Მყარი: თვისებები, სტრუქტურა, გამძლეობა და მაგალითები

მყარი დარეკეთ ისეთი ნივთიერებები, რომლებიც შეუძლია შექმნის სხეულის და აქვს მოცულობა. სითხეები და გაზები, ისინი გამოირჩევა ფორმის. მყარი შეინარჩუნოს ფორმის სხეულის იმის გამო, რომ მათი ნაწილაკების გადაადგილება არ შეუძლია თავისუფლად. ისინი განსხვავდებიან მათი სიმკვრივე, ductility, ელექტრო გამტარობის და ფერი. მათ ასევე აქვთ სხვა თვისებები. მაგალითად, ყველაზე ნივთიერებების მდნარი დროს გათბობა, იძენს თხევადი საერთო სახელმწიფო. ზოგიერთი მათგანი, როდესაც მწვავე დაუყოვნებლივ გაზიფიცირება (sublimed). მაგრამ არსებობს ასევე ის, რომ ნგრევა და სხვა ნივთიერებები.

სახის მყარი

ყველა მყარი იყოფა ორ ჯგუფად.

1. ამორფული, რომელშიც ინდივიდუალური ნაწილაკების მოწყობილი შემთხვევით. სხვა სიტყვებით, რომ მათ არ აქვთ ნათელი (სპეციფიკური) სტრუქტურა. ეს მყარი შეიძლება მდნარი გარკვეული დადგენილი ტემპერატურის ინტერვალში. ყველაზე გავრცელებული ეს მოიცავს მინის და ფისოვანი.
2. Crystal, რომელიც, თავის მხრივ, იყოფა 4 სახის: ატომური, მოლეკულური, იონური, მეტალის. ნაწილაკების განლაგებულია მხოლოდ კონკრეტული ნიმუში, კერძოდ კრისტალური მესრის. მისი გეომეტრია სხვადასხვა ნივთიერებების შეიძლება განსხვავდება დიდად.

კრისტალური მყარი ვაჯობებთ ამორფული მათი ნომრები.

სახეები კრისტალური მყარი

პრაქტიკულად ყველა მყარი ნივთიერებების აქვს კრისტალური სტრუქტურა. ისინი განსხვავდებიან მათი სტრუქტურა. თავის კრისტალური მესრის კვანძების შეიცავს სხვადასხვა ნაწილაკების და ქიმიკატების. ეს არის შესაბამისად მათ, და მიიღო მათი სახელები. თითოეული ტიპის აქვს კონკრეტული თვისებები მას:

• ატომური კრისტალური მესრის მყარი ნაწილაკების დაკავშირებულია კოვალენტური ბმა. იგი გამოირჩევა თავისი ძალა. აქედან გამომდინარე, ასეთი ნივთიერებების აქვს მაღალი ლღობის და დუღილის. ამ ტიპის მოიცავს კვარცის და ალმასის.
• ბროლის lattice მოლეკულური კავშირი ნაწილაკების ხასიათდება მისი სისუსტე. ნივთიერებების ამ ტიპის ხასიათდება მარტივად დნობის და დუღილის ტემპერატურა. ისინი ხასიათდება არასტაბილურობის გამო, რომელსაც აქვს გარკვეული სუნი. ეს მყარი ნაწილაკების ice, შაქარი. Motion მოლეკულები მყარი ამ ტიპის ხასიათდება მათი საქმიანობა.
• იონური კრისტალური მესრის in კვანძების ალტერნატიული შესაბამისი ნაწილაკების ბრალი დადებითად და უარყოფითად. ისინი ტარდება ელექტროსტატიკური მოზიდვას. ეს lattice ტიპის არსებობს alkalis, მარილები, ძირითადი ოქსიდების. ბევრი ნივთიერებების ამ ტიპის ადვილად იხსნება წყალში. იმის გამო, რომ საკმაოდ ძლიერი კავშირი იონების ცეცხლგამძლე. თითქმის ყველა მათგანი უსუნო, მას შემდეგ, რაც ისინი ხასიათდება არასამთავრობო არასტაბილურობის. ნივთიერებები იონური მესერი ვერ ატარებს ელექტრო მიმდინარე, რადგან მათი შემადგენლობა არ არის თავისუფალი ელექტრონები. ტიპიური მაგალითია მყარი ion - მარილი. ასეთი კრისტალური მესრის აძლევს brittle. ეს არის იმის გამო, რომ მისი ნებისმიერი ცვლა შეიძლება გამოიწვიოს ion repulsive ძალები.
• მეტალის კრისტალური მესრის მხოლოდ ქიმიკატების იონების იმყოფებიან კვანძების, დადებითად დამუხტული. მათ შორის არსებობს თავისუფალი ელექტრონების რომლის მეშვეობითაც გადის შესანიშნავი თერმული და ელექტრო ენერგია. სწორედ ამიტომ, ნებისმიერი ლითონები სხვადასხვა ფუნქცია, როგორიცაა გამტარობის.

