पदार्थाच्या तीन अवस्था: घन, द्रव आणि वायूंची आण्विक रचना. वायू, द्रव आणि घन पदार्थांची रचना - नॉलेज हायपरमार्केट

1. घन पदार्थांच्या संरचनेचे मॉडेल. पदार्थाच्या एकत्रित अवस्थांमध्ये बदल. स्फटिक शरीरे. सिंगल क्रिस्टल्सचे गुणधर्म. अनाकार देह ।

घन म्हणजे पदार्थाच्या एकत्रीकरणाची स्थिती, आकार स्थिरता आणि अणूंच्या हालचालींच्या स्वरूपाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत, जे समतोल स्थितीभोवती लहान कंपन करतात.

बाह्य प्रभावांच्या अनुपस्थितीत, एक घन शरीर त्याचे आकार आणि आकार राखून ठेवते.

अणू (किंवा रेणू) यांच्यातील आकर्षण द्रव (आणि विशेषतः वायू) पेक्षा जास्त आहे या वस्तुस्थितीद्वारे हे स्पष्ट केले आहे. अणूंना त्यांच्या समतोल स्थितीजवळ ठेवणे पुरेसे आहे.

बऱ्याच घन पदार्थांचे रेणू किंवा अणू, जसे की बर्फ, मीठ, हिरा आणि धातू, एका विशिष्ट क्रमाने मांडलेले असतात. अशा घन पदार्थांना म्हणतात स्फटिक . जरी या शरीराचे कण गतीमध्ये असले तरी, या हालचाली विशिष्ट बिंदूंभोवती दोलन दर्शवतात (समतोल स्थिती). कण या बिंदूंपासून दूर जाऊ शकत नाहीत, म्हणून घन त्याचे आकार आणि आकारमान टिकवून ठेवते.

याव्यतिरिक्त, द्रवपदार्थांच्या विपरीत, घन शरीराच्या अणू किंवा आयनांचे समतोल बिंदू, जोडलेले असल्याने, नियमित अवकाशीय जाळीच्या शिरोबिंदूवर स्थित असतात, ज्याला म्हणतात स्फटिक

कणांच्या थर्मल कंपनांच्या सापेक्ष समतोल स्थितींना म्हणतात क्रिस्टल जाळीचे नोड्स.

मोनोक्रिस्टल- एक घन शरीर ज्याचे कण एकल क्रिस्टल जाळी (एकल क्रिस्टल) बनवतात.

एकल क्रिस्टल्सच्या मुख्य गुणधर्मांपैकी एक आहे, जे त्यांना द्रव आणि वायूंपासून वेगळे करते anisotropyत्यांचे भौतिक गुणधर्म. अंतर्गत ॲनिसोट्रॉपी म्हणजे क्रिस्टलमधील दिशेवर भौतिक गुणधर्मांचे अवलंबन होय . ॲनिसोट्रॉपिक हे यांत्रिक गुणधर्म आहेत (उदाहरणार्थ, हे ज्ञात आहे की अभ्रक एका दिशेने एक्सफोलिएट करणे सोपे आहे आणि लंब दिशेने खूप कठीण आहे), विद्युत गुणधर्म (अनेक क्रिस्टल्सची विद्युत चालकता दिशेवर अवलंबून असते), ऑप्टिकल गुणधर्म (इंद्रियगोचर) birefringence, आणि dichroism - शोषणाची anisotropy; म्हणून, उदाहरणार्थ, टूमलाइनचा एकच क्रिस्टल वेगवेगळ्या रंगात "रंगीत" असतो - हिरवा आणि तपकिरी, आपण कोणत्या बाजूने पाहता यावर अवलंबून).

पॉलीक्रिस्टल- यादृच्छिकपणे देणारे एकल क्रिस्टल्स असलेले घन. दैनंदिन जीवनात आपण ज्या घन पदार्थांचा सामना करतो ते बहुतेक पॉलीक्रिस्टलाइन असतात - मीठ, साखर, विविध धातू उत्पादने. फ्युज केलेल्या मायक्रोक्रिस्टल्सचे यादृच्छिक अभिमुखता ज्यामध्ये ते असतात ते गुणधर्मांची ॲनिसोट्रॉपी नाहीशी होते.

क्रिस्टलीय बॉडीजमध्ये विशिष्ट वितळण्याचा बिंदू असतो.

निराकार शरीरे.स्फटिकीय शरीरांव्यतिरिक्त, आकारहीन शरीरे देखील घन म्हणून वर्गीकृत आहेत. अमोर्फस म्हणजे ग्रीक भाषेत “आकारहीन”.

निराकार शरीरे- हे घन शरीर आहेत जे अंतराळातील कणांच्या अव्यवस्थित व्यवस्थेद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत.

या शरीरात, रेणू (किंवा अणू) यादृच्छिकपणे स्थित असलेल्या बिंदूंभोवती कंपन करतात आणि द्रव रेणूंप्रमाणेच, विशिष्ट स्थिर जीवन कालावधी असतो. परंतु, द्रवपदार्थांच्या विपरीत, हा काळ खूप मोठा आहे.

अनाकार शरीरात काच, एम्बर, इतर विविध रेजिन आणि प्लास्टिक यांचा समावेश होतो. जरी खोलीच्या तपमानावर ही शरीरे त्यांचा आकार टिकवून ठेवतात, परंतु जसजसे तापमान वाढते तसतसे ते हळूहळू मऊ होतात आणि द्रवांसारखे वाहू लागतात: अनाकार शरीरांना विशिष्ट तापमान किंवा वितळण्याचा बिंदू नसतो.

यामध्ये ते क्रिस्टलीय बॉडींपेक्षा वेगळे आहेत, जे वाढत्या तापमानासह हळूहळू, परंतु अचानक, द्रव अवस्थेत (अत्यंत विशिष्ट तापमानात -) बदलतात. द्रवणांक).

सर्व निराकार शरीरे समस्थानिक,म्हणजेच, त्यांच्याकडे वेगवेगळ्या दिशेने समान भौतिक गुणधर्म आहेत. जेव्हा प्रभाव पडतो, तेव्हा ते घन शरीरासारखे वागतात - ते विभाजित होतात आणि बर्याच काळासाठी उघड झाल्यास ते वाहतात.

सध्या, अनाकार अवस्थेत अनेक पदार्थ आहेत जे कृत्रिमरित्या प्राप्त केले जातात, उदाहरणार्थ, आकारहीन आणि काचेचे अर्धसंवाहक, चुंबकीय पदार्थ आणि अगदी धातू.

2. प्रकाशाचा फैलाव. स्पेक्ट्राचे प्रकार. स्पेक्ट्रोग्राफ आणि स्पेक्ट्रोस्कोप. स्पेक्ट्रल विश्लेषण. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनचे प्रकार आणि रेल्वे वाहतुकीमध्ये त्यांचा वापर.

त्रिकोणी प्रिझममधून जाणारा पांढरा प्रकाश किरण केवळ विक्षेपित होत नाही तर घटक रंगीत किरणांमध्ये देखील विघटित होतो.
ही घटना आयझॅक न्यूटनने प्रयोगांच्या मालिकेद्वारे शोधली.

1. द्रव्यांच्या संरचनेचे मॉडेल. संतृप्त आणि असंतृप्त जोड्या; तापमानावर संतृप्त वाष्प दाबाचे अवलंबन; उकळणे हवेतील आर्द्रता; दवबिंदू, हायग्रोमीटर, सायक्रोमीटर.

बाष्पीभवन - द्रवाच्या मुक्त पृष्ठभागापासून कोणत्याही तापमानात होणारे बाष्पीभवन. कोणत्याही तपमानावर थर्मल मोशन दरम्यान, द्रव रेणूंची गतिज ऊर्जा इतर रेणूंशी त्यांच्या कनेक्शनच्या संभाव्य उर्जेपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त नसते. बाष्पीभवनासह द्रव थंड होते. बाष्पीभवनाचा दर यावर अवलंबून असतो: खुल्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, तापमान आणि द्रवाजवळील रेणूंची एकाग्रता.

संक्षेपण- पदार्थाच्या वायू अवस्थेतून द्रव अवस्थेत संक्रमणाची प्रक्रिया.
स्थिर तापमानात बंद भांड्यात द्रवाचे बाष्पीभवन झाल्यामुळे वायू अवस्थेत बाष्पीभवन करणाऱ्या पदार्थाच्या रेणूंच्या एकाग्रतेत हळूहळू वाढ होते. बाष्पीभवन सुरू झाल्यानंतर काही काळानंतर, वायूच्या अवस्थेतील पदार्थाची एकाग्रता अशा मूल्यापर्यंत पोहोचते ज्यावर द्रवपदार्थ परत येणा-या रेणूंची संख्या त्याच वेळी द्रव सोडलेल्या रेणूंच्या संख्येइतकी होते. स्थापित केले डायनॅमिक समतोलबाष्पीभवन आणि पदार्थाच्या संक्षेपण प्रक्रियेदरम्यान.

द्रवासह गतिमान समतोल असलेल्या वायू अवस्थेतील पदार्थाला म्हणतात. संतृप्त वाफ. (वाष्प म्हणजे बाष्पीभवनाच्या प्रक्रियेत द्रव सोडणाऱ्या रेणूंचा संग्रह.) संपृक्ततेच्या खाली दाब असलेल्या वाफेला असंतृप्त म्हणतात.

जलाशय, माती आणि वनस्पतींच्या पृष्ठभागावरील पाण्याचे सतत बाष्पीभवन, तसेच मानव आणि प्राणी यांच्या श्वासोच्छवासामुळे, वातावरणात नेहमी पाण्याची वाफ असते. म्हणून, वातावरणाचा दाब म्हणजे कोरड्या हवेचा दाब आणि त्यात असलेली पाण्याची वाफ यांची बेरीज. वाफेने हवा भरल्यावर पाण्याच्या बाष्पाचा दाब जास्तीत जास्त असेल. संतृप्त वाफ, असंतृप्त वाफेच्या विपरीत, आदर्श वायूच्या नियमांचे पालन करत नाही. अशा प्रकारे, संतृप्त वाष्प दाब आवाजावर अवलंबून नाही, परंतु तापमानावर अवलंबून आहे. हे अवलंबित्व एका साध्या सूत्राद्वारे व्यक्त करता येत नाही, म्हणून, तापमानावरील संतृप्त वाष्प दाबाच्या अवलंबनाच्या प्रायोगिक अभ्यासाच्या आधारे, सारण्या संकलित केल्या गेल्या आहेत ज्यावरून वेगवेगळ्या तापमानांवर त्याचा दाब निर्धारित केला जाऊ शकतो.

