SOLID STATE: MGA KATANGIAN, KATANGIAN, URI, HALIMBAWA - SCIENCE - 2025

Ang solidong estado ay isa sa mga pangunahing paraan kung saan ang mga pinagsama-samang bagay upang lumikha ng condensado o solidong katawan. Ang buong crust ng mundo, na iniiwan ang mga dagat at karagatan, ay isang konglomerya ng motley. Ang mga halimbawa ng mga bagay sa solidong estado ay isang libro, bato, o butil ng buhangin.

Maaari kaming makihalubilo sa mga solido salamat sa pagtanggi ng aming mga electron kasama ang kanilang mga atom o molekula. Hindi tulad ng mga likido at gas, hangga't hindi sila malubhang nakakalason, ang ating mga kamay ay hindi maaaring dumaan sa kanila, ngunit sa halip ay gumuho o sumipsip sa kanila.

Ang kahoy na estatwa ng kabayo na ito ay gawa sa malakas na cohesive natural polymers. Pinagmulan: Pxhere.

Ang mga solido sa pangkalahatan ay mas madaling hawakan o mag-imbak kaysa sa isang likido o gas. Maliban kung ang mga partikulo nito ay pinahahalagahan, ang isang kasalukuyang kasalukuyang hangin ay hindi magdadala sa iba pang mga direksyon; ang mga ito ay naayos sa puwang na tinukoy ng mga intermolecular na pakikipag-ugnayan ng kanilang mga atomo, ions o molekula.

Solidong konsepto

Ang solid ay isang estado ng bagay na kung saan mayroong isang matibay na dami at hugis; ang mga particle na bumubuo ng mga materyales o bagay sa solidong estado ay naayos sa isang lugar, hindi sila madaling mai-compress.

Ang estado ng bagay na ito ay ang pinaka-iba-iba at mayaman sa mga tuntunin ng kimika at pisika. Mayroon kaming ionic, metal, atomic, molekular, at covalent solids, bawat isa ay may sariling yunit ng istruktura; iyon ay, gamit ang sariling mga kristal. Kapag ang kanilang mode ng pagsasama-sama ay hindi pinapayagan silang magtatag ng maayos na mga panloob na istruktura, nagiging malubha at masalimuot sila.

Ang pag-aaral ng solidong estado ay nagko-convert sa disenyo at synthesis ng mga bagong materyales. Halimbawa, ang kahoy, isang natural na solid, ay ginamit din bilang isang pang-adorno na materyal at para sa pagtatayo ng mga bahay.

Ang iba pang mga solidong materyales ay nagpapahintulot sa paggawa ng mga sasakyan, eroplano, barko, sasakyang pangalangaang, mga nukleyar na nukleyar, mga gamit sa palakasan, baterya, katalista at maraming iba pang mga bagay o produkto.

Pangkalahatang katangian ng mga solido

Ang tagsibol at kahoy, mga bahagi ng isang caliper, halimbawa ng solid

Ang mga pangunahing katangian ng solids ay:

-Nagtukoy sa kanila ang masa, dami at mga hugis. Ang isang gas, halimbawa, ay walang katapusan o simula, dahil ang mga ito ay nakasalalay sa lalagyan na nag-iimbak nito.

-Ang mga ito ay napaka siksik. Ang mga solido ay may posibilidad na mas matindi kaysa sa mga likido at gas; bagaman mayroong ilang mga pagbubukod sa panuntunan, lalo na kung paghahambing ng mga likido at solido.

-Ang mga distansya na naghihiwalay ng mga partikulo nito ay maikli. Nangangahulugan ito na sila ay naging napaka cohesive o compact sa kani-kanilang dami.

-Ang mga intermolecular na pakikipag-ugnay ay napakalakas, kung hindi man ay hindi sila magkakaroon ng tulad nito at matutunaw o mapanglaw sa mga kondisyon ng terestrial.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga particle ng isang solid, isang likido at isang gas

-Ang kadaliang mapakilos ng solids ay kadalasang medyo limitado, hindi lamang mula sa isang materyal na pananaw, kundi pati na rin molekular. Ang mga partikulo nito ay nakakulong sa isang nakapirming posisyon, kung saan maaari lamang silang mag-vibrate, ngunit hindi ilipat o paikutin (sa teorya).

