1. Stare solidă
2. Stare lichida
3. Stare gazoasă
4. Schimbare de stare

Studiile de chimie contează. Ce este „substanța”? O substanță este tot ceea ce are masă și volum. Substanța poate fi într-una din cele trei stări: solid, lichid, gazos.

1. Stare solidă

Particulele (moleculele) dintr-un solid sunt combinate într-o structură rigidă de repetare - zăbrele de cristal. Particulele din zăbrele de cristal fac mici vibrații în apropierea centrelor de echilibru. Solid are formă și volum.

2. Stare lichidă

Spre deosebire de solide, un lichid nu are o formă specifică, ci are un volum. Acest lucru se explică prin faptul că în lichide particulele sunt situate la o distanță mai mare unele de altele decât în \u200b\u200bsolide și se mișcă mai activ.

Deoarece particulele din lichide sunt ambalate mai puțin dens decât cele solide, ele nu pot forma o grilă de cristal, prin urmare, lichidele nu au o formă definită.

3. Stare gazoasă

Particulele dintr-un gaz sunt situate la distanțe mai mari decât în \u200b\u200blichide. Mai mult, particulele sunt în continuă mișcare haotică (aleatoare). Prin urmare, gazele au tendința de a umple uniform volumul furnizat (acest lucru implică faptul că gazele nu au o anumită formă).

4. Schimbarea stării de materie

Să luăm un exemplu banal și să urmăm procesul de schimbare a stării apei.

În stare solidă, apa este gheață. Temperatura gheții este mai mică de 0 ° C. Când este încălzită, gheața începe să se topească și să se transforme în apă. Acest lucru se datorează faptului că particulele de gheață din rețeaua de cristal încep să se miște atunci când sunt încălzite, ca urmare a căreia se distruge zăpada. Se numește temperatura la care se topește substanța punct de topire substanțe. Punctul de topire al apei este 0 o C.

Trebuie menționat că până când gheața va fi topită complet, temperatura gheții va fi de 0 oC.

În timpul modificărilor de fază ale substanței, temperatura rămâne constantă

După ce gheața s-a transformat complet în apă, vom continua încălzirea. Temperatura apei va crește, iar mișcarea particulelor sub acțiunea căldurii va accelera din ce în ce mai mult. Acest lucru se întâmplă până când apa atinge următorul său punct de schimbare de stare - fierbere.

Acest moment apare când legăturile particulelor de apă sunt complet rupte și mișcarea lor devine liberă: apa se transformă în abur.

Se numește procesul de tranziție a unei substanțe de la un lichid la o stare gazoasă fierbere

Se numește temperatura la care fierbe lichidul Punct de fierbere.

Trebuie remarcat faptul că punctul de fierbere depinde de presiune. La presiune normală (760 mm Hg), punctul de fierbere al apei este de 100 ° C.

Prin analogie cu topirea: până când apa se transformă complet în abur, temperatura va fi constantă.

Rezuma. În urma încălzirii, am obținut diferite stări de apă în fază:

Gheață → apă → abur sau H 2 0 (t) → H 2 0 (w) → H 2 0 (g)

Ce se întâmplă dacă începem să răcorim vaporii de apă? Nu trebuie să fiți „șapte aripi în frunte” pentru a ghici - procesul invers al schimbărilor de fază în apă va merge:

Abur → apă → gheață

Există unele substanțe care trec de la o stare solidă imediat la una gazoasă, ocolind faza lichidă. Acest proces se numește sublimare sau sublimare. Deci, de exemplu, se comportă „gheață uscată” (dioxid de azot CO 2). Când se încălzește, nu veți vedea o picătură de apă - „gheața uscată” va părea să se evapore în fața ochilor noștri.

Se numește procesul invers de sublimare (tranziția unei substanțe de la un gaz la o stare solidă) sublimare.

În funcție de condițiile corpului, acestea pot fi într-o stare lichidă, solidă sau gazoasă. Aceste condiții sunt numite stări agregative ale materiei .