दिलेल्या तापमानाला हवेतील पाण्याच्या वाफेच्या दाबाला म्हणतात परिपूर्ण आर्द्रता. वाष्प दाब हा रेणूंच्या एकाग्रतेच्या प्रमाणात असल्याने, परिपूर्ण आर्द्रता ही ठराविक तापमानात हवेतील पाण्याच्या वाफेची घनता म्हणून परिभाषित केली जाऊ शकते, जी किलोग्राम प्रति घन मीटर (पी) मध्ये व्यक्त केली जाते.

सापेक्ष आर्द्रतादिलेल्या तापमानात हवेतील पाण्याच्या वाफेच्या घनतेचे (किंवा दाब) पाण्याच्या वाफेच्या घनतेचे (किंवा दाब) गुणोत्तर असते. समान तापमान, टक्केवारी म्हणून व्यक्त केले जाते, म्हणजे

मध्यम हवामान अक्षांशांमध्ये मानवांसाठी सर्वात अनुकूल 40-60% सापेक्ष आर्द्रता आहे.

हवेचे तापमान कमी करून, त्यातील वाफ संपृक्ततेत आणली जाऊ शकते.

दव बिंदूज्या तापमानात हवेतील बाष्प संतृप्त होते. जेव्हा दवबिंदू हवेत किंवा ज्या वस्तूंच्या संपर्कात येतो त्यावर पोहोचतो तेव्हा पाण्याची वाफ घट्ट होऊ लागते. हवेतील आर्द्रता निश्चित करण्यासाठी, हायग्रोमीटर आणि सायक्रोमीटर नावाची उपकरणे वापरली जातात.

वायू, द्रव आणि घन पदार्थांची रचना. सोल्यूशनच्या संरचनेची वैशिष्ट्ये. "प्रतिक्रियाशील क्षेत्र" ची संकल्पना
द्रव्यांच्या संरचनेचा सिद्धांत: वायू आणि घन पदार्थांच्या संरचनेशी तुलना करा द्रवपदार्थांची रचना (रचना). द्रवपदार्थांची रचना हा सध्या भौतिक रसायनशास्त्रज्ञांच्या जवळच्या अभ्यासाचा विषय आहे. या दिशेने संशोधनासाठी, स्पेक्ट्रल (IR, NMR, विविध तरंगलांबींचे प्रकाश विखुरणे), एक्स-रे स्कॅटरिंग, क्वांटम मेकॅनिकल आणि सांख्यिकीय गणना पद्धती इत्यादीसह सर्वात आधुनिक पद्धती वापरल्या जातात. द्रवांचा सिद्धांत वायूंच्या तुलनेत खूपच कमी विकसित आहे, कारण द्रवांचे गुणधर्म एकमेकांशी जवळून स्थित रेणूंच्या भूमिती आणि ध्रुवीयतेवर अवलंबून असतात. याव्यतिरिक्त, द्रवपदार्थांची विशिष्ट रचना नसल्यामुळे त्यांचे औपचारिक वर्णन कठीण होते - बहुतेक पाठ्यपुस्तकांमध्ये वायू आणि स्फटिकासारखे घन पदार्थांपेक्षा द्रवपदार्थांना कमी जागा दिली जाते. पदार्थाच्या तीन एकत्रित अवस्थांपैकी प्रत्येकाची वैशिष्ट्ये काय आहेत: घन, द्रव आणि वायू. (टेबल)
1) घन: शरीर आकारमान आणि आकार राखून ठेवते
2) द्रव आकारमान टिकवून ठेवतात, परंतु सहजपणे आकार बदलतात.
3) वायूला आकार किंवा आकार नाही.

समान पदार्थाच्या या अवस्था रेणूंच्या क्रमवारीत भिन्न नसतात (ते समान असतात), परंतु रेणू कसे स्थित असतात आणि हलतात.
१) वायूंमध्ये, रेणूंमधील अंतर हे रेणूंच्या आकारापेक्षा खूप जास्त असते.
2) द्रवाचे रेणू लांब अंतरावर पसरत नाहीत आणि सामान्य परिस्थितीत द्रव त्याचे प्रमाण टिकवून ठेवते.
3) घन पदार्थांचे कण एका विशिष्ट क्रमाने मांडलेले असतात. प्रत्येक कण क्रिस्टल जाळीतील एका विशिष्ट बिंदूभोवती, घड्याळाच्या पेंडुलमप्रमाणे फिरतो, म्हणजेच तो दोलायमान होतो.
जेव्हा तापमान कमी होते तेव्हा द्रव घट्ट होतात आणि जेव्हा ते उकळत्या बिंदूच्या वर जातात तेव्हा ते वायूच्या अवस्थेत बदलतात. ही वस्तुस्थिती एकट्याने सूचित करते की द्रवपदार्थ वायू आणि घन पदार्थांमध्ये मध्यवर्ती स्थान व्यापतात, दोन्हीपेक्षा भिन्न असतात. तथापि, या प्रत्येक अवस्थेमध्ये द्रव समानता आहे.
एक तापमान आहे ज्यावर वायू आणि द्रव यांच्यातील सीमा पूर्णपणे अदृश्य होते. हा तथाकथित गंभीर मुद्दा आहे. प्रत्येक वायूसाठी एक ज्ञात तापमान असते ज्याच्या वर ते कोणत्याही दाबाने द्रव होऊ शकत नाही; या गंभीर तापमानात द्रव आणि त्याची संतृप्त वाफ यांच्यातील सीमा (मेनिस्कस) नाहीशी होते. 1860 मध्ये डी.आय. मेंडेलीव्ह यांनी गंभीर तापमानाचे अस्तित्व ("संपूर्ण उत्कलन बिंदू") स्थापित केले होते. द्रव आणि वायू एकत्र करणारी दुसरी गुणधर्म म्हणजे समस्थानिक. म्हणजेच, पहिल्या दृष्टीक्षेपात असे मानले जाऊ शकते की द्रव क्रिस्टल्सपेक्षा वायूंच्या जवळ असतात. वायूंप्रमाणेच द्रव हे समस्थानिक असतात, म्हणजे. त्यांचे गुणधर्म सर्व दिशांना समान आहेत. त्याउलट, क्रिस्टल्स ॲनिसोट्रॉपिक आहेत: अपवर्तक निर्देशांक, संकुचितता, सामर्थ्य आणि वेगवेगळ्या दिशेने क्रिस्टल्सचे इतर अनेक गुणधर्म भिन्न आहेत. घन क्रिस्टलीय पदार्थांमध्ये पुनरावृत्ती केलेल्या घटकांसह एक क्रमबद्ध रचना असते, ज्यामुळे त्यांना एक्स-रे डिफ्रॅक्शन (एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पद्धत, 1912 पासून वापरली जाते) चा अभ्यास करता येतो.

