10: مایعات و جامدات
- Page ID
- 217290
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)فاصله زیاد بین اتم ها و مولکول ها در یک فاز گازی، و عدم وجود فعل و انفعالات قابل توجهی بین آنها، امکان توصیف ساده بسیاری از خواص فیزیکی را فراهم می کند که برای همه گازها، صرف نظر از هویت شیمیایی آنها، یکسان است. همانطور که در آخرین ماژول فصل گازها توضیح داده شده است، این وضعیت در فشارهای بالا و دماهای پایین تغییر می کند - شرایطی که به اتم ها و مولکول ها اجازه می دهد تا به میزان بسیار بیشتری تعامل داشته باشند. در حالت مایع و جامد، این فعل و انفعالات از قدرت قابل توجهی برخوردار هستند و نقش مهمی در تعیین تعدادی از خواص فیزیکی دارند که به هویت شیمیایی ماده بستگی دارد. در این فصل ماهیت این فعل و انفعالات و تأثیر آنها بر خواص فیزیکی مختلف فازهای مایع و جامد مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
- 10.1: مقدمه
- در حالت مایع و جامد، این فعل و انفعالات از قدرت قابل توجهی برخوردار هستند و نقش مهمی در تعیین تعدادی از خواص فیزیکی دارند که به هویت شیمیایی ماده بستگی دارد. در این فصل ماهیت این فعل و انفعالات و تأثیر آنها بر خواص فیزیکی مختلف فازهای مایع و جامد مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
- 10.2: نیروهای بین مولکولی
- 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 انرژی جنبشی 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.
- 10.3: خواص مایعات
- 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 هستند. نیروهای چسبنده بین مولکول های یک مایع و مولکول های مختلفی که یک سطح را در تماس با مایع تشکیل می دهند، مسئول خیس شدن سطح و بالا آمدن مویرگ ها هستند.
- 10.4: انتقال فاز
- 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.
- 10.5: نمودارهای فاز
- 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 سه منحنی تعادل فشار و دما هستند: جامد-مایع، مایع-گاز و گاز جامد. این منحنی ها روابط بین دمای انتقال فاز و فشار را نشان می دهند. تقاطع هر سه منحنی نشان دهنده نقطه سه گانه ماده است که در آن هر سه فاز با هم همزیستی دارند.
- 10.6: حالت جامد ماده
- 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 مختلف جامدات کریستالی به دلیل انواع ذراتی است که از آنها تشکیل شده است، ترتیب ذرات و نقاط قوت جاذبه ها شرط می بندند
- 10.7: ساختارهای شبکه ای در جامدات کریستالی
- 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.
- 10.11: تمرینات
- اینها تمرینات مشق شب برای همراهی با TeXTMAP است که برای «شیمی» توسط OpenStax ایجاد شده است.