Κάνετε ένα πολύ ζεστό ντους για πολλή ώρα, ο καθρέφτης του μπάνιου καλύπτεται από ατμό. Ξεχνάς μια κατσαρόλα με νερό στο παράθυρο και μετά ανακαλύπτεις ότι το νερό έχει βράσει και το τηγάνι έχει καεί. Ίσως πιστεύετε ότι στο νερό αρέσει να αλλάζει από αέριο σε υγρό και μετά από υγρό σε αέριο. Πότε όμως συμβαίνει αυτό;
Σε έναν αεριζόμενο χώρο, το νερό εξατμίζεται σταδιακά σε οποιαδήποτε θερμοκρασία. Αλλά βράζει μόνο υπό ορισμένες συνθήκες. Το σημείο βρασμού εξαρτάται από την πίεση πάνω από το υγρό. Σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση το σημείο βρασμού θα είναι 100 βαθμοί. Με το ύψος, η πίεση θα μειωθεί καθώς και το σημείο βρασμού. Στην κορυφή του Mont Blanc θα είναι 85 μοίρες και δεν θα μπορείτε να φτιάξετε νόστιμο τσάι εκεί! Αλλά σε μια χύτρα ταχύτητας, όταν ηχεί το σφύριγμα, η θερμοκρασία του νερού είναι ήδη 130 μοίρες και η πίεση είναι 4 φορές υψηλότερη από την ατμοσφαιρική πίεση. Σε αυτή τη θερμοκρασία, το φαγητό μαγειρεύεται πιο γρήγορα και οι γεύσεις δεν ξεφεύγουν με τον τύπο γιατί η βαλβίδα είναι κλειστή.
Αλλαγές στην κατάσταση συσσωμάτωσης μιας ουσίας με αλλαγές θερμοκρασίας.
Οποιοδήποτε υγρό μπορεί να μετατραπεί σε αέρια κατάσταση εάν θερμανθεί αρκετά, και οποιοδήποτε αέριο μπορεί να μετατραπεί σε υγρή κατάσταση εάν ψυχθεί. Επομένως, το βουτάνιο, που χρησιμοποιείται στις σόμπες αερίου και στην εξοχή, αποθηκεύεται σε κλειστούς κυλίνδρους. Είναι υγρό και υπό πίεση, σαν χύτρα ταχύτητας. Και στο ύπαιθρο, σε θερμοκρασία λίγο κάτω από τους 0 βαθμούς, το μεθάνιο βράζει και εξατμίζεται πολύ γρήγορα. Το υγροποιημένο μεθάνιο αποθηκεύεται σε γιγάντιες δεξαμενές που ονομάζονται δεξαμενές. Σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση, το μεθάνιο βράζει σε θερμοκρασία 160 βαθμών κάτω από το μηδέν. Για να αποφευχθεί η διαφυγή του αερίου κατά τη μεταφορά, οι δεξαμενές αγγίζονται προσεκτικά σαν θερμό.
Αλλαγές στις αθροιστικές καταστάσεις μιας ουσίας με αλλαγές στην πίεση.
Υπάρχει μια εξάρτηση μεταξύ της υγρής και της αέριας κατάστασης μιας ουσίας από τη θερμοκρασία και την πίεση. Δεδομένου ότι μια ουσία είναι πιο κορεσμένη σε υγρή κατάσταση παρά σε αέρια κατάσταση, μπορεί να σκεφτείτε ότι αν αυξήσετε την πίεση, το αέριο θα μετατραπεί αμέσως σε υγρό. Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια. Ωστόσο, εάν αρχίσετε να συμπιέζετε τον αέρα με μια αντλία ποδηλάτου, θα διαπιστώσετε ότι θερμαίνεται. Συσσωρεύει την ενέργεια που του μεταφέρετε πατώντας το έμβολο. Το αέριο μπορεί να συμπιεστεί σε υγρό μόνο εάν ψύχεται ταυτόχρονα. Αντίθετα, τα υγρά χρειάζονται θερμότητα για να μετατραπούν σε αέριο. Γι' αυτό η εξάτμιση του αλκοόλ ή του αιθέρα αφαιρεί τη θερμότητα από το σώμα μας, δημιουργώντας μια αίσθηση κρύου στο δέρμα. Η εξάτμιση του θαλασσινού νερού υπό την επίδραση του ανέμου δροσίζει την επιφάνεια του νερού και η εφίδρωση δροσίζει το σώμα.
Τα μείγματα μπορεί να διαφέρουν μεταξύ τους όχι μόνο σε σύνθεση, αλλά και από εμφάνιση. Σύμφωνα με το πώς μοιάζει αυτό το μείγμα και ποιες ιδιότητες έχει, μπορεί να ταξινομηθεί ως ένα από τα δύο ομοιογενής (ομογενής), ή να ετερογενής (ετερογενής)μείγματα.
Ομογενής (ομογενής)Πρόκειται για μείγματα στα οποία δεν μπορούν να ανιχνευθούν σωματίδια άλλων ουσιών ούτε με μικροσκόπιο.
Η σύνθεση και οι φυσικές ιδιότητες σε όλα τα μέρη ενός τέτοιου μείγματος είναι ίδιες, αφού δεν υπάρχουν διεπαφές μεταξύ των επιμέρους συστατικών του.
ΠΡΟΣ ΤΗΝ ομοιογενή μείγματασχετίζομαι:
- μείγματα αερίων?
- λύσεις?
- κράματα.
Μείγματα αερίων
Ένα παράδειγμα τέτοιου ομοιογενούς μείγματος είναι αέρας.
Ο καθαρός αέρας περιέχει διάφορα αέριες ουσίες:
- άζωτο (το κλάσμα όγκου του στον καθαρό αέρα είναι \(78\)%)).
- οξυγόνο (\(21\)%));
- ευγενή αέρια - αργό και άλλα (\(0,96\)%)).
- διοξείδιο του άνθρακα (\(0,04\)%).
Το αέριο μίγμα είναι φυσικό αέριοΚαι σχετικό αέριο πετρελαίου. Τα κύρια συστατικά αυτών των μειγμάτων είναι αέριους υδρογονάνθρακες: μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο.
Επίσης ένα αέριο μείγμα είναι ένας ανανεώσιμος πόρος όπως π.χ βιοαέριο, που σχηματίζεται όταν τα βακτήρια επεξεργάζονται οργανικά υπολείμματα σε χωματερές, σε δεξαμενές επεξεργασίας λυμάτων και σε ειδικές εγκαταστάσεις. Το κύριο συστατικό του βιοαερίου είναι μεθάνιο, το οποίο περιέχει ένα μείγμα διοξειδίου του άνθρακα, υδρόθειο και μια σειρά από άλλες αέριες ουσίες.
Μείγματα αερίων: αέρας και βιοαέριο. Ο αέρας μπορεί να πωληθεί σε περίεργους τουρίστες και το βιοαέριο που λαμβάνεται από την πράσινη μάζα σε ειδικά δοχεία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο
Λύσεις
Αυτό είναι συνήθως το όνομα που δίνεται στα υγρά μείγματα ουσιών, αν και αυτός ο όρος στην επιστήμη έχει μια ευρύτερη έννοια: ένα διάλυμα συνήθως ονομάζεται όποιος(συμπεριλαμβανομένων των αερίων και στερεών) ομοιογενές μείγμαουσίες. Λοιπόν, για υγρά διαλύματα.
Μια σημαντική λύση που βρίσκεται στη φύση είναι λάδι. Υγρά προϊόντα που λαμβάνονται κατά την επεξεργασία του: βενζίνη, κηροζίνη, καύσιμο ντίζελ, μαζούτ, λιπαντικά- είναι επίσης ένα μείγμα διαφορετικών υδρογονάνθρακες.
Δώσε προσοχή!
Για να προετοιμάσετε ένα διάλυμα, πρέπει να αναμίξετε μια αέρια, υγρή ή στερεή ουσία με έναν διαλύτη (νερό, αλκοόλη, ακετόνη κ.λπ.).
