एकत्रीकरण की कौन सी अवस्था अल्कोहल के लिए विशिष्ट नहीं है? अल्कोहल की अवधारणा. एकत्रीकरण की स्थिति क्या है

सभी पदार्थ एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में हो सकते हैं - ठोस, तरल, गैसीय और प्लाज्मा। प्राचीन काल में यह माना जाता था कि संसार पृथ्वी, जल, वायु और अग्नि से बना है। पदार्थों की समुच्चय अवस्थाएँ इस दृश्य विभाजन के अनुरूप होती हैं। अनुभव से पता चलता है कि एकत्रीकरण के राज्यों के बीच की सीमाएँ बहुत मनमानी हैं। कम दबाव और कम तापमान पर गैसों को आदर्श माना जाता है; उनमें अणु भौतिक बिंदुओं के अनुरूप होते हैं जो केवल लोचदार प्रभाव के नियमों के अनुसार टकरा सकते हैं। प्रभाव के क्षण में अणुओं के बीच परस्पर क्रिया की शक्तियाँ नगण्य होती हैं, और टकराव स्वयं यांत्रिक ऊर्जा के नुकसान के बिना होते हैं। लेकिन जैसे-जैसे अणुओं के बीच की दूरी बढ़ती है, अणुओं की परस्पर क्रिया को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए। ये अंतःक्रियाएं गैसीय अवस्था से तरल या ठोस अवस्था में संक्रमण को प्रभावित करना शुरू कर देती हैं। अणुओं के बीच विभिन्न प्रकार की अंतःक्रियाएँ हो सकती हैं।

अंतर-आणविक संपर्क की ताकतें संतृप्त नहीं होती हैं, परमाणुओं की रासायनिक बातचीत की ताकतों से भिन्न होती हैं, जिससे अणुओं का निर्माण होता है। आवेशित कणों के बीच परस्पर क्रिया के कारण वे इलेक्ट्रोस्टैटिक हो सकते हैं। अनुभव से पता चला है कि क्वांटम मैकेनिकल इंटरैक्शन, जो अणुओं की दूरी और पारस्परिक अभिविन्यास पर निर्भर करता है, 10 -9 मीटर से अधिक के अणुओं के बीच की दूरी पर नगण्य है। दुर्लभ गैसों में इसे उपेक्षित किया जा सकता है या यह माना जा सकता है कि संभावित इंटरैक्शन ऊर्जा व्यावहारिक रूप से शून्य के बराबर है. कम दूरी पर यह ऊर्जा छोटी होती है और परस्पर आकर्षक शक्तियाँ कार्य करती हैं

पर - पारस्परिक प्रतिकर्षण और बल

अणुओं का आकर्षण और प्रतिकर्षण संतुलित होता है और एफ= 0. यहां बल संभावित ऊर्जा के साथ उनके संबंध से निर्धारित होते हैं। लेकिन कण गतिशील ऊर्जा का एक निश्चित भंडार रखते हुए चलते हैं।

जीआई. एक अणु को गतिहीन होने दें, और दूसरे को ऊर्जा की इतनी आपूर्ति करते हुए उससे टकराने दें। जैसे-जैसे अणु एक-दूसरे के करीब आते हैं, आकर्षक बल सकारात्मक कार्य करते हैं और उनकी परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा दूरी तक कम हो जाती है। साथ ही, गतिज ऊर्जा (और गति) बढ़ जाती है। जब दूरी कम हो जाएगी तो आकर्षक शक्तियों का स्थान प्रतिकारक शक्तियां ले लेंगी। इन बलों के विरुद्ध अणु द्वारा किया गया कार्य नकारात्मक होता है।

अणु एक स्थिर अणु के करीब तब तक जाएगा जब तक उसकी गतिज ऊर्जा पूरी तरह से क्षमता में परिवर्तित नहीं हो जाती। न्यूनतम दूरी डी,वह दूरी जिस पर अणु पहुंच सकते हैं, कहलाती है अणु का प्रभावी व्यास.रुकने के बाद, अणु बढ़ती गति के साथ प्रतिकारक शक्तियों के प्रभाव में दूर जाना शुरू कर देगा। दूरी फिर से पार करने के बाद, अणु आकर्षक शक्तियों के क्षेत्र में गिर जाएगा, जिससे उसका निष्कासन धीमा हो जाएगा। प्रभावी व्यास गतिज ऊर्जा के प्रारंभिक भंडार पर निर्भर करता है, अर्थात। यह मान स्थिर नहीं है. समान दूरी पर, अंतःक्रिया की स्थितिज ऊर्जा का मान असीम रूप से बड़ा होता है या एक "बाधा" होती है जो अणुओं के केंद्रों को छोटी दूरी तक जाने से रोकती है। औसत संभावित अंतःक्रिया ऊर्जा और औसत गतिज ऊर्जा का अनुपात किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति निर्धारित करता है: गैसों के लिए, तरल पदार्थों के लिए, ठोस पदार्थों के लिए

