MGA PAGBABAGO SA ESTADO: MGA URI AT ANG KANILANG MGA KATANGIAN (NA MAY MGA HALIMBAWA) - CHEMISTRY - 2025

Ang pagbabago ng estado o yugto ay kung saan ang materyal ay sumasailalim sa mga pisikal na pagbabago na nababalik na thermodynamic na kababalaghan. Sinasabing thermodynamic dahil ang isang paglipat ng init ay nangyayari sa pagitan ng bagay at sa paligid; o kung ano ang pareho, may mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng bagay at enerhiya na nagpapahiwatig ng isang muling pagbubuo ng mga particle.

Ang mga particle na sumailalim sa pagbabago ng estado ay nananatiling pareho bago at pagkatapos nito. Ang presyur at temperatura ay mahalagang mga variable sa kung paano sila pinapirmi sa isang yugto o sa iba pa. Kapag naganap ang pagbabago ng estado, nabuo ang isang biphasic system, na binubuo ng parehong bagay sa dalawang magkakaibang pisikal na estado.

Mga pagbabago sa estado. Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Ipinapakita ng imahe sa itaas ang pangunahing pagbabago ng estado na ang bagay ay sumasailalim sa normal na mga kondisyon.

Ang isang solidong kubo ng isang mala-bughaw na sangkap ay maaaring maging likido o gasolina depende sa temperatura at presyon ng mga paligid nito. Sa pamamagitan nito mismo ay kumakatawan sa isang solong yugto: ang solid. Ngunit, sa sandaling natutunaw, iyon ay, natutunaw, isang solidong likido na balanse na tinatawag na fusion ay itinatag (pulang arrow sa pagitan ng mala-bughaw na kubo at pagbagsak).

Para mangyari ang pagsasanib, ang kubo ay kailangang sumipsip ng init mula sa mga paligid nito upang madagdagan ang temperatura; samakatuwid, ito ay isang proseso ng endothermic. Kapag ang kubo ay ganap na natunaw, bumalik ito sa isang solong yugto: iyon ng likido na estado.

Ang malabo na pagbagsak na ito ay maaaring magpatuloy na sumipsip ng init, na nagdaragdag ng temperatura at nagreresulta sa pagbuo ng mga bula sa gas. Muli, mayroong dalawang phase: ang isang likido at ang isa pang gas. Kapag ang lahat ng likido ay sumingaw sa pamamagitan ng kanyang punto ng kumukulo, sinasabing pagkatapos ay pinakuluang o singaw.

Ngayon ang mga malabo na patak ay naging mga ulap. Sa ngayon, ang lahat ng mga proseso ay naging endothermic. Ang bluish gas ay maaaring magpatuloy na sumipsip ng init hanggang sa maging mainit; gayunpaman, dahil sa mga kondisyon ng terestrial, malamang na palamig at pabalikin ang likido (paghalay).

Sa kabilang banda, ang mga ulap ay maaari ring magdeposito nang direkta sa isang solidong yugto, muli na bumubuo ng solidong kubo (pag-aalis). Ang huling dalawang proseso ay exothermic (asul na mga arrow); iyon ay, naglalabas sila ng init sa kapaligiran o paligid.

Bilang karagdagan sa kondensasyon at pag-aalis, ang pagbabago ng estado ay nangyayari kapag ang pagbagsak ng malabo ay nag-freeze sa mababang temperatura (solidification).

Mga uri ng mga pagbabago sa estado at ang kanilang mga katangian

Ipinapakita ng imahe ang mga tipikal na pagbabago para sa tatlong (pinaka-karaniwang) estado ng bagay: solid, likido at gas. Ang mga pagbabago na sinamahan ng mga pulang arrow ay endothermic, na kinasasangkutan ng pagsipsip ng init; habang ang mga sinamahan ng mga asul na arrow ay exothermic, naglalabas sila ng init.