Για παράδειγμα, αμμωνίαπου λαμβάνεται με τη διάλυση αερίου αμμωνίας στην είσοδο. Με τη σειρά του, για μαγείρεμα βάμματα ιωδίουΤο κρυσταλλικό ιώδιο διαλύεται σε αιθυλική αλκοόλη (αιθανόλη).
Υγρά ομοιογενή μείγματα (διαλύματα): λάδι και αμμωνία
Το κράμα (στερεό διάλυμα) μπορεί να ληφθεί με βάση οποιοδήποτε μέταλλοκαι η σύνθεσή του μπορεί να περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές ουσίες.
Τα πιο σημαντικά προς το παρόν είναι κράματα σιδήρου- χυτοσίδηρος και χάλυβας.
Οι χυτοσίδηροι είναι κράματα σιδήρου που περιέχουν περισσότερο από \(2\)% άνθρακα και οι χάλυβες είναι κράματα σιδήρου που περιέχουν λιγότερο άνθρακα.
Αυτό που συνήθως αποκαλείται «σίδερο» είναι στην πραγματικότητα χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Εκτός άνθρακαςκράματα σιδήρου μπορεί να περιέχουν πυρίτιο, φώσφορο, θείο.
μονοφασικά συστήματα που αποτελούνται από δύο ή περισσότερα στοιχεία. Ανάλογα με την κατάσταση συσσωμάτωσης, τα διαλύματα μπορεί να είναι στερεά, υγρά ή αέρια. Άρα, ο αέρας είναι ένα αέριο διάλυμα, ένα ομοιογενές μείγμα αερίων. βότκα- υγρό διάλυμα, μείγμα πολλών ουσιών που σχηματίζουν μία υγρή φάση. θαλασσινό νερό- υγρό διάλυμα, μείγμα στερεών (αλάτι) και υγρών (νερό) ουσιών που σχηματίζουν μια υγρή φάση. ορείχαλκος- στερεό διάλυμα, μείγμα δύο στερεών (χαλκού και ψευδαργύρου) που σχηματίζουν μια στερεά φάση. Ένα μείγμα βενζίνης και νερού δεν είναι λύση γιατί αυτά τα υγρά δεν διαλύονται μεταξύ τους, παραμένοντας ως δύο υγρές φάσεις με μια διεπαφή. Τα συστατικά των διαλυμάτων διατηρούν τις μοναδικές τους ιδιότητες και δεν εισέρχονται σε χημικές αντιδράσεις μεταξύ τους για να σχηματίσουν νέες ενώσεις. Έτσι, όταν αναμιγνύονται δύο όγκοι υδρογόνου με έναν όγκο οξυγόνου, προκύπτει ένα αέριο διάλυμα. Εάν αυτό το μείγμα αερίων αναφλεγεί, σχηματίζεται μια νέα ουσία- νερό, που από μόνο του δεν είναι λύση. Το συστατικό που υπάρχει στο διάλυμα σε μεγαλύτερες ποσότητες ονομάζεται συνήθως διαλύτης, τα υπόλοιπα συστατικά- διαλυμένες ουσίες.Ωστόσο, μερικές φορές είναι δύσκολο να χαράξουμε τη γραμμή μεταξύ της φυσικής ανάμειξης των ουσιών και της χημικής τους αλληλεπίδρασης. Για παράδειγμα, όταν αναμιγνύεται αέριο υδροχλώριο HCl με νερό
H2O Σχηματίζονται ιόντα Η 3 O+ και Cl - . Προσελκύουν γειτονικά μόρια νερού προς τον εαυτό τους, σχηματίζοντας υδρίτες. Έτσι, τα αρχικά συστατικά είναι HCl και H 2 O - υφίστανται σημαντικές αλλαγές μετά την ανάμιξη. Ωστόσο, ο ιονισμός και η ενυδάτωση (στη γενική περίπτωση, η διαλυτοποίηση) θεωρούνται ως φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν κατά τον σχηματισμό διαλυμάτων.Ένας από τους πιο σημαντικούς τύπους μειγμάτων που αντιπροσωπεύουν μια ομοιογενή φάση είναι τα κολλοειδή διαλύματα: πηκτώματα, κολλήματα, γαλακτώματα και αερολύματα. Το μέγεθος των σωματιδίων σε κολλοειδή διαλύματα είναι 1-1000 nm, σε αληθινά διαλύματα
~ 0,1 nm (με τη σειρά του μοριακού μεγέθους).ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. Δύο ουσίες που διαλύονται μεταξύ τους σε οποιεσδήποτε αναλογίες για να σχηματίσουν αληθινά διαλύματα ονομάζονται πλήρως αμοιβαία διαλυτές. Τέτοιες ουσίες είναι όλα αέρια, πολλά υγρά (για παράδειγμα, αιθυλική αλκοόλη- νερό, γλυκερίνη - νερό, βενζόλιο - βενζίνη), ορισμένα στερεά (για παράδειγμα, ασήμι - χρυσός). Για να λάβετε στερεά διαλύματα, πρέπει πρώτα να λιώσετε τις αρχικές ουσίες, στη συνέχεια να τις αναμίξετε και να τις αφήσετε να στερεοποιηθούν. Όταν είναι πλήρως αμοιβαία διαλυτά, σχηματίζεται μία στερεά φάση. εάν η διαλυτότητα είναι μερική, τότε μικροί κρύσταλλοι ενός από τα αρχικά συστατικά διατηρούνται στο προκύπτον στερεό.Εάν δύο συστατικά σχηματίζουν μία φάση όταν αναμειγνύονται μόνο σε ορισμένες αναλογίες, και σε άλλες περιπτώσεις εμφανίζονται δύο φάσεις, τότε ονομάζονται μερικώς αμοιβαία διαλυτά. Αυτά είναι, για παράδειγμα, το νερό και το βενζόλιο: αληθινά διαλύματα λαμβάνονται από αυτά μόνο με την προσθήκη μικρής ποσότητας νερού σε μεγάλο όγκο βενζολίου ή μικρής ποσότητας βενζολίου σε μεγάλο όγκο νερού. Αν αναμίξετε ίσες ποσότητες νερού και βενζολίου, σχηματίζεται ένα διφασικό υγρό σύστημα. Το κάτω στρώμα του είναι νερό με μικρή ποσότητα βενζολίου και το πάνω
- βενζόλιο με μικρή ποσότητα νερού. Υπάρχουν επίσης γνωστές ουσίες που δεν διαλύονται καθόλου η μία στην άλλη, για παράδειγμα, το νερό και ο υδράργυρος. Εάν δύο ουσίες είναι μόνο εν μέρει αμοιβαία διαλυτές, τότε σε μια δεδομένη θερμοκρασία και πίεση υπάρχει ένα όριο στην ποσότητα μιας ουσίας που μπορεί να σχηματίσει πραγματικό διάλυμα με την άλλη υπό συνθήκες ισορροπίας. Ένα διάλυμα με μέγιστη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας ονομάζεται κορεσμένο. Μπορείτε επίσης να παρασκευάσετε ένα λεγόμενο υπερκορεσμένο διάλυμα, στο οποίο η συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας είναι ακόμη μεγαλύτερη από ό,τι σε ένα κορεσμένο. Ωστόσο, τα υπερκορεσμένα διαλύματα είναι ασταθή και με την παραμικρή αλλαγή στις συνθήκες, για παράδειγμα, με ανάδευση, είσοδο σωματιδίων σκόνης ή προσθήκη κρυστάλλων μιας διαλυμένης ουσίας, η περίσσεια διαλυμένης ουσίας καθιζάνει.Οποιοδήποτε υγρό αρχίζει να βράζει στη θερμοκρασία στην οποία η πίεση κορεσμένων ατμών του φτάνει την εξωτερική πίεση. Για παράδειγμα, το νερό υπό πίεση 101,3 kPa βράζει στους 100
° C γιατί σε αυτή τη θερμοκρασία η πίεση των υδρατμών είναι ακριβώς 101,3 kPa. Εάν διαλύσετε κάποια μη πτητική ουσία στο νερό, η τάση ατμών της θα μειωθεί. Για να φέρετε την τάση ατμών του διαλύματος που προκύπτει στα 101,3 kPa, πρέπει να θερμάνετε το διάλυμα πάνω από 100° Γ. Από αυτό προκύπτει ότι το σημείο βρασμού ενός διαλύματος είναι πάντα υψηλότερο από το σημείο βρασμού ενός καθαρού διαλύτη. Η μείωση του σημείου πήξης των διαλυμάτων εξηγείται με παρόμοιο τρόπο.Ο νόμος του Raoult. Το 1887, ο Γάλλος φυσικός F. Raoult, μελετώντας διαλύματα διαφόρων μη πτητικών υγρών και στερεών, καθιέρωσε έναν νόμο που συνδέει τη μείωση της τάσης ατμών σε αραιά διαλύματα μη ηλεκτρολυτών με τη συγκέντρωση: τη σχετική μείωση της πίεσης κορεσμένων ατμών του ο διαλύτης πάνω από το διάλυμα είναι ίσος με το μοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας. Ο νόμος του Raoult δηλώνει ότι η αύξηση στο σημείο βρασμού ή η μείωση του σημείου πήξης ενός αραιού διαλύματος σε σύγκριση με έναν καθαρό διαλύτη είναι ανάλογη με τη μοριακή συγκέντρωση (ή το μοριακό κλάσμα) της διαλυμένης ουσίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του μοριακού βάρους της.Μια λύση της οποίας η συμπεριφορά υπακούει στο νόμο του Raoult ονομάζεται ιδανική. Τα διαλύματα μη πολικών αερίων και υγρών (τα μόρια των οποίων δεν αλλάζουν προσανατολισμό σε ένα ηλεκτρικό πεδίο) είναι πλησιέστερα στο ιδανικό. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμότητα του διαλύματος είναι μηδέν και οι ιδιότητες των διαλυμάτων μπορούν να προβλεφθούν άμεσα γνωρίζοντας τις ιδιότητες των αρχικών συστατικών και τις αναλογίες στις οποίες αναμειγνύονται. Για πραγματικές λύσεις δεν μπορεί να γίνει μια τέτοια πρόβλεψη. Όταν σχηματίζονται πραγματικά διαλύματα, συνήθως απελευθερώνεται ή απορροφάται θερμότητα. Οι διεργασίες με απελευθέρωση θερμότητας ονομάζονται εξώθερμες και οι διαδικασίες με απορρόφηση ονομάζονται ενδόθερμες.