În gaze, distanța dintre molecule este mult mai mare decât dimensiunea moleculelor. Dacă pereții vasului nu interferează cu gazul, moleculele sale se împrăștie.

În lichide și solide, moleculele sunt situate mai aproape una de cealaltă și, prin urmare, nu pot fi îndepărtate departe unul de celălalt.

Trecerea de la o stare de agregare la alta se numește faza de tranzitie .

Tranziția unei substanțe de la solid la lichid se numește topire și temperatura la care se produce acest lucru este punct de topire . Tranziția unei substanțe de la un lichid la o stare solidă se numește cristalizare și temperatura de tranziție temperatura de cristalizare .

Cantitatea de căldură eliberată în timpul cristalizării corpului sau absorbită de corp în timpul topirii, denumită masa unitară a corpului, este numită căldură specifică de fuziune (cristalizare) λ:

În timpul cristalizării, se eliberează aceeași cantitate de căldură care este absorbită în timpul topirii.

Tranziția unei substanțe de la un lichid la o stare gazoasă se numește vaporizare . Tranziția unei substanțe de la o stare gazoasă la una lichidă se numește condensare . Cantitatea de căldură necesară pentru vaporizare (eliberată în timpul condensării):

Q \u003d Lm,

unde L este căldură specifică de vaporizare (condensare).

Se numește vaporizarea care se produce de pe suprafața lichidului evaporare . Evaporarea poate apărea la orice temperatură. Tranziția lichidului în abur, care are loc în întregul corp, se numește fierbere și temperatura la care fierbe lichidul este punct de fierbere .

In cele din urma, sublimare - aceasta este trecerea unei substanțe dintr-o stare solidă direct la una gazoasă, ocolind stadiul lichid.

Dacă alți parametri de mediu (în special, presiunea) rămân constanți, atunci temperatura corpului nu se modifică în timpul topirii (cristalizării) și fierberii.

Dacă numărul de molecule care ies din lichid este egal cu numărul de molecule care se întorc în lichid, atunci ei spun că a ajuns un echilibru dinamic între lichid și vaporii săi. Aburul în echilibru dinamic cu lichidul său se numește

În această secțiune vom lua în considerare starea de agregareîn care se află materia care ne înconjoară și forțele de interacțiune dintre particulele de materie inerente fiecăreia dintre stările agregate.

1. Stare solidă,

2. Stare lichida și

3. Stare gazoasă.

A patra stare de agregat este adesea distinsă - plasmă.

Uneori, o stare plasmatică este considerată un tip de stare gazoasă.

Plasma - gaz ionizat parțial sau complet, cel mai adesea existând la temperaturi ridicate.

Plasma este cea mai frecventă stare a materiei din univers, deoarece materia stelelor este în această stare.

Pentru fiecare starea de agregare caracteristicile din natura interacțiunii dintre particulele unei substanțe sunt caracteristice, ceea ce afectează proprietățile sale fizice și chimice.

Fiecare substanță poate avea rezidențe în diferite stări agregate. La temperaturi suficient de scăzute, toate substanțele sunt înăuntru stare solidă. Dar pe măsură ce se încălzesc devin lichideapoi gaze. La încălzirea ulterioară, ei ionizează (atomii își pierd o parte din electroni) și trec într-o stare plasmă.

Gaz

Stare gazoasă (din Olanda. gaz, se întoarce la alte greci Χάος ) caracterizat prin legături foarte slabe între particulele sale constitutive.

Moleculele sau atomii care formează un gaz se mișcă la întâmplare și, în același timp, partea predominantă a timpului este la distanțe mari (în comparație cu dimensiunile lor) distanțe unele de altele. Astfel forțele de interacțiune dintre particulele de gaz sunt neglijabile.

Principala caracteristică a gazului este faptul că umple tot spațiul disponibil fără a forma o suprafață. Gazele sunt întotdeauna amestecate. Gazul este o substanță izotropăadică proprietățile sale sunt independente de direcție.

