حالت جامد ماده

وضعیت فیزیکی یا جامد ماده با خصوصیات خاص آن در شرایط خاص (فشار و دما) مشخص می شود. یعنی، می تواند جامد، مایع یا گاز باشد. تغییر در حالت های جامد یک ماده باعث تغییر در خواص فیزیکی آن (چگالی، آنتروپی، انرژی آزاد) می شود. در حالت جامد، می تواند حجم و شکل ثابت را حفظ کند. پس از انتقال به یک مایع، با همان حجم، تغییر شکل، سازگاری با کشتی یا ظرف. به عنوان گاز طبیعی، این همان ماده نه تنها شکل، بلکه حجم را نیز حفظ می کند، زیرا در حال گسترش، فضای کامل را پر می کند.

به عنوان مثال، حالت جامد آب می تواند جامد، مایع یا گاز باشد. در این حالت، فرمول شیمیایی (H2O) و ترکیب مولکول (دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن) تغییر نمی کنند. در دمای 0 درجه سانتیگراد و در پایین آن در حالت جامد قرار دارد و یخ نامیده می شود. از 0 ° C تا 99،944 درجه سانتیگراد، بدون رنگ (برای حجم های کوچک) مایع شفاف است که هیچ بویایی و طعم ندارد. در دمای 99.944 درجه سانتی گراد به فاز گاز منتقل می شود و بخار آب نامیده می شود. این مثال نشان می دهد که حالت جامد یک ماده با تغییر شرایط خارجی تغییر می کند. در این حالت، با فشار تقریبا بدون تغییر، اما تغییر دما، یخ ذوب در دمای 0 درجه سانتیگراد و تبدیل به آب، که در 99.944 درجه سانتیگراد جاری می شود و به بخار تبخیر می شود.

ما می توانیم بگوییم آب، در خواص آن متفاوت است، در وضعیت های متفاوتی متفاوتی وجود دارد. تراکم یخ 0.917 g / cm³ است، آب مایع در شرایط استاندارد 0.9982 g / cm³، بخار آب (همچنین تحت شرایط استاندارد) کمتر از 0.001 g / cm³ است. ویسکوزیته پویا آب در نقطه ذوب یخ (نقطه ی انجماد آب): μ = 1،793 · 103 Pa · s است و در دمای 20 ° C از نظر ویسکوزیته پویا آب: μ = 1،003 · 10 · 3 Pa · s است. بنابراین، حالت جامد یک ماده و خواص آن در طول انتقال فاز تغییر می کند. این انتقال با نقطه ذوب (از ماده جامد مایع) مشخص می شود که برابر با دمای بلوری شدن (مایع است) و نقطه جوش (مایع به گاز منتقل می شود) برابر با دمای تراکم (گاز تبدیل به یک مایع) می شود.

باید تأکید کرد که وضعیت کل ماده نیز بستگی به ترکیب آن دارد. بنابراین، برای مثال، تحت شرایط مشابه خارجی، مواد مختلف در خواص آنها متفاوت است. در شرایط استاندارد، آب H2O یک مایع است. هیدروژن H2 و اکسیژن O2 گازها هستند. آهن آهن جامد است ( نقطه ذوب آن 1538.9 درجه سانتی گراد است، نقطه جوش 2860.9 درجه سانتی گراد است). اما همان حالت جامد برای مواد مختلف ممکن است برخی از شباهت ها داشته باشد.

به عنوان مثال، نیروهای بین مولکولی نسبتا کوچک، مشخصه گازها هستند. بنابراین، مولکول های آنها در فاصله زیادی از یکدیگر قرار دارند. در نتیجه، گازها به شدت می توانند قرارداد ببندند. مولکول های گاز به طور مداوم حرکت می کنند و حرکت هرج و مرج است. این توضیح می دهد که توانایی مواد گازی برای پر کردن یکنواخت کل حجمی که از آنها تهیه می شود توضیح می دهد: گاز ها شکل و حجم ظرف را که در آن قرار دارند، به دست می آورند.

مایعات بین مواد گازی و جامد یک موقعیت متوسط را اشغال می کنند. با افزایش درجه حرارت، آنها بیشتر شبیه گازها هستند و با کاهش دمای آنها بیشتر شبیه به جامدات است. مولکول های مایع به دلیل نیروهای قابل توجهی از جاذبه بین آنها قرار می گیرد. مطالعات اشعه ایکس نشان داده است که آنها دارای برخی از اصول اولیه هستند که شبیه ساختار بلوری است.

جامدات همیشه شکل و حجم خاصی دارند. برای تغییر آنها ضروری است که تلاش کنید، زیرا مولکول ها، اتم ها و یون ها به شدت متصل هستند. ذرات ماده جامد نمی توانند آزادانه حرکت کنند، زیرا آنها یک توافق متقابل دارند و نوسانات مرتجع را در اطراف مراکز تعادل انجام می دهند. دو حالت جامد شناخته شده است - آمورف و بلورین. کریستالهای دومی با فرم برای آنها مشخص می شوند. به عنوان مثال، کریستال کلرید سدیم سدیم شبیه شکل مکعب، نیترات پتاسیم KNO3 - منشور و غیره است. ساختار مولکول های آمورف مولکول های به طور تصادفی جمع شده است. برخلاف مواد کریستالی که در دمای خاص ذوب می شوند، آنهایی که آمورف هستند با طیف وسیعی از نقاط ذوب مشخص می شوند. گاهی اوقات آنها به عنوان یک مایع با ویسکوزیته بسیار بالا درمان می شوند. هنگامی که شرایطی که سیلیسیم های ماده تغییر می کند، می توان آن را در حالت کریستال و در حالت آمورف به دست آورد.

حالت جامد ماده گاهی به عنوان بلورهای پلاسما یا مایع توصیف می شود. اما این کاملا تعریف صحیح نیست. این سوال نیاز به مطالعه جداگانه و دقیق تر دارد، بنابراین در این مقاله این وضعیت ماده تحت تأثیر قرار نمی گیرد.