ზოგადი ცნებები მყარი

მყარი და ნივთიერებები - ეს პრაქტიკულად იგივე. ამ თვალსაზრისით მოხსენიებული ერთი 4 შტატები აგრეგაციას. მყარი აქვს სტაბილური ფორმა და ხასიათი თერმული მოძრაობის ატომები. ეს უკანასკნელი, რათა მცირე რხევების ახლოს წონასწორობა პოზიციებზე. ფილიალი მეცნიერების საქმე შესწავლა შემადგენლობა და შიდა სტრუქტურა, მოხსენიებულია, როგორც მყარი სხეულების ფიზიკა. არსებობს სხვა მნიშვნელოვან სფეროებში ცოდნის ჩართული ასეთი ნივთიერებები. შეცვლის ფორმის გარე გავლენა და მოძრაობის მოუწოდა მექანიკის deformable ორგანოები.

იმის გამო, რომ განსხვავებული თვისებები მყარი, ისინი გამოყენებულ იქნა სხვადასხვა ტექნიკური მოწყობილობები ის კაცი. ყველაზე ხშირად საფუძველზე მათი გამოყენება იყო თვისებები, როგორიცაა სიმტკიცე, მოცულობა, მასა, ელასტიურობა, პლასტიურობა, brittleness. თანამედროვე მეცნიერების შეიძლება იქნას გამოყენებული და სხვა თვისებების მყარი რომელიც შეიძლება აღმოჩენილი მხოლოდ ლაბორატორიაში.

რა არის crystal

კრისტალები - მყარი სხეულის განთავსებული გარკვეული მიზნით ნაწილაკები. თითოეული ქიმიური აქვს საკუთარი სტრუქტურა. მისი ატომები ქმნიან სამი dimensionally პერიოდული დაწყობა მოუწოდა lattice. მყარი ნივთიერებების აქვს სხვადასხვა სტრუქტურა სიმეტრია. მყარი კრისტალური სახელმწიფო ითვლება სტაბილური, რადგან მას აქვს მინიმალური პოტენციური ენერგია.

უმრავლესობის მყარი მასალები (ბუნებრივი) შედგება დიდი რაოდენობით შემთხვევით ორიენტირებული ინდივიდუალური მარცვალი (კრისტალიტების). ასეთი ნივთიერებების უწოდებენ polycrystalline. ესენია ტექნიკური შენადნობები და ლითონები, ისევე, როგორც ბევრი ქანები. Monocrystalline მოუწოდა ბუნებრივი ან სინთეზური ერთ კრისტალები.

უმეტეს ასეთი მყარი ორგანოების წარმოიქმნება სახელმწიფოს თხევად ფაზაში წარმოდგენილი დნება და გადაწყვეტა. ზოგჯერ, ისინი გამომდინარეობს აირად მდგომარეობაშია. ამ პროცესს ეწოდება კრისტალიზაცია. მადლობა სამეცნიერო და ტექნიკური პროგრესის გაშენების პროცედურა (სინთეზი) სხვადასხვა ნივთიერებების სამრეწველო მასშტაბით. ყველაზე კრისტალები აქვს ბუნებრივი ფორმის რეგულარული polyhedron. მათი ზომები განსხვავდება ფართოდ. მაგალითად, ბუნებრივი კვარცის (ბროლი) შეიძლება მოხდეს ასობით კილოგრამი და ბრილიანტები - მდე რამდენიმე გრამი.