În absența gravitației presiune în toate punctele gazului la fel. În câmpul forțelor gravitaționale, densitatea și presiunea nu sunt identice în fiecare punct, scăzând cu înălțimea. În consecință, în câmpul gravitațional, amestecul de gaze devine neomogen. Gazele grele tind să se stabilească mai jos și mai mult plămâni - pentru a merge sus.

Gazul are o compresibilitate ridicată - odată cu creșterea presiunii crește densitatea acesteia. Odată cu creșterea temperaturii se extinde.

Când este comprimat, gazul poate trece în lichid, dar condensul nu are loc la nici o temperatură, ci la o temperatură sub temperatura critică. Temperatura critică este o caracteristică a unui anumit gaz și depinde de forțele de interacțiune dintre moleculele sale. Deci, de exemplu, gazul heliu poate fi lichefiat doar la o temperatură mai mică decât 4,2 K.

Există gaze care, la răcire, trec într-un solid, ocolind faza lichidă. Transformarea unui lichid într-un gaz se numește evaporare și se numește conversia directă a unui solid într-un gaz sublimare.

Solid

Stare solidă în comparație cu alte state agregative caracterizat prin stabilitatea formei.

Distinge cristalin și solidele amorfe.

Starea cristalină a substanței

Stabilitatea formei solidelor se datorează faptului că majoritatea celor în stare solidă au structură cristalină.

În acest caz, distanțele dintre particulele de materie sunt mici, iar forțele de interacțiune între ele sunt mari, ceea ce determină stabilitatea formei.

Structura cristalină a multor solide este ușor de verificat prin împărțirea unei bucăți de materie și examinarea fracturii rezultate. De obicei la pauză (de exemplu, în zahăr, sulf, metale etc.), fețele fine de cristal situate în unghiuri diferite sunt clar vizibile, strălucind datorită reflectării diferite a luminii de către aceștia.

În cazurile în care cristalele sunt foarte mici, structura cristalină a substanței poate fi determinată cu ajutorul unui microscop.

Forme cristaline

Fiecare substanță se formează cristale o formă foarte specifică.

O varietate de forme cristaline poate fi redusă la șapte grupuri:

1. triclinic (paralelipiped),

2. Monoclinic (prismă cu o paralelogramă la bază),

3. Rombic (cutie dreptunghiulară),

4. tetragonală (cutie dreptunghiulară, cu un pătrat la bază),

5. trigonal,

6. Hexagonal (prismă cu baza centrată corectă
hexagon)

7. Cub (cub).

Multe substanțe, în special fierul, cuprul, diamantul, clorura de sodiu se cristalizează în interior sistem cubic. Cele mai simple forme ale acestui sistem sunt cub, octaedru, tetraedru.

Magneziu, zinc, gheață, cuarț se cristalizează sistem hexagonal. Principalele forme ale acestui sistem sunt prisme hexagonale și bipiramidă.

Cristalele naturale, precum și cristalele obținute prin mijloace artificiale, corespund rar exact unor forme teoretice. De obicei, când substanța topită se solidifică, cristalele cresc împreună și, prin urmare, forma fiecăruia dintre ele nu este tocmai corectă.

Cu toate acestea, oricât de neuniformă este dezvoltarea cristalului, oricât de denaturați forma acestuia, unghiurile la care marginile cristalului converg către aceeași substanță rămân constante.

anizotropia

Caracteristicile corpurilor cristaline nu se limitează numai la forma cristalelor. Deși substanța din cristal este complet omogenă, multe dintre proprietățile sale fizice - rezistența, conductivitatea termică, relația cu lumina etc. - nu sunt întotdeauna aceleași în direcții diferite în interiorul cristalului. Această caracteristică importantă a substanțelor cristaline este numită anizotropie.

Structura internă a cristalelor. Zăbrele de cristal.

Forma externă a cristalului reflectă structura sa internă și se datorează aranjării corecte a particulelor care alcătuiesc cristalul - molecule, atomi sau ioni.

