Kama tunavyojua tayari, dutu inaweza kuwepo katika hali tatu za mkusanyiko: yenye gesi, ngumu Na kioevu. Oksijeni, ambayo katika hali ya kawaida iko katika hali ya gesi, kwa joto la -194 ° C inabadilishwa kuwa kioevu cha hudhurungi, na kwa joto la -218.8 ° C inabadilika kuwa misa kama theluji na fuwele za bluu.
Kiwango cha joto kwa kuwepo kwa dutu katika hali imara imedhamiriwa na pointi za kuchemsha na za kuyeyuka. Mango ni fuwele Na amofasi.
U vitu vya amofasi hakuna kiwango cha myeyuko kilichowekwa - inapokanzwa, hupunguza polepole na kugeuka kuwa hali ya maji. Katika hali hii, kwa mfano, resini mbalimbali na plastiki hupatikana.
Dutu za fuwele Wanatofautishwa na mpangilio wa kawaida wa chembe ambazo zinajumuisha: atomi, molekuli na ioni, kwa alama zilizoainishwa madhubuti katika nafasi. Wakati pointi hizi zimeunganishwa na mistari ya moja kwa moja, mfumo wa anga huundwa, inaitwa latiti ya kioo. Pointi ambazo chembe za fuwele ziko huitwa nodi za kimiani.
Nodi za kimiani tunazofikiria zinaweza kuwa na ioni, atomi na molekuli. Chembe hizi hufanya harakati za oscillatory. Wakati joto linapoongezeka, aina mbalimbali za oscillations hizi pia huongezeka, ambayo inaongoza kwa upanuzi wa joto wa miili.
Kulingana na aina ya chembe zilizo kwenye nodi za glasi na asili ya unganisho kati yao, aina nne za lati za fuwele zinajulikana: ionic, atomiki, molekuli Na chuma.
Ionic Hizi huitwa lati za kioo ambazo ioni ziko kwenye nodi. Wao huundwa na vitu vilivyo na vifungo vya ionic, vinavyoweza kuunganisha ioni zote rahisi Na+, Cl-, na tata SO24-, OH-. Kwa hivyo, lati za kioo za ionic zina chumvi, baadhi ya oksidi na hidroksili za metali, i.e. vitu ambavyo kuna dhamana ya kemikali ya ionic. Zingatia fuwele ya kloridi ya sodiamu; ina mchanganyiko mzuri wa Na+ na CL-ions hasi, kwa pamoja huunda kimiani chenye umbo la mchemraba. Vifungo kati ya ioni kwenye fuwele kama hiyo ni thabiti sana. Kwa sababu hii, vitu vilivyo na kimiani cha ioni vina nguvu na ugumu wa juu kiasi; ni kinzani na sio tete.
Atomiki Lati za kioo ni lati za kioo ambazo nodi zake zina atomi za kibinafsi. Katika lati kama hizo, atomi zimeunganishwa kwa kila mmoja kwa vifungo vikali sana. Kwa mfano, almasi ni mojawapo ya marekebisho ya allotropic ya kaboni.
Dutu zilizo na kimiani ya kioo cha atomiki sio kawaida sana kwa asili. Hizi ni pamoja na boroni ya fuwele, silicon na germanium, pamoja na vitu vyenye ngumu, kwa mfano wale walio na oksidi ya silicon (IV) - SiO 2: silika, quartz, mchanga, kioo cha mwamba.
Dutu nyingi zilizo na kimiani ya fuwele ya atomiki zina viwango vya juu sana vya kuyeyuka (kwa almasi inazidi 3500 ° C), vitu kama hivyo ni vikali na ngumu, karibu haviwezi kuyeyuka.
Molekuli Hizi huitwa lati za kioo ambazo molekuli ziko kwenye nodi. Vifungo vya kemikali katika molekuli hizi pia vinaweza kuwa polar (HCl, H 2 0) au zisizo za polar (N 2, O 3). Na ingawa atomi zilizo ndani ya molekuli zimeunganishwa na vifungo vyenye nguvu sana, nguvu dhaifu za mvuto wa kati ya molekuli hufanya kazi kati ya molekuli zenyewe. Ndiyo maana vitu vilivyo na lati za kioo za molekuli vina sifa ya ugumu wa chini, kiwango cha chini cha kuyeyuka, na tete.
