11.10: خلاصه
- Page ID
- 216159
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)خواص فیزیکی ماده چگال (مایعات و جامدات) را می توان از نظر نظریه مولکولی جنبشی توضیح داد. در یک مایع، نیروهای جاذبه بین مولکولی مولکول ها را در تماس نگه می دارند، اگرچه هنوز KE کافی برای عبور از یکدیگر دارند.
نیروهای جاذبه بین مولکولی، که در مجموع به عنوان نیروهای واندروالس نامیده می شوند، مسئول رفتار مایعات و جامدات هستند و ماهیت الکترواستاتیک دارند. جاذبه های دوقطبی-دوقطبی از جاذبه الکترواستاتیک انتهای منفی جزئی یک مولکول قطبی برای انتهای مثبت جزئی دیگر ناشی می شود. دوقطبی موقت که از حرکت الکترون ها در یک اتم حاصل می شود، می تواند یک دوقطبی را در یک اتم مجاور القا کند و نیروی پراکندگی لندن را ایجاد کند. نیروهای لندن با افزایش اندازه مولکولی افزایش می یابد. پیوندهای هیدروژنی نوع خاصی از جاذبه دوقطبی-دوقطبی هستند که وقتی هیدروژن به یکی از سه عنصر الکترونگاتیوی F، O یا N پیوند می یابد، حاصل می شود.
نیروهای بین مولکولی بین مولکول ها در حالت مایع بسته به هویت شیمیایی آنها متفاوت است و منجر به تغییرات متناظر در خواص فیزیکی مختلف می شود. نیروهای چسبنده بین مولکول های مشابه مسئول ویسکوزیته مایع (مقاومت در برابر جریان) و کشش سطحی (کشش سطح مایع) هستند. نیروهای چسبنده بین مولکول های یک مایع و مولکول های مختلف تشکیل دهنده یک سطح در تماس با مایع مسئول پدیده هایی مانند خیس شدن سطح و افزایش مویرگی هستند.
انتقال فاز فرایندهایی هستند که ماده را از یک حالت فیزیکی به حالت دیگر تبدیل می کنند. شش انتقال فاز بین سه فاز ماده وجود دارد. ذوب، تبخیر و تصعید همه فرآیندهای گرماگیر هستند و برای غلبه بر جاذبه های بین مولکولی به ورودی گرما نیاز دارند. انتقال متقابل انجماد، تراکم و رسوب همه فرآیندهای گرمازا هستند که شامل گرما می شوند زیرا نیروهای جاذبه بین مولکولی ایجاد یا تقویت می شوند. درجه حرارت که در آن انتقال فاز رخ می دهد توسط قدرت نسبی جاذبه های بین مولکولی تعیین می شود و بنابراین وابسته به هویت شیمیایی ماده است.
شرایط دما و فشار که در آن یک ماده در حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد در یک نمودار فاز برای آن ماده خلاصه می شود. نمودارهای فازی نمودارهای ترکیبی از منحنی های تعادل فشار و دما هستند که روابط بین دمای انتقال فاز و فشار را نشان می دهند. نقطه تقاطع هر سه منحنی در نمودار فاز نشان دهنده نقطه سه گانه یک ماده است - دما و فشار که در آن سه فاز مختلف در تعادل هستند. در فشارهای زیر یک نقطه سه گانه جامد-مایع-گاز، یک ماده بدون توجه به دمای آن نمی تواند در حالت مایع وجود داشته باشد. انتهای منحنی مایع-گاز نشان دهنده نقطه بحرانی ماده است، فشار و دمای بالای آن فاز مایع نمی تواند وجود داشته باشد.
برخی مواد جامد بلوری متشکل از ذرات در یک ساختار بسیار سازمان یافته را تشکیل می دهند؛ برخی دیگر جامدات آمورف (غیر کریستالی) را با ساختار داخلی تشکیل می دهند که مرتب نیست. انواع اصلی جامدات بلوری عبارتند از جامدات یونی، جامدات فلزی، جامدات شبکه کووالانسی و جامدات مولکولی. خواص انواع جامدات کریستالی به دلیل نوع ذراتی است که از آنها تشکیل شده است، ترتیب ذرات و نقاط قوت جاذبه های بین آنها. از آنجا که ذرات آنها جاذبه های یکسانی را تجربه می کنند، جامدات کریستالی دمای ذوب مشخصی دارند. ذرات موجود در جامدات آمورف طیف وسیعی از فعل و انفعالات را تجربه می کنند، بنابراین به تدریج نرم می شوند و در طیف وسیعی از دما ذوب می شوند. برخی از جامدات بلوری دارای نقص در الگوی تکرار قطعی ذرات خود هستند. این نقص ها (که شامل جای خالی، اتم ها یا یون هایی است که در موقعیت های منظم نیستند و ناخالصی ها) خواص فیزیکی مانند هدایت الکتریکی را تغییر می دهند که در کریستال های سیلیکون مورد استفاده برای ساخت تراشه های کامپیوتری مورد استفاده قرار می گیرد.
ساختارهای فلزات بلوری و ترکیبات یونی ساده را میتوان از نظر بستهبندی کرهها توصیف کرد. اتم های فلزی می توانند در ساختارهای بسته بندی شش ضلعی، ساختارهای بسته بندی بسته بندی شده مکعبی، ساختارهای محور بدن و ساختارهای مکعبی ساده بسته بندی شوند. آنیون ها در ساختارهای یونی ساده معمولاً یکی از این ساختارها را اتخاذ می کنند و کاتیون ها فضاهای باقی مانده بین آنیون ها را اشغال می کنند. کاتیونهای کوچک معمولاً حفرههای چهاروجهی را در آرایهای بستهبندیشده از آنیونها اشغال میکنند. کاتیونهای بزرگتر معمولاً حفرههای هشت وجهی را اشغال میکنند. کاتیون های بزرگتر می توانند حفره های مکعبی را در یک آرایه مکعبی ساده از آنیون ها اشغال کنند. ساختار یک جامد را می توان با نشان دادن اندازه و شکل یک سلول واحد و محتویات سلول توصیف کرد. نوع ساختار و ابعاد سلول واحد را می توان با اندازه گیری پراش اشعه ایکس تعیین کرد.