In ამორფული მყარი, ატომები, მუდმივი oscillation გარშემო შემთხვევით მდებარეობს რაოდენობა. მათ შესანახად რამდენიმე მოკლე რადიუსის მიზნით, მაგრამ არ შორ მანძილზე. ეს არის იმის გამო, რომ მათი მოლეკულები, რომლებიც მოწყობილი მანძილი, რომელიც შეიძლება შედარებით მათი ზომა. ყველაზე გავრცელებული ჩვენს ცხოვრებაში მაგალითად, ეს არის მყარი მინის სახელმწიფო. ამორფული მასალები ხშირად განიხილება, როგორც თხევადი უსასრულოდ დიდი სიბლანტის. დრო კრისტალიზაციის ზოგჯერ იმდენად დიდი, რომ არ არის ნაჩვენები.

რომ ზემოთ აღნიშნული თვისებების ამ ნივთიერებების, რათა უნიკალური. ამორფული მყარი ითვლება არასტაბილური რადგან დროთა განმავლობაში შეიძლება წასვლას კრისტალური სახელმწიფო.

მოლეკულების, ატომების, რომელიც შედგება მყარი შეფუთული მაღალი სიმჭიდროვე. მათ პრაქტიკულად შენარჩუნება მათი ნათესავი პოზიცია სხვა ნაწილაკების და ტარდება ერთად intermolecular ურთიერთქმედება. შორის მანძილი მოლეკულების მყარი სხვადასხვა მიმართულებით ეწოდება კრისტალური მესრის პარამეტრი. სტრუქტურა ნივთიერება და მისი სიმეტრია განსაზღვრავს გავურბივარ თვისებები, როგორიცაა ელექტრონული ბენდი, თვალები და ოპტიკა. როდესაც დაუცველებს მყარი საკმაოდ დიდი ძალები, ეს თვისებები შეიძლება მეტ-ნაკლებად ირღვევა. როდესაც ეს მყარი ემორჩილებიან ნარჩენი დეფორმაცია.

ატომები მყარი ორგანოების მოძრაობს, რაც განპირობებულია მფლობელობაში თბოენერგიის. მას შემდეგ, რაც ისინი უმნიშვნელო, ისინი შეიძლება მხოლოდ დაფიქსირდა ლაბორატორიულ პირობებში. მოლეკულური სტრუქტურა მყარი დიდწილად იმოქმედებს მისი თვისებები.

შესწავლა მყარი

Properties თვისებების ამ მასალების, მათი ხარისხი და ნაწილაკების მოძრაობის შეისწავლა სხვადასხვა ქვე მყარი სხეულების ფიზიკა.

შესწავლა გამოიყენება: რადიო სპექტროსკოპიის, სტრუქტურული ანალიზის გამოყენებით X სხივების და სხვა მეთოდები. ასე რომ შეისწავლოს მექანიკური, ფიზიკური და თერმული თვისებების მყარი. სიმტკიცე, სტრესი წინააღმდეგობის, tensile ძალა, ეტაპი ტრანსფორმაციის სწავლობს მასალები. ეს დიდწილად ემთხვევა ფიზიკის მყარი. არსებობს კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი თანამედროვე მეცნიერება. შესწავლა და არსებული ერწყმის ახალი ნივთიერებების გაიმართა მყარი სახელმწიფო ქიმია.