Mfano wa vitu kama hivyo ni pamoja na maji ngumu - barafu, monoksidi kaboni (IV) - "barafu kavu", kloridi ya hidrojeni na sulfidi hidrojeni, vitu rahisi vilivyoundwa na moja - (gesi nzuri), mbili - (H 2, O 2, CL 2, N 2, I 2), tatu - (O 3), nne - (P 4), molekuli nane-atomiki (S 8). Idadi kubwa ya misombo ya kikaboni imara ina lati za kioo za molekuli (naphthalene, glucose, sukari).
blog.site, wakati wa kunakili nyenzo kwa ukamilifu au sehemu, kiunga cha chanzo asili kinahitajika.
Mpito wa dutu kutoka hali ya fuwele ngumu hadi kioevu inaitwa kuyeyuka. Ili kuyeyuka mwili wa fuwele thabiti, lazima iwe moto kwa joto fulani, ambayo ni, joto lazima litolewe.Halijoto ambayo dutu inayeyuka inaitwakiwango myeyuko wa dutu.
Mchakato wa reverse-mpito kutoka kwa kioevu hadi hali imara-hutokea wakati joto linapungua, yaani, joto huondolewa. Mpito wa dutu kutoka kwa kioevu hadi hali ngumu inaitwaugumu , au kioolization . Halijoto ambayo dutu huangazia inaitwajoto la kiootions .
Uzoefu unaonyesha kuwa dutu yoyote huangaza na kuyeyuka kwa joto sawa.
Takwimu inaonyesha grafu ya joto la mwili wa fuwele (barafu) dhidi ya wakati wa joto (kutoka kwa uhakika A kwa uhakika D) na wakati wa baridi (kutoka kwa uhakika D kwa uhakika K). Inaonyesha muda kando ya mhimili mlalo, na halijoto kwenye mhimili wima.
Grafu inaonyesha kwamba uchunguzi wa mchakato ulianza kutoka wakati joto la barafu lilikuwa -40 ° C, au, kama wanasema, hali ya joto wakati wa mwanzo wa wakati. tmwanzo= -40 °C (hatua A kwenye grafu). Kwa kupokanzwa zaidi, joto la barafu huongezeka (kwenye grafu hii ni sehemu AB) Joto huongezeka hadi 0 ° C - joto la kuyeyuka kwa barafu. Katika 0 ° C, barafu huanza kuyeyuka na joto lake huacha kupanda. Wakati wote wa kuyeyuka (yaani hadi barafu yote itayeyuka), hali ya joto ya barafu haibadilika, ingawa burner inaendelea kuwaka na joto hutolewa. Mchakato wa kuyeyuka unalingana na sehemu ya mlalo ya grafu Jua . Ni baada tu ya barafu kuyeyuka na kugeuka kuwa maji ndipo hali ya joto huanza kupanda tena (sehemu CD) Baada ya joto la maji kufikia +40 ° C, burner inazimishwa na maji huanza kupungua, yaani, joto huondolewa (kwa kufanya hivyo, unaweza kuweka chombo na maji kwenye chombo kingine, kikubwa na barafu). Joto la maji huanza kupungua (sehemu DE) Wakati joto linafikia 0 ° C, joto la maji huacha kupungua, licha ya ukweli kwamba joto bado huondolewa. Huu ni mchakato wa crystallization ya maji - malezi ya barafu (sehemu ya usawa E.F.). Mpaka maji yote yanageuka kuwa barafu, hali ya joto haitabadilika. Ni baada tu ya hii ambapo joto la barafu huanza kupungua (sehemu FK).
Kuonekana kwa grafu iliyozingatiwa inaelezewa kama ifuatavyo. Eneo limewashwa AB Kutokana na joto linalotolewa, wastani wa nishati ya kinetic ya molekuli za barafu huongezeka, na joto lake linaongezeka. Eneo limewashwa Jua nishati yote iliyopokelewa na yaliyomo ya chupa hutumiwa kwa uharibifu wa kimiani ya kioo cha barafu: mpangilio wa anga ulioamuru wa molekuli zake hubadilishwa na iliyoharibika, umbali kati ya molekuli hubadilika, i.e. Molekuli hupangwa upya kwa namna ambayo dutu hii inakuwa kioevu. Nishati ya kinetic ya wastani ya molekuli haibadilika, kwa hiyo hali ya joto inabaki bila kubadilika. Kuongezeka zaidi kwa joto la maji ya barafu yaliyoyeyushwa (katika eneo hilo CD) inamaanisha kuongezeka kwa nishati ya kinetic ya molekuli za maji kutokana na joto linalotolewa na burner.