Acest aranjament poate fi reprezentat ca fiind zăbrele de cristal - cadrul spațial format prin intersectarea liniilor drepte. În punctele de intersecție a liniilor - noduri de grilă - centrii particulelor se află.

În funcție de natura particulelor situate în nodurile rețelelor de cristal și de ce forțe de interacțiune predomină într-un cristal dat, se disting următoarele tipuri zăbrele de cristal:

1. molecular,

2. atomic,

3. ionic și

4. metal.

Grătarile moleculare și atomice sunt inerente substanțelor cu legătură covalentă, cele ionice în compuși ionici, cele metalice din metale și aliajele lor.

Zăbrele de cristal atomice

La nodurile de zăbrele atomice sunt atomi. Ele sunt legate între ele. legătură covalentă.

Există relativ puține substanțe cu zăbrele atomice. Aparți de ei diamant siliciu și unii compuși anorganici.

Aceste substanțe sunt caracterizate prin duritate ridicată, sunt refractare și insolubile în aproape orice solvent. Proprietățile lor sunt explicate prin durabilitate. legătură covalentă.

Zăbrele de cristal moleculare

Siturile moleculare de zăpadă conțin molecule. Ele sunt legate între ele. forte intermoleculare.

Există o mulțime de substanțe cu o rețea moleculară. Aparți de ei nemetalecu excepția carbonului și a siliciului, toate compusi organici cu legătură neionică și mulți compuși anorganici.

Forțele interacțiunii intermoleculare sunt mult mai slabe decât forțele de legătură covalentă, prin urmare, cristalele moleculare au duritate scăzută, fuzibile și volatile.

Zăbrele de cristal ionice

La locurile de zăbrele ionice sunt localizate, alternând ioni încărcați pozitiv și negativ. Sunt conectate prin forțe. atracție electrostatică.

Compușii cu o legătură ionică formând zăbrele ionice includ majoritatea sărurilor și un număr mic de oxizi.

Putere grătare ionice inferior celor atomice, dar depășesc moleculare.

Compușii ionici au puncte de topire relativ ridicate. Volatilitatea lor în majoritatea cazurilor nu este mare.

Geamuri metalice

La nodurile de grilaje metalice sunt atomi de metal, între care electronii comuni acestor atomi se mișcă liber.

Prezența electronilor liberi în grilele de cristal ale metalelor poate explica numeroasele proprietăți ale acestora: ductilitate, ductilitate, luciu metalic, conductivitate electrică și termică ridicată

Există substanțe în cristale, dintre care două tipuri de interacțiuni între particule joacă un rol semnificativ. Deci, în grafit, atomii de carbon sunt conectați între ei în aceleași direcții legătură covalentăiar în altele - metal. Prin urmare, rețeaua de grafit poate fi considerată și ca atomic, Si cum metal.

În mulți compuși anorganici, de exemplu, în BeO, ZnS, CuCl, conexiunea dintre particulele situate în siturile de zăbrele este parțial ionic, și parțial covalentă. Prin urmare, zăbrele acestor compuși pot fi considerate intermediare între ionic și atomic.

Stare amorfă a materiei

Proprietățile substanțelor amorfe

Printre solide, există cele în care nu se pot detecta semne de cristale. De exemplu, dacă împărțiți o bucată de sticlă obișnuită, atunci ruperea ei va fi netedă și, spre deosebire de pauzele din cristale, este limitată nu de suprafețe plane, ci de oale.

O imagine similară este observată atunci când crăpați bucăți de rășină, lipici și unele alte substanțe. Această stare de materie este numită amorf.

Diferență între cristalin și amorf corpurile se manifestă mai ales în relația lor cu încălzirea.

În timp ce cristalele fiecărei substanțe se topește la o temperatură strict definită și la aceeași temperatură, există o tranziție de la un lichid la o stare solidă, corpurile amorfe nu au un punct de topire constant. Când este încălzit, corpul amorf se înmoaie treptat, începe să se răspândească și, în final, devine complet lichid. Când este răcit, de asemenea se întărește treptat.

