TRDNO STANJE: LASTNOSTI, LASTNOSTI, VRSTE, PRIMERI - ZNANOST - 2026

SSD je eden glavnih načinov, na katere pomembne agregate za ustvarjanje zgoščenih ali trdnih teles. Celotna zemeljska skorja, ki pušča morja in oceane, je raznolik konglomerat trdnih snovi. Primeri predmetov v trdnem stanju so knjiga, kamen ali pesek.

Zahvaljujoč odbojnosti naših elektronov z njihovimi atomi ali molekulami lahko medsebojno delujemo s trdnimi snovmi. Za razliko od tekočin in plinov, dokler naše roke niso močno strupene, naše roke ne morejo skozi njih, temveč jih drobijo ali absorbirajo.

Leseni kip tega konja je izdelan iz močno kohezivnih naravnih polimerov. Vir: Pxhere.

Trdne snovi so na splošno veliko lažje ravnati ali skladiščiti kot tekočina ali plin. Če se njeni delci fino ne razdelijo, jih vetrni tok ne bo prenašal v druge smeri; fiksni so v prostoru, ki ga določajo medmolekulske interakcije njihovih atomov, ionov ali molekul.

Trden koncept

Trdna snov je stanje, v katerem je tok volumen in oblika; delci, ki tvorijo materiale ali predmete v trdnem stanju, so pritrjeni na enem mestu, jih ni enostavno stisniti.

To stanje snovi je s področja kemije in fizike najbolj pestro in bogato. Imamo ionske, kovinske, atomske, molekularne in kovalentne trdne snovi, vsaka s svojo strukturno enoto; torej s svojimi kristali. Ko jim način združevanja ne omogoča, da vzpostavijo urejene notranje strukture, postanejo amorfne in zapletene.

Preučevanje trdnega stanja konvergira pri načrtovanju in sintezi novih materialov. Na primer, les, naravno trdno snov, je bil uporabljen tudi kot okrasni material in za gradnjo hiš.

Drugi trdni materiali omogočajo izdelavo avtomobilov, letal, ladij, vesoljskih plovil, jedrskih reaktorjev, športnih izdelkov, baterij, katalizatorjev in mnogih drugih predmetov ali izdelkov.

Splošne značilnosti trdnih snovi

Vzmet in les, sestavni deli čeljusti, primer trdne snovi

Glavne značilnosti trdnih snovi so:

- Določili so maso, prostornino in oblike. Plin na primer nima konca ali začetka, saj so ti odvisni od vsebnika, ki ga hrani.

-Jez zelo gosto. Trdne snovi so ponavadi gostejše od tekočin in plinov; čeprav obstaja nekaj izjem od pravila, zlasti pri primerjavi tekočin in trdnih snovi.

-Raze, ki ločujejo njegove delce, so kratke. To pomeni, da so postali zelo povezani ali strnjeni v svojem obsegu.

-Je medmolekularne interakcije so zelo močne, sicer ne bi obstajale kot take in bi se v zemeljskih razmerah stopile ali sublimirale.

Razlike med delci trdne snovi, tekočine in plina

- Mobilnost trdnih snovi je običajno precej omejena, ne le z materialnega vidika, ampak tudi molekularno. Njeni delci so omejeni v fiksnem položaju, kjer lahko samo vibrirajo, ne pa da se premikajo ali vrtijo (v teoriji).

Lastnosti

Tališča

Vse trdne snovi, razen če se v procesu razgradijo, in ne glede na to, ali so dobri prevodniki toplote, lahko preidejo v tekoče stanje pri določeni temperaturi: njihovo tališče. Ko je ta temperatura dosežena, njeni delci končno uspejo pritekati in pobegniti iz svojih fiksnih položajev.

Ta tališče je odvisno od narave trdne snovi, njenih medsebojnih vplivov, molarne mase in kristalne energije rešetke. Praviloma imajo ionske trdne snovi in ​​kovalentne mreže (na primer diamant in silicijev dioksid) najvišja tališča; medtem ko so molekularne trdne snovi najnižje.

Naslednja slika prikazuje, kako se ledena kocka (trdno stanje) spremeni v tekoče stanje:

Stehiometrija

Velik del trdnih snovi je molekulskih, saj gre za spojine, katerih medmolekulske interakcije jim omogočajo, da se koalirajo na tak način. Vendar so mnogi drugi ionski ali delno ionski, zato njihove enote niso molekule, ampak celice: niz atomov ali ionov, urejenih pravilno.