Wakati wa kupoza maji (sehemu DE) sehemu ya nishati inachukuliwa kutoka kwayo, molekuli za maji hutembea kwa kasi ya chini, wastani wao wa nishati ya kinetic hupungua - joto hupungua, maji hupungua. Kwa 0°C (sehemu ya mlalo E.F.) molekuli huanza kujipanga kwa mpangilio fulani, na kutengeneza kimiani cha kioo. Mpaka mchakato huu ukamilika, hali ya joto ya dutu haitabadilika, licha ya kuondolewa kwa joto, ambayo ina maana kwamba wakati wa kuimarisha, kioevu (maji) hutoa nishati. Hii ndio nishati ambayo barafu ilichukua, na kugeuka kuwa kioevu (sehemu Jua) Nishati ya ndani ya kioevu ni kubwa kuliko ile ya kigumu. Wakati wa kuyeyuka (na fuwele), nishati ya ndani ya mwili hubadilika ghafla.
Vyuma ambavyo huyeyuka kwa joto zaidi ya 1650 ºº huitwa kinzani(titanium, chromium, molybdenum, nk). Tungsten ina kiwango cha juu zaidi cha kuyeyuka kati yao - karibu 3400 ° C. Metali za kinzani na misombo yake hutumika kama nyenzo zinazostahimili joto katika ujenzi wa ndege, roketi na teknolojia ya anga, na nishati ya nyuklia.
Hebu tusisitize tena kwamba wakati wa kuyeyuka, dutu inachukua nishati. Wakati wa crystallization, kinyume chake, huifungua kwenye mazingira. Kupokea kiasi fulani cha joto kilichotolewa wakati wa fuwele, kati huwaka. Hii inajulikana kwa ndege wengi. Haishangazi wanaweza kuonekana wakati wa baridi katika hali ya hewa ya baridi wakiwa wameketi kwenye barafu inayofunika mito na maziwa. Kutokana na kutolewa kwa nishati wakati barafu hutengeneza, hewa juu yake ni joto la digrii kadhaa kuliko miti katika msitu, na ndege huchukua fursa hii.
Kuyeyuka kwa vitu vya amofasi.
Upatikanaji wa fulani viwango vya kuyeyuka- Hii ni kipengele muhimu cha vitu vya fuwele. Ni kwa kipengele hiki kwamba wanaweza kutofautishwa kwa urahisi kutoka kwa miili ya amorphous, ambayo pia imeainishwa kama yabisi. Hizi ni pamoja na, hasa, kioo, resini za viscous sana, na plastiki.
Dutu za amofasi(tofauti na zile za fuwele) hazina kiwango maalum cha kuyeyuka - haziyeyuki, lakini laini. Inapokanzwa, kipande cha glasi, kwa mfano, kwanza inakuwa laini kutoka kwa ngumu, inaweza kuinama au kunyoosha kwa urahisi; kwa joto la juu, kipande huanza kubadilisha sura yake chini ya ushawishi wa mvuto wake mwenyewe. Wakati inapokanzwa, molekuli nene ya viscous huchukua sura ya chombo ambacho kinalala. Misa hii ni nene kwanza, kama asali, kisha kama cream ya sour, na hatimaye inakuwa karibu kioevu sawa cha viscosity kama maji. Hata hivyo, haiwezekani kuonyesha joto fulani la mabadiliko ya imara ndani ya kioevu hapa, kwani haipo.
Sababu za hii ziko katika tofauti ya kimsingi katika muundo wa miili ya amorphous kutoka kwa muundo wa zile za fuwele. Atomi katika miili ya amofasi hupangwa kwa nasibu. Miili ya amorphous inafanana na kioevu katika muundo wao. Tayari katika kioo imara, atomi hupangwa kwa nasibu. Hii ina maana kwamba kuongeza joto la kioo huongeza tu aina mbalimbali za vibrations za molekuli zake, kuwapa hatua kwa hatua uhuru mkubwa zaidi na zaidi wa harakati. Kwa hiyo, kioo hupunguza hatua kwa hatua na haionyeshi mpito mkali wa "imara-kioevu", tabia ya mpito kutoka kwa mpangilio wa molekuli kwa utaratibu mkali hadi usio na utaratibu.
Joto la fusion.
Joto la kuyeyuka- hii ni kiasi cha joto ambacho kinapaswa kuingizwa kwa dutu kwa shinikizo la mara kwa mara na joto la mara kwa mara sawa na kiwango cha kuyeyuka ili kuibadilisha kabisa kutoka hali ya fuwele imara hadi kioevu. Joto la fusion ni sawa na kiasi cha joto ambacho hutolewa wakati wa fuwele ya dutu kutoka kwa hali ya kioevu. Wakati wa kuyeyuka, joto lote linalotolewa kwa dutu huenda kuongeza nishati inayowezekana ya molekuli zake. Nishati ya kinetic haibadilika tangu kuyeyuka hutokea kwa joto la kawaida.