संघनित पदार्थ में तरल और ठोस पदार्थ शामिल होते हैं। उनमें, परमाणु और अणु करीब-करीब स्पर्श करते हुए स्थित होते हैं। तरल और ठोस में अणुओं के केंद्रों के बीच की औसत दूरी (2 -5) 10 -10 मीटर के क्रम की होती है। उनका घनत्व भी लगभग समान होता है। अंतरपरमाणु दूरियां उन दूरियों से अधिक होती हैं जिन पर इलेक्ट्रॉन बादल एक दूसरे में इतना अधिक प्रवेश करते हैं कि प्रतिकारक बल उत्पन्न होते हैं। तुलना के लिए, सामान्य परिस्थितियों में गैसों में अणुओं के बीच की औसत दूरी लगभग 33 · 10 -10 मीटर होती है।

में तरल पदार्थअंतर-आणविक संपर्क का अधिक मजबूत प्रभाव होता है, अणुओं की तापीय गति संतुलन स्थिति के आसपास कमजोर कंपन में प्रकट होती है और यहां तक ​​कि एक स्थिति से दूसरी स्थिति में भी छलांग लगाती है। इसलिए, उनमें कणों की व्यवस्था में केवल अल्प-श्रेणी का क्रम होता है, अर्थात, केवल निकटतम कणों की व्यवस्था में स्थिरता और विशिष्ट तरलता होती है।

एसएनएफवे संरचनात्मक कठोरता की विशेषता रखते हैं, एक सटीक परिभाषित मात्रा और आकार रखते हैं, जो तापमान और दबाव के प्रभाव में बहुत कम बदलते हैं। ठोसों में अनाकार और क्रिस्टलीय अवस्थाएँ संभव हैं। मध्यवर्ती पदार्थ भी हैं - तरल क्रिस्टल। लेकिन ठोस पदार्थों में परमाणु बिल्कुल भी स्थिर नहीं होते, जैसा कि कोई सोच सकता है। उनमें से प्रत्येक अपने पड़ोसियों के बीच उत्पन्न होने वाली लोचदार ताकतों के प्रभाव में हर समय उतार-चढ़ाव करता रहता है। अधिकांश तत्वों और यौगिकों में माइक्रोस्कोप के तहत एक क्रिस्टलीय संरचना होती है।

इस प्रकार, टेबल नमक के दाने एकदम सही क्यूब्स की तरह दिखते हैं। क्रिस्टल में, परमाणु क्रिस्टल जाली के स्थानों पर स्थिर होते हैं और केवल जाली स्थलों के पास ही कंपन कर सकते हैं। क्रिस्टल वास्तविक ठोस बनाते हैं, और प्लास्टिक या डामर जैसे ठोस ठोस और तरल पदार्थ के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखते हैं। तरल की तरह एक अनाकार शरीर में छोटी दूरी का क्रम होता है, लेकिन छलांग की संभावना कम होती है। इस प्रकार, कांच को बढ़ी हुई श्यानता वाला अतिशीतित तरल माना जा सकता है। लिक्विड क्रिस्टल में तरल पदार्थों की तरलता होती है, लेकिन वे परमाणुओं की व्यवस्थित व्यवस्था बनाए रखते हैं और उनमें अनिसोट्रॉपी गुण होते हैं।