Ang isang maikling paglalarawan ng bawat isa sa mga pagbabagong ito ay gagawin sa ibaba, na nagtatampok ng ilan sa kanilang mga katangian mula sa molekular at thermodynamic na pangangatuwiran.

- Pagsasanib

Ang Fusion ay ang pagbabago ng estado ng isang sangkap mula sa solid hanggang likido.

Sa matatag na estado, ang mga partikulo (ion, molekula, kumpol, atbp.) Ay "mga bilanggo", na matatagpuan sa mga nakapirming posisyon sa puwang nang hindi malayang gumagalaw. Gayunpaman, ang mga ito ay may kakayahang mag-vibrate sa iba't ibang mga frequency, at kung sila ay napakalakas, ang mahigpit na pagkakasunud-sunod na ipinataw ng mga intermolecular na pwersa ay magsisimulang "magkahiwalay".

Bilang isang resulta, ang dalawang phase ay nakuha: ang isa kung saan ang mga partikulo ay nananatiling nakakulong (solid), at isa pa kung saan sila ay mas freak (likido), sapat na upang madagdagan ang mga distansya na naghihiwalay sa kanila. Upang makamit ito, ang solid ay dapat sumipsip ng init, at sa gayon ang mga particle ay mag-vibrate na may mas malaking puwersa.

Para sa kadahilanang ito ang pagsasanib ay endothermic, at kapag nagsimula ito sinabi na ang isang balanse ay nangyayari sa pagitan ng mga solidong likido.

Ang init na kinakailangan upang maisagawa ang pagbabagong ito ay tinatawag na init o molar enthalpy ng fusion (ΔH _Fus ). Ipinapahiwatig nito ang dami ng init (enerhiya, higit sa lahat sa mga yunit ng kJ) na ang isang nunal ng sangkap sa solidong estado ay dapat sumipsip upang matunaw, at hindi lamang itaas ang temperatura nito.

Niyebeng binilo

Natunaw ang snow sa pamamagitan ng kamay. Pinagmulan: Pixabay

Sa isip nito, nauunawaan kung bakit natutunaw ang isang snowball sa kamay (tuktok na imahe). Ang snow ay sumisipsip ng init ng katawan, na sapat upang itaas ang temperatura ng snow sa itaas 0 ° C.

Ang mga kristal ng yelo sa niyebe ay sumisipsip ng sapat na init upang matunaw at para sa kanilang mga molekula ng tubig upang magpatibay ng isang istruktura. Habang natutunaw ang snow, ang tubig na nabuo ay hindi tataas ang temperatura nito, dahil ang lahat ng init mula sa kamay ay ginagamit ng snow upang makumpleto ang pagtunaw nito.

- Vaporization

Ang pag-singaw ay ang pagbabago ng estado ng isang sangkap mula sa likido sa estado ng gas.

Ang pagpapatuloy sa halimbawa ng tubig, na naglalagay ngayon ng isang maliit na niyebe sa isang palayok at pag-iilaw ng apoy, napansin na mabilis na natutunaw ang niyebe. Habang umiinit ang tubig, ang maliliit na bula ng carbon dioxide at iba pang posibleng mga impeksyon ng gas ay nagsisimula na bumubuo sa loob nito.

Tubig na kumukulo. Pinagmulan: Pixabay

Ang molekular ay nagpapalawak ng mga nagkakaibang mga pagsasaayos ng tubig, pinapalawak ang lakas ng tunog at pagtaas ng presyon ng singaw; samakatuwid, mayroong ilang mga molekula na makatakas mula sa ibabaw bilang isang resulta ng pagtaas ng pagsingaw.

Ang tubig na likido ay nagdaragdag ng temperatura nang dahan-dahan, dahil sa mataas na tiyak na init (4.184J / ° C ∙ g). Mayroong isang punto kung saan ang init na hinihigop nito ay hindi na ginagamit upang itaas ang temperatura nito, ngunit upang simulan ang likidong likido-singaw; iyon ay, nagsisimula itong kumulo at ang lahat ng likido ay pupunta sa estado ng gas habang sumisipsip ng init at pinapanatili ang pare-pareho ang temperatura.