მახასიათებლები მყარი

ხასიათი მოძრაობის გარე ელექტრონული მყარი ატომები განსაზღვრავს მისი ბევრი თვისებები, მაგალითად, ელექტრონულად. არსებობს 5 კლასი ასეთი ორგანოები. ისინი მითითებული დამოკიდებულია ტიპის ატომების:

• Ionic, ძირითადი მახასიათებელი, რომელიც ძალაში ელექტროსტატიკური მოზიდვას. მისი თვისებები: ასახვა და შთანთქმის სინათლის ინფრაწითელი რეგიონში. დაბალ ტემპერატურაზე, იონური ბმის ხასიათდება დაბალი ელექტრო გამტარობის. მაგალითად ასეთი მასალა არის ნატრიუმის მარილის მარილმჟავას (NaCl).
• კოვალენტური განახორციელა ხარჯზე ელექტრონული წყვილი, რომელიც ეკუთვნის ორივე ატომები. ასეთი ლინკი იყოფა: ერთი (ერთი), ორ და სამ. ეს სახელები მიუთითოს ყოფნა electron წყვილი (1, 2, 3). ორადგილიანი და სამადგილიანი ობლიგაციები უწოდებენ ჯერადი. არსებობს კიდევ ერთი სამმართველოს ჯგუფი. ასე რომ, რაც დამოკიდებულია electron სიმკვრივის განაწილების იზოლირებული პოლარული და არაპოლარული ბმა. პირველი იქმნება სხვადასხვა ატომები, და მეორე - თანაბარი. ასეთი მყარი სახელმწიფო საკითხზე, მაგალითები, რომლებიც არიან - ალმასის (C) და სილიციუმის (Si), ხასიათდება მისი სიმკვრივე. ყველაზე მყარი კრისტალები არიან მხოლოდ კოვალენტური ბმა.
• Metal ჩამოყალიბდა აერთიანებს სავალენტო ელექტრონების ატომები. შედეგად, არსებობს სულ electron ღრუბელი, რომელიც არის გადაადგილებული ზემოქმედების ქვეშ ელექტრო ძაბვის. Metal bond იქმნება, როდესაც შემაკავშირებელ ატომები ხანგრძლივი. რომ მათ შეუძლიათ, რომ დავეხმაროთ ელექტრონები. ბევრი ლითონები, კომპლექსური ნაერთების ამ ნიშნით იქმნება მყარი სახელმწიფო საკითხზე. მაგალითები: ნატრიუმის, ბარიუმის, ალუმინის, სპილენძის, ოქროს. არალითონური ნაერთების შემდეგი: AlCr _2, Ca ₂ Cu, Cu ₅ Zn _8. ნივთიერებების ლითონის შემაკავშირებელ (ლითონები) მრავალფეროვანია ფიზიკური თვისებები. ისინი შეიძლება იყოს თხევადი (Hg), რბილი (Na, K), ძალიან რთული (W, Nb).
• Molecular წარმოქმნილი კრისტალები, რომლებიც იქმნება ცალკეული მოლეკულების საკითხზე. იგი ხასიათდება ხარვეზები შორის მოლეკულების ნულოვანი ელექტრონული სიმკვრივე. Force აკავშირებს ატომის ამ კრისტალები მნიშვნელოვანი. ამავე მოლეკულების ისინი იზიდავს ერთმანეთს მხოლოდ სუსტი intermolecular მოზიდვას. სწორედ ამიტომ, მათ შორის კავშირების ადვილად გაანადგურა სითბო. კავშირები ატომებს შორის დაიშალოს ბევრად უფრო რთული. Molecular bond იყოფა ორიენტაციის, დისპერსიული და გაცნობითი ხასიათის. მაგალითად ასეთი მყარი ნივთიერება არის მეთანი.
• წყალბადი, რომელიც ხდება შორის დადებითად პოლარიზებული ატომები ან მოლეკულები და მის უარყოფით პოლარიზებული პატარა ნაწილაკი მოლეკულა ან სხვა ნაწილები. ეს ურთიერთობები შეიძლება მიეკუთვნოს ყინული.