क्रिस्टल में परमाणुओं (और इसके बारे में) के रासायनिक बंधन अणुओं के समान ही होते हैं। ठोस पदार्थों की संरचना और कठोरता इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों में अंतर से निर्धारित होती है जो शरीर बनाने वाले परमाणुओं को एक साथ बांधते हैं। वह तंत्र जो परमाणुओं को अणुओं में बांधता है, ठोस आवधिक संरचनाओं के निर्माण का कारण बन सकता है जिन्हें मैक्रोमोलेक्यूल्स के रूप में माना जा सकता है। आयनिक और सहसंयोजक अणुओं की तरह, आयनिक और सहसंयोजक क्रिस्टल भी होते हैं। क्रिस्टलों में आयनिक जालक आयनिक बंधों द्वारा एक साथ जुड़े रहते हैं (चित्र 7.1 देखें)। टेबल नमक की संरचना ऐसी होती है कि प्रत्येक सोडियम आयन के छह पड़ोसी होते हैं - क्लोरीन आयन। यह वितरण न्यूनतम ऊर्जा से मेल खाता है, अर्थात, जब ऐसा विन्यास बनता है, तो अधिकतम ऊर्जा निकलती है। इसलिए, जैसे-जैसे तापमान गलनांक से नीचे गिरता है, शुद्ध क्रिस्टल बनने की प्रवृत्ति होती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, तापीय गतिज ऊर्जा बंधन को तोड़ने के लिए पर्याप्त होती है, क्रिस्टल पिघलना शुरू हो जाएगा और संरचना ढहने लगेगी। क्रिस्टल बहुरूपता विभिन्न क्रिस्टल संरचनाओं के साथ राज्य बनाने की क्षमता है।

जब तटस्थ परमाणुओं में विद्युत आवेश का वितरण बदलता है, तो पड़ोसियों के बीच कमजोर अंतःक्रिया हो सकती है। इस बंधन को आणविक या वैन डेर वाल्स कहा जाता है (जैसे हाइड्रोजन अणु में)। लेकिन तटस्थ परमाणुओं के बीच भी इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बल उत्पन्न हो सकते हैं, फिर परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक कोश में कोई पुनर्व्यवस्था नहीं होती है। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन कोश एक-दूसरे के पास आते हैं, परस्पर प्रतिकर्षण नकारात्मक आवेशों के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को सकारात्मक आवेशों के सापेक्ष स्थानांतरित कर देता है। प्रत्येक परमाणु दूसरे में एक विद्युत द्विध्रुव उत्पन्न करता है, और इससे उनका आकर्षण उत्पन्न होता है। यह अंतरआण्विक बलों या वैन डेर वाल्स बलों की क्रिया है, जिनकी क्रिया का दायरा बड़ा होता है।

चूँकि हाइड्रोजन परमाणु इतना छोटा होता है और इसके इलेक्ट्रॉन को आसानी से हटाया जा सकता है, यह अक्सर एक साथ दो परमाणुओं की ओर आकर्षित होता है, जिससे हाइड्रोजन बंधन बनता है। हाइड्रोजन बंधन पानी के अणुओं की एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया के लिए भी जिम्मेदार है। यह पानी और बर्फ के कई अनोखे गुणों की व्याख्या करता है (चित्र 7.4)।

सहसंयोजक बंधन(या परमाणु) तटस्थ परमाणुओं की आंतरिक बातचीत के कारण प्राप्त होता है। ऐसे बंधन का एक उदाहरण मीथेन अणु में बंधन है। कार्बन की अत्यधिक बंधी हुई किस्म हीरा है (चार हाइड्रोजन परमाणुओं को चार कार्बन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है)।

इस प्रकार, सहसंयोजक बंधन पर निर्मित कार्बन, हीरे के आकार में एक क्रिस्टल बनाता है। प्रत्येक परमाणु चार परमाणुओं से घिरा होता है, जो एक नियमित चतुष्फलक का निर्माण करता है। लेकिन उनमें से प्रत्येक पड़ोसी चतुष्फलक का शीर्ष भी है। अन्य परिस्थितियों में, समान कार्बन परमाणु क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं ग्रेफाइट.ग्रेफाइट में वे परमाणु बंधनों से भी जुड़े होते हैं, लेकिन कतरनी में सक्षम हेक्सागोनल मधुकोश कोशिकाओं के विमानों का निर्माण करते हैं। हेक्साहेड्रोन के शीर्ष पर स्थित परमाणुओं के बीच की दूरी 0.142 एनएम है। परतें 0.335 एनएम की दूरी पर स्थित हैं, अर्थात। कमजोर रूप से बंधे होते हैं, इसलिए ग्रेफाइट प्लास्टिक और नरम होता है (चित्र 7.5)। 1990 में एक नये पदार्थ की खोज की घोषणा से शोध में तेजी आयी - फुलेराइट,कार्बन अणुओं से युक्त - फुलरीन। कार्बन का यह रूप आणविक है, अर्थात। न्यूनतम तत्व परमाणु नहीं बल्कि अणु है। इसका नाम वास्तुकार आर. फुलर के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1954 में गोलार्ध बनाने वाले हेक्सागोन और पेंटागन से बनी संरचनाओं के निर्माण के लिए पेटेंट प्राप्त किया था। अणु से 60 1985 में 0.71 एनएम व्यास वाले कार्बन परमाणुओं की खोज की गई, फिर अणुओं की खोज की गई, आदि। उन सभी की सतहें स्थिर थीं,

