Агрегатные состояния вещества

Освоение изложенного материала позволит:

знать структуру агрегатного состояния вещества — газового, жидкого и твердого, которое определяется характером взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов). В газообразном состоянии структура не упорядочена, в жидком состоянии наблюдается ближний порядок, в твердом состоянии существует высокая упорядоченность структур. Знать следует уравнение Клапейрона — Менделеева, расчеты парциального давления газов, уравнение распределения Максвелла — Больцмана, отличие так называемых идеальных газов от реальных по поведению в химических процессах (уравнение Ван-дер-Ваальса с определенными поправками) для газовых смесей, иметь понятие о коэффициенте сжимаемости, образовании кластерных соединений, или ассоциатов, иметь представление о процессах конденсации паров и о природе жидкого состояния вещества. Знать определение критических точек и критические параметры, современную теорию жидкого состояния (уравнение Камерлинг — Оннеса);

уметь определять текучесть и вязкость жидкостей, иметь представление о стеклообразном состоянии, температуре кристаллизации веществ, в том числе ситаллов;

владеть применением теоретических воззрений при создании кристаллических фазовых структур (стекол, ситаллов, стеклянных волокон для средств связи и т. д.). Применительно к твердым кристаллам владеть законами кристаллографии, зная координационное число, постоянную решетки, энергию кристаллической решетки и ее параметры, геометрию кристаллов, в том числе приводить примеры гексагональной, кубической, гранецентрированной и кубической объемно-центрированной решеток кристаллов. Иметь примеры полиморфного состояния кристаллов. По типам кристаллических структур различать молекулярные, атомно-ковалентные, ионные и металлические химические связи.

Природа химической связи между атомами вещества определяет его химические свойства, но не объясняет причин его агрегатного состояния — газового, жидкого или твердого, а при очень высоких температурах — плазменного.

Состояние вещества определяется структурой и характером взаимодействия между его частицами (атомами, молекулами, ионами), что позволяет объяснить все механические, многие физические и некоторые физико-химические свойства реально существующих материалов.

При газообразном состоянии вещества молекулы находятся друг от друга на значительных расстояниях и поэтому при обычных давлениях и температурах практически не взаимодействуют друг с другом. Таким образом, структура вещества в газообразном состоянии не упорядочена.

При жидком состоянии вещества расстояния между частицами значительно меньше, чем у веществ в газообразном состоянии. Частицы соприкасаются между собой, испытывают постоянное взаимное воздействие, т. е. наблюдается некоторая упорядоченность их расположения (ближний порядок), хотя частицы и подвижны относительно друг друга.

При твердом состоянии вещества частицы настолько сближены друг с другом, что между ними могут возникать прочные связи. В твердых веществах практически отсутствует движение частиц относительно друг друга и существует высокая упорядоченность структур.

В связи с этим свойства веществ в различных агрегатных состояниях, некоторые из которых представлены в табл. 4.1, существенно различаются.

Таблица 4.1

Основные свойства веществ в различных агрегатных состояниях.

Окончание табл. 4.1

Рассмотрим более подробно характерные особенности веществ в указанных агрегатных состояниях.