Ari-arian

Mga punto ng pagkatunaw

Ang lahat ng mga solido, maliban kung sila ay nabubulok sa proseso, at anuman ang mga ito ay mabuting conductor ng init, ay maaaring pumasa sa isang likido na estado sa isang tiyak na temperatura: ang kanilang pagkatunaw na punto. Kapag naabot ang temperatura na ito, ang mga particle nito sa wakas ay namamahala sa pag-agos at pagtakas mula sa kanilang mga nakapirming posisyon.

Ang natutunaw na puntong ito ay depende sa likas na katangian ng solid, mga pakikipag-ugnay nito, ang molar mass at ang crystalline lattice energy. Bilang isang pangkalahatang panuntunan, ang mga ionic solids at covalent network (tulad ng brilyante at silikon dioxide) ay may posibilidad na magkaroon ng pinakamataas na mga punto ng pagkatunaw; habang ang mga molekular na solido, ang pinakamababa.

Ang sumusunod na imahe ay nagpapakita kung paano ang isang ice cube (solid state) ay nagiging isang likido na estado:

Stoichiometry

Karamihan sa mga solido ay molekular, dahil ang mga ito ay mga compound na ang mga intermolecular na pakikipag-ugnay ay nagpapahintulot sa kanila na mag-coalesce sa isang paraan. Gayunpaman, maraming iba pa ang ionic o bahagyang ionic, kaya ang kanilang mga yunit ay hindi mga molekula, ngunit mga cell: isang hanay ng mga atoms o ion na nakaayos sa isang maayos na paraan.

Narito kung saan ang mga formula ng naturang solids ay dapat igalang ang neutralidad ng mga singil, na nagpapahiwatig ng kanilang komposisyon at mga relasyon sa stoichiometric. Halimbawa, ang solid na ang formula na hypothetical ay A ₂ B ₄ O _{2 ay} nagpapahiwatig na mayroon itong parehong bilang ng A atoms bilang O (2: 2), habang ito ay dalawang beses ang bilang ng mga B atoms (2: 4).

Tandaan na ang mga subskripsyon ng formula A ₂ B ₄ O ₂ ay mga integer, na nagpapakita na ito ay isang stoichiometric solid. Ang komposisyon ng maraming mga solido ay inilarawan ng mga formula na ito. Ang mga singil sa A, B at O ​​ay dapat magdagdag ng pantay sa zero, dahil kung hindi, magkakaroon ng positibo o negatibong singil.

Para sa mga solido ito ay lalong kapaki-pakinabang upang malaman kung paano i-interpret ang kanilang mga formula mula noong, sa pangkalahatan, ang mga komposisyon ng mga likido at gas ay mas simple.

Mga Depekto

Ang mga istruktura ng solido ay hindi perpekto; ang mga ito ay nagpapakita ng mga di-pagkakamali o mga depekto, gayunpaman ay mala-kristal. Hindi ito ang kaso sa mga likido, o sa mga gas. Walang mga rehiyon ng likidong tubig na masasabi nang maaga upang "madiskubre" mula sa kanilang paligid.

Ang nasabing mga depekto ay may pananagutan sa mga solido na mahirap at malutong, na nagpapakita ng mga katangian tulad ng pyroelectricity at piezoelectricity, o pagtigil na may tinukoy na mga komposisyon; iyon ay, ang mga ito ay hindi stoichiometric solids (hal. A _0.4 B _1.3 O _0.5 ).

Reactivity

Ang mga solido ay karaniwang hindi gaanong aktibo kaysa sa mga likido at gas; ngunit hindi dahil sa mga sanhi ng kemikal, ngunit sa katotohanan na ang kanilang mga istraktura ay pinipigilan ang mga reaksyon mula sa pag-atake sa mga partikulo sa loob nito, na umepekto muna sa mga nasa kanilang ibabaw. Samakatuwid, ang mga reaksyon na kinasasangkutan ng solids ay may posibilidad na mas mabagal; maliban kung sila ay pinulutan.