Τα χαρακτηριστικά εκείνα ενός διαλύματος που εξαρτώνται κυρίως από τη συγκέντρωσή του (τον αριθμό των μορίων της διαλυμένης ουσίας ανά μονάδα όγκου ή μάζα του διαλύτη) και όχι από τη φύση της διαλυμένης ουσίας, ονομάζονται
συλλογικός . Για παράδειγμα, το σημείο βρασμού του καθαρού νερού σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 100° C, και το σημείο βρασμού ενός διαλύματος που περιέχει 1 mole διαλυμένης (μη διάσπασης) ουσίας σε 1000 g νερού είναι ήδη 100,52° C ανεξάρτητα από τη φύση αυτής της ουσίας. Εάν η ουσία διασπαστεί, σχηματίζοντας ιόντα, τότε το σημείο βρασμού αυξάνεται αναλογικά με την αύξηση του συνολικού αριθμού σωματιδίων της διαλυμένης ουσίας, η οποία, λόγω διάστασης, υπερβαίνει τον αριθμό των μορίων της ουσίας που προστίθενται στο διάλυμα. Άλλες σημαντικές συλλογικές ποσότητες είναι το σημείο πήξης ενός διαλύματος, η οσμωτική πίεση και η μερική πίεση του ατμού του διαλύτη.Συγκέντρωση διαλύματος είναι μια ποσότητα που αντανακλά τις αναλογίες μεταξύ της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη. Ποιοτικές έννοιες όπως «αραιό» και «συμπυκνωμένο» υποδεικνύουν μόνο ότι ένα διάλυμα περιέχει λίγη ή πολύ διαλυμένη ουσία. Για την ποσοτικοποίηση της συγκέντρωσης των διαλυμάτων, χρησιμοποιούνται συχνά ποσοστά (μάζα ή όγκος) και στην επιστημονική βιβλιογραφία - ο αριθμός των mol ή χημικών ισοδυνάμων (εκ . ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΜΑΖΑ)διαλυμένη ουσία ανά μονάδα μάζας ή όγκου διαλύτη ή διαλύματος. Για να αποφευχθεί η σύγχυση, οι μονάδες συγκέντρωσης θα πρέπει πάντα να προσδιορίζονται με ακρίβεια. Εξετάστε το ακόλουθο παράδειγμα. Διάλυμα που αποτελείται από 90 g νερού (ο όγκος του είναι 90 ml, αφού η πυκνότητα του νερού είναι 1 g/ml) και 10 g αιθυλικής αλκοόλης (ο όγκος του είναι 12,6 ml, αφού η πυκνότητα της αλκοόλης είναι 0,794 g/ml) έχει μάζα 100 g, αλλά ο όγκος αυτού του διαλύματος είναι 101,6 ml (και θα ήταν ίσος με 102,6 ml εάν, κατά την ανάμειξη νερού και αλκοόλης, απλώς προστεθούν οι όγκοι τους). Η εκατοστιαία συγκέντρωση ενός διαλύματος μπορεί να υπολογιστεί με διάφορους τρόπους:ή
Η πιο κοινή μονάδα είναι η μοριακότητα, αλλά υπάρχουν ορισμένες ασάφειες που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά τον υπολογισμό της. Για παράδειγμα, για να ληφθεί ένα διάλυμα 1 Μ μιας δεδομένης ουσίας, ένα ακριβές ζυγισμένο τμήμα της ίσο με mol διαλύεται σε μια γνωστή μικρή ποσότητα νερού. μάζα σε γραμμάρια και φέρτε τον όγκο του διαλύματος στο 1 λίτρο. Η ποσότητα νερού που απαιτείται για την παρασκευή αυτού του διαλύματος μπορεί να ποικίλλει ελαφρώς ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση. Επομένως, δύο μονομοριακά διαλύματα που παρασκευάζονται υπό διαφορετικές συνθήκες δεν έχουν στην πραγματικότητα ακριβώς τις ίδιες συγκεντρώσεις. Η μοριακότητα υπολογίζεται με βάση μια ορισμένη μάζα διαλύτη (1000 g), η οποία δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση. Στην εργαστηριακή πρακτική, είναι πολύ πιο βολικό να μετρηθούν ορισμένοι όγκοι υγρών (για αυτό υπάρχουν προχοΐδες, σιφώνια και ογκομετρικές φιάλες) παρά να ζυγιστούν, επομένως, στην επιστημονική βιβλιογραφία, οι συγκεντρώσεις συχνά εκφράζονται σε mol, και η μοριακότητα είναι συνήθως χρησιμοποιείται μόνο για ιδιαίτερα ακριβείς μετρήσεις.
Η κανονικότητα χρησιμοποιείται για την απλοποίηση των υπολογισμών. Όπως έχουμε ήδη πει, οι ουσίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σε ποσότητες που αντιστοιχούν στα ισοδύναμά τους. Παρασκευάζοντας διαλύματα διαφορετικών ουσιών της ίδιας κανονικότητας και λαμβάνοντας ίσους όγκους, μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι περιέχουν τον ίδιο αριθμό ισοδυνάμων.
Σε περιπτώσεις όπου είναι δύσκολο (ή περιττό) να γίνει διάκριση μεταξύ διαλύτη και διαλυμένης ουσίας, η συγκέντρωση μετράται σε μοριακά κλάσματα. Τα μοριακά κλάσματα, όπως και η μοριακότητα, δεν εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και την πίεση.
Γνωρίζοντας τις πυκνότητες της διαλυμένης ουσίας και του διαλύματος, μπορεί κανείς να μετατρέψει μια συγκέντρωση σε μια άλλη: μοριακότητα σε μοριακότητα, μοριακό κλάσμα και αντίστροφα. Για αραιά διαλύματα μιας δεδομένης διαλυμένης ουσίας και ενός διαλύτη, αυτές οι τρεις ποσότητες είναι ανάλογες μεταξύ τους.