Datorită absenței unui punct de topire specific, corpurile amorfe au o capacitate diferită: multe dintre ele sunt fluide ca fluidele, adică cu acțiune prelungită a forțelor relativ mici, își schimbă treptat forma. De exemplu, o bucată de rășină, așezată pe o suprafață plană, se întinde într-o cameră caldă timp de câteva săptămâni, luând forma unui disc.

Structura substanțelor amorfe

Diferență între cristalină și amorfă starea materiei este următoarea.

Dispunerea ordonată a particulelor într-un cristalreflectată de celula unitate este păstrată pe suprafețe mari de cristale, iar în cazul cristalelor bine formate, în integralitatea lor.

În corpurile amorfe, ordonarea în aranjarea particulelor este respectată numai în zone foarte mici. În plus, într-o serie de corpuri amorfe, chiar și această ordonare locală este doar aproximativă.

Această diferență poate fi rezumată după cum urmează:

• structura cristalului se caracterizează prin ordin de lungă durată,
• structura corpurilor amorfe către aproapele.

Exemple de substanțe amorfe.

Substanțelor amorfe stabile aparțin sticlă (artificial și vulcanic), natural și artificial rășini, lipici, parafină, ceară si etc.

Trecerea de la o stare amorfă la una cristalină.

Unele substanțe pot fi atât în \u200b\u200bstare cristalină cât și în stare amorfă. Silice SiO 2 găsit în natură ca bine educat cristale de cuarțprecum și în stare amorfă ( stint mineral).

unde starea cristalină este întotdeauna mai stabilă. Prin urmare, o tranziție spontană de la o substanță cristalină la una amorfă este imposibilă, iar transformarea inversă - o tranziție spontană de la o stare amorfă la una cristalină - este posibilă și uneori observată.

Un exemplu de astfel de transformare este devitrifiere - cristalizarea spontană a sticlei la temperaturi ridicate, însoțită de distrugerea acesteia.

Stare amorfă multe substanțe sunt obținute la o rată mare de solidificare (răcire) a topiturii lichide.

Pentru metale și aliaje stare amorfă ea este formată, de regulă, dacă topita se răcește într-un timp de ordinul fracțiilor-zeci de milisecunde. Pentru sticlă, o rată de răcire mult mai mică este suficientă.

Cuarţ (SiO2) are, de asemenea, o rată de cristalizare scăzută. Prin urmare, produsele din acesta sunt amorfe. Cu toate acestea, cuarțul natural, care a avut sute și mii de ani pentru cristalizarea în timpul răcirii scoarței terestre sau a straturilor adânci de vulcani, are o structură grosolan-cristalină, în contrast cu sticla vulcanică, înghețată pe suprafață și, prin urmare, amorfă.

lichide

Un fluid este o stare intermediară între un solid și un gaz.

Stare lichida este intermediar între gazos și cristalin. Conform unor proprietăți, lichidele sunt aproape de gaze, după alții - să corpuri solide.

În primul rând, reunește gazele lichide izotropie și fluiditate. Acesta din urmă determină capacitatea unui fluid de a-și schimba ușor forma.

in orice caz densitate mare și compresibilitate redusă lichidele le apropie corpuri solide.

Capacitatea lichidelor de a-și schimba cu ușurință forma indică absența forțelor rigide de interacțiune intermoleculară în ele.

În același timp, compresibilitatea scăzută a lichidelor, care determină capacitatea de a menține un volum constant la o temperatură dată, indică prezența forțelor de interacțiune între particule, deși nu sunt rigide, dar totuși semnificative.

Raportul dintre energia potențială și cinetică.

Fiecare stare de agregat se caracterizează prin propria relație între potențialele și energiile cinetice ale particulelor de materie.

Pentru solide, energia potențială medie a particulelor este mai mare decât energia cinetică medie. Prin urmare, în solide, particulele ocupă anumite poziții unele față de altele și doar oscilează în raport cu aceste poziții.