Kwa kujifunza kwa majaribio kuyeyuka kwa vitu mbalimbali vya molekuli sawa, mtu anaweza kutambua kwamba kiasi tofauti cha joto kinahitajika ili kuzibadilisha kuwa kioevu. Kwa mfano, ili kuyeyuka kilo moja ya barafu, unahitaji kutumia 332 J ya nishati, na ili kuyeyuka kilo 1 ya risasi - 25 kJ.
Kiasi cha joto kinachotolewa na mwili kinachukuliwa kuwa hasi. Kwa hiyo, wakati wa kuhesabu kiasi cha joto iliyotolewa wakati wa fuwele ya dutu yenye wingi m, unapaswa kutumia fomula sawa, lakini kwa ishara ya minus:
Joto la mwako.
Joto la mwako(au thamani ya kaloriki, maudhui ya kalori) ni kiasi cha joto kinachotolewa wakati wa mwako kamili wa mafuta.
Ili joto miili, nishati iliyotolewa wakati wa mwako wa mafuta hutumiwa mara nyingi. Mafuta ya kawaida (makaa ya mawe, mafuta, petroli) yana kaboni. Wakati wa mwako, atomi za kaboni huchanganyika na atomi za oksijeni hewani na kuunda molekuli za kaboni dioksidi. Nishati ya kinetic ya molekuli hizi inageuka kuwa kubwa zaidi kuliko ile ya chembe za awali. Kuongezeka kwa nishati ya kinetic ya molekuli wakati wa mwako huitwa kutolewa kwa nishati. Nishati iliyotolewa wakati wa mwako kamili wa mafuta ni joto la mwako wa mafuta haya.
Joto la mwako wa mafuta hutegemea aina ya mafuta na wingi wake. Uzito mkubwa wa mafuta, zaidi ya kiasi cha joto kilichotolewa wakati wa mwako wake kamili.
Kiasi cha kimwili kinachoonyesha kiasi cha joto kinachotolewa wakati wa mwako kamili wa mafuta yenye uzito wa kilo 1 huitwa. joto maalum la mwako wa mafuta.Joto maalum la mwako huteuliwa na baruaqna hupimwa kwa joules kwa kilo (J/kg).
Kiasi cha joto Q iliyotolewa wakati wa mwako m kilo ya mafuta imedhamiriwa na formula:
Ili kupata kiasi cha joto kilichotolewa wakati wa mwako kamili wa mafuta ya molekuli ya kiholela, joto maalum la mwako wa mafuta haya lazima liongezwe na wingi wake.
Muundo wa maada hauamuliwa tu na mpangilio wa jamaa wa atomi katika chembe za kemikali, lakini pia na eneo la chembe hizi za kemikali kwenye nafasi. Mpangilio uliopangwa zaidi wa atomi, molekuli na ioni ni ndani fuwele(kutoka Kigiriki" fuwele" - barafu), ambapo chembe za kemikali (atomi, molekuli, ions) hupangwa kwa utaratibu fulani, na kutengeneza kimiani ya kioo katika nafasi. Chini ya hali fulani za malezi, wanaweza kuwa na sura ya asili ya polihedra ya kawaida ya ulinganifu. Hali ya fuwele ni sifa ya kuwepo kwa utaratibu wa muda mrefu katika mpangilio wa chembe na kimiani kioo ulinganifu.
Hali ya amorphous ina sifa ya kuwepo kwa utaratibu wa muda mfupi tu. Miundo ya dutu ya amofasi inafanana na vimiminiko, lakini ina unyevu mdogo sana. Hali ya amofasi kwa kawaida haina msimamo. Chini ya ushawishi wa mizigo ya mitambo au mabadiliko ya joto, miili ya amorphous inaweza kuangaza. Reactivity ya vitu katika hali ya amorphous ni ya juu zaidi kuliko katika hali ya fuwele.
Dutu za amofasi
Ishara kuu amofasi(kutoka Kigiriki" amofasi" - isiyo na umbo) hali ya jambo - kutokuwepo kwa kimiani ya atomiki au ya Masi, ambayo ni, upimaji wa pande tatu wa muundo wa tabia ya hali ya fuwele.
