метал (незважаючи на величезний тиск, масло утримується в підшипниках). Але вода піднімається в тонких трубочках, званих капілярними, і піднімається тим вище, чим тонше трубка. Іншого пояснення, крім ефекту змочування води і скла, ту т бути не може. Сили змочування між склом і водою більше, ніж між молекулами води. З ртуттю - ефект зворотний: змочування ртуті і скла слабкіше, ніж сили зчеплення між атомами ртуті. Галілей помітив, що змащена жиром голка може триматися на воді, хоча це суперечить закону Архімеда. Коли голка плаває, мож-

але помітити невеликий прогин поверхні води, прагне як би випростатися. Сили зчеплення між молекулами води достатні, щоб не дозволити голці провалитися в воду. Поверхневий шар як плівка захищає воду, це і є поверхневий натяг,яке прагне надати формі води найменшу поверхню - кульову. Але по поверхні спирту голка вже не буде плавати, тому що при додаванні спирту в воду зменшується поверхневий натяг, і голка тоне. Мило теж зменшує поверхневий натяг, тому гаряча мильна піна, проникаючи в тріщини і щілини, краще відпирає бруд, особливо що містить жир, тоді як чиста вода просто згорнулася б в крапельки.

Плазма - четвертий агрегатний стан речовини, що представляє собою газ із сукупності заряджених частинок, що взаємодіють на великих відстанях. При цьому число позитивних і негативних зарядів приблизно рівне, так що плазма електрично нейтральна. З чотирьох стихій плазма відповідає вогню. Щоб перевести газ в стан плазми, потрібно його ионизовать,відірвати електрони від атомів. Іонізацію можна здійснити нагріванням, дією електричного розряду або жорсткого випромінювання. Речовина у Всесвіті знаходиться в основному в ионизованном стані. У зірках іонізація викликається термічно, в розріджених туманностях і міжзоряному газі - ультрафіолетовим випромінюванням зірок. З плазми складається і наше Сонце, його випромінювання ионизует верхні шари земної атмосфери, звані іоносферою,від її стану залежить можливість далекого радіозв'язку. У земних умовах плазма зустрічається рідко - в лампах денного світла або в дузі електрозварювання. У лабораторіях і техніці плазму найчастіше отримують електричним розрядом. У природі це роблять блискавки. При іонізації розрядом виникають електронні лавини, подібні процесу ланцюгової реакції. Для отримання термоядерної енергії використовують метод інжекції: розігнані до дуже великих швидкостей газові іони впорскується в магнітні пастки, притягують до себе електрони з довкілля, Утворюючи плазму. Використовують і іонізацію тиском - ударними хвилями. Цей спосіб іонізації - в надщільних зірках і, можливо, в ядрі Землі.

Будь-яка сила, що діє на іони і електрони, викликає електричний струм. Якщо він не пов'язаний із зовнішніми полями і не замкнутий всередині плазми, вона поляризується. плазма підпорядковується газовим законам, Але при накладенні магнітного поля, що упорядковує рух заряджених частинок, вона проявляє абсолютно незвичайні для газу властивості. У сильному магнітному полі частинки починають крутитися навколо силових ліній, а вздовж магнітного поля вони рухаються вільно. Кажуть, що це Гвинтоподібне рух зміщує структуру силових ліній поля і поле «вморожени» в плазму. Розріджена плазма описується системою частинок, а більш щільна - моделлю рідини.

Висока електропровідність плазми - головна відмінність її від газу. Провідність холодної плазми поверхні Сонця (0,8 10 -19 Дж) досягає провідності металів, а при термоядерної температурі (1,6 10 -15 Дж) воднева плазма проводить струм в 20 разів краще міді при нормальних умовах. Оскільки плазма здатна проводити струм, до неї часто застосовують модель провідної рідини. Вона вважається суцільний середовищем, хоча стисливість відрізняє її від звичайної рідини, але ця відмінність виявляється тільки при течіях, швидкість яких більше швидкості звуку. Поведінка провідної рідини досліджується в науці, званою магнітної гідродинаміки.У космосі будь-яка плазма є ідеальним провідником, і закони вмороженого поля мають широке застосування. Модель провідної рідини дозволяє зрозуміти механізм утримання плазми магнітним полем. Так, з Сонця викидаються плазмові потоки, що впливають на атмосферу Землі. Сам потік не має магнітного поля, а й стороннє поле не може в нього проникнути за законом вмороженності. Плазмові сонячні потоки виштовхують сторонні міжпланетні магнітні поля з околиць Сонця. Виникає магнітна порожнину, де поле слабкіше. Коли ці корпускулярні плазмові потоки наближаються до Землі, вони стикаються з магнітним полем Землі і змушені обтікати його за тим же законом. Виходить якась каверна, де зібрано магнітне поле і куди не проникають плазмові потоки. На її поверхні скупчуються заряджені частинки, які були виявлені ракетами і супутниками, - це зовнішній радіаційний пояс Землі. Ці ідеї використовувалися і при вирішенні завдань утримання плазми магнітним полем в спеціальних пристроях - токамаках (від скорочення слів: тороїдальна камера, магніт). З повністю іонізованої плазмою, що утримується в цих та інших системах, пов'язують надії на отримання на Землі керованої термоядерної реакції. Це дало б чистий і дешевий джерело енергії ( морська вода). Ведуться роботи і по отриманню та утриманню плазми за допомогою сфокусованого лазерного випромінювання.