Pentru gaze, raportul energetic este opusîn urma căreia moleculele de gaz sunt întotdeauna într-o stare de mișcare haotică și forțele de aderență dintre molecule sunt practic absente, astfel încât gazul ocupă întotdeauna întregul volum furnizat.

În cazul lichidelor, energia cinetică și potențială a particulelor este aproximativ aceeași, adică particulele sunt conectate între ele, dar nu rigid. Prin urmare, lichidele sunt fluide, dar au un volum constant la o temperatură dată.

Structurile lichidelor și corpurilor amorfe sunt similare.

Ca urmare a aplicării metodelor de analiză structurală la lichide, s-a constatat că structura lichidele sunt ca niște corpuri amorfe. Majoritatea lichidelor sunt observate comandă pe rază scurtă - numărul vecinilor apropiați pentru fiecare moleculă și poziția lor relativă este aproximativ același în întregul volum al lichidului.

Gradul de ordonare a particulelor în diferite lichide este diferit. În plus, se schimbă cu temperatura.

La temperaturi scăzute, care depășește ușor punctul de topire al unei substanțe date, gradul de ordonare a dispunerii particulelor unui lichid dat este ridicat.

Odată cu creșterea temperaturii, scade și pe măsură ce se încălzește, proprietățile lichidului se apropie din ce în ce mai mult de proprietățile gazului. Când se atinge temperatura critică, diferența dintre lichid și gaz dispare.

Datorită asemănărilor din structura internă a lichidelor și a corpurilor amorfe, acestea din urmă sunt adesea considerate ca lichide cu o vâscozitate foarte mare și numai substanțele în stare cristalină sunt menționate la solide.

Asemuire corpuri amorfe Cu toate acestea, lichidele trebuie amintite că în corpurile amorfe, spre deosebire de lichidele obișnuite, particulele au o mobilitate redusă - la fel ca în cristale.

Stabilirea unei ordini ideale în aranjarea atomilor, adică formarea unui solid, este împiedicată de mișcări termice, caracteristica principală a căreia, după cum știm, este aleatoriu și aleatoriu. Prin urmare, pentru ca o substanță să fie într-o stare solidă, temperatura acesteia trebuie să fie suficient de scăzută - atât de scăzută încât energia mișcărilor termice să fie mai mică decât energia potențială de interacțiune a atomilor.

Un cristal perfect ideal în care toți atomii sunt în echilibru și au o energie minimă, corpul poate fi doar la zero absolut. De fapt, toate substanțele devin solide la temperaturi semnificativ mai mari. Singura excepție este heliul, care rămâne lichid chiar și la zero absolut, dar acest lucru se datorează unor efecte cuantice, despre care vom discuta pe scurt mai jos.

O substanță poate trece într-o stare solidă atât dintr-un lichid, cât și dintr-o stare gazoasă. În ambele cazuri, o astfel de tranziție este o tranziție de la o stare lipsită de simetrie la o stare în care există simetrie (aceasta se referă în orice caz la ordinea pe termen lung existentă în cristale, dar care nu există nici în substanțe lichide, nici gazoase) . Prin urmare, trecerea la starea solidă ar trebui să se producă brusc, adică la o anumită temperatură, în contrast cu tranziția gaz - lichid, care, după cum știm, poate avea loc în mod continuu.

Luați în considerare mai întâi transformarea lichid-solid. Procesul de formare solidă în timpul răcirii unui lichid este procesul de formare a cristalelor (cristalizare) (și are loc la o anumită temperatură, temperatura de cristalizare sau de solidificare. Deoarece energia scade în timpul unei astfel de transformări, este însoțită de eliberarea de energie sub formă de căldură latentă a cristalizării. Transformarea inversă se topește) - apare de asemenea brusc la aceeași temperatură și este însoțit de absorbția de energie sub formă

căldura de fuziune, egală ca mărime cu căldura cristalizării.

