Pojęcie cząsteczki (i jej pochodne idee dotyczące struktury molekularnej materii, struktury samej cząsteczki) pozwala nam zrozumieć właściwości substancji, które tworzą świat. Współczesne, jak również wczesne badania fizykochemiczne opierają się na wspaniałym odkryciu o atomowo-molekularnej strukturze materii. Cząsteczka jest pojedynczym „szczegółem” wszystkich substancji, których istnienie zasugerował Demokryt. Dlatego to jego struktura i związek z innymi cząsteczkami (tworzącymi określoną strukturę i skład) determinuje / wyjaśnia wszystkie różnice między substancjami, ich rodzajem i właściwościami.
Sama cząsteczka, nie będąc najmniejszym składnikiem substancji (która jest atomem), ma pewną strukturę, właściwości. Struktura cząsteczki zależy od liczby zawartych w niej atomów swoistych i charakteru wiązania (kowalencyjnego) między nimi. Skład ten pozostaje niezmieniony, nawet jeśli substancja zostanie przekształcona w inny stan (na przykład dzieje się to z wodą - zostanie to omówione później).
Strukturę molekularną substancji ustala wzór, który dostarcza informacji o atomach i ich ilości. Ponadto cząsteczki tworzące substancję / ciało nie są statyczne: same są ruchome - atomy wirują, oddziałując na siebie (przyciągane / odpychane).Charakterystyka wody, jej stan
Skład substancji, takiej jak woda (a także jej wzór chemiczny) jest znany wszystkim. Każda z jej cząsteczek składa się z trzech atomów: atomu tlenu oznaczonego literą „O” i atomów wodoru - łacińskiego „H” w ilości 2. Kształt cząsteczki wody nie jest symetryczny (podobny do trójkąta równoramiennego).
Cząsteczka wody
Woda, jako substancja, która składa się z jej cząsteczek, reaguje na zewnętrzne „środowisko”, wskaźniki środowiskowe - temperatura, ciśnienie. W zależności od tego ostatniego woda może zmienić stan, którego są trzy:
- Najczęstszym naturalnym stanem wody jest płyn. Struktura molekularna (dihydrol) o szczególnej kolejności, w której pojedyncze cząsteczki wypełniają się (wiązaniami wodorowymi).
- Stan pary, w którym struktura molekularna (hydrol) jest reprezentowana przez pojedyncze cząsteczki, między którymi nie tworzą się wiązania wodorowe.
- Ciało stałe (sam lód) ma strukturę molekularną (trihydrol) z silnymi i stabilnymi wiązaniami wodorowymi.
Oprócz tych różnic oczywiście różnią się również metody „przejścia” substancji z jednego stanu (cieczy) do innego. Te przejścia przekształcają substancję i wywołują transfer energii (uwalnianie / absorpcja). Są wśród nich procesy bezpośrednie - konwersja ciekłej wody w parę (odparowanie), w lód (zamrażanie), i procesy odwrotne - w ciecz z pary (kondensacja), z lodu (topienie). Również stany wody - pary i lodu - mogą się ze sobą przekształcać: sublimacja - lód na parę, sublimacja - proces odwrotny.
Specyfika lodu jako stanu wody
Powszechnie wiadomo, że lód zamarza (przekształca się z wody), gdy przekracza temperaturę w kierunku zmniejszenia granicy o zero stopni. Chociaż w tym zrozumiałym zjawisku występują pewne niuanse. Na przykład stan lodu jest niejednoznaczny, jego rodzaje i modyfikacje są różne. Różnią się przede wszystkim warunkami, w których powstają - temperatura, ciśnienie. Jest już piętnaście takich modyfikacji.
Lód w różnych postaciach ma inną strukturę molekularną (cząsteczki są nie do odróżnienia od cząsteczek wody). Lód naturalny i naturalny, w terminologii naukowej określany jako lód Ih - substancja o strukturze krystalicznej. Oznacza to, że każda cząsteczka z czterema otaczającymi ją „sąsiadami” (równa odległość między wszystkimi) tworzy geometryczny kształt czworościanu. Inne fazy lodu mają bardziej złożoną strukturę, na przykład wysoce uporządkowaną strukturę lodu trygonalnego, sześciennego lub jednoskośnego.
Główne różnice między lodem a wodą na poziomie molekularnym
Pierwsza i niezwiązana bezpośrednio ze strukturą molekularną wody i lodu, różnica między nimi jest wskaźnikiem gęstości substancji. Struktura krystaliczna nieodłącznie związana z tworzeniem się lodu przyczynia się do równoczesnego zmniejszenia gęstości (od wskaźnika prawie 1000 kg / m3 do 916,7 kg / m3). A to stymuluje wzrost głośności o 10%..
Główna różnica w strukturze molekularnej tych stanów skupienia wody (ciekłej i stałej) w ilość, rodzaj i siła wiązań wodorowych między cząsteczkami. W lodzie (ciało stałe) łączą pięć cząsteczek, a same wiązania wodorowe są silniejsze.
Substancja wody w jej różnych stanach (agregat) wyróżnia się nie tylko rozmieszczeniem cząsteczek (struktura molekularna), ale także ich ruchem, siłą relacji / przyciągania między nimi. Cząsteczki wody w stanie ciekłym są raczej słabo przyciągane, zapewniając płynność wody. W litym lodzie przyciąganie cząsteczek jest najbardziej intensywne, dlatego ich aktywność motoryczna jest niska (zapewnia stałość kształtu lodu).