लेकिन सबसे स्थिर अणु C 60 और थे साथ 70 . यह मानना ​​तर्कसंगत है कि ग्रेफाइट का उपयोग फुलरीन के संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में किया जाता है। यदि ऐसा है, तो षट्कोणीय टुकड़े की त्रिज्या 0.37 एनएम होनी चाहिए। लेकिन यह 0.357 एनएम के बराबर निकला। 2% का यह अंतर इस तथ्य के कारण है कि कार्बन परमाणु एक गोलाकार सतह पर 20 नियमित हेक्साहेड्रोन के शीर्ष पर स्थित होते हैं, जो ग्रेफाइट से विरासत में मिले हैं, और 12 नियमित पेंटाहेड्रोन, यानी। डिज़ाइन सॉकर बॉल जैसा दिखता है। यह पता चला है कि जब एक बंद गोले में "सिलाई" की गई, तो कुछ सपाट हेक्साहेड्रोन पेंटाहेड्रोन में बदल गए। कमरे के तापमान पर, C60 अणु एक संरचना में संघनित होते हैं जहां प्रत्येक अणु में 0.3 एनएम की दूरी पर 12 पड़ोसी होते हैं। पर टी= 349 K, प्रथम-क्रम चरण संक्रमण होता है - जाली को एक घन में पुनर्व्यवस्थित किया जाता है। क्रिस्टल स्वयं एक अर्धचालक है, लेकिन जब C 60 क्रिस्टलीय फिल्म में एक क्षार धातु जोड़ा जाता है, तो 19 K के तापमान पर अतिचालकता होती है। यदि एक या दूसरे परमाणु को इस खोखले अणु में पेश किया जाता है, तो इसका उपयोग आधार के रूप में किया जा सकता है अति-उच्च सूचना घनत्व के साथ एक भंडारण माध्यम बनाना: रिकॉर्डिंग घनत्व 4-10 12 बिट्स/सेमी 2 तक पहुंच जाएगा। तुलना के लिए, लौहचुंबकीय सामग्री की एक फिल्म 10 7 बिट्स/सेमी 2 के क्रम की रिकॉर्डिंग घनत्व देती है, और ऑप्टिकल डिस्क, यानी। लेजर तकनीक, - 10 8 बिट्स/सेमी 2। इस कार्बन में अन्य अद्वितीय गुण भी हैं, जो विशेष रूप से चिकित्सा और औषध विज्ञान में महत्वपूर्ण हैं।

धातु क्रिस्टल में स्वयं प्रकट होता है धातु कनेक्शन,जब किसी धातु के सभी परमाणु अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को "सामूहिक उपयोग के लिए" छोड़ देते हैं। वे कमजोर रूप से परमाणु कंकालों से बंधे होते हैं और क्रिस्टल जाली के साथ स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। लगभग 2/5 रासायनिक तत्व धातु हैं। धातुओं में (पारा को छोड़कर), एक बंधन तब बनता है जब धातु परमाणुओं की रिक्त कक्षाएँ ओवरलैप होती हैं और क्रिस्टल जाली के निर्माण के कारण इलेक्ट्रॉन हटा दिए जाते हैं। यह पता चला है कि जाली धनायन इलेक्ट्रॉन गैस में लिपटे हुए हैं। धात्विक बंधन तब होता है जब परमाणु बाहरी इलेक्ट्रॉनों के बादल के आकार से कम दूरी पर एक साथ आते हैं। इस विन्यास (पॉली सिद्धांत) के साथ, बाहरी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा बढ़ जाती है, और पड़ोसी नाभिक इन बाहरी इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करना शुरू कर देते हैं, इलेक्ट्रॉन बादलों को धुंधला कर देते हैं, उन्हें पूरे धातु में समान रूप से वितरित करते हैं और उन्हें इलेक्ट्रॉन गैस में बदल देते हैं। इस प्रकार चालन इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं, जो धातुओं की उच्च विद्युत चालकता की व्याख्या करते हैं। आयनिक और सहसंयोजक क्रिस्टल में, बाहरी इलेक्ट्रॉन व्यावहारिक रूप से बंधे होते हैं, और इन ठोस पदार्थों की चालकता बहुत छोटी होती है, उन्हें कहा जाता है इन्सुलेटर.