Dito makikita mo ang matinding bubbling sa ibabaw ng pinakuluang tubig (tuktok na imahe). Ang init na tubig na likido ay sumisipsip upang ang presyon ng singaw ng hindi sinasadyang mga bula nito ay katumbas ng panlabas na presyon ay tinatawag na enthalpy ng singaw (ΔH _Vap ).

Ang papel ng presyon

Ang presyur ay din ng pagtukoy kadahilanan sa mga pagbabago ng estado. Ano ang epekto nito sa singaw? Ang mas mataas na presyon, mas malaki ang init na dapat sumipsip ng tubig upang pakuluan, at samakatuwid, ito ay singaw sa itaas ng 100 ° C.

Ito ay dahil ang pagtaas ng presyon ay nagpapahirap sa mga molekula ng tubig na makatakas mula sa likido hanggang sa gas na phase.

Ang mga pressure cooker ay gumagamit ng katotohanang ito sa kanilang kalamangan na maiinit ang pagkain sa tubig sa isang temperatura sa itaas ng punto ng kumukulo.

Sa kabilang banda, dahil mayroong isang vacuum o pagbaba ng presyon, ang likidong tubig ay nangangailangan ng isang mas mababang temperatura upang pakuluan at pumunta sa phase ng gas. Na may mataas o mababang presyon, kapag ang tubig ay kumukulo kailangan itong sumipsip ng kani-kanilang init ng singaw upang makumpleto ang pagbabago ng estado.

- Pagpapasensya

Ang kondensasyon ay ang pagbabago ng estado ng isang sangkap mula sa gas na estado sa likidong estado.

Ang tubig ay may singaw. Anong susunod? Ang singaw ng tubig ay maaari pa ring tumaas sa temperatura, nagiging isang mapanganib na kasalukuyang may kakayahang magdulot ng malubhang pagkasunog.

Gayunpaman, ipagpalagay natin na pinapalamig ito. Paano? Ang paglabas ng init sa kapaligiran, at pagpapakawala ng init ay sinasabing isang eksotermikong proseso na nagaganap.

Sa pamamagitan ng paglabas ng init, ang napaka-masiglang mga molekula ng tubig na gas ay nagsisimula nang bumagal. Gayundin, ang kanilang mga pakikipag-ugnay ay nagiging mas epektibo habang bumababa ang temperatura ng singaw. Una, ang mga patak ng tubig ay bubuo, mapagbigay mula sa singaw, kasunod ng mas malalaking patak na magtatapos sa pagiging maaakit ng grabidad.

Upang ganap na mapahamak ang isang naibigay na dami ng singaw, kailangan mong palayain ang parehong enerhiya, ngunit may kabaligtaran na pag-sign, sa ΔH _Vap ; iyon ay, ang saklaw ng kondensasyon ΔH _Cond . Kaya, ang kabaligtaran na singaw-likido na balanse ay itinatag.

Damp windows

Pagpapalabas ng tubig. Pinagmulan: Mga pexels

Ang kondensasyon ay makikita sa mga bintana ng mga bahay mismo. Sa isang malamig na klima, ang singaw ng tubig na nakapaloob sa loob ng bahay ay bumangga sa window, na dahil sa materyal nito ay mas mababa kaysa sa iba pang mga ibabaw.

Doon, mas madali para sa mga molekula ng singaw na magkasama, na lumilikha ng isang manipis na puting layer na madaling matanggal sa pamamagitan ng kamay. Habang naglalabas ang init ng mga molekula (pag-init ng baso at hangin), nagsisimula silang bumubuo ng maraming mga kumpol hanggang sa ang mga unang patak ay maaaring magpahamak (tuktok na imahe).

Kapag ang mga patak ay naging napakalaking, dumudulas sila sa bintana at nag-iwan ng isang tugaygayan ng tubig.

