Зміна стану речовини
Хімія вивчає речовину. Що таке “речовина”? Речовина – це все те, що має масу та обсяг. Речовина може бути в одному з трьох агрегатних станів: твердому, рідкому, газоподібному.
Твердий стан
Частинки (молекули) у твердому тілі об’єднані в жорстку конструкцію, яка повторюється – кристалічну решітку. Частинки в кристалічній решітці роблять невеликі коливання біля центрів рівноваги. Тверде тіло має форму та обсяг.
Рідкий стан
На відміну від твердих тіл, рідина немає певної форми, але має обсяг. Це тому, що у рідинах частки перебувають на великій відстані друг від друга, ніж у твердих тілах і рухаються активніше.
Оскільки частинки в рідинах розташовуються менш щільно, ніж у твердих тілах, то вони не можуть утворити кристалічну решітку, отже, рідини не мають певної форми.
Газоподібний стан
У газі частки перебувають ще більших відстанях, ніж у рідинах. Мало того – частки постійно перебувають у хаотичному (безладному) русі. Тому гази прагнуть рівномірно заповнити, наданий їм, обсяг (звідси випливає той факт, що гази не мають певної форми).
Зміна стану речовини
Простежимо за процесом зміни стану води.
У твердому стані вода – це лід. Температура льоду менша за 0°С. При нагріванні крига починає плавитися і перетворюватися на воду. Це пояснюється тим, що частинки льоду, що знаходяться в кристалічній решітці, при нагріванні починають рухатися, внаслідок цього решітка руйнується. Температура, за якої відбувається плавлення речовини, називається “точкою плавлення” речовини. Точка плавлення води дорівнює 0°С.
Слід зазначити, що доки лід повністю не розплавиться, температура льоду буде 0°С.
Під час фазових змін речовини температура залишається постійною
Після того, як крига повністю перетворилася на воду, ми продовжимо нагрівання. Температура води підвищуватиметься, а рух частинок під дією тепла дедалі більше прискорюватиметься. Це відбувається доти, доки вода не досягне наступної своєї точки зміни стану – кипіння.
Цей момент настає, коли зв’язки частинок води повністю розриваються і їх рух стає вільним: вода перетворюється на пару.
Процес переходу речовини з рідкого стану в газоподібний називається кипінням.
Температура, за якої рідина закипає, називають “точкою кипіння“.
Слід звернути увагу на те, що температура кипіння залежить від тиску. За нормального тиску (760 мм. рт. ст.) температура кипіння води становить 100°С.
За аналогією з плавленням: поки вода повністю не перетвориться на пару – температура буде постійною.
Підведемо підсумок. Внаслідок нагрівання ми отримали різні фазові стани води:
Лід → вода → пара або Н2О(т)→ Н2О(р)→ Н2О(г)
Що ж станеться, якщо ми почнемо охолоджувати водяну пару? Піде зворотний процес фазових змін води:
Пар → вода → лід
Процес перетворення пари на рідину називають конденсацією
Процес перетворення рідини на тверде тіло називають замерзанням
Існують деякі речовини, які з твердого стану переходять відразу в газоподібний, минаючи рідку фазу. Такий процес називається сублімацією. Так, наприклад, поводиться “сухий лід” (двоокис азоту СО2). При його нагріванні ви не побачите ні краплі води, – “сухий лід” випаровуватиметься на очах.
Процес, зворотний сублімації (перехід речовини з газу в твердий стан), називається десублімація.