Properties მყარი

რა ვიცით დღეს? მეცნიერები დიდი ხანია სწავლობს თვისებების მყარი სახელმწიფო ნივთიერებები. როდესაც დაუცველებს ტემპერატურის და შეცვლის. გარდამავალი სხეულის თხევადი ეწოდება დნობის. ტრანსფორმაციის მყარი აირისებრი სახელმწიფო ეწოდება sublimation. ერთად მცირდება ტემპერატურა ხდება მყარი კრისტალიზაცია. ზოგიერთი ნივთიერებების ზემოქმედების ქვეშ ცივი გადაეცემა ამორფულ ფაზაში. ამ პროცესს ეწოდება vitrification მეცნიერები.

ეტაპი გადასვლები ცვლის შიდა სტრუქტურა მყარი. უმაღლესი შეკვეთით იძენს ტემპერატურა შეამცირა. ატმოსფერულ წნევაზე და ტემპერატურა T> 0 K ნებისმიერი ნივთიერება არსებული ბუნების, გაამყარებს. მხოლოდ ჰელიუმი, კრისტალიზაციის რომელიც აუცილებელია წნევა 24 ბანკომატები, არის გამონაკლისი ამ წესიდან.

მყარი სახელმწიფო აძლევს სხვადასხვა ფიზიკური თვისებები. ისინი აღწერს კონკრეტული ქცევის ორგანოების გავლენის ქვეშ გარკვეულ სფეროებში და ძალები. ეს თვისებები იყოფა ჯგუფები. 3 გამოყოფს ზემოქმედების მეთოდი შესაბამისი სამი სახის ენერგია (მექანიკური, თერმული, ელექტრომაგნიტური). შესაბამისად, ისინი არსებობს სამი ჯგუფი ფიზიკური თვისებების მყარი:

• მექანიკური თვისებების დაკავშირებული სტრესი და დეფორმაცია ორგანოები. ამ კრიტერიუმების მიხედვით, მყარი იყოფა ელასტიური, რეოლოგიური, ძალა და ტექნიკა. დანარჩენი სხეულის ინარჩუნებს თავის ფორმა, მაგრამ ეს შეიძლება შეიცვალოს გარე ძალა. ამ შემთხვევაში ეს შეიძლება იყოს პლასტიკური დეფორმაციის (პირვანდელი არ დაბრუნდა), ელასტიური (ბრუნდება ორიგინალური ფორმის) და დესტრუქციული (როდესაც გარკვეული ბარიერი იკლებდა / შესვენება). განიხილავს ამ ძალისხმევას აღწერს ელასტიური moduli. Solid არა მხოლოდ ეწინააღმდეგება შეკუმშვის, გაჭიმვა, არამედ გადადის, უვლიან და bending. მყარი სხეულის ძალა წინააღმდეგობის ზარი მისი ქონება განადგურდა.
• თერმული გამოიხატება ზემოქმედების ქვეშ თერმული სფეროებში. ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები - დნობის წერტილი, სადაც სხეულის გარდაქმნის თხევადი სახელმწიფო. ეს შეინიშნება კრისტალური მყარი. ამორფული ორგანოები გააჩნიათ ფარულ სითბოს fusion, რადგან მათი გადასვლის თხევადი როცა ტემპერატურა გაიზარდა თანდათან. საფუძველზე მიაღწია გარკვეული სითბო ამორფული სხეული კარგავს ელასტიურობას და ხდება პლასტიურობა. ეს სახელმწიფო ნიშნავს მიღწევა მათი მინის გადასვლის ტემპერატურა. გათბობა ხდება მყარი სხეულის დეფორმაცია. უფრო მეტიც, ხშირად აფართოებს. რაოდენობრივად, ეს მდგომარეობა ხასიათდება გარკვეული ფაქტორია. სხეულის ტემპერატურის გავლენას ახდენს მექანიკური თვისებების როგორიცაა flowability, პლასტიურობა, სიმტკიცე და ძალა.
• ელექტრომაგნიტური დაკავშირებული ზემოქმედების მყარი microparticles ნაკადების და ელექტრომაგნიტური ტალღების მაღალი rigidity. ესენია პრობაციისა და რადიაციული თვისებები.