- Solidification

Ang Solidification ay ang pagbabago ng estado ng isang sangkap mula sa likidong estado hanggang sa solidong estado.

Ang pag-solido ay nangyayari bilang isang resulta ng paglamig; sa madaling salita, ang tubig ay nag-freeze. Upang mag-freeze, ang tubig ay dapat maglabas ng parehong dami ng init na sinisipsip ng yelo upang matunaw. Muli, ang init na ito ay tinatawag na enthalpy ng solidification o pagyeyelo, ΔH _Cong (-ΔH _Fus ).

Habang lumalamig ang mga molekula ng tubig, nawalan sila ng enerhiya at ang kanilang mga intermolecular na pakikipag-ugnay ay nagiging mas malakas at mas direksyon. Bilang isang resulta, nakaayos sila salamat sa kanilang mga hydrogen bond at bumubuo ng mga tinatawag na mga crystal ng yelo. Ang mekanismo kung saan lumalaki ang mga kristal ng yelo ay may epekto sa kanilang hitsura: transparent o puti.

Eskultura ng yelo. Pinagmulan: Pixabay

Kung ang mga kristal ng yelo ay dahan-dahang lumalaki, hindi sila nagtatakip ng mga dumi, tulad ng mga gas na natutunaw sa tubig sa mababang temperatura. Kaya, ang mga bula ay nakatakas at hindi maaaring makipag-ugnay sa ilaw; at dahil dito, mayroon kang isang yelo na transparent bilang isang pambihirang estatwa ng yelo (tuktok na imahe).

Ang parehong bagay na nangyayari sa yelo, maaari itong mangyari sa anumang iba pang sangkap na nagpapatatag sa pamamagitan ng paglamig. Marahil ito ang pinaka-kumplikadong pisikal na pagbabago sa mga kondisyon ng terestrial, dahil maraming mga polymorph ang maaaring makuha.

- Paglalahat

Ang paglalagom ay ang pagbabago ng estado ng isang sangkap mula sa solid hanggang sa gas na estado.

Maaari bang ibinaba ang tubig? Hindi, hindi bababa sa hindi sa ilalim ng normal na mga kondisyon (T = 25 ° C, P = 1 atm). Upang mangyari ang pagbawas, iyon ay, ang pagbabago ng estado mula sa solid hanggang gas, ang singaw na presyon ng solid ay dapat na mataas.

Gayundin, kinakailangan na ang kanilang mga intermolecular na puwersa ay hindi masyadong malakas, mas mabuti kung sila ay binubuo lamang ng mga pwersa ng pagpapakalat.

Ang pinakatanyag na halimbawa ay ang solidong yodo. Ito ay isang kristal na solid na may kulay-abo-lila na kulay, na nagtatanghal ng isang mataas na presyon ng singaw. Ganito ang kaso, na sa pagkilos nito ay natanggal ang isang singaw na singaw, na ang dami at pagpapalawak ay magiging kapansin-pansin kapag sumailalim sa pagpainit.

Pagdeklara ng yodo. Pinagmulan: Belkina NV, mula sa Wikimedia Commons

Ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng isang pangkaraniwang eksperimento kung saan ang solidong yodo ay sumingaw sa isang lalagyan ng baso. Ito ay kagiliw-giliw at kapansin-pansin na obserbahan kung paano nagkakalat ang mga lilang mga singaw, at maaaring masiguro ng sinimulang mag-aaral ang kawalan ng likidong yodo.

Ito ang pangunahing katangian ng sublimasyon: walang pagkakaroon ng isang likido na yugto. Gayundin, endothermic ito, dahil ang solid ay sumisipsip ng init upang madagdagan ang presyon ng singaw hanggang sa ito ay katumbas ng panlabas na presyon.

- Deposisyon

Pagtanggal ng mga yodo ng kristal. Pinagmulan: Stanislav.nevyhosteny, mula sa Wikimedia Commons

Ang pagtitiwalag ay ang pagbabago ng estado ng isang sangkap mula sa gas na estado hanggang sa solidong estado.