Tukaj morajo formule takšnih trdnih snovi spoštovati nevtralnost nabojev, kar kaže na njihovo sestavo in stehiometrične odnose. Na primer, trdna snov, katere hipotetična formula je A ₂ B ₄ O _2, nakazuje, da ima enako število atomov A kot O (2: 2), medtem ko ima dvakrat večje število atomov B (2: 4).

Upoštevajte, da so pripisi s formulo A ₂ B ₄ O ₂ cela števila, kar kaže, da gre za stehiometrično trdno snov. Te formule opisujejo sestavo številnih trdnih snovi. Dajatve za A, B in O morajo znašati nič, ker v nasprotnem primeru obstaja pozitiven ali negativen naboj.

Za trdne snovi je še posebej koristno vedeti, kako razlagati njihove formule, saj so na splošno tekočine in plini enostavnejši.

Napake

Strukture trdnih snovi niso popolne; predstavljajo nepopolnosti ali pomanjkljivosti, kljub temu, da so kristalni. Pri tekočinah in s plini ni tako. Ni regij tekoče vode, za katero bi lahko vnaprej rekli, da bi jo "odmaknili" od okolice.

Takšne napake so odgovorne za to, da so trdne snovi trdne in krhke, saj kažejo lastnosti, kot so piroelektričnost in piezoelektričnost, ali če imajo določene sestavke; to so nestehiometrične trdne snovi (npr. A _0,4 B _1,3 O _0,5 ).

Reaktivnost

Trdne snovi so običajno manj reaktivne od tekočin in plinov; vendar ne zaradi kemičnih vzrokov, temveč zaradi dejstva, da njihove strukture preprečujejo reaktantom, da bi napadli delce v njih, reagirajo najprej s tistimi na njihovi površini. Zato so reakcije, ki vključujejo trdne snovi, počasnejše; razen če so prašeni.

Kadar je trdna snov v prahu, imajo manjši delci večjo površino ali površino za reakcijo. Zato so fine trdne snovi pogosto označene kot potencialno nevarni reagenti, saj se lahko hitro vnamejo ali burno reagirajo v stiku z drugimi snovmi ali spojinami.

Trdne snovi se pogosto raztopijo v reakcijskem mediju, da se homogenizira sistem in izvede sinteza z večjim izkoristkom.

Fizično

Z izjemo tališča in napak, tako rečeno doslej bolj ustrezajo kemijskim lastnostim trdnih snovi kot njihovim fizikalnim lastnostim. Fizika materialov je globoko usmerjena v to, kako svetloba, zvok, elektroni in toplota medsebojno delujejo s trdnimi snovmi, pa naj bodo to kristalni, amorfni, molekularni itd.

Tu pridejo tako imenovane plastične, elastične, toge, neprozorne, prozorne, superprevodne, fotoelektrične, mikroporozne, feromagnetne, izolacijske ali polprevodniške trdne snovi.

Na primer, v kemiji so zanimivi materiali, ki ne absorbirajo ultravijoličnega sevanja ali vidne svetlobe, saj se uporabljajo za izdelavo merilnih celic za UV-Vis spektrofotometre. Enako se zgodi z infrardečim sevanjem, ko želite spojino opredeliti tako, da pridobite njen IR-spekter ali preučite potek reakcije.

Za proučevanje in ravnanje z vsemi fizikalnimi lastnostmi trdnih snovi je potrebna ogromna predanost, prav tako njihova sinteza in oblikovanje, izbira "kosov" anorganske, biološke, organske ali organometalne konstrukcije za nove materiale.

Vrste in primeri

Ker je kemično več vrst trdnih snovi, bodo reprezentativni primeri navedeni za vsako posebej.

Kristalne trdne snovi

Na eni strani so kristalne trdne snovi. Ti elementi so značilni, ker so molekule, ki jih sestavljajo, konfigurirane na enak način, kar se ponavlja kot vzorec skozi kristal. Vsak vzorec se imenuje enotna celica.

Za kristalne trdne snovi je značilno tudi določeno tališče; To pomeni, da je glede na enakomernost razporeditve molekul enaka razdalja med vsako enoto celice, kar omogoča, da se celotna struktura neprestano transformira pod isto temperaturo.