Wakati dutu ya kioevu imepozwa, haiangazi kila wakati. chini ya hali fulani, hali ya amofasi isiyo na usawa (ya kioo) inaweza kuunda. Hali ya kioo inaweza kuwa na vitu rahisi (kaboni, fosforasi, arseniki, sulfuri, selenium), oksidi (kwa mfano, boroni, silicon, fosforasi), halidi, chalcogenides, na polima nyingi za kikaboni.
Katika hali hii, dutu hii inaweza kuwa imara kwa muda mrefu, kwa mfano, umri wa glasi fulani za volkeno inakadiriwa kuwa mamilioni ya miaka. Tabia za kimwili na kemikali za dutu katika hali ya kioo ya amofasi inaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa kutoka kwa mali ya dutu ya fuwele. Kwa mfano, dioksidi ya glasi ya germanium inafanya kazi zaidi kwa kemikali kuliko ile ya fuwele. Tofauti katika mali ya hali ya kioevu na imara ya amorphous imedhamiriwa na asili ya harakati ya joto ya chembe: katika hali ya amorphous, chembe zina uwezo wa harakati za oscillatory na za mzunguko tu, lakini haziwezi kusonga ndani ya dutu.
Kuna vitu ambavyo vinaweza kuwepo tu kwa fomu imara katika hali ya amorphous. Hii inarejelea polima zilizo na mlolongo usio wa kawaida wa vitengo.
Miili ya Amorphous isotropiki, yaani, mali zao za mitambo, macho, umeme na nyingine hazitegemei mwelekeo. Miili ya amofasi haina kiwango cha kuyeyuka kisichobadilika: kuyeyuka hufanyika katika safu fulani ya joto. Mpito wa dutu ya amorphous kutoka imara hadi hali ya kioevu haipatikani na mabadiliko ya ghafla ya mali. Mfano wa kimwili wa hali ya amorphous bado haujaundwa.
Dutu za fuwele
Imara fuwele- muundo wa pande tatu unaojulikana na kurudiwa kwa nguvu kwa kipengele sawa cha kimuundo ( seli ya kitengo) katika pande zote. Seli ya kitengo ni ujazo mdogo zaidi wa fuwele katika mfumo wa parallelepiped, inayojirudia idadi isiyo na kikomo ya nyakati katika fuwele.
Sura sahihi ya kijiometri ya fuwele imedhamiriwa, kwanza kabisa, na muundo wao wa ndani wa kawaida. Ikiwa, badala ya atomi, ioni au molekuli kwenye fuwele, tunaonyesha alama kama vituo vya mvuto wa chembe hizi, tunapata usambazaji wa kawaida wa pande tatu wa nukta kama hizo, inayoitwa kimiani ya fuwele. Pointi zenyewe zinaitwa nodi kimiani kioo.
Aina za lati za kioo
Kulingana na chembe gani za kimiani za fuwele na asili ya dhamana ya kemikali kati yao ni, aina tofauti za fuwele zinajulikana.
Fuwele za ionic huundwa na cations na anions (kwa mfano, chumvi na hidroksidi za metali nyingi). Ndani yao kuna dhamana ya ionic kati ya chembe.
Fuwele za ionic zinaweza kujumuisha monatomic ioni. Hivi ndivyo fuwele hujengwa kloridi ya sodiamu, iodidi ya potasiamu, floridi ya kalsiamu.
Kesi za chuma za monatomiki na anions za polyatomic, kwa mfano, ioni ya nitrati NO 3 -, ioni ya sulfate SO 4 2-, carbonate ion CO 3 2-, kushiriki katika uundaji wa fuwele za ionic za chumvi nyingi.
Haiwezekani kutenganisha molekuli moja katika kioo cha ionic. Kila cation inavutiwa na kila anion na inakataliwa na cations nyingine. Kioo nzima kinaweza kuzingatiwa molekuli kubwa. Ukubwa wa molekuli hiyo sio mdogo, kwani inaweza kukua kwa kuongeza cations mpya na anions.