Διαλυτότητα μιας δεδομένης ουσίας είναι η ικανότητά της να σχηματίζει διαλύματα με άλλες ουσίες. Ποσοτικά, η διαλυτότητα ενός αερίου, υγρού ή στερεού μετριέται από τη συγκέντρωση του κορεσμένου διαλύματός του σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Αυτό είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό μιας ουσίας, που βοηθά στην κατανόηση της φύσης της, καθώς και επηρεάζει την πορεία των αντιδράσεων στις οποίες εμπλέκεται αυτή η ουσία.Αέρια. Ελλείψει χημικής αλληλεπίδρασης, τα αέρια αναμειγνύονται μεταξύ τους σε οποιεσδήποτε αναλογίες και σε αυτή την περίπτωση δεν έχει νόημα να μιλάμε για κορεσμό. Ωστόσο, όταν ένα αέριο διαλύεται σε ένα υγρό, υπάρχει μια ορισμένη περιοριστική συγκέντρωση, ανάλογα με την πίεση και τη θερμοκρασία. Η διαλυτότητα των αερίων σε ορισμένα υγρά συσχετίζεται με την ικανότητά τους να υγροποιούνται. Τα πιο εύκολα υγροποιημένα αέρια, όπως το NH 3, HCl, SO2 , πιο διαλυτά από τα δύσκολα υγροποιούμενα αέρια, όπως το Ο 2, Η2 και αυτος. Εάν υπάρχει χημική αλληλεπίδραση μεταξύ του διαλύτη και του αερίου (για παράδειγμα, μεταξύ νερού και NH 3 ή HCl) αυξάνεται η διαλυτότητα. Η διαλυτότητα ενός δεδομένου αερίου ποικίλλει ανάλογα με τη φύση του διαλύτη, αλλά η σειρά με την οποία τα αέρια είναι διατεταγμένα σύμφωνα με την αυξανόμενη διαλυτότητα παραμένει περίπου η ίδια για διαφορετικούς διαλύτες.Η διαδικασία διάλυσης υπακούει στην αρχή του Le Chatelier (1884): εάν ένα σύστημα σε ισορροπία υπόκειται σε οποιαδήποτε επιρροή, τότε ως αποτέλεσμα των διεργασιών που συμβαίνουν σε αυτό, η ισορροπία θα μετατοπιστεί σε τέτοια κατεύθυνση που το αποτέλεσμα θα μειωθεί. Η διάλυση των αερίων σε υγρά συνήθως συνοδεύεται από απελευθέρωση θερμότητας. Ταυτόχρονα, σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, η διαλυτότητα των αερίων μειώνεται. Αυτή η μείωση είναι πιο αισθητή όσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητα των αερίων: τέτοια αέρια έχουν επίσης
μεγαλύτερη θερμότητα διαλύματος. Η «απαλή» γεύση του βρασμένου ή απεσταγμένου νερού εξηγείται από την απουσία αέρα σε αυτό, καθώς η διαλυτότητά του σε υψηλές θερμοκρασίες είναι πολύ χαμηλή.Καθώς η πίεση αυξάνεται, η διαλυτότητα των αερίων αυξάνεται. Σύμφωνα με το νόμο του Henry (1803), η μάζα ενός αερίου που μπορεί να διαλυθεί σε δεδομένο όγκο υγρού σε σταθερή θερμοκρασία είναι ανάλογη της πίεσής του. Αυτή η ιδιοκτησία χρησιμοποιείται για την παρασκευή ανθρακούχων ποτών. Το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται σε υγρό σε πίεση 3-4 atm. Υπό αυτές τις συνθήκες, 3-4 φορές περισσότερο αέριο (κατά μάζα) μπορεί να διαλυθεί σε έναν δεδομένο όγκο από ότι σε 1 atm. Όταν ανοίγει ένα δοχείο με ένα τέτοιο υγρό, η πίεση σε αυτό πέφτει και μέρος του διαλυμένου αερίου απελευθερώνεται με τη μορφή φυσαλίδων. Παρόμοιο αποτέλεσμα παρατηρείται όταν ανοίγετε ένα μπουκάλι σαμπάνιας ή φτάνετε στην επιφάνεια των υπόγειων υδάτων κορεσμένων με διοξείδιο του άνθρακα σε μεγάλα βάθη.
Όταν ένα μείγμα αερίων διαλύεται σε ένα υγρό, η διαλυτότητα καθενός από αυτά παραμένει η ίδια όπως απουσία άλλων συστατικών στην ίδια πίεση όπως στην περίπτωση του μείγματος (νόμος Dalton).
Υγρά. Η αμοιβαία διαλυτότητα δύο υγρών καθορίζεται από το πόσο παρόμοια είναι η δομή των μορίων τους («όμοια διαλύεται σε παρόμοια»). Τα μη πολικά υγρά, όπως οι υδρογονάνθρακες, χαρακτηρίζονται από ασθενείς διαμοριακές αλληλεπιδράσεις, έτσι τα μόρια ενός υγρού διεισδύουν εύκολα μεταξύ των μορίων ενός άλλου, δηλ. τα υγρά ανακατεύονται καλά. Αντίθετα, τα πολικά και τα μη πολικά υγρά, όπως το νερό και οι υδρογονάνθρακες, δεν αναμιγνύονται καλά μεταξύ τους. Κάθε μόριο νερού πρέπει πρώτα να ξεφύγει από το περιβάλλον άλλων παρόμοιων μορίων που το έλκουν έντονα προς τον εαυτό του και να διεισδύσει ανάμεσα στα μόρια υδρογονάνθρακα που το ελκύουν ασθενώς. Αντίστροφα, τα μόρια υδρογονάνθρακα, για να διαλυθούν στο νερό, πρέπει να συμπιεστούν ανάμεσα στα μόρια του νερού, ξεπερνώντας την ισχυρή αμοιβαία έλξη τους, και αυτό απαιτεί ενέργεια. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η κινητική ενέργεια των μορίων αυξάνεται, οι διαμοριακές αλληλεπιδράσεις εξασθενούν και η διαλυτότητα του νερού και των υδρογονανθράκων αυξάνεται. Με σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να επιτευχθεί η πλήρης αμοιβαία διαλυτότητά τους. Αυτή η θερμοκρασία ονομάζεται ανώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διαλύματος (UCST).Σε ορισμένες περιπτώσεις, η αμοιβαία διαλυτότητα δύο μερικώς αναμίξιμων υγρών αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν παράγεται θερμότητα κατά την ανάμιξη, συνήθως ως αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης. Με σημαντική μείωση της θερμοκρασίας, αλλά όχι κάτω από το σημείο πήξης, μπορεί να επιτευχθεί η χαμηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία διαλύματος (LCST). Μπορούμε να υποθέσουμε ότι όλα τα συστήματα που έχουν LCTE έχουν επίσης HCTE (το αντίστροφο δεν είναι απαραίτητο). Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, ένα από τα υγρά ανάμειξης βράζει σε θερμοκρασία κάτω από το HTST. Το σύστημα νικοτίνης-νερού έχει LCTR 61
° C και το VCTR είναι 208° Γ. Μεταξύ 61-208° Γ, αυτά τα υγρά έχουν περιορισμένη διαλυτότητα και εκτός αυτής της περιοχής έχουν πλήρη αμοιβαία διαλυτότητα.Στερεά. Όλα τα στερεά παρουσιάζουν περιορισμένη διαλυτότητα στα υγρά. Τα κορεσμένα διαλύματά τους σε μια δεδομένη θερμοκρασία έχουν μια ορισμένη σύσταση, η οποία εξαρτάται από τη φύση της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη. Έτσι, η διαλυτότητα του χλωριούχου νατρίου στο νερό είναι αρκετά εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη διαλυτότητα του ναφθαλενίου στο νερό και όταν αυτά διαλυθούν στο βενζόλιο, παρατηρείται η αντίθετη εικόνα. Αυτό το παράδειγμα επεξηγεί τον γενικό κανόνα ότι ένα στερεό θα διαλυθεί εύκολα σε ένα υγρό που έχει παρόμοιες χημικές και φυσικές ιδιότητες, αλλά δεν θα διαλυθεί σε ένα υγρό με αντίθετες ιδιότητες.Τα άλατα είναι συνήθως εύκολα διαλυτά στο νερό και λιγότερο σε άλλους πολικούς διαλύτες, όπως το αλκοόλ και η υγρή αμμωνία. Ωστόσο, η διαλυτότητα των αλάτων ποικίλλει επίσης σημαντικά: για παράδειγμα, το νιτρικό αμμώνιο είναι εκατομμύρια φορές πιο διαλυτό στο νερό από το χλωριούχο άργυρο.
