حالات المادة وتغيراتها

بالتأكيد ، إليك بعض الملاحظات الدراسية من النص المقدم:

• القوى بين الجزيئات لها تأثير كبير على حالة المادة.
• تؤثر القوى بين الجزيئات أيضًا على العمليات الفيزيائية مثل تغيير الحالة.

حالات المادة

• حالات المادة هي سائل وصلب وتغيرات الطور.
• بشكل عام ، تتضمن الحالات الثلاثة الأولى قوى كهربائية بين الجزيئات مع طاقة حركية للجسيمات.
• يتسبب هذا المزيج في حدوث الطور.

حالات المادة - الأنواع

• غازات
  • قابلة للضغط وتتشكل وتملأ الأوعية.
  • تتباعد جزيئاتها على نطاق واسع.
• سوائل
  • سوائل غير قابلة للضغط نسبيًا.
  • تتشكل وتملأ الأوعية ، لكن الحجم محدود بالسطح.
  • جزيئاتها متراصة جدا.
• المواد الصلبة
  • غير قابلة للضغط وصلبة تقريبا ، وتحتفظ بالشكل والحجم.
  • الجزيئات أو الأيونات متقاربة ولا تتحرك.
• البلازما.

تغييرات الطور

• التكثيف: عملية تحول الغاز إلى سائل.
• التبخير: عملية تحول السائل إلى غاز ، وتتطلب حرارة تبخير ماصة للحرارة.
• التجميد: عملية تحول السائل إلى مادة صلبة.
• الذوبان (الانصهار): عملية تحول المادة الصلبة إلى سائل ، وتتطلب حرارة اندماج ماصة للحرارة.
• التسامي: عملية تحول المادة الصلبة مباشرة إلى غاز ، وتتطلب حرارة تسامي ماصة للحرارة.
• الترسيب: عملية تحول الغاز مباشرة إلى مادة صلبة.
• تغيير الحالة أو انتقال الطور هو تغيير المادة من حالة إلى أخرى.

مخططات الطور

• مخطط الطور هو وسيلة رسومية لتلخيص الظروف التي تكون فيها الحالات المختلفة للمادة مستقرة.
• يقسم المخطط إلى ثلاثة مجالات تمثل كل حالة من حالات المادة.
• تفصل المنحنيات بين كل منطقة وتمثل حدود تغييرات الطور.
• يتكون مخطط المرحلة النمطي من ثلاثة منحنيات تقسم الرسم التخطيطي إلى مناطق محددة على أنها صلبة وسائلة وغازية.
• يمثل المنحنى "أب" الشروط التي يكون فيها الصلب والسائل في حالة توازن.
• عادة ما تتأثر نقطة الانصهار بالضغط بشكل طفيف فقط ، لذلك يكون المنحنى "أب" لنقطة الانصهار عموديًا تقريبًا.
• إذا كان السائل أكثر كثافة من مادته الصلبة ، فإن المنحنى يميل قليلًا إلى اليسار ، مما يؤدي إلى انخفاض نقطة الانصهار مع الضغط.
• إذا كان السائل أقل كثافة من مادته الصلبة ، فإن المنحنى يميل قليلاً إلى اليمين ، مما يؤدي إلى زيادة نقطة الانصهار مع الضغط.
• يمثل المنحنى "أس" نقاط غليان السائل لمختلف الضغوط ، وبالتالي يفصل المنطقة السائلة عن المنطقة الغازية.
• يمثل المنحنى "أد" ضغوط بخار المادة الصلبة في درجات حرارة متفاوتة ، وبالتالي يفصل المنطقة الصلبة عن المنطقة الغازية.
• انتقال الطور من المادة الصلبة مباشرة إلى الغاز يشار إليه بـ "التسامي".
• تتقاطع المنحنيات عند النقطة "أ "، وهي النقطة الثلاثية ، حيث توجد ثلاث مراحل من المادة في حالة توازن.
• درجة الحرارة التي لم تعد المادة السائلة للمادة موجودة بغض النظر عن الضغط تسمى درجة الحرارة الحرجة.