Misombo mingi ya ioni huangaza katika moja ya aina za kimuundo, ambazo hutofautiana kutoka kwa kila mmoja kwa thamani ya nambari ya uratibu, yaani, idadi ya majirani karibu na ioni iliyotolewa (4, 6 au 8). Kwa misombo ya ionic yenye idadi sawa ya cations na anions, aina nne kuu za lati za kioo zinajulikana: kloridi ya sodiamu (nambari ya uratibu wa ioni zote mbili ni 6), kloridi ya cesium (nambari ya uratibu wa ioni zote mbili ni 8), sphalerite na wurtzite. (aina zote mbili za kimuundo zina sifa ya nambari ya uratibu wa cation na anion sawa na 4). Ikiwa idadi ya cations ni nusu ya idadi ya anions, basi idadi ya uratibu wa cations lazima iwe mara mbili ya idadi ya uratibu wa anions. Katika kesi hii, aina za miundo ya fluorite (nambari za uratibu 8 na 4), rutile (nambari za uratibu 6 na 3), na cristobalite (nambari za uratibu 4 na 2) zinatambuliwa.
Kwa kawaida fuwele za ionic ni ngumu lakini ni brittle. Udhaifu wao ni kwa sababu ya ukweli kwamba hata kwa mabadiliko kidogo ya fuwele, cations na anions huhamishwa kwa njia ambayo nguvu za kuchukiza kati ya ioni kama hizo huanza kushinda nguvu za kuvutia kati ya cations na anions, na fuwele huharibiwa.
Fuwele za ioni zina viwango vya juu vya kuyeyuka. Katika hali ya kuyeyuka, vitu vinavyotengeneza fuwele za ioni hupitisha umeme. Wakati kufutwa katika maji, vitu hivi hutengana katika cations na anions, na ufumbuzi unaosababishwa hufanya sasa umeme.
Umumunyifu mkubwa katika vimumunyisho vya polar, unafuatana na kutengana kwa electrolytic, ni kutokana na ukweli kwamba katika mazingira ya kutengenezea yenye kiwango cha juu cha dielectric ε, nishati ya kivutio kati ya ions hupungua. Mzunguko wa dielectric wa maji ni mara 82 zaidi kuliko utupu (uwepo wa masharti katika kioo cha ionic), na mvuto kati ya ions katika suluhisho la maji hupungua kwa kiasi sawa. Athari inaimarishwa na ufumbuzi wa ions.
Fuwele za atomiki zinajumuisha atomi za kibinafsi zilizoshikiliwa pamoja na vifungo vya ushirikiano. Kati ya vitu rahisi, vitu vya boroni tu na kikundi cha IVA vina lati kama hizo za fuwele. Mara nyingi, misombo ya zisizo za metali na kila mmoja (kwa mfano, dioksidi ya silicon) pia huunda fuwele za atomiki.
Kama vile fuwele za ionic, fuwele za atomiki zinaweza kuchukuliwa kuwa molekuli kubwa. Ni za kudumu sana na ngumu, na hazifanyi joto na umeme vizuri. Dutu zilizo na glasi za atomiki huyeyuka kwa joto la juu. Wao ni kivitendo hakuna katika vimumunyisho yoyote. Wao ni sifa ya reactivity ya chini.
Fuwele za Masi hujengwa kutoka kwa molekuli za kibinafsi, ndani ambayo atomi huunganishwa na vifungo vya ushirikiano. Nguvu dhaifu za intermolecular hutenda kati ya molekuli. Zinaharibiwa kwa urahisi, kwa hivyo fuwele za Masi zina viwango vya chini vya kuyeyuka, ugumu wa chini, na tete ya juu. Dutu zinazounda lati za kioo za molekuli hazina conductivity ya umeme, na ufumbuzi wao na kuyeyuka pia haufanyi sasa umeme.
Nguvu za kiingilizi hutokea kwa sababu ya mwingiliano wa kielektroniki wa elektroni zenye chaji hasi za molekuli moja yenye viini vilivyo na chaji chanya za molekuli za jirani. Nguvu ya mwingiliano wa intermolecular inathiriwa na mambo mengi. Muhimu zaidi kati yao ni uwepo wa vifungo vya polar, yaani, mabadiliko ya wiani wa elektroni kutoka kwa atomi moja hadi nyingine. Kwa kuongeza, mwingiliano wa intermolecular ni nguvu kati ya molekuli na idadi kubwa ya elektroni.
Nyingi zisizo za metali katika mfumo wa vitu rahisi (kwa mfano, iodini I 2 , argon Ar, sulfuri S 8) na misombo kwa kila mmoja (kwa mfano, maji, dioksidi kaboni, kloridi hidrojeni), pamoja na karibu vitu vyote vya kikaboni vilivyo imara huunda fuwele za Masi.