Paralel sa iodine sublimation na eksperimento, nandiyan ang pag-aalis nito. Ang pagtitiwalag ay kabaligtaran ng pagbabago o paglipat: ang sangkap ay mula sa estado ng gas sa solidong walang pagbuo ng isang likido na yugto.

Kapag ang mga lilang iodine vapors ay nakikipag-ugnay sa isang malamig na ibabaw, inilalabas nila ang init upang mapainit ito, nawalan ng enerhiya at muling pagbabalik sa kanilang mga molekula pabalik sa kulay-abo-lila na lila (tuktok na imahe). Ito ay pagkatapos ng isang exothermic proseso.

Ang pagtitiwalag ay malawakang ginagamit para sa synthesis ng mga materyales kung saan sila ay doped na may mga metal atoms ng mga sopistikadong pamamaraan. Kung ang ibabaw ay napakalamig, ang pagpapalitan ng init sa pagitan nito at ang mga partikulo ng singaw ay biglang, na tinanggal ang pagpasa sa magkatulad na phase ng likido.

Ang init o enthalpy ng pag-aalis (at hindi pag-aalis) ay ang kabaligtaran ng sublimation (ΔH _Sub = - ΔH _Dep ). Sa teorya, maraming mga sangkap ang maaaring sublimated, ngunit upang makamit ito kinakailangan upang manipulahin ang mga pagpilit at temperatura, bilang karagdagan sa pagkakaroon ng kanilang diagram ng P vs T sa kamay; kung saan, ang malayong posibleng mga phase ay maaaring mailarawan.

Ang iba pang katayuan ay nagbabago

Bagaman walang nabanggit sa kanila, mayroong iba pang mga estado ng bagay. Minsan sila ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng "isang maliit ng bawat isa", at samakatuwid ay pagiging isang kumbinasyon ng mga ito. Upang makabuo ng mga ito, ang mga presyur at temperatura ay dapat na manipulahin sa napaka positibo (malaki) o negatibong (maliit) na mga magnitude.

Kaya, halimbawa, kung ang mga gas ay labis na pinainit, mawawala ang kanilang mga elektron at ang kanilang positibong sisingilin na nuclei sa negatibong pag-agos ay bumubuo ng kilala bilang plasma. Ito ay magkasingkahulugan ng "electric gas", dahil mayroon itong mataas na kondaktibiti sa kuryente.

Sa kabilang banda, kapag ang temperatura ay bumaba nang masyadong mababa, ang bagay ay maaaring kumilos sa hindi inaasahang paraan; iyon ay, ipinakita nila ang mga natatanging katangian sa paligid ng ganap na zero (0 K).

Ang isa sa mga pag-aari na ito ay sobrang kapani-paniwala at superconductivity; pati na rin ang pagbuo ng Bose-Einstein condensates, kung saan ang lahat ng mga atoms kumilos bilang isa.

Ang ilang mga pananaliksik kahit na puntos sa photonic matter. Sa kanila ang mga particle ng electromagnetic radiation, photons, magkasama upang bumuo ng mga molekulang photonic. Iyon ay, bibigyan ito ng masa sa mga katawan ng ilaw, panteorya.

Mga Sanggunian

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Nobyembre 19, 2018). Listahan ng Mga Pagbabago sa Phase Sa pagitan ng Mga Estado ng Bagay. Nabawi mula sa: thoughtco.com
2. Wikipedia. (2019). Estado ng bagay. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Dorling Kindersley. (2007). Pagbabago ng mga estado. Nabawi mula sa: factmonster.com
4. Meyers Ami. (2019). Pagbabago sa Phase: Pagsingaw, kondensasyon, Pagyeyelo, Pagtunaw, Pagdoble at Deposyon. Pag-aaral. Nabawi mula sa: study.com
5. Bagley M. (Abril 11, 2016). Bagay: Kahulugan at Limang Estado ng Bagay. Nabawi mula sa: livescience.com
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.