Презентація на тему "Спирти" по хімії в форматі powerpoint. Презентація для школярів містить 12 слайдів, де з точки зору хімії розповідається про спиртах, їх фізичні властивості, реакції з галогеноводородами.

Фрагменти з презентації

З історії

Чи знаєте ви, що ще в IV ст. До н. е. люди вміли виготовляти напої, що містять етиловий спирт? Вино отримували сбраживанием фруктових та ягідних соків. Однак виділяти з нього запаморочливий компонент навчилися отримувати значно пізніше. В XI ст. алхіміки вловили пари летючого речовини, яке виділялося при нагріванні вина.

Фізичні властивості

• Нижчі спирти - це рідини, добре розчинні у воді, без кольору, з запахом.
• Вищі спирти - тверді речовини, в воді не розчинні.

Особливість фізичних властивостей: агрегатний стан

• Метиловий спирт (перший представник гомологічного ряду спиртів) - рідина. Може бути у нього велика молекулярна маса? Ні. Набагато менше, ніж у вуглекислого газу. Тоді в чому справа?
• Виявляється, вся справа в водневих зв'язках, які утворюються між молекулами спиртів, і не дають окремим молекулам полетіти.

Особливість фізичних властивостей: розчинність в воді

• Нижчі спирти розчиняються у воді, вищі - не розчинні. Чому?
• Водневі зв'язки дуже слабкі, щоб утримати молекулу спирту, що має велику нерозчинну частину, між молекулами води.

Особливість фізичних властивостей: контракция

• Чому при вирішенні розрахункових завдань ніколи не користуються обсягом, а тільки масою?
• Змішаємо 500 мл спирту і 500 мл води. Отримаємо 930 мл розчину. Водневі зв'язки між молекулами спирту і води настільки великі, що відбувається зменшення сумарного об'єму розчину, його "стиснення" (від латинського contraktio - стискання).

Спирти - це кислоти?

• Спирти реагують з лужними металами. При цьому атом водню гідроксильної групи заміщається на метал. Схоже на кислоту.
• але кислотні властивості спиртів занадто слабкі, слабкі настільки, що спирти не діють на індикатори.

Дружба з ДАІ.

• Спирти дружать з ДАІ? Але яким чином!
• Вас коли - небудь зупиняв інспектор ДАІ? А в трубочку Ви дихали?
• Якщо вам не пощастило, то пройшла реакція окислення спирту, при якій колір змінився, а вам довелося платити штраф.

Віддаємо воду 1

Відібрання води - дегідратація може бути внутримолекулярная, якщо температура більше 140 градусів. При цьому потрібен каталізатор - концентрована сірчана кислота.

Віддаємо воду 2

Якщо температуру зменшити, а каталізатор залишити той - же, то пройде межмолекулярная дегідротація.

Реакція з галогеноводородами.

Ця реакція оборотна і вимагає каталізатора - концентрованої сірчаної кислоти.

Дружити чи не дружити зі спиртом.

Питання цікаве. Спирт відноситься до ксенобіотиків - речовин, не містяться в людському організмі, але впливає на його життєдіяльність. Все залежить від дози.

1. спирт - це поживна речовина, яка забезпечує організм енергією. У середні століття за рахунок споживання алкоголю організм отримував близько 25% енергії.
2. Спирт - це лікарський засіб, що має дезінфікуючий і антибактеріальну дію.
3. Спирт - це отрута, що порушує природні біологічні процеси, що руйнує внутрішні органи і психіку і при надмірному вживанні тягне смерть.