Vyuma vina sifa ya kimiani ya kioo ya metali. Ina dhamana ya metali kati ya atomi. Katika fuwele za chuma, viini vya atomi hupangwa kwa namna ambayo kufunga kwao ni mnene iwezekanavyo. Uunganisho katika fuwele kama hizo hutolewa na kuenea katika fuwele nzima. Fuwele za metali zina upitishaji wa hali ya juu wa umeme na mafuta, mng'ao wa metali na uwazi, na ulemavu rahisi.
Uainishaji wa lati za kioo hufanana na kesi za kupunguza. Fuwele nyingi za vitu vya isokaboni ni za aina za kati - covalent-ionic, molekuli-covalent, nk. Kwa mfano, katika kioo grafiti Ndani ya kila safu, vifungo ni covalent-metallic, na kati ya tabaka ni intermolecular.
Isomorphism na polymorphism
Dutu nyingi za fuwele zina miundo sawa. Wakati huo huo, dutu sawa inaweza kuunda miundo tofauti ya kioo. Hii inaonekana katika matukio isomorphism Na polymorphism.
Isomorphism iko katika uwezo wa atomi, ioni au molekuli kuchukua nafasi ya kila mmoja katika miundo ya fuwele. Neno hili (kutoka kwa Kigiriki " iso"- sawa na" morphe" - fomu) ilipendekezwa na E. Mitscherlich mwaka wa 1819. Sheria ya isomorphism iliundwa na E. Mitscherlich mwaka wa 1821 kwa njia hii: "Nambari sawa za atomi, zilizounganishwa kwa njia sawa, hutoa fomu sawa za fuwele; Zaidi ya hayo, umbo la fuwele hautegemei asili ya kemikali ya atomi, lakini imedhamiriwa tu na idadi yao na nafasi ya jamaa."
Akifanya kazi katika maabara ya kemikali ya Chuo Kikuu cha Berlin, Mitscherlich alivutia ufanano kamili wa fuwele za risasi, bariamu na salfati za strontium na kufanana kwa aina za fuwele za vitu vingine vingi. Uchunguzi wake ulivutia usikivu wa mwanakemia maarufu wa Uswidi J.-Ya. Berzelius, ambaye alipendekeza kwamba Mitscherlich kuthibitisha mifumo iliyozingatiwa kwa kutumia mfano wa misombo ya asidi ya fosforasi na arseniki. Kama tokeo la uchunguzi huo, ilifikia mkataa kwamba “misururu hiyo miwili ya chumvi hutofautiana tu kwa kuwa moja ina arseniki kama asidi kali ya asidi, na ile nyingine ina fosforasi.” Ugunduzi wa Mitscherlich hivi karibuni ulivutia umakini wa wataalamu wa madini, ambao walianza utafiti juu ya shida ya uingizwaji wa isomorphic wa vitu kwenye madini.
Wakati wa fuwele ya pamoja ya vitu vinavyokabiliwa na isomorphism ( isomorphic dutu), fuwele zilizochanganywa (mchanganyiko wa isomorphic) huundwa. Hii inawezekana tu ikiwa chembe zinazobadilishana zinatofautiana kidogo kwa saizi (si zaidi ya 15%). Kwa kuongeza, vitu vya isomorphic lazima iwe na mpangilio sawa wa anga wa atomi au ioni na, kwa hiyo, fuwele zinazofanana katika sura ya nje. Dutu hizo ni pamoja na, kwa mfano, alum. Katika fuwele za alum ya potasiamu KAl(SO 4) 2 . 12H 2 O cations potasiamu inaweza kubadilishwa kwa sehemu au kabisa na cations rubidium au amonia, na cations alumini na cations chromium(III) au chuma(III).
Isomorphism imeenea katika asili. Madini mengi ni mchanganyiko wa isomorphic wa muundo tata, tofauti. Kwa mfano, katika madini ya sphalerite ZnS, hadi 20% ya atomi za zinki zinaweza kubadilishwa na atomi za chuma (wakati ZnS na FeS zina miundo tofauti ya kioo). Isomorphism inahusishwa na tabia ya kijiografia ya vipengele vya nadra na vya kufuatilia, usambazaji wao katika miamba na ores, ambapo zimo kwa namna ya uchafu wa isomorphic.
Uingizaji wa isomorphic huamua mali nyingi muhimu za vifaa vya bandia vya teknolojia ya kisasa - semiconductors, ferromagnets, vifaa vya laser.