قوى الترابط مقابل قوى عدم الترابط

• القوى بين الجزيئات قوية نسبيًا لأن الشحنات أقرب.
• تشمل عوامل الجذب الأنيونات والكاتيونات (الترابط الأيوني) ، والنوى وأزواج الإلكترونات (الترابط التساهمي) ، وكاتيونات المعادن والإلكترونات غير المتمركزة (المعدنية).
• القوى بين الجزيئات أضعف نسبيًا بسبب صغر الشحنات وتباعدها.
• تعتبر مراحل وتغيرات المرحلة (صلبة أو سائلة أو غازية) وظيفة للقوى بين الجزيئات.
• عوامل الجذب موجهة نحو الجزيئات ذات الشحنات الجزئية أو الجزيئات والأيونات.

القوى بين الجزيئات

• يمكن شرح العديد من الخصائص الفيزيائية للسوائل (وبعض المواد الصلبة) من خلال قوى الجذب بين الجزيئات.
• توجد ثلاثة أنواع من القوى بين الجزيئات المحايدة.
  • قوى لندن (أو التشتت): الأضعف ، بين الجزيئات غير القطبية.
  • قوى ثنائية القطب: أقوى ، بين الجزيئات القطبية.
  • الترابط الهيدروجيني: الأقوى ، حيث يرتبط الهيدروجين مباشرة بالأكسجين أو النيتروجين أو الفلور.
• تسمى قوى فان دير فالس مجموعة تشمل قوى لندن وقوى ثنائية القطب.
• تحدث قوى لندن بسبب ثنائيات الأقطاب اللحظية وتزداد مع زيادة الوزن الجزيئي.
• تعرض جميع الجزيئات التساهمية بعض قوى لندن.
• تقوم المجالات الكهربائية الخارجية بتوجيه الجزيئات القطبية الغازية في قوى ثنائية القطب.
• تقع الجزيئات القطبية في السوائل والمواد الصلبة بالقرب من بعضها البعض ، وتعمل شحناتها الجزئية كمجالات كهربائية صغيرة ، مما يؤدي إلى قوى "ثنائية القطب".
• قوى ثنائية القطب أقوى قليلاً من قوى لندن وأقل من الترابط الهيدروجيني.
• يعتمد حجم قوة ثنائية القطب على حجم عزم ثنائي القطب الجزيئي.
• تحدث قوى ثنائية القطب عندما تنجذب الجزيئات القطبية إلى بعضها البعض لأن نهاية قطب موجب تنجذب إلى الطرف السالب لجزيء آخر ؛ تنشأ الجزيئات القطبية من الاختلافات في السالبية الكهربية.
• يحدث الترابط الهيدروجيني عندما يكون ذرة الهيدروجين مرتبطة تساهميًا بذرة سالبة للغاية مع وجود زوج وحيد من الإلكترونات.

ملخص القوى بين الجزيئات

• الأيونات: الترابط الأيوني.
• الجزيئات القطبية: قوى الأيونات-ثنائيات الأقطاب أو ثنائيات الأقطاب أو الترابط الهيدروجيني.
• القطبي و غير القطبي: ثنائية الأقطاب المحفزة.
• غير قطبي: تشتت لندن.

تقلب و ضغط البخار

• السوائل تتبخر باستمرار.
• في وعاء مغلق ، يتراكم ضغط جزئي لحالة البخار.
• ضغط البخار هو الضغط الجزئي للبخار فوق السائل ، ويقاس في حالة التوازن عند درجة حرارة معينة.
• تؤدي زيادة درجة حرارة السائل إلى زيادة عدد الجزيئات التي تتحرك بسرعة كافية للهروب من السائل وتقليل عدد الجزيئات التي تتحرك ببطء كافية لإعادة امتصاصها.
• كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زاد ضغط البخار.
• يعتمد ضغط بخار السائل على درجة حرارته.
• مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد الطاقة الحركية للحركة الجزيئية ، ويزداد ضغط البخار.
• توصف السوائل والمواد الصلبة ذات ضغوط البخار العالية نسبيًا في درجات الحرارة العادية بأنها متطايرة.
• يصل النظام قيد التوازن حيث يكون معدل التكثف مساوياً لمعدل التبخر ؛ يصل ضغط البخار عند هذه النقطة.