द्रव आणि वायूंमध्ये काय साम्य आहे?
अ) आयसोट्रॉपी. द्रवपदार्थांचे गुणधर्म, वायूंसारखे, सर्व दिशांना समान असतात, म्हणजे. आयसोट्रॉपिक असतात, क्रिस्टल्सच्या विपरीत, जे ॲनिसोट्रॉपिक असतात.
ब) द्रव, वायूंप्रमाणे, त्यांना विशिष्ट आकार नसतो आणि ते कंटेनरचा आकार घेतात (कमी स्निग्धता आणि उच्च तरलता).
दोन्ही द्रव आणि वायूंचे रेणू एकमेकांशी आदळत, मुक्तपणे हलतात. पूर्वी, असे मानले जात होते की द्रवाने व्यापलेल्या व्हॉल्यूममध्ये, त्यांच्या त्रिज्येच्या बेरीजपेक्षा जास्त अंतर तितकेच संभाव्य मानले जात होते, म्हणजे. रेणूंच्या क्रमबद्ध व्यवस्थेकडे कल नाकारला गेला. अशा प्रकारे, द्रव आणि वायू काही प्रमाणात क्रिस्टल्सच्या विरूद्ध होते.
संशोधन जसजसे प्रगती करत गेले, तसतसे तथ्यांच्या वाढत्या संख्येने द्रव आणि घन पदार्थांच्या संरचनेत समानता असल्याचे सूचित केले. उदाहरणार्थ, उष्णता क्षमता आणि संकुचितता गुणांकांची मूल्ये, विशेषत: वितळण्याच्या बिंदूजवळ, व्यावहारिकपणे एकमेकांशी जुळतात, तर द्रव आणि वायूसाठी ही मूल्ये तीव्रपणे भिन्न असतात.
या उदाहरणावरून आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो की द्रवपदार्थातील थर्मल मोशनचे चित्र घनीकरण तापमानाच्या जवळ असलेल्या तापमानात वायूंमध्ये नसून घन पदार्थांमधील थर्मल गतीसारखे असते. यासह, पदार्थाच्या वायू आणि द्रव अवस्थेतील अशा महत्त्वपूर्ण फरकांची नोंद घेता येते. वायूंमध्ये, रेणू संपूर्ण जागेत पूर्णपणे अव्यवस्थितपणे वितरीत केले जातात, म्हणजे. नंतरचे संरचनाविहीन शिक्षणाचे उदाहरण मानले जाते. द्रव अजूनही एक विशिष्ट रचना आहे. एक्स-रे डिफ्रॅक्शनद्वारे याची प्रायोगिकपणे पुष्टी केली जाते, जे कमीतकमी एक स्पष्ट कमाल दर्शवते. द्रवाची रचना म्हणजे त्याचे रेणू अवकाशात वितरीत केले जातात. सारणी वायू आणि द्रव अवस्थांमधील समानता आणि फरक स्पष्ट करते.
गॅस फेज लिक्विड फेज
1. l रेणूंमधील अंतर सामान्यतः (कमी दाबांसाठी) रेणूच्या त्रिज्यापेक्षा खूप मोठे असते: l  r; वायूने ​​व्यापलेला जवळजवळ संपूर्ण व्हॉल्यूम V मुक्त व्हॉल्यूम आहे. याउलट, l 2. कणांची सरासरी गतिज ऊर्जा, 3/2kT, त्यांच्या आंतरआण्विक परस्परसंवादाच्या संभाव्य उर्जा U पेक्षा जास्त असते त्यांच्या हालचालीची ऊर्जा: U3/2 kT
3. कण त्यांच्या ट्रान्सलेशनल गती दरम्यान आदळतात, टक्कर वारंवारता घटक कणांच्या वस्तुमानावर, त्यांचा आकार आणि तापमान यावर अवलंबून असतो. कंपन मोठेपणा a मुक्त आवाजावर अवलंबून असते, a  (Vf/ L)1/3
4. कणांचे प्रसरण त्यांच्या अनुवादात्मक गतीच्या परिणामी होते, प्रसार गुणांक D  0.1 - 1 cm2/s (p  105 Pa) आणि वायूच्या दाबावर अवलंबून असते.
(D  p-1) सक्रियता ऊर्जा ED सह कण एका पेशीतून दुस-या पेशीमध्ये उडी मारल्याचा परिणाम म्हणून प्रसार होतो,
D  e-ED/RT नॉन-व्हिस्कस द्रवपदार्थांमध्ये
डी  ०.३ - ३ सेमी २/दिवस.
5. कण मुक्तपणे फिरतो, रोटेशन वारंवारता r फक्त कण आणि तापमानाच्या जडत्वाच्या क्षणांद्वारे निर्धारित केली जाते, रोटेशन वारंवारता r T1/2 रोटेशन सेलच्या भिंतींद्वारे प्रतिबंधित होते, रोटेशन संभाव्य अडथळ्यावर मात करण्यासाठी कण सोबत असतो Er, जो आंतरआण्विक परस्परसंवादाच्या शक्तींवर अवलंबून असतो, vr  e- Er/RT
तथापि, अनेक महत्त्वाच्या निर्देशकांमध्ये (क्वासिक्रिस्टलिनिटी) द्रव स्थिती घन अवस्थेच्या जवळ असते. प्रायोगिक तथ्यांच्या संचयाने सूचित केले की द्रव आणि क्रिस्टल्समध्ये बरेच साम्य आहे. वैयक्तिक द्रव्यांच्या भौतिक-रासायनिक अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की जवळजवळ सर्वांमध्ये स्फटिकासारखे काही घटक असतात.
प्रथम, द्रवातील आंतर-आण्विक अंतर घनतेच्या जवळ असते. हे या वस्तुस्थितीद्वारे सिद्ध होते की जेव्हा नंतरचे वितळते तेव्हा पदार्थाचे प्रमाण किंचित बदलते (सामान्यतः ते 10% पेक्षा जास्त नसते). दुसरे म्हणजे, द्रव आणि घनामध्ये आंतरआण्विक परस्परसंवादाची ऊर्जा थोडी वेगळी असते. फ्यूजनची उष्णता बाष्पीभवनाच्या उष्णतेपेक्षा खूपच कमी असते या वस्तुस्थितीवरून हे दिसून येते. उदाहरणार्थ, पाण्यासाठी Hpl = 6 kJ/mol, आणि Hsp = 45 kJ/mol; बेंझिनसाठी Hpl = 11 kJ/mol, आणि Hsp = 48 kJ/mol.
तिसरे म्हणजे, वितळताना पदार्थाची उष्णता क्षमता फारच कमी बदलते, म्हणजे. या दोन्ही राज्यांसाठी ते जवळ आहे. यावरून असे दिसून येते की द्रवातील कणांच्या गतीचे स्वरूप घनतेच्या जवळपास असते. चौथे, द्रव, घन सारखे, तुटल्याशिवाय मोठ्या तन्य शक्तींचा सामना करू शकतो.
द्रव आणि घन यांच्यातील फरक म्हणजे तरलता: घन आपला आकार टिकवून ठेवतो, द्रव अगदी लहान शक्तीच्या प्रभावाखाली देखील सहजपणे बदलतो. हे गुणधर्म द्रवाच्या अशा संरचनात्मक वैशिष्ट्यांमधून उद्भवतात जसे की मजबूत आंतरआण्विक परस्परसंवाद, रेणूंच्या मांडणीतील अल्प-श्रेणी क्रम आणि रेणूंची त्यांची स्थिती तुलनेने लवकर बदलण्याची क्षमता. जेव्हा द्रव अतिशीत बिंदूपासून उकळत्या बिंदूपर्यंत गरम केला जातो तेव्हा त्याचे गुणधर्म हळूहळू बदलतात, गॅससह त्याचे समानता हळूहळू वाढते.
आपल्यापैकी प्रत्येकाला अनेक पदार्थ सहज आठवतात ज्यांना तो द्रव मानतो. तथापि, पदार्थाच्या या अवस्थेची अचूक व्याख्या देणे इतके सोपे नाही, कारण द्रवांमध्ये असे भौतिक गुणधर्म असतात की काही बाबतीत ते घन पदार्थांसारखे असतात आणि काही बाबतीत ते वायूसारखे असतात. काचेच्या पदार्थांमध्ये द्रव आणि घन पदार्थांमधील समानता सर्वात जास्त स्पष्टपणे दिसून येते. वाढत्या तापमानासह घनतेपासून द्रवपदार्थात त्यांचे संक्रमण हळूहळू होते, आणि उच्चारित वितळण बिंदू म्हणून नव्हे तर ते फक्त मऊ आणि मऊ होतात, म्हणून त्यांना कोणत्या तापमान श्रेणीमध्ये घन आणि कोणत्या द्रवपदार्थात म्हटले जावे हे सांगणे अशक्य आहे. आपण एवढेच म्हणू शकतो की द्रव अवस्थेतील काचेच्या पदार्थाची स्निग्धता घन अवस्थेपेक्षा कमी असते. सॉलिड ग्लासेसना अनेकदा सुपरकूल्ड लिक्विड्स म्हणतात. वरवर पाहता, द्रवपदार्थांची सर्वात वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म, जी त्यांना घन पदार्थांपासून वेगळे करते, कमी चिकटपणा आहे, म्हणजे. उच्च उलाढाल. त्याबद्दल धन्यवाद, ते ज्या भांड्यात ओतले जातात त्या पात्राचा आकार घेतात. आण्विक स्तरावर, उच्च तरलता म्हणजे द्रव कणांचे तुलनेने मोठे स्वातंत्र्य. या संदर्भात, द्रव वायूंसारखे दिसतात, जरी द्रवपदार्थांमधील आंतर-आण्विक परस्परसंवादाची शक्ती जास्त असली तरी, रेणू एकमेकांच्या जवळ स्थित असतात आणि त्यांच्या हालचालीमध्ये अधिक मर्यादित असतात.
याकडे वेगळ्या पद्धतीने संपर्क साधला जाऊ शकतो - लांब-श्रेणी आणि अल्प-श्रेणी ऑर्डरच्या कल्पनेच्या दृष्टिकोनातून. क्रिस्टलीय घन पदार्थांमध्ये दीर्घ-श्रेणीचा क्रम अस्तित्वात असतो, ज्याचे अणू काटेकोरपणे व्यवस्थित केले जातात, त्रिमितीय संरचना तयार करतात ज्या युनिट सेलची अनेक वेळा पुनरावृत्ती करून मिळवता येतात. द्रवपदार्थ आणि काचेमध्ये लांब-श्रेणीचा क्रम नाही. तथापि, याचा अर्थ असा नाही की ते अजिबात ऑर्डर केलेले नाहीत. सर्व अणूंच्या जवळच्या शेजाऱ्यांची संख्या जवळपास सारखीच असते, परंतु अणू कोणत्याही निवडलेल्या स्थितीपासून दूर जात असताना त्यांची व्यवस्था अधिकाधिक गोंधळात टाकते. अशा प्रकारे, ऑर्डर फक्त कमी अंतरावर अस्तित्वात आहे, म्हणून नाव: शॉर्ट-रेंज ऑर्डर. द्रवाच्या संरचनेचे पुरेसे गणितीय वर्णन केवळ सांख्यिकीय भौतिकशास्त्राच्या मदतीने दिले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, जर द्रवामध्ये एकसारखे गोलाकार रेणू असतात, तर त्याची रचना रेडियल वितरण कार्य g(r) द्वारे वर्णन केली जाऊ शकते, जे संदर्भ बिंदू म्हणून निवडलेल्या r अंतरावर कोणताही रेणू शोधण्याची संभाव्यता देते. हे कार्य क्ष-किरण किंवा न्यूट्रॉनच्या विवर्तनाचा अभ्यास करून प्रायोगिकरित्या शोधले जाऊ शकते आणि हाय-स्पीड कॉम्प्युटरच्या आगमनाने, रेणूंमध्ये कार्य करणाऱ्या शक्तींच्या स्वरूपावरील विद्यमान डेटाच्या आधारे, संगणक सिम्युलेशनद्वारे त्याची गणना केली जाऊ लागली. किंवा या शक्तींबद्दलच्या गृहितकांवर, तसेच न्यूटनच्या यांत्रिकी नियमांवर. सैद्धांतिक आणि प्रायोगिकरित्या प्राप्त केलेल्या रेडियल वितरण कार्यांची तुलना करून, आंतरआण्विक शक्तींच्या स्वरूपाबद्दलच्या गृहितकांची शुद्धता सत्यापित करणे शक्य आहे.
सेंद्रिय पदार्थांमध्ये, ज्या रेणूंचा आकार वाढलेला असतो, एका तापमानाच्या श्रेणीमध्ये किंवा दुसऱ्या तापमानात, दीर्घ-श्रेणीच्या ओरिएंटेशनल ऑर्डरसह द्रव अवस्थेचे क्षेत्र कधीकधी आढळतात, जे दीर्घ अक्षांच्या समांतर संरेखनाच्या प्रवृत्तीमध्ये प्रकट होतात. रेणू या प्रकरणात, ओरिएंटेशनल ऑर्डरिंगसह रेणूंच्या केंद्रांच्या समन्वय क्रमाने असू शकते. या प्रकारच्या द्रव चरणांना सामान्यतः द्रव क्रिस्टल्स म्हणतात. द्रव स्फटिक स्थिती स्फटिक आणि द्रव दरम्यान मध्यवर्ती आहे. लिक्विड क्रिस्टल्समध्ये द्रवता आणि ॲनिसोट्रॉपी (ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, मॅग्नेटिक) दोन्ही असतात. काहीवेळा या अवस्थेला मेसोमॉर्फिक (मेसोफेस) म्हणतात - दीर्घ-श्रेणीच्या ऑर्डरच्या अनुपस्थितीमुळे. अस्तित्वाची वरची मर्यादा क्लिअरिंग तापमान (आयसोट्रॉपिक द्रव) आहे. थर्मोट्रॉपिक (मेसोजेनिक) एफए विशिष्ट तापमानापेक्षा जास्त अस्तित्वात आहेत. नमुनेदार सायनोबिफेनिल्स आहेत. लियोट्रॉपिक - विरघळल्यावर, उदाहरणार्थ, साबण, पॉलीपेप्टाइड्स, लिपिड्स, डीएनएचे जलीय द्रावण. लिक्विड क्रिस्टल्सचा अभ्यास (मेसोफेस - दोन टप्प्यात वितळणे - ढगाळ वितळणे, नंतर पारदर्शक, ॲनिसोट्रॉपिक ऑप्टिकल गुणधर्मांसह मध्यवर्ती स्वरूपात क्रिस्टलीय टप्प्यातून द्रवपदार्थात संक्रमण) तंत्रज्ञानाच्या हेतूंसाठी महत्त्वपूर्ण आहे - द्रव क्रिस्टल डिस्प्ले.
वायूमधील रेणू अव्यवस्थितपणे (यादृच्छिकपणे) फिरतात. वायूंमध्ये, अणू किंवा रेणूंमधील अंतर हे रेणूंच्या आकारापेक्षा सरासरी कितीतरी पटीने जास्त असते. गॅसमधील रेणू उच्च वेगाने (शेकडो मी/से) हलतात. जेव्हा ते एकमेकांवर आदळतात तेव्हा ते पूर्णपणे लवचिक बॉल्ससारखे एकमेकांवर उसळतात, वेगाची परिमाण आणि दिशा बदलतात. रेणूंमधील मोठ्या अंतरावर, आकर्षक शक्ती लहान असतात आणि वायूचे रेणू एकमेकांजवळ ठेवण्यास सक्षम नसतात. म्हणून, वायू मर्यादेशिवाय विस्तारू शकतात. वायू सहजपणे संकुचित होतात, रेणूंमधील सरासरी अंतर कमी होते, परंतु तरीही त्यांच्या आकारापेक्षा मोठे राहते. वायू आकार किंवा आकारमान ठेवत नाहीत; त्यांचे आकारमान आणि आकार ते भरलेल्या जहाजाच्या आकारमानाशी जुळतात. जहाजाच्या भिंतींवर रेणूंच्या असंख्य प्रभावांमुळे वायूचा दाब निर्माण होतो.
अणू आणि घन पदार्थांचे रेणू विशिष्ट समतोल स्थितीभोवती कंपन करतात. म्हणून, घन पदार्थ आकार आणि आकार दोन्ही टिकवून ठेवतात. जर तुम्ही अणू किंवा घनाच्या आयनांच्या समतोल स्थितीच्या केंद्रांना मानसिकरित्या जोडले तर तुम्हाला क्रिस्टल जाळी मिळेल.
द्रवाचे रेणू जवळजवळ एकमेकांच्या जवळ असतात. म्हणून, द्रव संकुचित करणे आणि त्यांची मात्रा टिकवून ठेवणे खूप कठीण आहे. द्रवाचे रेणू समतोल स्थितीभोवती कंपन करतात. वेळोवेळी, एक रेणू एका स्थिर स्थितीतून दुसऱ्या स्थितीत संक्रमण करतो, सामान्यतः बाह्य शक्तीच्या क्रियेच्या दिशेने. रेणूच्या स्थिरावस्थेचा कालावधी कमी असतो आणि वाढत्या तापमानासह कमी होतो आणि रेणूचा नवीन स्थिरावस्थेत संक्रमणाचा कालावधी आणखी कमी असतो. म्हणून, द्रवपदार्थ द्रव असतात, त्यांचा आकार टिकवून ठेवू नका आणि ज्या भांड्यात ते ओतले जाते त्या पात्राचा आकार घेतात.