Dutu nyingi zinaweza kuunda fomu za fuwele ambazo zina muundo na mali tofauti, lakini muundo sawa ( polymorphic marekebisho). Polymorphism- uwezo wa vitu vikali na fuwele za kioevu kuwepo katika aina mbili au zaidi na miundo tofauti ya kioo na mali yenye muundo sawa wa kemikali. Neno hili linatokana na Kigiriki" polymorphos"- mbalimbali. Jambo la upolimishaji liligunduliwa na M. Klaproth, ambaye mnamo 1798 aligundua kuwa madini mawili tofauti - calcite na aragonite - yana muundo sawa wa kemikali CaCO 3.
Polymorphism ya vitu rahisi kawaida huitwa allotropy, wakati dhana ya polymorphism haitumiki kwa aina zisizo za fuwele za allotropiki (kwa mfano, gesi O 2 na O 3). Mfano wa kawaida wa fomu za polymorphic ni marekebisho ya kaboni (almasi, lonsdaleite, grafiti, carbines na fullerenes), ambayo hutofautiana kwa kasi katika mali. Aina thabiti zaidi ya kuwepo kwa kaboni ni grafiti, hata hivyo, marekebisho yake mengine chini ya hali ya kawaida yanaweza kuendelea kwa muda usiojulikana. Kwa joto la juu hugeuka kuwa grafiti. Katika kesi ya almasi, hii hutokea wakati inapokanzwa zaidi ya 1000 o C kwa kutokuwepo kwa oksijeni. Mpito wa kurudi nyuma ni ngumu zaidi kufikia. Sio tu joto la juu linahitajika (1200-1600 o C), lakini pia shinikizo kubwa - hadi anga 100 elfu. Kubadilisha grafiti kuwa almasi ni rahisi zaidi mbele ya metali iliyoyeyuka (chuma, cobalt, chromium na wengine).
Katika kesi ya fuwele za Masi, polymorphism inajidhihirisha katika upakiaji tofauti wa molekuli katika kioo au katika mabadiliko katika sura ya molekuli, na katika fuwele za ionic - katika nafasi tofauti za jamaa za cations na anions. Dutu zingine rahisi na ngumu zina zaidi ya polima mbili. Kwa mfano, dioksidi ya silicon ina marekebisho kumi, fluoride ya kalsiamu - sita, nitrati ya ammoniamu - nne. Marekebisho ya polymorphic kawaida huonyeshwa na herufi za Kigiriki α, β, γ, δ, ε,... kuanzia na marekebisho ambayo ni thabiti kwa joto la chini.
Wakati wa kuangazia kutoka kwa mvuke, suluhisho au kuyeyusha dutu ambayo ina marekebisho kadhaa ya polymorphic, muundo ambao sio thabiti chini ya hali fulani huundwa kwanza, ambayo hubadilika kuwa thabiti zaidi. Kwa mfano, wakati mvuke wa fosforasi hupungua, fosforasi nyeupe huundwa, ambayo chini ya hali ya kawaida polepole, lakini inapokanzwa, hugeuka haraka kuwa fosforasi nyekundu. Wakati hidroksidi ya risasi inapopungukiwa na maji, mwanzoni (karibu 70 o C) ya manjano β-PbO, ambayo haina utulivu kwa joto la chini, huundwa; kwa karibu 100 o C inabadilika kuwa α-PbO nyekundu, na kwa 540 o C inageuka. kurudi kwenye β-PbO.
Mpito kutoka kwa polymorph moja hadi nyingine inaitwa mabadiliko ya polymorphic. Mabadiliko haya hutokea wakati hali ya joto au shinikizo inabadilika na inaambatana na mabadiliko ya ghafla ya mali.
Mchakato wa mpito kutoka urekebishaji mmoja hadi mwingine unaweza kugeuzwa au kubatilishwa. Kwa hivyo, wakati dutu nyeupe laini-kama grafiti ya muundo BN (nitridi ya boroni) inapokanzwa kwa 1500-1800 o C na shinikizo la makumi kadhaa ya angahewa, muundo wake wa joto la juu huundwa - borazon, karibu na almasi katika ugumu. Wakati joto na shinikizo hupunguzwa kwa maadili yanayolingana na hali ya kawaida, borazone huhifadhi muundo wake. Mfano wa mpito unaoweza kugeuzwa ni mabadiliko ya pamoja ya marekebisho mawili ya sulfuri (orthorhombic na monoclinic) katika 95 o C.
Mabadiliko ya polymorphic yanaweza kutokea bila mabadiliko makubwa katika muundo. Wakati mwingine hakuna mabadiliko katika muundo wa kioo wakati wote, kwa mfano, wakati wa mpito wa α-Fe hadi β-Fe saa 769 o C, muundo wa chuma haubadilika, lakini mali yake ya ferromagnetic hupotea.