Acest lucru se vede clar din graficul temperaturii lichidului de răcire în funcție de timp, prezentat în Fig. 179 (curba a). Secțiunea 1 a curbei a oferă cursul unei scăderi monotonice a temperaturii lichidului datorită eliminării căldurii din acesta. Secțiunea orizontală 2 arată că la o anumită valoare a temperaturii, scăderea acesteia se oprește, în ciuda faptului că eliminarea căldurii continuă. După un timp, temperatura începe să scadă din nou (secțiunea 3). Temperatura corespunzătoare secțiunii 2, aceasta este temperatura de cristalizare. Căldura degajată în timpul cristalizării compensează eliminarea căldurii din substanță și, prin urmare, scăderea temperaturii se oprește temporar. După încheierea procesului de cristalizare, temperatura, acum a solidului, începe din nou să scadă.

Acest comportament al graficului de scădere a temperaturii este caracteristic corpurilor cristaline. Atunci când lichidele de răcire care nu cristalizează (substanțe amorfe), căldura latentă nu este eliberată, iar programul de răcire este o curbă monotonă fără a opri răcirea.

În procesul invers al trecerii unei substanțe de la o stare solidă la cea lichidă (topire), se observă o oprire a creșterii temperaturii pe curba de încălzire, datorită absorbției căldurii latente de fuziune - căldură, datorită căreia se distruge zăpada de cristal (curba din fig. 179).

Pentru a începe cristalizarea, este necesară prezența unui centru sau a centrelor de cristalizare. Astfel de centre ar putea servi ca acumulări aleatorii de particule de fluid aderente între ele, la care se pot alătura tot mai multe particule noi, până când tot lichidul s-a transformat într-un corp solid. Cu toate acestea, formarea unor astfel de acumulări în lichidul în sine este împiedicată de mișcări termice care le distrug chiar înainte de a reuși să dobândească dimensiuni vizibile. Cristalizarea este facilitată foarte mult dacă sunt prezente particule solide suficient de mari de la bun început, sub formă de particule și corpuri de praf, care devin centre de cristalizare.

Formarea centrelor de cristalizare în lichid în sine este facilitată, desigur, cu scăderea temperaturii. Prin urmare, cristalizarea unui lichid pur, lipsit de formațiuni străine,

de obicei începe la o temperatură puțin mai mică decât temperatura de cristalizare adevărată. În condiții obișnuite, există multe centre de cristalizare într-un lichid cristalizant, astfel încât multe lichide se formează în lichidul care se dezvoltă împreună, iar substanța solidificată se dovedește a fi policristalină.

Doar în condiții speciale, care sunt de obicei dificil de furnizat, se poate obține un singur cristal - un singur cristal care crește dintr-un singur centru de cristalizare. Dacă sunt asigurate aceleași condiții pentru acumularea particulelor pentru toate direcțiile, atunci cristalul este obținut corect fațetat în funcție de proprietățile sale de simetrie.

Tranziția lichid - solid, precum și transformarea inversă, este o tranziție de fază, deoarece stările lichide și solide pot fi considerate două faze ale materiei. Ambele faze la o temperatură de cristalizare (topire) pot intra în contact între ele, în timp ce sunt în echilibru (gheața, de exemplu, poate pluti în apă fără să se topească), la fel cum un lichid și vaporii săi saturați pot fi în echilibru.

La fel cum punctul de fierbere depinde de presiune, temperatura de cristalizare (și punctul său egal de topire) depinde și de presiune, crescând de obicei odată cu creșterea presiunii. Crește deoarece presiunea externă apropie atomii și pentru a sparge rețeaua de cristal în timpul topirii, atomii trebuie separați unul de celălalt: la o presiune mai mare, aceasta necesită mai multă energie a mișcărilor termice, adică o temperatură mai ridicată.

În fig. 180 arată o dependență de presiune a punctului de topire (cristalizare). O curbă solidă împarte întreaga zonă în două părți. Zona din stânga curbei corespunde stării solide, iar zona din dreapta curbei corespunde stării lichide. Orice punct situat pe curba de topire în sine corespunde echilibrului fazelor solide și lichide: la aceste presiuni și temperaturi, substanța din stările lichide și solide este în echilibru, în contact între ele, iar lichidul nu se întărește, iar solidul nu se topește.