Η διάλυση των στερεών σε υγρά συνήθως συνοδεύεται από την απορρόφηση θερμότητας και σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, η διαλυτότητά τους θα πρέπει να αυξάνεται με τη θέρμανση. Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό ουσιών με ανακρυστάλλωση. Για να γίνει αυτό, διαλύονται σε υψηλή θερμοκρασία μέχρι να ληφθεί ένα κορεσμένο διάλυμα, στη συνέχεια το διάλυμα ψύχεται και αφού καταβυθιστεί η διαλυμένη ουσία, διηθείται. Υπάρχουν ουσίες (για παράδειγμα, υδροξείδιο του ασβεστίου, θειικό και οξικό), η διαλυτότητα των οποίων στο νερό μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.
Τα στερεά, όπως τα υγρά, μπορούν επίσης να διαλυθούν εντελώς μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα ομοιογενές μείγμα - ένα πραγματικό στερεό διάλυμα, παρόμοιο με ένα υγρό διάλυμα. Οι μερικώς διαλυτές ουσίες μεταξύ τους σχηματίζουν δύο συζευγμένα στερεά διαλύματα ισορροπίας, των οποίων οι συνθέσεις μεταβάλλονται με τη θερμοκρασία.
Συντελεστής κατανομής. Εάν ένα διάλυμα μιας ουσίας προστεθεί σε ένα σύστημα ισορροπίας δύο μη αναμίξιμων ή μερικώς αναμίξιμων υγρών, τότε κατανέμεται μεταξύ των υγρών σε μια ορισμένη αναλογία, ανεξάρτητα από τη συνολική ποσότητα της ουσίας, ελλείψει χημικών αλληλεπιδράσεων στο σύστημα . Αυτός ο κανόνας ονομάζεται νόμος κατανομής και ο λόγος των συγκεντρώσεων μιας διαλυμένης ουσίας σε υγρά ονομάζεται συντελεστής κατανομής. Ο συντελεστής κατανομής είναι περίπου ίσος με την αναλογία των διαλυτοτήτων μιας δεδομένης ουσίας σε δύο υγρά, δηλ. η ουσία κατανέμεται μεταξύ υγρών ανάλογα με τη διαλυτότητά της. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για την εξαγωγή μιας δεδομένης ουσίας από το διάλυμά της σε έναν διαλύτη χρησιμοποιώντας έναν άλλο διαλύτη. Ένα άλλο παράδειγμα εφαρμογής του είναι η διαδικασία εξόρυξης αργύρου από μεταλλεύματα, στην οποία συχνά περιλαμβάνεται μαζί με τον μόλυβδο. Για να γίνει αυτό, προστίθεται ψευδάργυρος στο λιωμένο μετάλλευμα, το οποίο δεν αναμιγνύεται με τον μόλυβδο. Ο άργυρος κατανέμεται μεταξύ τετηγμένου μολύβδου και ψευδαργύρου, κυρίως στο ανώτερο στρώμα του τελευταίου. Αυτό το στρώμα συλλέγεται και ο άργυρος διαχωρίζεται με απόσταξη ψευδαργύρου.Προϊόν διαλυτότητας (ΚΑΙ ΤΑ ΛΟΙΠΑ ). Μεταξύ περίσσειας (κατακρήμνισης) στερεάς ύληςΜ Χσι y και το κορεσμένο διάλυμα του δημιουργεί μια δυναμική ισορροπία που περιγράφεται από την εξίσωσηΗ σταθερά ισορροπίας αυτής της αντίδρασης είναι
και ονομάζεται προϊόν διαλυτότητας. Είναι σταθερή σε δεδομένη θερμοκρασία και πίεση και είναι η τιμή βάσει της οποίας υπολογίζεται και μεταβάλλεται η διαλυτότητα του ιζήματος. Εάν στο διάλυμα προστεθεί μια ένωση που διασπάται σε ιόντα με το ίδιο όνομα με τα ιόντα ενός ελαφρώς διαλυτού άλατος, τότε, σύμφωνα με την έκφραση για PR, η διαλυτότητα του άλατος μειώνεται. Όταν προσθέτετε μια ένωση που αντιδρά με ένα από τα ιόντα, αντίθετα, θα αυξηθεί.Σχετικά με ορισμένες ιδιότητες διαλυμάτων ιοντικών ενώσεων δείτε επίσηςΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣ.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Shakhparonov M.I. Εισαγωγή στη Μοριακή Θεωρία Διαλύσεων
. Μ., 1956 Ρεμί Ι. Μάθημα ανόργανης χημείας , τόμ. 1-2. Μ., 1963, 1966
Σήμερα είναι γνωστή η ύπαρξη περισσότερων από 3 εκατομμυρίων διαφορετικών ουσιών. Και αυτός ο αριθμός αυξάνεται κάθε χρόνο, καθώς συνθετικοί χημικοί και άλλοι επιστήμονες διεξάγουν συνεχώς πειράματα για τη λήψη νέων ενώσεων που έχουν ορισμένες χρήσιμες ιδιότητες.
Ορισμένες ουσίες είναι φυσικοί κάτοικοι, που σχηματίζονται φυσικά. Τα άλλα μισά είναι τεχνητά και συνθετικά. Ωστόσο, τόσο στην πρώτη όσο και στη δεύτερη περίπτωση, ένα σημαντικό μέρος αποτελείται από αέριες ουσίες, παραδείγματα και χαρακτηριστικά των οποίων θα εξετάσουμε σε αυτό το άρθρο.
Συγκεντρωτικές καταστάσεις ουσιών
Από τον 17ο αιώνα, ήταν γενικά αποδεκτό ότι όλες οι γνωστές ενώσεις είναι ικανές να υπάρχουν σε τρεις καταστάσεις συσσωμάτωσης: στερεές, υγρές και αέριες ουσίες. Ωστόσο, προσεκτική έρευνα των τελευταίων δεκαετιών στους τομείς της αστρονομίας, της φυσικής, της χημείας, της διαστημικής βιολογίας και άλλων επιστημών έχει αποδείξει ότι υπάρχει άλλη μορφή. Αυτό είναι πλάσμα.
Τι είναι αυτή; Αυτό είναι εν μέρει ή πλήρως Και αποδεικνύεται ότι υπάρχει μια συντριπτική πλειοψηφία τέτοιων ουσιών στο Σύμπαν. Έτσι, στην κατάσταση πλάσματος βρίσκονται τα ακόλουθα:
- διαστρική ύλη?
- κοσμική ύλη?
- ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας·
- νεφελώματα?
- σύνθεση πολλών πλανητών?
- αστέρια.
Επομένως, σήμερα λένε ότι υπάρχουν στερεά, υγρά, αέρια και πλάσμα. Παρεμπιπτόντως, κάθε αέριο μπορεί να μεταφερθεί τεχνητά σε αυτήν την κατάσταση εάν υποβληθεί σε ιονισμό, δηλαδή αναγκαστεί να μετατραπεί σε ιόντα.
