7.1 Заттың агрегаттық күйлері
7.2 Плазма туралы түсінік
7.3 Қатты агрегаттық күй
Сыртқы жағдайға байланысты (температура, қысым) кез келген зат үш түрлі агрегаттық күйде бола алады. Бір агрегаттық күйден екіншісіне өткенде бос энергия, энтропия, тығыздық, т.б. негізгі физикалық өасиеттер секірмелі түрде өзгереді: Сұйықтық→Қатты денелер → Газ.
Осы аталған үш күйден басқа заттың төртінші күйі болады.Егер де газ күйіндегі затқа күшті иондандырушы факторлар (миллиондаған температура, күшті электр разрядтары, электромагниттік сәулелер) әсер етсе, заттың молекулалары мен атомдары бұзылып, ол жоғары жылдамдықпен қозғалған оң зарядталған ядролар мен теріс зарядталған электрондардан тұратын қоспаға айналады. Заттың бұл күйін плазмалық күй немесе плазма деп атайды.
Плазманың 2- түрі болады:
Изотермиялық плазма – жоғары температурада зат атомдарының термиялық диссоциациясы кезінде алынады (жұлдыздардың заты, шар тәрізді найзағайлар, жердің ионосферасы). Бұл плазма ұзақ уақыт сақталады.
Газ разрядты плазма – электр разряды кезінде түзіледі. Сондықтан электр өрісі болған кезде ғана тұрақты болады. Плазманың тамаша қасиеттерінің бірі оның жоғары электр өтімділігі осы қасиеттерден термоядролық синтез реакцияларда пайдалануға болады.
Жеткілікті төмен температурада барлық заттар агрегаттық күйге өтеді. Бұл кезде молекула, атом, иондар арасындағы тартылыс күштері мен тебіліс күштері теңесіп, нәтижесінде зат белгілі бір пішінге ие болады. Сонымен қатар деформациялану қасиетіне ие болады. Деформациялану қабілетіне қарай барлық қатты заттар серпімді, жұмсақ және шытынауық болып үшке бөлінеді.
Құрылымына қарай қатты заттар кристалды және аморфты болвп 2-ге бөлінеді.
Кристалды заттардың белгілі бір тәртіпті ішкі құрылымы болады. Олардың тұрақты, нақты балқу температурасы болады.Кристалдық денелерге анизотропия құрылысы тән, яғни кристалдың әртүрлі бағытта бірдей емес қасиеттері болады.
Аморфты денелерді құрайтын бөлшектердің орналасуында белгілі бір тәртіп болмайды және олар изотропты, яғни оның қасиеттері барлық уақытта бірдей болады.
Қыздырғанда олар алдымен белгілі бір температура интервалында жұмсарады, олан соң өздерінің тұтқырлығын азайта отырып, сұйық ағынды күйге өтеді. Аморфты денелер құрылымы бойынша сұйықтарға ұқсас болады. Сондықтан оларды қатты суынған сұйықтықтар ретінде қарастырса болады.
Кейбір заттарды кристалды және аморфты күйде де алуға болады. Мысалы, кварц кристалл күйінде де тау хрусталі деп аталады және аморф күйінде де лағыл болуы мүмкін. Аморфты заттардың кристалдармен салыстырғанда энергия қоры үлкен болады.Сондықтан зат аморфты күйден біртінде ристалл күйге өтді.
Құрылымық элементері және олардың арасындағы әсер ету күштер табиғатына қарай кристалдар 4-түрге бөлінеді:
Молекулалық торлы кристалдар – олардың кеңістік торларының бұрыштарында Вандер- вальс күштерімен байланысқан полярлы немесе полярсыз молекулалар болады. Мысалы, құрғақмұз, нафталин, кәдімгі мұз,.
Молекулалар арасындағы күштер әлсіз болғандықтан, мұндай заттар берік болмайды, балқу және қайнау температурасы төмен болады.
Атмосфералық торлы кристалдар – олардың торларының бұрыштарында кеңістікте белгілі бір бағытталған және бір-бірден ковалентті байланыспен байланысқан атомдар болады. Мысалы: графит, алмаз, бор, тб. Бұл заттар өте берік, қатты болады, балқу температурасы жоғары, ерігіштігі төмен.
Иондық торлы кристалдар – олардың торларының бұрыштарында бір-бірімен электростатикалық тартылыс күштерімен байланысқан оң және теріс зарядталған иондар болады. Мысалы: тұздар, оксидтер, миенралдар. Бұлар суда жақсы ериді. Ерітінділері және балқымалары электр тогін жақсы өткізеді. Металдық торлы кристалдар – олардың кеңістік торларының бұрыштарында, түйіндерінде негізделген оң зарядталған иондар болады. Ал осы иондардың арасындағы кеңістікте бос күйіндегі электрондар болады. Олар өзіндік электрондық газ құрайды, осы бос электрондар электр өткізгіштік сияқты қасиеттерді анықтайды.
Сұйық агрегаттық күй. Сұйықтықтардың ішкі құрылысы қатты заттар мен газдарға қарағанда күрделі болады. Егер де сұйықтықтардың молекулалары полярлы болса ассоциация құбылысы байқалады. Ассоциацияланған сұйықтықтырдың қайнау температурасы жоғары және олар қиын ұшқыш болады.
Сұйық кристалдар деп – сұйық күйде болатын, бірақ кристалдар сияқты анизатропиялық қасиеттері бар заттарға айтылады.
Сұйықтықтардың тұтқырлығы. Егерде шыны таяқпен суды, қант ерітіндісін, глицерин, балды араластырса қозғалысқа қарсы күш байқалады. Бұл күшті ішкі үйкеліс күші немесе тұтқырлық деп атайды. Бұл күш сұйықтық молекулаларының іліну күштеріне байланысты болады. Ішкі үйкеліс күші сұйықтықтың бір-бірлеріне үйкелетін қабатардың ауданына S және қозғалыс жылдамдығы U, ал қабаттардың арақатынасына кері dx кері пропорционал.
Ғ =η· dU/dx· S ( Ньютон формуласы) η – пропорционалдық коэффициенті.
Егер де S=1м2 dU/dx=1 болса, онда F=η, бұл жағдайда η-тұтқырлық коэффициент деп аталады. Оның мәні әр түрлі сұйықтықтар үшін әр түрлі: су = 1,005, этил спирті = 0,243, күкірт қышқылы = 22,16, глицерин = 1499,0.
Бөлме температурасында сұйықтық молекулалар арасында тартылыс күштері осы температурадағы молекулалардың орташа кинетикалық энергиясынан бірнеше есе жоғары. Сондықтан көптеген молекулалар сұйықтықты тастап кете алмайды. Булану проуесі суылумен қабаттаса жүреді. Себебіжылдамдығы ыстық молекулалар өздері кинетикалық энергиясын жоғалтады. Сонда сұйықтықтың үстінде белгілі бір бу болады. Сұйықтық үстіндегі буды қанаққан бу деп атайды. Ол туғызатын бу қысымы қаныққан бу қысымы деп атайды.
Заттың бу күйіне өтуін бу түзілу деп атайды. Оның 2 түрі бар:
1.Булану 2.Қайнау.
Булану кезінде бу түзілу сұйықтың бос беткейінде жүреді. Ал қайнау кезінде бу түзілу сұйықтықтың бүкіл көлемінен бу көпіршіктері түрінен бөлінеді. Қайнау кезінде бу қысымы сыртқы қысымға тең болады. Осындай күйдегі температураны бу қысымы дейді.