band სტრუქტურა

მყარი კლასიფიცირებული იყო და ე.წ. band სტრუქტურა. ასე რომ, მათ შორის გამოირჩევა:

• დირიჟორები, ხასიათდება, რომ გამტარობის და სავალენტო ბენდები გადახურვა. ამდენად ელექტრონებს შეუძლიათ გადაადგილება მათ შორის, yielding პატარა ენერგია. დირიჟორები ყველა ლითონები. როდესაც ელექტრული დენი იქმნება ასეთი პოტენციური განსხვავება სხეულის (იმის გამო, თავისუფალი გადაადგილების ელექტრონები შორის რაოდენობა ყველაზე დაბალი და მაღალი პოტენციალის).
• Dielectrics, რომელიც თითქმის არ ფარავს. ინტერვალი მათ შორის 4-ზე მეტი eV. ჩაატაროს ელექტრონები საწყისი valence მოითხოვს, დიდი ენერგიის ჩატარების band. მადლობა ამ თვისებების Dielectrics პრაქტიკულად არასამთავრობო გამტარ.
• ნახევარგამტარები, ახასიათებს არარსებობის ჩატარების და სავალენტო შემსრულებლები. ინტერვალი მათ შორის ნაკლებია 4 eV. გადაცემის ელექტრონები საწყისი valence ჩატარებაზე band მოითხოვს ნაკლები ენერგია, ვიდრე dielectrics. Pure (წმინდა და eigenfunctions) ნახევარგამტარები ცუდად მიმდინარე გაიარა.

მოლეკულური მოძრაობის მყარი გამოიწვიოს მათი ელექტრომაგნიტური თვისებები.

სხვა თვისებები

მყარი იყოფა და მათი მაგნიტური თვისებები. არსებობს სამი ჯგუფი:

• Diamagnetic თვისებები, რომელიც დამოკიდებული პატარა ტემპერატურის ან სახელმწიფო აგრეგაციას.
• პარამაგნიტური, შედეგად ორიენტაცია გამტარობის ელექტრონების და მაგნიტური მომენტები ატომები. მისი თქმით, Curie მათი მგრძნობელობა მცირდება ტემპერატურა. ამგვარად, 300 K ის 10 ^-5.
• მაგნიტური სხეულის შეკვეთილი სტრუქტურა გრძელვადიანი რიგის ატომები. In კვანძების lattice პერიოდულად მოწყობილი ნაწილაკების მაგნიტური მომენტი. ეს მყარი და ნივთიერება, რომლებიც ხშირად გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში ადამიანის საქმიანობაში.

უმძიმესი ნივთიერება ბუნებაში

რა არიან ისინი? მყარი სიმკვრივე დიდწილად განსაზღვრავს მათი სიმტკიცე. ბოლო წლების განმავლობაში, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს რამდენიმე მასალები რომლებიც აცხადებენ, რომ "ყველაზე მტკიცე ორგანოს." ყველაზე კარგი - ეს fullerite (ბროლის მოლეკულების ერთად ფულერენული), რომელიც დაახლოებით 1.5-ჯერ უფრო რთული, ვიდრე ალმასის. სამწუხაროდ, ეს არის გაკეთებული ხელმისაწვდომია მხოლოდ ძალიან მცირე რაოდენობით.

დღეისათვის უმძიმესი ნივთიერება, რომელიც შემდეგ შეიძლება იქნას გამოყენებული ინდუსტრიაში - lonsdalite (ექვსკუთხა ალმასის). ის არის 58% უფრო რთული, ვიდრე ალმასის. Lonsdalite - allotropic მოდიფიკაცია ნახშირბადის. მისი კრისტალური მესრის ძალიან ჰგავს ალმასის. Lonsdaleite საკანში შეიცავს 4 ატომს, მაგრამ ალმასის - 8. საყოველთაოდ გამოიყენება კრისტალები დღეს არის უმძიმესი ალმასის.