Primera kristalnih trdnih snovi sta lahko sol in sladkor.

Amorfne trdne snovi

Za amorfne trdne snovi je značilno, da se konformacija njihovih molekul ne odziva na vzorec, ampak se spreminja po celotni površini.

Ker takšnega vzorca ni, tališče amorfne trdne snovi ni definirano, za razliko od kristalnih, kar pomeni, da se topi postopoma in pod različnimi temperaturami.

Primeri amorfnih trdnih snovi so lahko steklo in večina plastike.

Ionika

Za ionske trdne snovi je značilno, da imajo katione in anione, ki medsebojno vplivajo z elektrostatično privlačnostjo (ionsko vezanje). Kadar so ioni majhni, so nastale strukture običajno vedno kristalne (ob upoštevanju njihovih pomanjkljivosti). Med nekaterimi ionskimi trdnimi snovmi imamo:

-NaCl (Na ⁺ Cl ^- ), natrijev klorid

-MgO (Mg ²⁺ O ^2- ), magnezijev oksid

-CaCO ₃ (Ca ²⁺ CO ₃ ^2- ), kalcijev karbonat

-CuSO ₄ (Cu ²⁺ SO ₄ ^2- ), bakreni sulfat

-KF (K ⁺ F ^- ), kalijev fluorid

NH ₄ Cl (NH ₄ ⁺ Cl ^- ), amonijevega klorida

-ZnS (Zn ²⁺ S ^2- ), cinkov sulfid

Fe (Ci ₆ H ₅ COO) ₃ , železo benzoat

Kovinski

Kot že ime pove, gre za trdne snovi, ki imajo kovinske atome, ki medsebojno delujejo skozi kovinsko vez:

-Sever

Zlato

-Premi

-Trček

-Bronca

Belo zlato

-Pewter

-Stanki

-Duralumin

Seveda upoštevamo, da se zlitine štejejo tudi kot kovinske trdne snovi.

Atomsko

Kovinske trdne snovi so tudi atomske, saj v teoriji ni kovalentnih vezi med kovinskimi atomi (MM). Vendar žlahtni plini v resnici štejejo za atomske vrste, saj med njimi prevladujejo le londonske disperzivne sile.

Čeprav kristalizirani žlahtni plini niso trdne trdne snovi (in jih je težko dobiti), so primeri atomske trdne snovi; t.j .: helij, neon, argon, kripton itd., trdne snovi.

Molekularne in polimerne

Molekule lahko medsebojno delujejo prek Van der Wallsovih sil, kjer imajo pomembno vlogo njihova molekularna masa, dipolni momenti, vodikove vezi, strukture in geometrije. Močnejše kot so takšne interakcije, večja je verjetnost, da bodo v trdni obliki.

Po drugi strani pa enako sklepanje velja za polimere, ki so zaradi visoke povprečne molekulske mase skoraj vedno trdne snovi in ​​več njih je amorfnih; ker se njegove polimerne enote težko lepo uredijo, da ustvarijo kristale.

Tako imamo med nekaterimi molekularnimi in polimernimi trdnimi snovmi naslednje:

-Suhi led

-Sladkor

-Od joda

-Benzojska kislina

-Acetamid

-Rombično žveplo

-Palmitinska kislina

-Fullerenos

- Ujemanje

Kofein

-Naftalen

-Leta in papir

-Silk

-Teflon

-Polietilen

-Kevlar

-Bakelit

-Polivinil klorid

-Polistiren

-Polipropilen

-Proteini

-Čokolada

Kovalentne mreže

Končno imamo kovalentne mreže med najtrdnejšimi in najvišjimi talinami. Nekaj ​​primerov je:

-Grafit

-Dijamant

-Quartz

-Silicijev karbid

-Borov nitrid

-Aluminijev fosfid

-Galijev arzenid

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
3. Wikipedija. (2019). Trdna kemija. Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. Elsevier BV (2019). Trdna kemija. ScienceDirect. Pridobljeno: sciencedirect.com
5. Dr. Michael Lufaso. (sf). Opombe k predavanju kemije o trdnem stanju. Pridobljeno od: une.edu
6. spraševalci. (2019). Splošne značilnosti trdnega telesa. Pridobljeno: askiitians.com
7. David Wood. (2019). Kako atomi in molekule tvorijo trdne snovi: vzorci in kristali. Študij. Pridobljeno: study.com