Linia punctată din Fig. Figura 180 prezintă curba de topire pentru acele câteva substanțe (bismut, antimoniu, gheață, germaniu) în care, în timpul solidificării, volumul nu scade, ci crește. Astfel de

substanțe, în mod natural, temperatura de topire scade odată cu creșterea presiunii.

Modificarea temperaturii de topire este asociată cu o modificare a presiunii de către raportul Clapeyron - Clausius:

Iată punctul de topire (cristalizare) și sunt volumele molare ale fazelor lichide și solide și, respectiv, căldura molară de topire.

Această formulă este valabilă și pentru alte tranziții de fază. În special, în cazul evaporării și condensului, formula Clapeyron-Clausius a fost derivată în Ch. VII [vezi (105.6)].

Din formula Clapeyron - Clausius, se poate observa că semnul modificării temperaturii de topire cu presiune este determinat de care dintre cele două cantități sau mai multe. Abruptul curbei depinde și de căldura latentă a tranziției, cu cât este mai mică cu cât temperatura de topire se modifică cu presiunea. In masa. 20 arată valorile căldurii de fuziune specifice (adică, referite la masa unitară) pentru unele substanțe.

Tabelul 20 (vezi scanarea) Căldura specifică de fuziune pentru unele substanțe

Ecuația Clapeyron-Clausius poate fi scrisă în următoarea formă:

Această ecuație arată modul în care presiunea sub care sunt localizate ambele faze de echilibru se schimbă cu temperatura.

Un corp solid poate fi format nu numai prin cristalizarea unui lichid, ci și prin condensarea unui gaz (vapori) într-un cristal, ocolind faza lichidă. În același timp, este eliberată și căldura latentă de tranziție, care este totuși mai mare decât căldura latentă a fuziunii. La urma urmei, formarea unui solid la o anumită temperatură și presiune poate apărea atât direct dintr-o stare gazoasă, cât și prin lichefiere preliminară, în ambele

cazuri, stările inițiale și finale sunt aceleași. Diferența de energie a acestor stări este aceeași. Între timp, în al doilea caz, în primul rând, căldura latentă a condensului este eliberată în timpul tranziției de la starea gazoasă la cea lichidă și, în al doilea rând, căldura latentă a cristalizării este trecerea de la starea lichidă la cea solidă. Rezultă că căldura latentă în timpul formării directe a unui solid din faza gazoasă trebuie să fie egală cu suma căldurii de condensare și cristalizare din lichid. Aceasta se aplică numai căldurilor măsurate la punctul de topire. La temperaturi mai scăzute, căldura condensului din gaz crește.

Procesul invers al evaporării unui solid se numește de obicei sublimare sau sublimare. Particulele care se evaporă dintr-un solid formează un vapor deasupra acestuia în același mod ca și când se evaporă lichidul. La anumite presiuni și temperaturi, aburul și solidul pot fi în echilibru. Aburul în echilibru cu un solid se mai numește abur saturat. Ca și în cazul unui lichid, elasticitatea vaporilor saturați asupra unui solid depinde de temperatură, scăzând rapid odată cu scăderea temperaturii, astfel încât pentru multe solide la temperaturi obișnuite, elasticitatea vaporilor saturați este neglijabilă.

În fig. 181 arată un grafic al dependenței de temperatură a unei elasticități abur saturate. Această curbă este o linie de echilibru a fazelor solide și gazoase. Zona din stânga curbei corespunde unei stări solide, din dreapta acesteia unei stări gazoase. Sublimarea, precum și topirea, sunt asociate cu distrugerea zăbrelei și necesită cheltuiala de energie necesară pentru aceasta. Această energie se manifestă ca fiind căldura latentă de sublimare (sublimare), egală, desigur, cu căldura latentă a condensului. Căldura sublimării este, prin urmare, suma căldurilor de topire și vaporizare.