Αέριες ουσίες: παραδείγματα
Υπάρχουν πολλά παραδείγματα των υπό εξέταση ουσιών. Εξάλλου, τα αέρια είναι γνωστά από τον 17ο αιώνα, όταν ο van Helmont, ένας φυσικός επιστήμονας, έλαβε για πρώτη φορά διοξείδιο του άνθρακα και άρχισε να μελετά τις ιδιότητές του. Παρεμπιπτόντως, έδωσε και το όνομα σε αυτή την ομάδα ενώσεων, αφού, κατά τη γνώμη του, τα αέρια είναι κάτι άτακτο, χαοτικό, που σχετίζεται με πνεύματα και κάτι αόρατο, αλλά απτό. Αυτό το όνομα έχει ριζώσει στη Ρωσία.
Είναι δυνατόν να ταξινομηθούν όλες οι αέριες ουσίες, τότε θα είναι ευκολότερο να δοθούν παραδείγματα. Εξάλλου, είναι δύσκολο να καλύψει όλη τη διαφορετικότητα.
Ανάλογα με τη σύνθεση διακρίνονται:
- απλός,
- πολύπλοκα μόρια.
Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει εκείνα που αποτελούνται από πανομοιότυπα άτομα σε οποιαδήποτε ποσότητα. Παράδειγμα: οξυγόνο - O 2, όζον - O 3, υδρογόνο - H 2, χλώριο - CL 2, φθόριο - F 2, άζωτο - N 2 και άλλα.
- υδρόθειο - H2S;
- υδροχλώριο - HCL;
- μεθάνιο - CH 4;
- διοξείδιο του θείου - SO 2;
- καφέ αέριο - NO 2;
- φρέον - CF 2 CL 2;
- αμμωνία - NH 3 και άλλα.
Ταξινόμηση ουσιών κατά φύση
Είναι επίσης δυνατό να ταξινομηθούν τα είδη των αερίων ουσιών ανάλογα με την ιδιότητά τους στον οργανικό και τον ανόργανο κόσμο. Δηλαδή από τη φύση των ατόμων που το αποτελούν. Τα οργανικά αέρια είναι:
- οι πέντε πρώτοι εκπρόσωποι (μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο, πεντάνιο). Γενικός τύπος C n H 2n+2 ;
- αιθυλένιο - C2H4;
- ακετυλένιο ή αιθυλένιο - C2H2;
- μεθυλαμίνη - CH 3 NH 2 και άλλα.
Μια άλλη ταξινόμηση που μπορεί να εφαρμοστεί στις εν λόγω ενώσεις είναι η διαίρεση με βάση τα σωματίδια που περιέχουν. Δεν αποτελούνται όλες οι αέριες ουσίες από άτομα. Παραδείγματα δομών στις οποίες υπάρχουν ιόντα, μόρια, φωτόνια, ηλεκτρόνια, σωματίδια Brown και πλάσμα αναφέρονται επίσης σε ενώσεις σε αυτή την κατάσταση συσσωμάτωσης.
Ιδιότητες αερίων
Τα χαρακτηριστικά των ουσιών στην υπό εξέταση κατάσταση διαφέρουν από εκείνα των στερεών ή υγρών ενώσεων. Το θέμα είναι ότι οι ιδιότητες των αερίων ουσιών είναι ιδιαίτερες. Τα σωματίδια τους είναι εύκολα και γρήγορα κινητά, η ουσία ως σύνολο είναι ισότροπη, δηλαδή οι ιδιότητες δεν καθορίζονται από την κατεύθυνση κίνησης των δομών που περιλαμβάνονται στη σύνθεση.
Είναι δυνατό να εντοπιστούν οι πιο σημαντικές φυσικές ιδιότητες των αέριων ουσιών, οι οποίες θα τις διακρίνουν από όλες τις άλλες μορφές ύπαρξης ύλης.
- Αυτές είναι συνδέσεις που δεν μπορούν να φανούν, να ελεγχθούν ή να γίνουν αισθητές με συνηθισμένα ανθρώπινα μέσα. Για να κατανοήσουν τις ιδιότητες και να αναγνωρίσουν ένα συγκεκριμένο αέριο, βασίζονται σε τέσσερις παραμέτρους που τις περιγράφουν όλες: πίεση, θερμοκρασία, ποσότητα ουσίας (mol), όγκος.
- Σε αντίθεση με τα υγρά, τα αέρια είναι ικανά να καταλαμβάνουν ολόκληρο το χώρο χωρίς ίχνος, περιοριζόμενο μόνο από το μέγεθος του δοχείου ή του δωματίου.
- Όλα τα αέρια αναμιγνύονται εύκολα μεταξύ τους και αυτές οι ενώσεις δεν έχουν διεπαφή.
- Υπάρχουν ελαφρύτεροι και βαρύτεροι εκπρόσωποι, επομένως υπό την επίδραση της βαρύτητας και του χρόνου, είναι δυνατό να δούμε τον χωρισμό τους.
- Η διάχυση είναι μια από τις πιο σημαντικές ιδιότητες αυτών των ενώσεων. Η ικανότητα να διεισδύει σε άλλες ουσίες και να τις κορεστεί από μέσα, ενώ εκτελεί εντελώς άτακτες κινήσεις μέσα στη δομή του.
- Τα πραγματικά αέρια δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά αν μιλάμε για αραιωμένες και ιονισμένες ουσίες, τότε η αγωγιμότητα αυξάνεται απότομα.
- Η θερμοχωρητικότητα και η θερμική αγωγιμότητα των αερίων είναι χαμηλή και ποικίλλει μεταξύ των διαφόρων ειδών.
- Το ιξώδες αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας.
- Υπάρχουν δύο επιλογές για τη μετάβαση μεταξύ των φάσεων: εξάτμιση - ένα υγρό μετατρέπεται σε ατμό, εξάχνωση - μια στερεή ουσία, παρακάμπτοντας την υγρή, γίνεται αέρια.
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των ατμών από αληθινά αέρια είναι ότι τα πρώτα, υπό ορισμένες συνθήκες, είναι ικανά να μετατραπούν σε υγρή ή στερεή φάση, ενώ τα δεύτερα όχι. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι οι εν λόγω ενώσεις είναι ικανές να ανθίστανται στην παραμόρφωση και να είναι ρευστές.
Τέτοιες ιδιότητες των αερίων ουσιών τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας, της βιομηχανίας και της εθνικής οικονομίας. Επιπλέον, τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά είναι αυστηρά ατομικά για κάθε εκπρόσωπο. Εξετάσαμε μόνο τα κοινά χαρακτηριστικά σε όλες τις πραγματικές δομές.
Συμπιεστό
Σε διαφορετικές θερμοκρασίες, καθώς και υπό την επίδραση της πίεσης, τα αέρια είναι σε θέση να συμπιέζονται, αυξάνοντας τη συγκέντρωσή τους και μειώνοντας τον κατειλημμένο όγκο τους. Σε υψηλές θερμοκρασίες διαστέλλονται, σε χαμηλές θερμοκρασίες συστέλλονται.
Οι αλλαγές συμβαίνουν επίσης υπό πίεση. Η πυκνότητα των αερίων ουσιών αυξάνεται και, όταν φτάσει σε ένα κρίσιμο σημείο, το οποίο είναι διαφορετικό για κάθε εκπρόσωπο, μπορεί να συμβεί μετάβαση σε μια άλλη κατάσταση συσσωμάτωσης.
Οι κύριοι επιστήμονες που συνέβαλαν στην ανάπτυξη της μελέτης των αερίων
Υπάρχουν πολλοί τέτοιοι άνθρωποι, γιατί η μελέτη των αερίων είναι μια διαδικασία έντασης εργασίας και ιστορικά μεγάλης διάρκειας. Ας σταθούμε στις πιο διάσημες προσωπικότητες που κατάφεραν να κάνουν τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις.
- έκανε μια ανακάλυψη το 1811. Δεν έχει σημασία τι είδους αέρια, το κυριότερο είναι ότι υπό τις ίδιες συνθήκες, ένας όγκος περιέχει ίση ποσότητα από αυτά ως προς τον αριθμό των μορίων. Υπάρχει μια υπολογισμένη τιμή που φέρει το όνομα του επιστήμονα. Είναι ίσο με 6,03 * 10 23 μόρια για 1 mol οποιουδήποτε αερίου.
- Fermi - δημιούργησε τη θεωρία ενός ιδανικού κβαντικού αερίου.