Kapag ang isang solid ay nasa form ng pulbos, ang mas maliit na mga partikulo nito ay may isang mas malaking lugar o ibabaw upang umepekto. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga masarap na solido ay madalas na may label na potensyal na mapanganib na mga reagent, dahil maaari silang mag-apoy nang mabilis, o magigiting na makipag-ugnay sa iba pang mga sangkap o compound.

Kadalasan beses, ang mga solido ay natutunaw sa isang daluyan ng reaksyon upang homogenize ang system at magsagawa ng isang synthesis na may mas mataas na ani.

Pisikal

Maliban sa natutunaw na punto at mga depekto, ang nasabi na ngayon ay higit na tumutugma sa mga kemikal na katangian ng solido kaysa sa kanilang mga pisikal na katangian. Ang pisika ng mga materyales ay malalim na nakatuon sa kung paano ang ilaw, tunog, elektron at init ay nakikipag-ugnay sa mga solido, kung ito ay crystalline, amorphous, molekular, atbp.

Dito matatagpuan ang kung ano ang kilala bilang plastik, nababanat, matibay, malambot, transparent, superconducting, photoelectric, microporous, ferromagnetic, insulating o semiconductor solids.

Sa kimika, halimbawa, ang mga materyales na hindi sumipsip ng radiation ng ultraviolet o nakikitang ilaw ay may interes, dahil ginagamit ito upang gumawa ng mga cell ng pagsukat para sa mga spectrophotometer ng UV-Vis. Ang parehong nangyayari sa infrared radiation, kung nais mong makilala ang isang compound sa pamamagitan ng pagkuha ng IR spectrum nito, o pag-aralan ang pag-unlad ng isang reaksyon.

Ang pag-aaral at pagmamanipula ng lahat ng mga pisikal na katangian ng solids ay nangangailangan ng napakalaking pagtatalaga, pati na rin ang kanilang synthesis at disenyo, pagpili ng "mga piraso" ng di-organikong, biological, organic o organometallic na konstruksyon para sa mga bagong materyales.

Mga uri at halimbawa

Yamang mayroong maraming uri ng mga solido na kemikal, ang mga halimbawa ng kinatawan ay babanggitin nang hiwalay para sa bawat isa.

Ang mga kristal na solido

Sa isang banda, mayroong mga mala-kristal na solido. Ang mga elementong ito ay nailalarawan dahil ang mga molekula na bumubuo sa kanila ay na-configure sa parehong paraan, na paulit-ulit bilang isang pattern sa buong kristal. Ang bawat pattern ay tinatawag na isang unit cell.

Ang mga crystalline solids ay nailalarawan din sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang tinukoy na punto ng pagtunaw; Nangangahulugan ito na, na binigyan ng pagkakapareho ng pag-aayos ng mga molekula nito, mayroong parehong distansya sa pagitan ng bawat unit na yunit, na nagpapahintulot sa buong istraktura na patuloy na magbabago sa ilalim ng parehong temperatura.

Ang mga halimbawa ng crystalline solids ay maaaring asin at asukal.

Mga malalakas na solido

Ang mga amphous solids ay nailalarawan sa pamamagitan ng ang katunayan na ang pagsasama ng kanilang mga molekula ay hindi tumutugon sa isang pattern, ngunit nag-iiba sa buong ibabaw.

Dahil walang ganoong pattern, ang natutunaw na punto ng mga amorphous solids ay hindi tinukoy, hindi katulad ng mga kristal, na nangangahulugang natutunaw ito nang unti-unti at sa ilalim ng iba't ibang mga temperatura.

Ang mga halimbawa ng mga amorphous solids ay maaaring maging baso at karamihan sa mga plastik.