द्रवांचा गतिज सिद्धांत Ya I. Frenkel द्वारे विकसित केला गेला आहे, द्रवपदार्थाचा गतिज सिद्धांत कणांची गतिमान प्रणाली मानतो, अंशतः स्फटिक स्थितीची आठवण करून देतो. वितळण्याच्या बिंदूच्या जवळ असलेल्या तापमानात, द्रवमधील थर्मल गती प्रामुख्याने विशिष्ट सरासरी समतोल स्थितींभोवती कणांच्या हार्मोनिक कंपनांमध्ये कमी होते. क्रिस्टलीय अवस्थेच्या विपरीत, द्रवातील रेणूंच्या या समतोल स्थिती प्रत्येक रेणूसाठी निसर्गात तात्पुरत्या असतात. काही काळ t एका समतोल स्थितीभोवती दोलन केल्यावर, रेणू जवळच्या नवीन स्थानावर उडी मारतो. अशी उडी U उर्जेच्या खर्चासह उद्भवते, म्हणून "स्थायिक जीवन" वेळ t खालीलप्रमाणे तापमानावर अवलंबून असतो: t = t0 eU/RT, जेथे t0 हा समतोल स्थितीभोवती एका दोलनाचा कालावधी आहे. खोलीच्या तपमानावर पाण्यासाठी t » 10-10 s, t0 = 1.4 x 10-12 s, म्हणजे एक रेणू, सुमारे 100 कंपन पूर्ण करून, नवीन स्थितीत उडी मारतो, जिथे तो सतत दोलन करत असतो. क्ष-किरण आणि न्यूट्रॉनच्या विखुरलेल्या डेटावरून, केंद्र म्हणून निवडलेल्या एका कणापासून r अंतरावर अवलंबून कण वितरण घनता कार्य  मोजणे शक्य आहे. क्रिस्टलीय सॉलिडमध्ये दीर्घ-श्रेणी क्रमाच्या उपस्थितीत, फंक्शन (r) मध्ये स्पष्ट मॅक्सिमा आणि मिनिमाची संख्या असते. द्रवामध्ये, कणांच्या उच्च गतिशीलतेमुळे, केवळ अल्प-श्रेणीचा क्रम राखला जातो. हे द्रवपदार्थांच्या क्ष-किरण विवर्तन पद्धतींवरून स्पष्टपणे दिसून येते: द्रवासाठी फंक्शन (r) मध्ये स्पष्ट प्रथम कमाल, अस्पष्ट दुसरे, आणि नंतर (r) = const असते. गतिज सिद्धांत खालीलप्रमाणे वितळण्याचे वर्णन करते. घनाच्या स्फटिक जाळीमध्ये, नेहमी लहान प्रमाणात रिक्त जागा (छिद्र) असतात जे हळूहळू क्रिस्टलभोवती फिरतात. तापमान वितळण्याच्या बिंदूच्या जितके जवळ असेल, "छिद्र" ची एकाग्रता जितकी जास्त असेल आणि ते नमुन्यातून वेगाने फिरतील. वितळण्याच्या बिंदूवर, "छिद्र" तयार करण्याची प्रक्रिया हिमस्खलन सारखी सहकारी वर्ण प्राप्त करते, कणांची प्रणाली गतिमान होते, दीर्घ-श्रेणीचा क्रम नाहीसा होतो आणि तरलता दिसून येते. वितळण्यात निर्णायक भूमिका द्रवमध्ये मुक्त व्हॉल्यूमच्या निर्मितीद्वारे खेळली जाते, ज्यामुळे प्रणाली द्रव बनते. द्रव आणि घन क्रिस्टलीय शरीरातील सर्वात महत्त्वाचा फरक म्हणजे द्रवामध्ये एक मुक्त खंड असतो, ज्याच्या महत्त्वपूर्ण भागामध्ये चढ-उतार ("छिद्र") असतात, ज्याचा द्रव द्वारे भटकत असतो. तरलता म्हणून वैशिष्ट्यपूर्ण गुणवत्ता. अशा "छिद्र" ची संख्या, त्यांची मात्रा आणि गतिशीलता तापमानावर अवलंबून असते. कमी तापमानात, द्रव, जर ते स्फटिकासारखे शरीरात बदलले नाही तर, "छिद्र" ची मात्रा आणि गतिशीलता कमी झाल्यामुळे अत्यंत कमी द्रवतेसह एक अनाकार घन बनते. गतिज सिद्धांताबरोबरच द्रवपदार्थांचा सांख्यिकीय सिद्धांतही अलीकडच्या दशकांत यशस्वीपणे विकसित होत आहे.