- Gay-Lussac, Boyle-Marriott - τα ονόματα των επιστημόνων που δημιούργησαν τις βασικές κινητικές εξισώσεις για τους υπολογισμούς.
- Ρόμπερτ Μπόιλ.
- Τζον Ντάλτον.
- Ο Ζακ Σαρλ και πολλοί άλλοι επιστήμονες.
Δομή αερίων ουσιών
Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό στην κατασκευή του κρυσταλλικού πλέγματος των υπό εξέταση ουσιών είναι ότι οι κόμβοι του περιέχουν είτε άτομα είτε μόρια που συνδέονται μεταξύ τους με ασθενείς ομοιοπολικούς δεσμούς. Οι δυνάμεις Van der Waals είναι επίσης παρούσες όταν πρόκειται για ιόντα, ηλεκτρόνια και άλλα κβαντικά συστήματα.
Επομένως, οι κύριοι τύποι δομής πλεγμάτων αερίου είναι:
- ατομικός;
- μοριακός.
Οι συνδέσεις στο εσωτερικό σπάνε εύκολα, επομένως αυτές οι συνδέσεις δεν έχουν σταθερό σχήμα, αλλά γεμίζουν ολόκληρο τον χωρικό όγκο. Αυτό εξηγεί επίσης την έλλειψη ηλεκτρικής αγωγιμότητας και την κακή θερμική αγωγιμότητα. Αλλά τα αέρια έχουν καλή θερμομόνωση, επειδή, χάρη στη διάχυση, μπορούν να διεισδύσουν στα στερεά και να καταλάβουν ελεύθερους χώρους συστάδων στο εσωτερικό τους. Ταυτόχρονα, ο αέρας δεν διέρχεται, η θερμότητα διατηρείται. Αυτή είναι η βάση για τη συνδυασμένη χρήση αερίων και στερεών για κατασκευαστικούς σκοπούς.
Απλές ουσίες μεταξύ αερίων
Έχουμε ήδη συζητήσει παραπάνω ποια αέρια ανήκουν σε αυτή την κατηγορία ως προς τη δομή και τη δομή. Αυτά είναι αυτά που αποτελούνται από πανομοιότυπα άτομα. Πολλά παραδείγματα μπορούν να δοθούν, επειδή ένα σημαντικό μέρος των μη μετάλλων από ολόκληρο τον περιοδικό πίνακα υπό κανονικές συνθήκες υπάρχει ακριβώς σε αυτήν την κατάσταση συσσωμάτωσης. Για παράδειγμα:
- λευκός φώσφορος - ένα από αυτό το στοιχείο.
- άζωτο;
- οξυγόνο;
- φθόριο;
- χλώριο;
- ήλιο;
- νέο;
- αργόν;
- κρυπτόν;
- ξένο.
Τα μόρια αυτών των αερίων μπορεί να είναι είτε μονατομικά (ευγενή αέρια) είτε πολυατομικά (όζον - Ο 3). Ο τύπος του δεσμού είναι ομοιοπολικός μη πολικός, στις περισσότερες περιπτώσεις είναι αρκετά αδύναμος, αλλά όχι σε όλους. Το κρυσταλλικό πλέγμα είναι μοριακού τύπου, που επιτρέπει σε αυτές τις ουσίες να μετακινούνται εύκολα από τη μια κατάσταση συσσωμάτωσης στην άλλη. Για παράδειγμα, το ιώδιο υπό κανονικές συνθήκες είναι σκούρο μωβ κρύσταλλοι με μεταλλική λάμψη. Ωστόσο, όταν θερμαίνονται, εξαχνώνονται σε σύννεφα λαμπερού μωβ αερίου - I 2.
Παρεμπιπτόντως, οποιαδήποτε ουσία, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, μπορεί να υπάρχει σε αέρια κατάσταση υπό ορισμένες συνθήκες.
Σύνθετες ενώσεις αέριας φύσης
Τέτοια αέρια, φυσικά, είναι η πλειοψηφία. Διάφοροι συνδυασμοί ατόμων σε μόρια, ενωμένοι με ομοιοπολικούς δεσμούς και αλληλεπιδράσεις van der Waals, επιτρέπουν το σχηματισμό εκατοντάδων διαφορετικών εκπροσώπων της εξεταζόμενης κατάστασης συσσωμάτωσης.
Παραδείγματα σύνθετων ουσιών μεταξύ αερίων μπορεί να είναι όλες οι ενώσεις που αποτελούνται από δύο ή περισσότερα διαφορετικά στοιχεία. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει:
- προπάνιο?
- βουτάνιο;
- ασετυλίνη;
- αμμωνία;
- σιλάνιο;
- φωσφίνη?
- μεθάνιο;
- διθειάνθρακας;
- διοξείδιο του θείου;
- καφέ αέριο?
- φρέον?
- αιθυλένιο και άλλα.
Κρυσταλλικό πλέγμα μοριακού τύπου. Πολλοί από τους αντιπροσώπους διαλύονται εύκολα στο νερό, σχηματίζοντας τα αντίστοιχα οξέα. Οι περισσότερες από αυτές τις ενώσεις αποτελούν σημαντικό μέρος των χημικών συνθέσεων που πραγματοποιούνται στη βιομηχανία.
Το μεθάνιο και τα ομόλογά του
Μερικές φορές η γενική έννοια του "αερίου" αναφέρεται σε ένα φυσικό ορυκτό, το οποίο είναι ένα ολόκληρο μείγμα αέριων προϊόντων κυρίως οργανικής φύσης. Περιέχει ουσίες όπως:
- μεθάνιο;
- αιθάνιο;
- προπάνιο?
- βουτάνιο;
- αιθυλένιο;
- ασετυλίνη;
- πεντάνιο και μερικά άλλα.
Στη βιομηχανία, είναι πολύ σημαντικά, γιατί το μείγμα προπανίου-βουτανίου είναι το οικιακό αέριο με το οποίο μαγειρεύουν οι άνθρωποι, το οποίο χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας και θερμότητας.
Πολλά από αυτά χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση αλκοολών, αλδεΰδων, οξέων και άλλων οργανικών ουσιών. Η ετήσια κατανάλωση φυσικού αερίου ανέρχεται σε τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα και αυτό είναι απολύτως δικαιολογημένο.
Οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα
Ποιες αέριες ουσίες μπορούν να ονομαστούν οι πιο διαδεδομένες και γνωστές ακόμη και στα παιδιά της πρώτης τάξης; Η απάντηση είναι προφανής - οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα. Εξάλλου, είναι οι άμεσοι συμμετέχοντες στην ανταλλαγή αερίων που συμβαίνει σε όλα τα έμβια όντα στον πλανήτη.
Είναι γνωστό ότι χάρη στο οξυγόνο είναι δυνατή η ζωή, αφού μόνο ορισμένοι τύποι αναερόβιων βακτηρίων μπορούν να υπάρχουν χωρίς αυτό. Και το διοξείδιο του άνθρακα είναι απαραίτητο προϊόν «τροφής» για όλα τα φυτά που το απορροφούν προκειμένου να πραγματοποιήσουν τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.
Από χημική άποψη, τόσο το οξυγόνο όσο και το διοξείδιο του άνθρακα είναι σημαντικές ουσίες για τη διεξαγωγή συνθέσεων ενώσεων. Ο πρώτος είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, ο δεύτερος είναι πιο συχνά ένας αναγωγικός παράγοντας.
Αλογόνα
Αυτή είναι μια ομάδα ενώσεων στις οποίες τα άτομα είναι σωματίδια μιας αέριας ουσίας, συνδεδεμένα σε ζεύγη μεταξύ τους μέσω ενός ομοιοπολικού μη πολικού δεσμού. Ωστόσο, δεν είναι όλα τα αλογόνα αέρια. Το βρώμιο είναι ένα υγρό υπό κανονικές συνθήκες και το ιώδιο είναι ένα στερεό που εξαχνώνεται εύκολα. Το φθόριο και το χλώριο είναι τοξικές ουσίες επικίνδυνες για την υγεία των έμβιων όντων, οι οποίες είναι ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες και χρησιμοποιούνται ευρέως στις συνθέσεις.