Ionics

Ang mga Ionic solids ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga cations at anion, na nakikipag-ugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng pag-akit ng electrostatic (bonding ng ionic). Kung maliit ang mga ion, ang mga nagreresultang istruktura ay karaniwang laging mala-kristal (isinasaalang-alang ang kanilang mga depekto). Kabilang sa ilang mga ionic solids na mayroon kami:

-NaCl (Na ⁺ Cl ^- ), sodium klorido

-MgO (Mg ²⁺ O ^2- ), magnesium oxide

-CaCO ₃ (Ca ²⁺ CO ₃ ^2- ), calcium carbonate

-CuSO ₄ (Cu ²⁺ KAYA ₄ ^2- ), tanso sulpate

-KF (K ⁺ F ^- ), potassium fluoride

-NH ₄ Cl (NH ₄ ⁺ Cl ^- ), ammonium klorido

-ZnS (Zn ²⁺ S ^2- ), sink sulfide

-Fe (C ₆ H ₅ COO) ₃ , iron benzoate

Metallic

Tulad ng ipinahihiwatig ng kanilang pangalan, ang mga ito ay solido na may mga metal na atom na nakikipag-ugnay sa pamamagitan ng metal na bono:

-Silver

-Hindi

-Lead

-Bangan

-Bronze

-Puting ginto

-Pewter

-Steels

-Duralumin

Tandaan na ang mga haluang metal ay binibilang din bilang mga metal na solido, siyempre.

Atomic

Ang mga metal na solido ay atomic din, dahil sa teorya ay walang mga covalent na bono sa pagitan ng mga atomo ng metal (MM). Gayunpaman, ang mga marangal na gas ay mahalagang binibilang bilang mga species ng atomic, dahil ang mga nagkakalat na pwersa lamang ng London ang namamayani sa kanila.

Samakatuwid, kahit na hindi sila mataas na aplikasyon ng solido (at mahirap makuha), ang crystallized marangal na gas ay mga halimbawa ng mga atomic solids; i.e .: helium, neon, argon, krypton, atbp, solido.

Molekular at polymeric

Ang mga molekula ay maaaring makipag-ugnay sa pamamagitan ng mga puwersa ng Van der Walls, kung saan ang kanilang mga molekular na masa, mga dipole sandali, mga bono ng hydrogen, mga istraktura at geometry ay may mahalagang papel. Ang mas malakas na mga pakikipag-ugnayan, mas malamang na sila ay nasa matatag na anyo.

Sa kabilang banda, ang parehong pangangatwiran ay nalalapat sa mga polimer, na dahil sa kanilang mataas na average na masa ng molekular na masa ay halos palaging solido, at ang ilan sa mga ito ay may amorphous; mula noong, nahihirapan ang mga yunit ng polimeriko na ayusin ang kanilang sarili nang maayos upang lumikha ng mga kristal.

Kaya, mayroon kaming ilang mga molekular at polimeriko solids ang sumusunod:

-Dry ice

-Sugar

-Ako

-Benzoic acid

-Acetamide

-Rhombic asupre

-Nakakalasong asido

-Fullerenos

-Match

-Caffeine

-Naphthalene

-Wood at papel

-Sutla

-Teflon

-Polyethylene

-Kevlar

-Bakelite

-Polyvinyl klorido

-Polystyrene

-Polypropylene

-Proteins

-Chocolate bar

Mga network ng Covalent

Sa wakas, mayroon kaming mga network ng covalent sa pagitan ng pinakamahirap at pinakamataas na natutunaw na solid. Ang ilang mga halimbawa ay:

-Graphite

-Diamond

-Quartz

-Silicium karbida

-Boron nitride

-Aluminum phosphide

-Gallium arsenide

Mga Sanggunian

1. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
3. Wikipedia. (2019). Kimika ng solido-estado. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
4. Elsevier BV (2019). Chemical Solid-Estado. ScienceDirect. Nabawi mula sa: sciencedirect.com
5. Michael Lufaso. (sf). Mga Tala ng Lecture ng Chemical State Chemistry. Nabawi mula sa: unf.edu
6. nagtanong sa mgaIITians. (2019). Pangkalahatang katangian ng Solid State. Nabawi mula sa: askiitians.com
7. David Wood. (2019). Paano Mga Solusyon ang Mga Atom at Molecules: Mga pattern at Crystals. Pag-aaral. Nabawi mula sa: study.com