बर्फ आणि पाण्याची रचना. सामान्य परिस्थितीत सर्वात महत्वाचे आणि सामान्य द्रव म्हणजे पाणी. हे पृथ्वीवरील सर्वात सामान्य रेणू आहे! हे एक उत्कृष्ट दिवाळखोर आहे. उदाहरणार्थ, सर्व जैविक द्रवांमध्ये पाणी असते. पाणी अनेक अजैविक (लवण, आम्ल, बेस) आणि सेंद्रिय पदार्थ (अल्कोहोल, शर्करा, कार्बोक्झिलिक ऍसिड, अमाईन) विरघळते. या द्रवाची रचना काय आहे? आपल्याला पहिल्या लेक्चरमध्ये विचारात घेतलेल्या मुद्द्याकडे परत यावे लागेल, म्हणजे हायड्रोजन बाँडसारख्या विशिष्ट आंतर-आण्विक परस्परसंवादाकडे. पाणी, द्रव आणि स्फटिकासारखे दोन्ही स्वरूपात, अनेक हायड्रोजन बंधांच्या उपस्थितीमुळे विसंगत गुणधर्म तंतोतंत प्रदर्शित करते. हे विसंगत गुणधर्म काय आहेत: उच्च उत्कलन बिंदू, उच्च वितळण्याचा बिंदू आणि वाष्पीकरणाची उच्च एन्थाल्पी. चला प्रथम आलेखाकडे, नंतर टेबलावर आणि नंतर दोन पाण्याच्या रेणूंमधील हायड्रोजन बाँडच्या आकृतीकडे पाहू. खरं तर, प्रत्येक पाण्याचा रेणू स्वतःभोवती 4 इतर पाण्याचे रेणू समन्वयित करतो: दोन ऑक्सिजनमुळे, दोन प्रोटोनेटेड हायड्रोजनला दोन एकाकी इलेक्ट्रॉन जोड्यांचा दाता म्हणून, आणि दोन प्रोटोनेटेड हायड्रोजनमुळे, इतर पाण्याच्या रेणूंच्या ऑक्सिजनशी समन्वयित. मागील लेक्चरमध्ये, मी तुम्हाला कालावधीनुसार वितळण्याचा बिंदू, उत्कलन बिंदू आणि गट VI हायड्राइड्सच्या बाष्पीभवनाची एन्थाल्पी असलेली एक स्लाइड दाखवली होती. या अवलंबनांमध्ये ऑक्सिजन हायड्राइडसाठी स्पष्ट विसंगती आहे. पाण्याचे हे सर्व मापदंड सल्फर, सेलेनियम आणि टेल्युरियमच्या खालील हायड्राइड्ससाठी जवळजवळ रेखीय अवलंबित्वावरून भाकीत केलेल्यापेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहेत. प्रोटोनेटेड हायड्रोजन आणि इलेक्ट्रॉन घनता स्वीकारणारा - ऑक्सिजन यांच्यातील हायड्रोजन बंधाच्या अस्तित्वाद्वारे आम्ही हे स्पष्ट केले. व्हायब्रेशनल इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी वापरून हायड्रोजन बाँडिंगचा सर्वात यशस्वीपणे अभ्यास केला जातो. मुक्त OH गटामध्ये वैशिष्ट्यपूर्ण कंपन ऊर्जा असते ज्यामुळे O-H बॉण्ड वैकल्पिकरित्या लांब आणि लहान होतो, ज्यामुळे रेणूच्या इन्फ्रारेड शोषण स्पेक्ट्रममध्ये वैशिष्ट्यपूर्ण बँड तयार होतो. तथापि, OH गट हायड्रोजन बाँडमध्ये सामील असल्यास, हायड्रोजन अणू दोन्ही बाजूंच्या अणूंनी बांधला जातो आणि त्यामुळे त्याचे कंपन "ओलसर" होते आणि वारंवारता कमी होते. खालील सारणी दर्शवते की हायड्रोजन बाँडची ताकद आणि "एकाग्रता" वाढल्याने शोषण वारंवारता कमी होते. वरील आकृतीमध्ये, वक्र 1 बर्फातील O-H गटांच्या इन्फ्रारेड शोषण स्पेक्ट्रमच्या कमालशी संबंधित आहे (जेथे सर्व H-बंध जोडलेले आहेत); वक्र 2 CCl4 मध्ये विरघळलेल्या वैयक्तिक H2O रेणूंच्या O-H गटांच्या जास्तीत जास्त इन्फ्रारेड शोषण स्पेक्ट्रमशी संबंधित आहे (जेथे H बॉन्ड नाहीत - CCl4 मधील H2O चे द्रावण खूप पातळ आहे); आणि वक्र 3 द्रव पाण्याच्या शोषण स्पेक्ट्रमशी संबंधित आहे. जर द्रव पाण्यात दोन प्रकारचे O-H गट असतील - जे हायड्रोजन बंध तयार करतात आणि जे बनत नाहीत - आणि पाण्यात काही O-H गट बर्फाप्रमाणेच (समान वारंवारतेने) कंपन करतात (जेथे ते H- बनतात) बॉण्ड्स), आणि इतर - CCl4 च्या वातावरणाप्रमाणे (जेथे ते H-बॉन्ड तयार करत नाहीत). मग पाण्याच्या स्पेक्ट्रममध्ये दोन मॅक्सिमा असतील, O-H गटांच्या दोन अवस्थांशी संबंधित, त्यांच्या दोन वैशिष्ट्यपूर्ण कंपन वारंवारता: समूह ज्या वारंवारतेने कंपन करतो, ते प्रकाश शोषून घेते. पण “टू-कमाल” चित्र पाळले जात नाही! त्याऐवजी, वक्र 3 वर आपल्याला एक दिसतो, कमाल अस्पष्ट, वक्र 1 च्या कमाल वरून जास्तीत जास्त वक्र 2 पर्यंत विस्तारित आहे. याचा अर्थ द्रव पाण्यातील सर्व O-H गट हायड्रोजन बंध तयार करतात - परंतु या सर्व बंधांमध्ये वेगळी ऊर्जा असते, “ सैल" (वेगवेगळ्या ऊर्जा आहेत), आणि वेगवेगळ्या प्रकारे. यावरून असे दिसून येते की ज्या चित्रात पाण्यातील काही हायड्रोजन बंध तुटलेले आहेत आणि काही जतन केले आहेत ते काटेकोरपणे सांगायचे तर चुकीचे आहे. तथापि, पाण्याच्या थर्मोडायनामिक गुणधर्मांचे वर्णन करणे इतके सोपे आणि सोयीस्कर आहे की ते मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते - आणि आम्ही त्याकडे देखील वळू. परंतु आपण हे लक्षात ठेवले पाहिजे की ते पूर्णपणे अचूक नाही.
अशा प्रकारे, हायड्रोजन बाँडिंगचा अभ्यास करण्यासाठी आयआर स्पेक्ट्रोस्कोपी ही एक शक्तिशाली पद्धत आहे आणि या वर्णक्रमीय पद्धतीचा वापर करून त्याच्याशी संबंधित द्रव आणि घन पदार्थांच्या संरचनेबद्दल बरीच माहिती प्राप्त झाली आहे. परिणामी, द्रव पाण्यासाठी बर्फासारखे मॉडेल (O.Ya. समोइलोव्हचे मॉडेल) सर्वात सामान्यतः स्वीकारले गेले आहे. या मॉडेलनुसार, द्रव पाण्यामध्ये थर्मल मोशनमुळे विस्कळीत बर्फासारखी टेट्राहेड्रल फ्रेमवर्क असते (थर्मल मोशनचा पुरावा आणि परिणाम - ब्राउनियन गती, जी इंग्लिश वनस्पतिशास्त्रज्ञ रॉबर्ट ब्राउन यांनी 1827 मध्ये सूक्ष्मदर्शकाखाली परागकणांवर पहिल्यांदा पाहिली होती) (प्रत्येक पाणी बर्फाच्या क्रिस्टलमधील रेणू हायड्रोजन बाँड्सने बर्फाच्या तुलनेत कमी ऊर्जेने जोडलेले असतात - “सैल” हायड्रोजन बंध) सभोवतालच्या चार पाण्याच्या रेणूंसह), या फ्रेमच्या व्हॉईड्स अंशतः पाण्याच्या रेणूंनी भरलेले असतात आणि पाण्याचे रेणू स्थित असतात. व्हॉईड्समध्ये आणि बर्फासारख्या फ्रेमच्या नोड्समध्ये उत्साहीपणे असमान असतात.

पाण्याच्या विपरीत, बर्फाच्या क्रिस्टलमध्ये, क्रिस्टल जाळीच्या नोड्सवर समान उर्जेचे पाण्याचे रेणू असतात आणि ते केवळ कंपन हालचाली करू शकतात. अशा क्रिस्टलमध्ये लहान आणि लांब-श्रेणीचा क्रम असतो. द्रव पाण्यात (ध्रुवीय द्रव म्हणून), क्रिस्टल संरचनेचे काही घटक जतन केले जातात (आणि वायूच्या टप्प्यातही, द्रव रेणू लहान, अस्थिर क्लस्टर्समध्ये ऑर्डर केले जातात), परंतु दीर्घ-श्रेणीचा क्रम नाही. अशाप्रकारे, द्रवाची रचना कमी-श्रेणीच्या ऑर्डरच्या उपस्थितीत गॅसच्या संरचनेपेक्षा वेगळी असते, परंतु दीर्घ-श्रेणीच्या ऑर्डरच्या अनुपस्थितीत क्रिस्टलच्या संरचनेपेक्षा वेगळी असते. एक्स-रे स्कॅटरिंगच्या अभ्यासाद्वारे हे सर्वात खात्रीशीरपणे दिसून येते. द्रव पाण्यातील प्रत्येक रेणूचे तीन शेजारी एका थरात असतात आणि ते त्याच्यापासून (0.294 nm) जवळच्या थरातील चौथ्या रेणूपेक्षा (0.276 nm) जास्त अंतरावर असतात. बर्फासारख्या फ्रेमवर्कमधील प्रत्येक पाण्याचा रेणू एक आरसा-सममित (मजबूत) आणि तीन मध्यवर्ती सममितीय (कमी मजबूत) बंध तयार करतो. प्रथम दिलेल्या लेयरच्या पाण्याच्या रेणू आणि शेजारच्या स्तरांमधील बंधांचा संदर्भ देते, बाकीचे - समान स्तराच्या पाण्याच्या रेणूंमधील बंध. म्हणून, सर्व कनेक्शनचा एक चतुर्थांश भाग मिरर-सममितीय आहेत आणि तीन-चतुर्थांश मध्यवर्ती सममितीय आहेत. पाण्याच्या रेणूंच्या टेट्राहेड्रल वातावरणाविषयीच्या कल्पनांमुळे असा निष्कर्ष निघाला आहे की त्याची रचना अत्यंत नाजूक आहे आणि त्यामध्ये व्हॉईड्सची उपस्थिती आहे, ज्याची परिमाणे पाण्याच्या रेणूंच्या परिमाणांच्या समान किंवा त्याहून अधिक आहेत.

द्रव पाण्याच्या संरचनेचे घटक. a - प्राथमिक पाणी टेट्राहेड्रॉन (खुली वर्तुळे - ऑक्सिजन अणू, काळे अर्धे - हायड्रोजन बाँडवर प्रोटॉनची संभाव्य स्थिती); b - टेट्राहेड्राची मिरर-सममित व्यवस्था; c - मध्यवर्ती सममितीय व्यवस्था; d - सामान्य बर्फाच्या संरचनेत ऑक्सिजन केंद्रांचे स्थान. पाणी हे हायड्रोजन बंधांमुळे आंतर-आण्विक परस्परसंवादाच्या महत्त्वपूर्ण शक्तींनी वैशिष्ट्यीकृत आहे, जे एक अवकाशीय नेटवर्क बनवते. आम्ही मागील व्याख्यानात म्हटल्याप्रमाणे, हायड्रोजन बंध हा इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह घटकाशी जोडलेल्या हायड्रोजन अणूच्या क्षमतेमुळे दुसऱ्या रेणूच्या इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह अणूसह अतिरिक्त बंध तयार करतो. हायड्रोजन बाँड तुलनेने मजबूत आहे आणि प्रति मोल अनेक 20-30 किलोज्यूल इतके आहे. सामर्थ्याच्या बाबतीत, ते व्हॅन डेर वॉल्स उर्जा आणि विशिष्ट आयनिक बाँडची उर्जा यांच्यामध्ये मध्यवर्ती स्थान व्यापते. पाण्याच्या रेणूमध्ये, H-O रासायनिक बंधाची ऊर्जा 456 kJ/mol आहे, आणि H…O हायड्रोजन बाँडची ऊर्जा 21 kJ/mol आहे.

हायड्रोजन संयुगे
आण्विक वजन तापमान,  C
अतिशीत उकळणे
H2Te 130 -51 -4
H2Se 81 -64 -42
H2S 34 -82 -61
H2O 18 0! +१००!