نقطة الغليان

• تُعرف درجة الحرارة التي يساوي عندها ضغط بخار السائل الضغط المؤثر على السائل بنقطة الغليان.
• مع ارتفاع درجة حرارة السائل ، يزداد ضغط البخار حتى يصل إلى الضغط الخارجي (عادةً الضغط الجوي).
• في هذه المرحلة ، تتشكل فقاعات مستقرة من البخار داخل السائل ، وهي عملية تسمى الغليان.
• نقطة الغليان العادية هي نقطة الغليان عند 1 جو = 760 تور = 760 مم زئبق.
• يغلي السائل عندما يكون ضغط البخار داخل الفقاعة مساوياً للضغط الخارجي.

حرارة التبخر

• لتسخين مادة نقية من نقطة انصهارها ، يلزم زيادة الطاقة للتغلب على القوى بين الجزيئات.
• تسمى الحرارة اللازمة لغلي مول واحد من مادة سائلة نقية بحرارة التبخير ويرمز لها ΔHvap.
• بالنسبة للثلج عند نقطة الانصهار ، تبلغ حرارة تبخر الماء 40.66 كيلو جول / مول.
• تتناسب حرارة التبخر مع ضغط البخار بشكل عكسي.
• كلما ارتفع ضغط البخار (نقطة غليان منخفضة) ، انخفضت حرارة التبخر.
• تتناسب حرارة التبخر مع نقطة الغليان.
• السوائل ذات ضغط البخار المنخفض تتطلب طاقة أكبر لاستدعاء الغليان ، أي أن لديها نقاط غليان أعلى.
• يمكن تقدير حرارة تبخر سائل عضوي باستخدام قاعدة تروتون: ΔHvap = 88 جول/(مول·درجة كلفن) × Tb (كلفن).

نقطة التجميد (الانصهار).

• تسمى درجة الحرارة التي يتحول عندها سائل نقي إلى مادة صلبة بلورية ، أو يتجمد ، بنقطة التجمد.
• يتم تعريف نقطة الانصهار على أنها درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة الصلبة إلى سائل.
• نقطة الانصهار مطابقة لنقطة التجمد.
• على عكس نقاط الغليان ، تتأثر نقاط الانصهار فقط بتغيرات الضغط الكبيرة.
• لنقطة انصهار المادة النقية ، يتطلب الأمر تعزيزًا إضافيًا للطاقة للتغلب على طاقات الشبكة.
• تسمى الحرارة المطلوبة لإذابة مول واحد من مادة نقية بحرارة الانصهار ، ΔHfus.
• بالنسبة للثلج ، تبلغ حرارة الانصهار 6.01 كيلو جول / مول.