तरल पदार्थों की आंतरिक ऊर्जा स्थूल उप-प्रणालियों की आंतरिक ऊर्जाओं के योग से निर्धारित होती है जिसमें इसे मानसिक रूप से विभाजित किया जा सकता है, और इन उप-प्रणालियों की परस्पर क्रिया की ऊर्जाओं से निर्धारित होती है। 10 -9 मीटर के क्रम की क्रिया की त्रिज्या के साथ आणविक बलों के माध्यम से बातचीत की जाती है। मैक्रोसिस्टम के लिए, बातचीत की ऊर्जा संपर्क क्षेत्र के समानुपाती होती है, इसलिए यह सतह परत के अंश की तरह छोटी होती है, लेकिन यह यह आवश्यक नहीं है। इसे सतह ऊर्जा कहा जाता है और सतह तनाव से जुड़ी समस्याओं में इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए। आमतौर पर, तरल पदार्थ समान वजन के साथ बड़ी मात्रा में होते हैं, यानी उनका घनत्व कम होता है। लेकिन पिघलने के दौरान बर्फ और बिस्मथ की मात्रा क्यों कम हो जाती है और पिघलने बिंदु के बाद भी कुछ समय तक यह प्रवृत्ति बनी रहती है? इससे पता चलता है कि तरल अवस्था में ये पदार्थ अधिक सघन होते हैं।

एक तरल पदार्थ में, प्रत्येक परमाणु पर उसके पड़ोसियों द्वारा कार्य किया जाता है, और यह उनके द्वारा बनाई गई अनिसोट्रोपिक क्षमता के अंदर दोलन करता है। एक ठोस पिंड के विपरीत, यह छेद उथला है, क्योंकि दूर के पड़ोसियों का लगभग कोई प्रभाव नहीं होता है। किसी तरल पदार्थ में कणों का तात्कालिक वातावरण बदल जाता है, यानी तरल प्रवाहित होता है। जब एक निश्चित तापमान पहुंच जाता है, तो तरल उबल जाएगा; उबलने के दौरान, तापमान स्थिर रहता है। आने वाली ऊर्जा बंधनों को तोड़ने में खर्च होती है, और तरल, जब पूरी तरह से टूट जाता है, गैस में बदल जाता है।

समान दबाव और तापमान पर तरल पदार्थों का घनत्व गैसों के घनत्व से बहुत अधिक होता है। इस प्रकार, उबलते समय पानी की मात्रा जल वाष्प के समान द्रव्यमान की मात्रा का केवल 1/1600 है। तरल की मात्रा दबाव और तापमान पर बहुत कम निर्भर करती है। सामान्य परिस्थितियों (20 डिग्री सेल्सियस और दबाव 1.013·10 5 Pa) के तहत, पानी की मात्रा 1 लीटर होती है। जब तापमान 10 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है, तो आयतन केवल 0.0021 घट जाता है, और जब दबाव बढ़ता है, तो आयतन आधा हो जाता है।

हालाँकि अभी तक किसी तरल पदार्थ का कोई सरल आदर्श मॉडल नहीं है, लेकिन इसकी सूक्ष्म संरचना का पर्याप्त अध्ययन किया गया है और इसके अधिकांश स्थूल गुणों को गुणात्मक रूप से समझाना संभव हो गया है। तथ्य यह है कि तरल पदार्थ में अणुओं का सामंजस्य ठोस शरीर की तुलना में कमजोर होता है, गैलीलियो ने नोट किया था; उसे आश्चर्य हुआ कि पत्तागोभी के पत्तों पर पानी की बड़ी-बड़ी बूँदें जमा हो गईं और पत्ते पर नहीं फैलीं। किसी चिकनी सतह पर गिरा हुआ पारा या पानी की बूंदें चिपकने के कारण छोटी-छोटी गेंदों का रूप ले लेती हैं। यदि एक पदार्थ के अणु दूसरे पदार्थ के अणुओं की ओर आकर्षित होते हैं, तो हम कहते हैं गीला करना,उदाहरण के लिए गोंद और लकड़ी, तेल और धातु (भारी दबाव के बावजूद, तेल बीयरिंग में बरकरार रहता है)। लेकिन पानी पतली नलियों में ऊपर उठता है जिन्हें केशिकाएँ कहा जाता है, और नलिका जितनी पतली होती है, वह उतनी ही ऊपर उठती है। पानी और कांच को गीला करने के प्रभाव के अलावा इसकी कोई अन्य व्याख्या नहीं हो सकती। कांच और पानी के बीच गीला करने की शक्ति पानी के अणुओं की तुलना में अधिक होती है। पारे के साथ, प्रभाव विपरीत होता है: पारे और कांच का गीला होना पारे के परमाणुओं के बीच आसंजन बल की तुलना में कमजोर होता है। गैलीलियो ने देखा कि वसा से चिकनाई वाली सुई पानी पर तैर सकती है, हालाँकि यह आर्किमिडीज़ के नियम का खंडन करता है। जब सुई तैरती है, तो आप कर सकते हैं