बर्फ रचना. सामान्य बर्फ. ठिपकेदार रेषा - एच-बंध. बर्फाच्या ओपनवर्क स्ट्रक्चरमध्ये, H2O रेणूंनी वेढलेल्या लहान पोकळ्या दिसतात.
अशा प्रकारे, बर्फाची रचना ही पाण्याच्या रेणूंची एक ओपनवर्क रचना आहे जी केवळ हायड्रोजन बंधांनी एकमेकांशी जोडलेली असते. बर्फाच्या संरचनेत पाण्याच्या रेणूंची व्यवस्था संरचनेत विस्तृत वाहिन्यांची उपस्थिती निश्चित करते. बर्फ वितळताना, पाण्याचे रेणू या वाहिन्यांमध्ये "पडतात", जे बर्फाच्या घनतेच्या तुलनेत पाण्याची घनता वाढवते. बर्फाचे स्फटिक नियमित षटकोनी प्लेट्स, टॅब्युलर फॉर्मेशन्स आणि क्लिष्ट आकारांच्या इंटरग्रोथ्सच्या स्वरूपात आढळतात. सामान्य बर्फाची रचना हायड्रोजन एच बॉण्ड्सद्वारे निर्धारित केली जाते: या बाँड्सच्या भूमितीसाठी हे चांगले आहे (ओ-एच थेट O वर असतात), परंतु H2O रेणूंच्या घट्ट वँडर वाल्स संपर्कासाठी ते इतके चांगले नाही. म्हणून, बर्फाची रचना ओपनवर्क आहे, त्यात H2O रेणू सूक्ष्म (आकारात H2O रेणूपेक्षा लहान) छिद्र करतात. बर्फाच्या लॅसी रचनेमुळे दोन सुप्रसिद्ध परिणाम होतात: (१) बर्फ पाण्यापेक्षा कमी दाट असतो, तो त्यात तरंगतो; आणि (२) मजबूत दाबाखाली - उदाहरणार्थ, स्केटचे ब्लेड बर्फ वितळते. बर्फामध्ये अस्तित्वात असलेले बहुतेक हायड्रोजन बंध द्रव पाण्यात देखील संरक्षित आहेत. हे पाणी उकळण्याच्या उष्णतेच्या तुलनेत बर्फ वितळण्याच्या लहान उष्णतेमुळे (80 कॅल/ग्रॅम) होते (0°C वर 600 कॅल/ग्रॅम). कोणी असे म्हणू शकतो की द्रव पाण्यात फक्त 80/(600+80) = 12% बर्फामध्ये अस्तित्वात असलेले H-बंध तुटलेले आहेत. तथापि, हे चित्र - पाण्यातील काही हायड्रोजन बंध तुटलेले आहेत आणि काही संरक्षित आहेत - हे पूर्णपणे अचूक नाही: उलट, पाण्यातील सर्व हायड्रोजन बंध सैल होत आहेत. हे खालील प्रायोगिक डेटाद्वारे चांगले स्पष्ट केले आहे.

उपायांची रचना. पाण्याच्या विशिष्ट उदाहरणांवरून, इतर द्रवपदार्थांकडे वळूया. भिन्न द्रव त्यांच्या रेणूंच्या आकारात आणि आंतरआण्विक परस्परसंवादाच्या स्वरूपामध्ये एकमेकांपासून भिन्न असतात. अशाप्रकारे, प्रत्येक विशिष्ट द्रवामध्ये एक विशिष्ट स्यूडोक्रिस्टलाइन रचना असते, जी अल्प-श्रेणीच्या क्रमाने वैशिष्ट्यीकृत असते आणि काही प्रमाणात, जेव्हा द्रव गोठते आणि घनतेमध्ये बदलते तेव्हा प्राप्त झालेल्या संरचनेची आठवण करून देते. जेव्हा दुसरा पदार्थ विरघळला जातो, म्हणजे. जेव्हा द्रावण तयार होते, तेव्हा आंतरआण्विक परस्परसंवादाचे स्वरूप बदलते आणि शुद्ध द्रावकांपेक्षा कणांच्या वेगळ्या मांडणीसह नवीन रचना दिसून येते. ही रचना सोल्यूशनच्या रचनेवर अवलंबून असते आणि प्रत्येक विशिष्ट सोल्यूशनसाठी विशिष्ट असते. द्रव द्रावणांची निर्मिती सहसा सोडवण्याच्या प्रक्रियेसह असते, म्हणजे. आंतरआण्विक शक्तींच्या क्रियेमुळे विद्राव्य रेणूंच्या भोवती विद्राव्य रेणूंचे संरेखन. लहान-श्रेणी आणि दीर्घ-श्रेणीचे निराकरण आहेत, म्हणजे. विरघळलेल्या पदार्थाच्या रेणूंभोवती (कण) प्राथमिक आणि दुय्यम सोल्युशन शेल तयार होतात. प्राथमिक विरघळणी शेलमध्ये, विद्राव्य रेणू जवळ असतात, जे विद्राव्य रेणूंसह एकत्र फिरतात. प्राइमरी सॉल्व्हेशन शेलमध्ये असलेल्या सॉल्व्हेंट रेणूंच्या संख्येला सॉल्व्हेशन कोऑर्डिनेशन नंबर म्हणतात, जो सॉल्व्हेंटच्या स्वरूपावर आणि द्रावणाच्या स्वरूपावर अवलंबून असतो. दुय्यम सॉल्व्हेशन शेलमध्ये सॉल्व्हेंट रेणूंचा समावेश होतो जे लक्षणीयरीत्या जास्त अंतरावर स्थित असतात आणि प्राथमिक सॉल्व्हेशन शेलशी परस्परसंवादामुळे सोल्युशनमध्ये होणाऱ्या प्रक्रियांवर परिणाम करतात.
सॉल्व्हेटच्या स्थिरतेचा विचार करताना, गतिज आणि थर्मोडायनामिक स्थिरता यांच्यात फरक केला जातो.
जलीय द्रावणात, गतिज हायड्रेशन (O.Ya. Samoilov) ची परिमाणवाचक वैशिष्ट्ये म्हणजे i/ आणि Ei=Ei-E, जेथे i आणि  ही समतोल स्थितीतील पाण्याच्या रेणूंचा सरासरी निवास वेळ आहे. i-th आयन जवळ आणि शुद्ध पाण्यात स्थिती, आणि Ei आणि E ही एक्सचेंजची सक्रियता ऊर्जा आणि पाण्यात स्वयं-प्रसार प्रक्रियेची सक्रियता ऊर्जा आहे. हे प्रमाण अंदाजे संबंधाने एकमेकांशी संबंधित आहेत:
i/  exp(Ei/RT) या प्रकरणात,
जर EI  0, i/  1 (आयनच्या सर्वात जवळ असलेल्या पाण्याच्या रेणूंची देवाणघेवाण शुद्ध पाण्यातील रेणूंमधील देवाणघेवाणीपेक्षा कमी वेळा (हळू) होते) - सकारात्मक हायड्रेशन
जर EI  0, i/ 1

तर, लिथियम आयन साठी EI = 1.7 kJ/mol, आणि cesium ion साठी Ei= - 1.4 kJ/mol, म्हणजे. एक लहान "हार्ड" लिथियम आयन पाण्याचे रेणू मोठ्या आणि "डिफ्यूज" सीझियम आयनपेक्षा जास्त मजबूतपणे धरून ठेवतो. परिणामी सॉल्व्हेटची थर्मोडायनामिक स्थिरता सोलव्हेशन (solvG) = (solvH) - T(solvS) दरम्यान गिब्स उर्जेतील बदलाद्वारे निर्धारित केली जाते. हे मूल्य जितके नकारात्मक असेल तितकेच सॉल्व्हेट अधिक स्थिर असेल. हे प्रामुख्याने समाधानाच्या एन्थॅल्पीच्या नकारात्मक मूल्यांद्वारे निर्धारित केले जाते.
उपायांची संकल्पना आणि उपायांचे सिद्धांत. एका प्रकारच्या कणांमधील बंध नष्ट होणे आणि दुसऱ्या प्रकारचे बंध तयार होणे, आणि प्रसरणामुळे पदार्थाचे संपूर्ण खंडात वितरण यामुळे दोन किंवा अधिक पदार्थ एकमेकांच्या संपर्कात आल्यावर खरी समाधाने उत्स्फूर्तपणे प्राप्त होतात. त्यांच्या गुणधर्मांनुसार सोल्यूशन्स आदर्श आणि वास्तविक, इलेक्ट्रोलाइट्स आणि नॉन-इलेक्ट्रोलाइट्स, पातळ आणि केंद्रित, असंतृप्त, संतृप्त आणि सुपरसॅच्युरेटेड सोल्यूशन्समध्ये विभागलेले आहेत. रास्टरचे गुणधर्म आयएमएफच्या स्वरूपावर आणि विशालतेवर अवलंबून असतात. हे परस्परसंवाद भौतिक स्वरूपाचे (व्हॅन डेर वाल्स फोर्स) आणि जटिल भौतिक-रासायनिक स्वरूपाचे (हायड्रोजन बाँड, आयन-मॉलिक्युलर, चार्ज ट्रान्सफर कॉम्प्लेक्स इ.) असू शकतात. सोल्यूशन निर्मितीची प्रक्रिया परस्परसंवादात्मक कणांमधील आकर्षक आणि तिरस्करणीय शक्तींच्या एकाचवेळी प्रकटीकरणाद्वारे दर्शविली जाते. तिरस्करणीय शक्तींच्या अनुपस्थितीत, कण विलीन होतील (एकत्र चिकटून राहतील) आणि आकर्षक शक्तींच्या अनुपस्थितीत द्रव किंवा घन पदार्थ मिळू शकत नाहीत; मागील व्याख्यानात आपण समाधानाचे भौतिक आणि रासायनिक सिद्धांत पाहिले.
तथापि, सोल्यूशन्सच्या एकत्रित सिद्धांताच्या निर्मितीमध्ये महत्त्वपूर्ण अडचणी येतात आणि सध्या ते अद्याप तयार केले गेले नाही, जरी क्वांटम मेकॅनिक्स, सांख्यिकीय थर्मोडायनामिक्स आणि भौतिकशास्त्र, क्रिस्टल रसायनशास्त्र, क्ष-किरण विवर्तन या सर्वात आधुनिक पद्धतींचा वापर करून संशोधन केले जात आहे. विश्लेषण, ऑप्टिकल पद्धती आणि NMR पद्धती. प्रतिक्रियाशील फील्ड. आंतरआण्विक परस्परसंवादाच्या शक्तींचा विचार सुरू ठेवत, आपण "प्रतिक्रियाशील क्षेत्र" या संकल्पनेचा विचार करू या, जे घनरूप पदार्थ आणि वास्तविक वायूंची रचना आणि रचना, विशेषतः द्रव स्थिती आणि त्यामुळे संपूर्ण भौतिक रसायनशास्त्र समजून घेण्यासाठी महत्त्वाचे आहे. द्रव समाधान.
प्रतिक्रियाशील क्षेत्र ध्रुवीय आणि नॉन-ध्रुवीय रेणूंच्या मिश्रणात आढळते, उदाहरणार्थ, हायड्रोकार्बन्स आणि नॅप्थेनिक ऍसिडच्या मिश्रणासाठी. ध्रुवीय रेणू विशिष्ट सममितीच्या क्षेत्रावर प्रभाव टाकतात (क्षेत्राची सममिती रिक्त आण्विक कक्षाच्या सममितीने निर्धारित केली जाते) आणि नॉन-ध्रुवीय रेणूंवर तीव्रता एच. नंतरचे चार्ज विभक्त झाल्यामुळे ध्रुवीकरण केले जाते, ज्यामुळे द्विध्रुवाचे स्वरूप (प्रेरण) होते. प्रेरित द्विध्रुव असलेला रेणू, ध्रुवीय रेणूवर परिणाम करतो, त्याचे विद्युत चुंबकीय क्षेत्र बदलतो, म्हणजे. प्रतिक्रियाशील (प्रतिसाद) फील्ड उत्तेजित करते. प्रतिक्रियाशील क्षेत्राच्या उदयामुळे कणांच्या परस्परसंवाद उर्जेत वाढ होते, जी ध्रुवीय आणि नॉन-ध्रुवीय रेणूंच्या मिश्रणात ध्रुवीय रेणूंच्या मजबूत विघटन कवचांच्या निर्मितीमध्ये व्यक्त केली जाते.
प्रतिक्रियाशील क्षेत्र उर्जेची गणना खालील सूत्र वापरून केली जाते: जेथे:
चिन्ह "-" - रेणूंचे आकर्षण निर्धारित करते
S - स्थिर विद्युत परवानगी
 अनंत - रेणूंच्या इलेक्ट्रॉनिक आणि अणू ध्रुवीकरणामुळे डायलेक्ट्रिक स्थिरता
NA - एवोगाड्रोचा क्रमांक
VM - समस्थानिक द्रवामध्ये ध्रुवीय पदार्थाच्या 1 मोलने व्यापलेला आकारमान v = द्विध्रुवीय क्षण
ER - द्रावणातील ध्रुवीय पदार्थाच्या 1 मोलची ऊर्जा
"प्रतिक्रियाशील फील्ड" संकल्पना आम्हाला शुद्ध द्रव आणि द्रावणांची रचना अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास अनुमती देईल. प्रतिक्रियाशील क्षेत्राच्या अभ्यासासाठी क्वांटम रासायनिक दृष्टीकोन एम.व्ही. बाझिलेव्स्की आणि त्यांच्या नावाच्या वैज्ञानिक संशोधन संस्थेतील भौतिकशास्त्र आणि रसायनशास्त्रातील सहकाऱ्यांच्या कार्यात विकसित केला गेला. एल. या. कार्पोवा अशा प्रकारे, द्रव स्थितीची समस्या त्याच्या तरुण संशोधकांची वाट पाहत आहे. कार्ड तुमच्या हातात आहेत.