خواص السوائل

• التوتر السطحي هو الطاقة المطلوبة لزيادة مساحة سطح السائل بمقدار وحدة واحدة.
• التوتر السطحي عبارة عن ميل انكماشي لسطح السائل يسمح له بمقاومة قوة خارجية.
• على سبيل المثال ، تطفو بعض الأشياء على سطح الماء على الرغم من أنها أكثر كثافة من الماء ، على سبيل المثال ، تتجول متزلجات الماء على سطح الماء.
• يسببه تماسك الجزيئات المتشابهة.
• الجزيء داخل الجزء الأكبر من السائل يُسحب بالتساوي في جميع الاتجاهات بواسطة جزيئات سائلة مجاورة (تماسك) ، مما ينتج عنه قوة صافية صفرية.
• على سطح السائل ، يتم سحب الجزيئات إلى الداخل بواسطة جزيئات أخرى أعمق داخل السائل ولكنها لا تنجذب بشدة من خلال الجزيئات الموجودة في الوسط المجاور (سواء كان ذلك فراغًا أو هواء أو سائل آخر).
• السطح يسقط إلى أسفل ؛ وبالتالي ، يوجد ميل لتقليل مساحة سطح السائل ، على سبيل المثال ، غضروف هبوطي.
• يشرح هذا أيضًا سبب كون قطرات المطر كروية تقريبًا ، مما يقلل من مساحة السطح.
• الجزيء على سطح السائل لديه قوة صافية نحو الداخل ، بينما يحتوي الجزيء في الداخل على قوة صافية تبلغ صفرًا.
• كلما زادت القوى بين الجسيمات في السائل ، زاد التوتر السطحي.
• تقلل المواد الخافضة للتوتر السطحي (العوامل النشطة السطحية) ، مثل الصابون والمستحلبات الدهنية ، التوتر السطحي للماء عن طريق التجمع على السطح وتعطيل روابط -H.
• الخاصية الشعرية هي ارتفاع السائل من خلال مساحة ضيقة ضد قوة الجاذبية.
• في أنبوب شعري زجاجي (SiO2) ، تشكل جزيئات الماء روابط هيدروجينية لذرات الأكسجين في الجدار الداخلي لأنابيب الزجاج.
• تتحرك المياه جنبًا إلى جنب مع جدار الأنبوب لأن القوى اللاصقة من الترابط H بين الماء والجدار أقوى من قوى التماسك داخل الماء.
• في نفس الوقت ، تسحب قوى التماسك التي تتسبب في التوتر السطحي سطح السائل مشدودًا.
• تتحد هذه القوى اللاصقة والمتماسكة لرفع مستوى الماء وتنتج تقوّسًا واضحًا مألوفًا.
• يرتفع السائل حتى تتوازن قوة السحب للجاذبية مع القوى اللاصقة التي تسحبها لأعلى.
• يتسبب الزئبق في انخفاض مستوى الزئبق إلى ما دون مستوى وعاء زجاجي مملوء بالزئبق.
• يتميز الزئبق بتوتر سطحي أعلى (قوى متماسكة أقوى) من الماء.
• قوى التماسك أقوى من قوى الالتصاق بين الزئبق والزجاج والزئبق المعدني ، مما يؤدي إلى سحب ذرات الزئبق بعيدًا عن الجدران إلى محتواها.
• في الوقت نفسه ، تنجذب ذرات السطح القريبة من جدار الأنبوب نحو باطن الزئبق بسبب توتر سطحه العالي ، مما يجبر المستوى العام على تكوين تقوّس إلى أعلى (محدبة).
• اللزوجة ، بوحدات كجم / م ق ، هي مقياس لمقاومة التدفق التي تظهرها جميع السوائل والغازات عندما تتشوه بسبب إجهاد القص أو إجهاد التمدد.
• اللزوجة تعود إلى الاحتكاك السائل.
• تنخفض اللزوجة مع زيادة درجة الحرارة.
• يمكن توضيح اللزوجة بقياس الوقت الذي تستغرقه كرة فولاذية لتسقط عبر عمود من السائل.
• الزيوت، على سبيل المثال، لديها لزوجة أكبر من الماء.

روابط الشبكة твердо جسم صلب

• المواد الصلبة عبارة عن تركيبات لا تنضغط تقريبًا ذات شكل محدد جيدًا
• توجد الصلب ذي البنية التحتية إما بالقرب من الاتصال أو في مكان محدد.
• المواد الصلبة عبارة عن قوى من النوع المترابطة معًا.
• تتكون الروابط الصلبة أحيانًا من جزيئات فيما بينها.
• بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون المواد الصلبة معدنية وأيونية ، أو تساهمية.

آمل أن تساعد هذه الملاحظات في دراستك!