लेकिन पानी की सतह के एक छोटे से विक्षेपण पर ध्यान दें, जैसे कि वह सीधा होने की कोशिश कर रहा हो। पानी के अणुओं के बीच आसंजन बल सुई को पानी में गिरने से रोकने के लिए पर्याप्त हैं। सतह की परत एक फिल्म की तरह पानी की रक्षा करती है, यह है सतह तनाव,जो पानी को सबसे छोटी सतह - गोलाकार - का आकार देता है। लेकिन सुई अब अल्कोहल की सतह पर नहीं तैरेगी, क्योंकि जब अल्कोहल को पानी में मिलाया जाता है, तो सतह का तनाव कम हो जाता है और सुई डूब जाती है। साबुन सतह के तनाव को भी कम कर देता है, इसलिए गर्म साबुन का झाग, दरारों और दरारों में घुसकर, गंदगी को बेहतर ढंग से धो देता है, विशेष रूप से ग्रीस युक्त गंदगी को, जबकि साफ पानी आसानी से बूंदों में बदल जाता है।

प्लाज्मा पदार्थ की चौथी अवस्था है, जो लंबी दूरी पर परस्पर क्रिया करने वाले आवेशित कणों के संग्रह से बनी एक गैस है। इस मामले में, सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज की संख्या लगभग बराबर है, ताकि प्लाज्मा विद्युत रूप से तटस्थ हो। चार तत्वों में से, प्लाज्मा अग्नि से मेल खाता है। किसी गैस को प्लाज्मा अवस्था में बदलने के लिए, यह होना चाहिए आयनित करना,परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन निकालें. आयनीकरण को तापन, विद्युत निर्वहन, या कठोर विकिरण द्वारा पूरा किया जा सकता है। ब्रह्माण्ड में पदार्थ मुख्यतः आयनित अवस्था में है। तारों में, आयनीकरण तापीय रूप से, दुर्लभ नीहारिकाओं और अंतरतारकीय गैस में - तारों से पराबैंगनी विकिरण द्वारा होता है। हमारा सूर्य भी प्लाज्मा से बना है; इसका विकिरण पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परतों को आयनित करता है, जिसे कहा जाता है आयनमंडल,लंबी दूरी के रेडियो संचार की संभावना उसकी स्थिति पर निर्भर करती है। स्थलीय स्थितियों में, प्लाज्मा शायद ही कभी पाया जाता है - फ्लोरोसेंट लैंप में या इलेक्ट्रिक वेल्डिंग आर्क में। प्रयोगशालाओं और प्रौद्योगिकी में, प्लाज्मा अक्सर विद्युत निर्वहन द्वारा प्राप्त किया जाता है। प्रकृति में, बिजली ऐसा करती है। डिस्चार्ज द्वारा आयनीकरण के दौरान, श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रक्रिया के समान, इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन होता है। थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, इंजेक्शन विधि का उपयोग किया जाता है: बहुत तेज़ गति से त्वरित गैस आयनों को चुंबकीय जाल में इंजेक्ट किया जाता है, जो पर्यावरण से इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करते हैं, जिससे प्लाज्मा बनता है। दबाव आयनीकरण - शॉक वेव्स - का भी उपयोग किया जाता है। आयनीकरण की यह विधि अति-सघन तारों और संभवतः पृथ्वी के कोर में होती है।

आयनों और इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करने वाला कोई भी बल विद्युत प्रवाह का कारण बनता है। यदि इसे बाहरी क्षेत्रों से नहीं जोड़ा जाता है और प्लाज्मा के अंदर बंद नहीं किया जाता है, तो यह ध्रुवीकृत हो जाता है। प्लाज्मा गैस नियमों का पालन करता है, लेकिन जब एक चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है, जो आवेशित कणों की गति को नियंत्रित करता है, तो यह ऐसे गुण प्रदर्शित करता है जो गैस के लिए पूरी तरह से असामान्य हैं। एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में, कण क्षेत्र रेखाओं के चारों ओर घूमना शुरू कर देते हैं, और वे चुंबकीय क्षेत्र के साथ स्वतंत्र रूप से घूमते हैं। उनका कहना है कि यह पेचदार गति क्षेत्र रेखाओं की संरचना को बदल देती है और क्षेत्र प्लाज्मा में "जम" जाता है। विरल प्लाज्मा का वर्णन कणों की एक प्रणाली द्वारा किया जाता है, जबकि सघन प्लाज्मा का वर्णन एक तरल मॉडल द्वारा किया जाता है।