मागील दोन परिच्छेदांमध्ये, आम्ही घन पदार्थांची रचना आणि गुणधर्म तपासले - क्रिस्टलीय आणि आकारहीन. आता आपण द्रवपदार्थांची रचना आणि गुणधर्म यांच्या अभ्यासाकडे वळू.

द्रव एक वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्य आहे तरलता- अगदी लहान शक्तींच्या प्रभावाखाली अल्पावधीत आकार बदलण्याची क्षमता.याबद्दल धन्यवाद, द्रव प्रवाहात वाहतात, प्रवाहात वाहतात आणि ज्या भांड्यात ते ओतले जातात त्या पात्राचा आकार घेतात.

आकार बदलण्याची क्षमता वेगवेगळ्या द्रवांमध्ये वेगळ्या प्रकारे व्यक्त केली जाते. चित्र पहा. अंदाजे समान गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली, मधाला त्याचा आकार बदलण्यासाठी पाण्यापेक्षा जास्त वेळ लागतो. म्हणून, ते म्हणतात की या पदार्थांमध्ये असमानता आहे विस्मयकारकता:मधात पाण्यापेक्षा जास्त असते. हे पाणी आणि मधाच्या रेणूंच्या असमान जटिल संरचनेद्वारे स्पष्ट केले आहे. पाणी हे रेणूंनी बनलेले असते जे ढेकूळ गोळेसारखे दिसतात, तर मध हे रेणूंनी बनलेले असते जे झाडाच्या फांद्यांसारखे दिसतात. म्हणून, मध हलत असताना, त्याच्या रेणूंच्या "फांद्या" एकमेकांशी गुंततात, ज्यामुळे त्याला पाण्यापेक्षा जास्त चिकटपणा मिळतो.

महत्त्वाचे: आकार बदलून, द्रव त्याचे प्रमाण राखून ठेवते.चला प्रयोगाचा विचार करूया (आकृती पहा). बीकरमधील द्रव सिलेंडरचा आकार आणि 300 मि.ली. वाडग्यात ओतल्यानंतर, द्रव एक सपाट आकार धारण करतो, परंतु समान व्हॉल्यूम राखून ठेवतो: 300 मिली. हे त्याच्या कणांच्या आकर्षण आणि तिरस्करणाद्वारे स्पष्ट केले आहे: सरासरी, ते एकमेकांपासून समान अंतरावर राहतात.

आणखी एक सर्व द्रवपदार्थांचा एक सामान्य गुणधर्म म्हणजे ते पास्कलच्या कायद्याला सादर करणे.ग्रेड 7 मध्ये, आम्ही शिकलो की ते द्रवपदार्थ आणि वायूंच्या गुणधर्मांचे वर्णन करते ज्यावर सर्व दिशांनी दबाव टाकला जातो (पहा § 4-c). आता लक्षात घ्या की कमी चिकट द्रव हे त्वरीत करतात, तर चिकट द्रव जास्त वेळ घेतात.

द्रवपदार्थांची रचना.आण्विक गतिज सिद्धांतामध्ये असे मानले जाते द्रवपदार्थांमध्ये, अनाकार शरीरांप्रमाणेच, कणांच्या व्यवस्थेमध्ये कठोर क्रम नाही, म्हणजेच ते तितकेच दाट नसतात.अंतराचे वेगवेगळे आकार आहेत, त्यात दुसरा कण बसू शकतो. हे त्यांना "दाट लोकवस्ती असलेल्या" ठिकाणांहून अधिक मोकळ्या ठिकाणी जाण्यास अनुमती देते. प्रत्येक द्रव कणाची उडी खूप वेळा येते: प्रति सेकंद अनेक अब्ज वेळा.

जर काही बाह्य शक्ती (उदाहरणार्थ, गुरुत्वाकर्षण) द्रवावर कार्य करत असेल, तर कणांची हालचाल आणि उडी प्रामुख्याने त्याच्या क्रियेच्या दिशेने (खाली) होईल. यामुळे द्रव एक लांबलचक थेंब किंवा वाहत्या प्रवाहाचे रूप घेईल (आकृती पहा). तर, द्रवपदार्थांची तरलता त्यांच्या कणांच्या एका स्थिर स्थितीतून दुसऱ्या स्थानावर जाण्याद्वारे स्पष्ट केली जाते.

द्रव कणांची उडी वारंवार घडते, परंतु बरेचदा त्यांचे कण, घन पदार्थांप्रमाणे, एकाच ठिकाणी दोलन करतात, एकमेकांशी सतत संवाद साधतात. म्हणूनच, द्रवाच्या अगदी लहान कॉम्प्रेशनमुळे कणांच्या परस्परसंवादाची तीक्ष्ण "कठोरता" होते, ज्याचा अर्थ ते संकुचित केलेल्या जहाजाच्या भिंतींवर द्रवाच्या दाबात तीव्र वाढ होते. हे स्पष्ट करते द्रवपदार्थांद्वारे दाब प्रसारित करणे, म्हणजे पास्कलचा नियम आणि त्याच वेळी, द्रवपदार्थाचा संपीडन प्रतिरोधक गुणधर्म, म्हणजेच आवाज राखणे.

लक्षात घ्या की द्रव त्याचे प्रमाण टिकवून ठेवणारे एक सशर्त प्रतिनिधित्व आहे. याचा अर्थ असा की वायूंच्या तुलनेत, जे लहान मुलाच्या हाताच्या बळावर (उदाहरणार्थ, फुग्यात) संकुचित करणे सोपे आहे, तरल पदार्थ अकुशल मानले जाऊ शकतात. तथापि, जागतिक महासागरात 10 किमी खोलीवर, पाणी इतके उच्च दाबाखाली आहे की प्रत्येक किलोग्राम पाण्याचे प्रमाण 5% कमी होते - 1 लिटर ते 950 मिली. जास्त दाब वापरून, द्रव अधिक संकुचित केले जाऊ शकतात.

सर्व निर्जीव पदार्थ अशा कणांनी बनलेले असतात जे वेगळ्या पद्धतीने वागू शकतात. वायू, द्रव आणि घन पदार्थांच्या संरचनेची स्वतःची वैशिष्ट्ये आहेत. घन पदार्थांमधील कण एकमेकांच्या अगदी जवळ राहून एकत्र धरले जातात, ज्यामुळे ते खूप मजबूत होतात. याव्यतिरिक्त, ते एक विशिष्ट आकार राखू शकतात, कारण त्यांचे सर्वात लहान कण व्यावहारिकपणे हलत नाहीत, परंतु केवळ कंपन करतात. द्रवपदार्थांमधील रेणू एकमेकांच्या अगदी जवळ असतात, परंतु ते मुक्तपणे फिरू शकतात, म्हणून त्यांचा स्वतःचा आकार नसतो. वायूंमधील कण फार लवकर हलतात आणि त्यांच्या आजूबाजूला सहसा खूप जागा असते, याचा अर्थ ते सहजपणे संकुचित केले जाऊ शकतात.

घन पदार्थांचे गुणधर्म आणि रचना

घन पदार्थांची रचना आणि संरचनात्मक वैशिष्ट्ये काय आहेत? त्यामध्ये कण असतात जे एकमेकांच्या अगदी जवळ असतात. ते हलू शकत नाहीत आणि म्हणून त्यांचा आकार स्थिर राहतो. घन पदार्थाचे गुणधर्म काय आहेत? ते संकुचित होत नाही, परंतु ते गरम केल्यास, वाढत्या तापमानासह त्याचे प्रमाण वाढेल. हे घडते कारण कण कंपन आणि हालचाल करू लागतात, ज्यामुळे घनता कमी होते.