Άσκηση 1. Εισάγετε αυτά τα επίθετα αντί για τελείες υγρό, στερεό, αέριο .
Άσκηση 2. Απαντήστε στις ερωτήσεις.
1. Ποιες ουσίες βρίσκονται στη φύση;
2. Σε τι κατάσταση βρίσκεται το αλάτι;
3. Σε ποια κατάσταση βρίσκεται το βρώμιο;
4. Σε τι κατάσταση βρίσκεται το άζωτο;
5. Σε ποια κατάσταση βρίσκονται το υδρογόνο και το οξυγόνο;
Άσκηση 3. Εισαγάγετε τις απαραίτητες λέξεις αντί για τελείες.
1. Υπάρχουν... ουσίες στη φύση.
2. Το βρώμιο βρίσκεται σε ... κατάσταση.
3. Το αλάτι είναι... ουσία.
4. Το άζωτο βρίσκεται σε ... κατάσταση.
5. Το υδρογόνο και το οξυγόνο είναι... ουσίες.
6. Είναι σε... κατάσταση.
Άσκηση 4. Ακούστε το κείμενο. Διαβάστε το δυνατά.
Οι χημικές ουσίες είναι διαλυτές ή αδιάλυτες στο νερό. Για παράδειγμα, το θείο (S) είναι αδιάλυτο στο νερό. Το ιώδιο (I 2) είναι επίσης αδιάλυτο στο νερό. Το οξυγόνο (O 2) και το άζωτο (N 2) είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό. Πρόκειται για ουσίες που είναι ελαφρώς διαλυτές στο νερό. Ορισμένες χημικές ουσίες διαλύονται καλά στο νερό, όπως η ζάχαρη.
Άσκηση 5. Απαντήστε στις ερωτήσεις στο κείμενο της Άσκησης 4. Γράψτε τις απαντήσεις σας στο τετράδιό σας.
1. Ποιες ουσίες δεν διαλύονται στο νερό;
2. Ποιες ουσίες διαλύονται καλά στο νερό;
3. Ποιες ουσίες γνωρίζετε που είναι ελαφρώς διαλυτές στο νερό;
Άσκηση 6. Συμπλήρωσε τις προτάσεις.
1. Οι χημικές ουσίες διαλύονται ή….
2. Κάποια χημικά είναι καλά...
3. Γλυκόζη και σακχαρόζη…
4. Το οξυγόνο και το άζωτο είναι κακό...
5. Θείο και ιώδιο….
Άσκηση 7. Γράψε προτάσεις. Χρησιμοποιήστε τις λέξεις σε αγκύλες με τη σωστή μορφή.
1. Το αλάτι διαλύεται στο (συνηθισμένο νερό).
2. Μερικά λίπη διαλύονται στη (βενζίνη).
3. Ο άργυρος διαλύεται σε (νιτρικό οξύ).
4. Πολλά μέταλλα διαλύονται σε (θειικό οξύ - H 2 SO 4).
5. Το γυαλί δεν διαλύεται ούτε σε (υδροχλωρικό οξύ - HCl).
6. Το οξυγόνο και το άζωτο είναι ελάχιστα διαλυτά στο (νερό).
7. Το ιώδιο διαλύεται καλά στο (οινόπνευμα ή βενζόλιο).
Άσκηση 8. Ακούστε το κείμενο. Διαβάστε το δυνατά.
Όλες οι ουσίες έχουν φυσικές ιδιότητες. Οι φυσικές ιδιότητες είναι το χρώμα, η γεύση και η οσμή. Για παράδειγμα, η ζάχαρη έχει λευκό χρώμα και έχει γλυκιά γεύση. Το χλώριο (Cl 2) έχει κιτρινοπράσινο χρώμα και έντονη, δυσάρεστη οσμή. Το θείο (S) έχει κίτρινο χρώμα και το βρώμιο (Br 2) είναι σκούρο κόκκινο. Ο γραφίτης (C) έχει σκούρο γκρι χρώμα και ο χαλκός (Cu) είναι ανοιχτό ροζ. Το αλάτι NaCl είναι λευκό χρώμα και έχει αλμυρή γεύση. Μερικά άλατα έχουν πικρή γεύση. Το βρώμιο έχει μια πικάντικη οσμή.
Άσκηση 9. Απαντήστε στις ερωτήσεις στο κείμενο της Άσκησης 8. Σημειώστε τις απαντήσεις στο τετράδιό σας.
1. Ποιες φυσικές ιδιότητες γνωρίζετε;
2. Ποιες φυσικές ιδιότητες έχει η ζάχαρη;
3. Ποιες φυσικές ιδιότητες έχει το χλώριο;
4. Τι χρώμα έχουν ο γραφίτης, το θείο, το βρώμιο και ο χαλκός;
5. Ποιες φυσικές ιδιότητες έχει το χλωριούχο νάτριο (NaCl);
6. Ποια γεύση έχουν μερικά άλατα;
7. Πώς μυρίζει το βρώμιο;
Άσκηση 10. Να φτιάξετε προτάσεις με βάση το μοντέλο.
Δείγμα: Το άζωτο είναι γεύση. Το άζωτο δεν έχει γεύση. Το άζωτο δεν έχει γεύση. Το άζωτο είναι μια ουσία χωρίς γεύση.
1. Χλωριούχο νάτριο - οσμή. -...
2. Κιμωλία – γεύση και οσμή. -...
3. Το αλκοόλ είναι χρώμα. -...
4. Νερό – γεύση, χρώμα και οσμή. -...
5. Η ζάχαρη είναι μια μυρωδιά. -...
6. Γραφίτης – γεύση και οσμή. –….
Άσκηση 11. Πείτε ότι οι ουσίες έχουν τις ίδιες ιδιότητες με το νερό.
Δείγμα: Το νερό είναι μια σύνθετη ουσία, η αιθυλική αλκοόλη είναι επίσης μια σύνθετη ουσία.
1. Το νερό είναι ένα υγρό, επίσης νιτρικό οξύ...
2. Το νερό είναι μια διαφανής ουσία, το θειικό οξύ επίσης...
3. Το νερό δεν έχει χρώμα, ούτε το διαμάντι...
4. Το νερό δεν έχει μυρωδιά, το οξυγόνο επίσης... .
Άσκηση 12. Πείτε ότι το νερό έχει διαφορετικές ποιότητες από την αιθυλική αλκοόλη.
1. Η αιθυλική αλκοόλη είναι ένα ελαφρύ υγρό και το νερό...
2. Η αιθυλική αλκοόλη έχει χαρακτηριστική οσμή και το νερό...
3. Η αιθυλική αλκοόλη έχει χαμηλό σημείο βρασμού και το νερό...
Άσκηση 13. Διευκρίνισε τα παρακάτω μηνύματα, χρησιμοποιήστε λέξεις χαρακτηριστικό, συγκεκριμένο, αιχμηρό, βιολετί, κόκκινο-καφέ, άχρωμο, ψηλό, κίτρινο .
Δείγμα: Το βρώμιο είναι ένα σκούρο υγρό. Το βρώμιο είναι ένα σκούρο κόκκινο υγρό.
1. Η αιθυλική αλκοόλη έχει οσμή. 2. Το ιώδιο έχει μυρωδιά. 3. Ο ατμός ιωδίου είναι χρωματισμένος. 4. Σκούρο διάλυμα ιωδίου. 5. Το θειικό οξύ είναι υγρό. 6. Το θειικό οξύ έχει σημείο βρασμού. 7. Το θείο έχει χρώμα.
Άσκηση 14. Μιλήστε για τις φυσικές ιδιότητες των ουσιών, χρησιμοποιήστε τις λέξεις και φράσεις που δίνονται.
1. Φθόριο (F 2) – αέριο – ανοιχτό πράσινο χρώμα – έντονη οσμή – δηλητηριώδες.
2. Χλώριο (Cl 2) – αέριο – κιτρινοπράσινο χρώμα – έντονη οσμή – δηλητηριώδες.