प्लाज्मा की उच्च विद्युत चालकता गैस से इसका मुख्य अंतर है। सौर सतह के ठंडे प्लाज्मा की चालकता (0.8 10 -19 J) धातुओं की चालकता तक पहुँचती है, और थर्मोन्यूक्लियर तापमान (1.6 10 -15 J) पर हाइड्रोजन प्लाज्मा सामान्य परिस्थितियों में तांबे की तुलना में 20 गुना बेहतर विद्युत प्रवाह का संचालन करता है। चूँकि प्लाज़्मा विद्युत धारा का संचालन करने में सक्षम है, इसलिए उस पर अक्सर प्रवाहकीय तरल का मॉडल लागू किया जाता है। इसे एक सतत माध्यम माना जाता है, हालाँकि इसकी संपीड्यता इसे सामान्य तरल से अलग करती है, लेकिन यह अंतर केवल उन प्रवाहों में दिखाई देता है जिनकी गति ध्वनि की गति से अधिक होती है। किसी प्रवाहकीय द्रव के व्यवहार का अध्ययन विज्ञान में किया जाता है जिसे कहा जाता है चुंबकीय हाइड्रोडायनामिक्स।अंतरिक्ष में, कोई भी प्लाज्मा एक आदर्श कंडक्टर है, और जमे हुए क्षेत्र के नियमों का व्यापक अनुप्रयोग होता है। एक संवाहक तरल का मॉडल हमें चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्लाज्मा परिरोध के तंत्र को समझने की अनुमति देता है। इस प्रकार, सूर्य से प्लाज्मा धाराएँ उत्सर्जित होती हैं, जो पृथ्वी के वायुमंडल को प्रभावित करती हैं। प्रवाह में स्वयं कोई चुंबकीय क्षेत्र नहीं होता है, लेकिन हिमीकरण के नियम के अनुसार कोई बाहरी क्षेत्र इसमें प्रवेश नहीं कर सकता है। प्लाज़्मा सौर धाराएँ बाहरी अंतरग्रहीय चुंबकीय क्षेत्रों को सूर्य के आसपास से बाहर धकेलती हैं। जहां क्षेत्र कमजोर होता है वहां एक चुंबकीय गुहा दिखाई देती है। जब ये कणिका प्लाज्मा प्रवाह पृथ्वी के पास आते हैं, तो वे पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से टकराते हैं और उसी नियम के अनुसार इसके चारों ओर बहने के लिए मजबूर होते हैं। यह एक प्रकार की गुहा बन जाती है जहां चुंबकीय क्षेत्र एकत्र होता है और जहां प्लाज्मा प्रवाह प्रवेश नहीं करता है। रॉकेट और उपग्रहों द्वारा पता लगाए गए आवेशित कण इसकी सतह पर जमा हो जाते हैं - यह पृथ्वी की बाहरी विकिरण बेल्ट है। इन विचारों का उपयोग विशेष उपकरणों - टोकामक्स (शब्दों के संक्षिप्त नाम से: टोरॉयडल चैम्बर, चुंबक) में चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्लाज्मा कारावास की समस्याओं को हल करने में भी किया गया था। इन और अन्य प्रणालियों में पूरी तरह से आयनित प्लाज़्मा समाहित होने से, पृथ्वी पर एक नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया प्राप्त करने की उम्मीदें टिकी हुई हैं। इससे ऊर्जा (समुद्री जल) का स्वच्छ और सस्ता स्रोत उपलब्ध होगा। केंद्रित लेजर विकिरण का उपयोग करके प्लाज्मा का उत्पादन और उसे बनाए रखने पर भी काम चल रहा है।

सबसे आम ज्ञान एकत्रीकरण की तीन अवस्थाओं के बारे में है: तरल, ठोस, गैसीय; कभी-कभी वे प्लाज्मा को याद करते हैं, कम अक्सर तरल क्रिस्टलीय। हाल ही में, प्रसिद्ध () स्टीफन फ्राई से ली गई पदार्थ के 17 चरणों की एक सूची इंटरनेट पर फैल गई है। इसलिए हम आपको इनके बारे में विस्तार से बताएंगे, क्योंकि... ब्रह्माण्ड में होने वाली प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने के लिए आपको पदार्थ के बारे में थोड़ा और जानना चाहिए।