घन पदार्थांचे एक वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांचा आकार स्थिर असतो. जेव्हा घन पदार्थ तापतो तेव्हा कणांची हालचाल वाढते. वेगाने हलणारे कण अधिक हिंसकपणे आदळतात, ज्यामुळे प्रत्येक कण त्याच्या शेजारी ढकलतो. म्हणून, तापमानात वाढ झाल्यामुळे शरीराची ताकद वाढते.

घन पदार्थांची क्रिस्टल रचना

घनाच्या शेजारच्या रेणूंमधील परस्परसंवादाची आंतरआण्विक शक्ती त्यांना स्थिर स्थितीत ठेवण्यासाठी पुरेसे मजबूत असतात. जर हे सर्वात लहान कण अत्यंत ऑर्डर केलेल्या कॉन्फिगरेशनमध्ये असतील तर अशा रचनांना सामान्यतः क्रिस्टलीय म्हणतात. घटक किंवा कंपाऊंडच्या कणांच्या (अणू, आयन, रेणू) अंतर्गत क्रमाचे प्रश्न एका विशेष विज्ञानाद्वारे हाताळले जातात - क्रिस्टलोग्राफी.

घन पदार्थ देखील विशेष स्वारस्य आहेत. कणांच्या वर्तनाचा आणि त्यांची रचना कशी आहे याचा अभ्यास करून, रसायनशास्त्रज्ञ स्पष्ट करू शकतात आणि विशिष्ट परिस्थितीत विशिष्ट प्रकारचे पदार्थ कसे वागतील याचा अंदाज लावू शकतात. घनाचे सर्वात लहान कण एका जाळीमध्ये मांडलेले असतात. ही कणांची तथाकथित नियमित व्यवस्था आहे, जिथे त्यांच्यामधील विविध रासायनिक बंध महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात.

घन शरीराच्या संरचनेचा बँड सिद्धांत त्याला अणूंचा संग्रह मानतो, ज्यापैकी प्रत्येकामध्ये एक केंद्रक आणि इलेक्ट्रॉन असतात. क्रिस्टलीय संरचनेत, अणूंचे केंद्रक क्रिस्टल जाळीच्या नोड्समध्ये स्थित असतात, जे विशिष्ट अवकाशीय आवर्तनेद्वारे दर्शविले जाते.

द्रवाची रचना काय आहे?

घन आणि द्रवपदार्थांची रचना सारखीच असते की ज्या कणांपासून ते बनलेले असतात ते अगदी जवळ असतात. फरक असा आहे की रेणू मुक्तपणे फिरतात, कारण त्यांच्यातील आकर्षण शक्ती घन शरीरापेक्षा खूपच कमकुवत असते.

द्रवामध्ये कोणते गुणधर्म आहेत? पहिली तरलता आहे आणि दुसरी म्हणजे द्रव ज्या कंटेनरमध्ये ठेवला आहे त्याचा आकार घेईल. आपण ते गरम केल्यास, आवाज वाढेल. कण एकमेकांच्या समीपतेमुळे, द्रव संकुचित होऊ शकत नाही.

वायू शरीराची रचना आणि रचना काय आहे?

वायूचे कण यादृच्छिकपणे व्यवस्थित केले जातात, ते एकमेकांपासून इतके दूर असतात की त्यांच्यामध्ये कोणतीही आकर्षक शक्ती उद्भवू शकत नाही. वायूमध्ये कोणते गुणधर्म आहेत आणि वायू शरीराची रचना काय आहे? नियमानुसार, गॅस समान रीतीने संपूर्ण जागा भरतो ज्यामध्ये ती ठेवली होती. ते सहजपणे संकुचित होते. वाढत्या तापमानाबरोबर वायू शरीरातील कणांचा वेग वाढतो. त्याच वेळी, दबाव देखील वाढतो.

वायू, द्रव आणि घन पदार्थांची रचना या पदार्थांच्या सर्वात लहान कणांमधील भिन्न अंतरांद्वारे दर्शविली जाते. वायूचे कण घन किंवा द्रव कणांपेक्षा बरेच वेगळे असतात. हवेत, उदाहरणार्थ, कणांमधील सरासरी अंतर प्रत्येक कणाच्या व्यासाच्या दहापट आहे. अशा प्रकारे, रेणूंची मात्रा एकूण खंडाच्या फक्त 0.1% व्यापते. उर्वरित 99.9% जागा रिकामी आहे. याउलट, द्रव कण एकूण द्रव खंडाच्या सुमारे 70% भरतात.

प्रत्येक गॅस कण दुसऱ्या कणाशी (वायू, द्रव किंवा घन) टक्कर होईपर्यंत सरळ मार्गाने मुक्तपणे फिरतो. कण सहसा खूप वेगाने हलतात आणि त्यापैकी दोन एकमेकांवर आदळल्यानंतर ते एकमेकांपासून दूर जातात आणि एकटेच पुढे जात राहतात. या टक्करांमुळे दिशा आणि वेग बदलतो. वायू कणांचे हे गुणधर्म वायूंना कोणताही आकार किंवा आकारमान भरण्यासाठी विस्तारित करू देतात.

राज्य बदल

विशिष्ट बाह्य प्रभावाच्या संपर्कात आल्यास वायू, द्रव आणि घन पदार्थांची रचना बदलू शकते. ते काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये एकमेकांच्या अवस्थेत देखील बदलू शकतात, जसे की गरम किंवा कूलिंग दरम्यान.

• बाष्पीभवन. द्रव शरीराची रचना आणि गुणधर्म त्यांना विशिष्ट परिस्थितीत पूर्णपणे भिन्न भौतिक अवस्थेत रूपांतरित करण्याची परवानगी देतात. उदाहरणार्थ, जर तुम्ही तुमच्या कारमध्ये इंधन भरत असताना चुकून पेट्रोल सांडले, तर तुम्हाला त्याचा तिखट वास त्वरीत लक्षात येईल. हे कसे घडते? कण संपूर्ण द्रवामध्ये फिरतात, अखेरीस पृष्ठभागावर पोहोचतात. त्यांची निर्देशित गती हे रेणू पृष्ठभागाच्या पलीकडे द्रवाच्या वरच्या जागेत घेऊन जाऊ शकते, परंतु गुरुत्वाकर्षण त्यांना मागे खेचते. दुसरीकडे, जर एखादा कण खूप वेगाने फिरला तर तो इतरांपासून बराच अंतराने वेगळा होऊ शकतो. अशा प्रकारे, कणांच्या गतीमध्ये वाढ झाल्यामुळे, जे सहसा गरम केल्यावर उद्भवते, बाष्पीभवनाची प्रक्रिया होते, म्हणजेच द्रवचे वायूमध्ये रूपांतर होते.

वेगवेगळ्या शारीरिक अवस्थेत शरीराचे वर्तन

वायू, द्रव आणि घन पदार्थांची रचना मुख्यतः या सर्व पदार्थांमध्ये अणू, रेणू किंवा आयन असतात, परंतु या कणांचे वर्तन पूर्णपणे भिन्न असू शकते. वायूचे कण एकमेकांपासून यादृच्छिकपणे अंतरावर असतात, द्रव रेणू एकमेकांच्या जवळ असतात, परंतु ते घन कणांप्रमाणे कठोरपणे संरचित नसतात. वायूचे कण कंपन करतात आणि उच्च वेगाने हलतात. द्रवाचे अणू आणि रेणू कंपन करतात, हलतात आणि एकमेकांच्या मागे सरकतात. घन शरीराचे कण देखील कंपन करू शकतात, परंतु हालचाल हे त्यांचे वैशिष्ट्य नाही.

अंतर्गत संरचनेची वैशिष्ट्ये

पदार्थाचे वर्तन समजून घेण्यासाठी, आपण प्रथम त्याच्या अंतर्गत संरचनेच्या वैशिष्ट्यांचा अभ्यास केला पाहिजे. बलूनमधील ग्रॅनाइट, ऑलिव्ह ऑईल आणि हेलियममधील अंतर्गत फरक काय आहेत? पदार्थाच्या संरचनेचे एक साधे मॉडेल या प्रश्नाचे उत्तर देण्यात मदत करेल.

मॉडेल ही वास्तविक वस्तू किंवा पदार्थाची सरलीकृत आवृत्ती आहे. उदाहरणार्थ, प्रत्यक्ष बांधकाम सुरू होण्यापूर्वी, आर्किटेक्ट प्रथम बांधकाम प्रकल्पाचे मॉडेल तयार करतात. असे सरलीकृत मॉडेल अचूक वर्णन सूचित करत नाही, परंतु त्याच वेळी विशिष्ट रचना कशी असेल याची अंदाजे कल्पना देऊ शकते.

सरलीकृत मॉडेल

विज्ञानामध्ये, तथापि, मॉडेल नेहमीच भौतिक शरीर नसतात. गेल्या शतकात भौतिक जगाबद्दलच्या मानवी समजात लक्षणीय वाढ झाली आहे. तथापि, जमा केलेले बरेचसे ज्ञान आणि अनुभव अत्यंत क्लिष्ट संकल्पनांवर आधारित आहे, जसे की गणितीय, रासायनिक आणि भौतिक सूत्रे.

हे सर्व समजून घेण्यासाठी, आपल्याला या अचूक आणि जटिल विज्ञानांमध्ये पारंगत असणे आवश्यक आहे. शास्त्रज्ञांनी भौतिक घटनांची कल्पना करण्यासाठी, स्पष्ट करण्यासाठी आणि अंदाज लावण्यासाठी सरलीकृत मॉडेल विकसित केले आहेत. हे सर्व काही विशिष्ट तापमानात स्थिर आकार आणि आकारमान का असते हे समजून घेणे सोपे करते, तर इतर ते बदलू शकतात, इत्यादी.

सर्व पदार्थ लहान कणांपासून बनलेले आहेत. हे कण सतत गतिमान असतात. हालचालींचे प्रमाण तापमानाशी संबंधित आहे. वाढलेले तापमान हालचालींच्या गतीमध्ये वाढ दर्शवते. वायू, द्रव आणि घन शरीरांची रचना त्यांच्या कणांच्या हालचालींच्या स्वातंत्र्याद्वारे तसेच कण एकमेकांकडे किती जोरदारपणे आकर्षित होतात यावरून ओळखले जाते. शारीरिक स्थिती त्याच्या शारीरिक स्थितीवर अवलंबून असते. पाण्याची वाफ, द्रव पाणी आणि बर्फ यांचे रासायनिक गुणधर्म समान आहेत, परंतु त्यांचे भौतिक गुणधर्म लक्षणीय भिन्न आहेत.