नीचे दी गई पदार्थ की समग्र अवस्थाओं की सूची सबसे ठंडी अवस्था से सबसे गर्म अवस्था तक बढ़ती है, आदि। जारी रखा जा सकता है. साथ ही, यह समझा जाना चाहिए कि गैसीय अवस्था (नंबर 11) से, सूची के दोनों पक्षों तक, पदार्थ के संपीड़न की डिग्री और उसके दबाव (ऐसे असंपीड़ित के लिए कुछ आरक्षण के साथ) सबसे "असम्पीडित" क्वांटम, बीम या कमजोर सममित के रूप में काल्पनिक अवस्थाएं बढ़ती हैं। पाठ के बाद पदार्थ के चरण संक्रमण का एक दृश्य ग्राफ दिखाया गया है।

1. क्वांटम- पदार्थ के एकत्रीकरण की एक स्थिति, जो तब प्राप्त होती है जब तापमान पूर्ण शून्य तक गिर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक बंधन गायब हो जाते हैं और पदार्थ मुक्त क्वार्क में टूट जाता है।

2. बोस-आइंस्टीन घनीभूत- पदार्थ के एकत्रीकरण की एक अवस्था, जिसका आधार बोसॉन है, जिसे पूर्ण शून्य के करीब तापमान (पूर्ण शून्य से ऊपर एक डिग्री के दस लाखवें हिस्से से भी कम) तक ठंडा किया जाता है। ऐसी अत्यधिक ठंडी अवस्था में, पर्याप्त रूप से बड़ी संख्या में परमाणु स्वयं को अपनी न्यूनतम संभव क्वांटम अवस्था में पाते हैं और क्वांटम प्रभाव स्वयं को स्थूल स्तर पर प्रकट करना शुरू कर देते हैं। बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (जिसे अक्सर बोस कंडेनसेट या बस "बेक" कहा जाता है) तब होता है जब आप एक रासायनिक तत्व को बेहद कम तापमान (आमतौर पर पूर्ण शून्य से थोड़ा ऊपर, शून्य से 273 डिग्री सेल्सियस ऊपर) तक ठंडा करते हैं।, सैद्धांतिक तापमान है जिस पर सब कुछ होता है चलना बंद हो जाता है)।
यहीं पर पदार्थ के साथ पूरी तरह से अजीब चीजें घटित होने लगती हैं। आमतौर पर परमाणु स्तर पर देखी जाने वाली प्रक्रियाएं अब इतने बड़े पैमाने पर होती हैं कि उन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि आप प्रयोगशाला बीकर में "बैक" रखते हैं और वांछित तापमान प्रदान करते हैं, तो पदार्थ दीवार पर रेंगना शुरू कर देगा और अंततः अपने आप बाहर आ जाएगा।
जाहिर है, यहां हम किसी पदार्थ द्वारा अपनी ऊर्जा (जो पहले से ही सभी संभावित स्तरों में से सबसे निचले स्तर पर है) को कम करने के निरर्थक प्रयास से निपट रहे हैं।
शीतलन उपकरण का उपयोग करके परमाणुओं को धीमा करने से एक विलक्षण क्वांटम अवस्था उत्पन्न होती है जिसे बोस, या बोस-आइंस्टीन, कंडेनसेट के रूप में जाना जाता है। इस घटना की भविष्यवाणी 1925 में ए. आइंस्टीन ने की थी, एस. बोस के काम के सामान्यीकरण के परिणामस्वरूप, जहां द्रव्यमान रहित फोटॉन से लेकर द्रव्यमान-असर वाले परमाणुओं तक के कणों के लिए सांख्यिकीय यांत्रिकी का निर्माण किया गया था (आइंस्टीन की पांडुलिपि, जिसे खोया हुआ माना जाता था, की खोज की गई थी) 2005 में लीडेन विश्वविद्यालय के पुस्तकालय में)। बोस और आइंस्टीन के प्रयासों के परिणामस्वरूप बोस की गैस की अवधारणा बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी के अधीन थी, जो बोसॉन नामक पूर्णांक स्पिन के साथ समान कणों के सांख्यिकीय वितरण का वर्णन करती है। बोसॉन, जो, उदाहरण के लिए, व्यक्तिगत प्राथमिक कण - फोटॉन और संपूर्ण परमाणु हैं, एक दूसरे के साथ समान क्वांटम अवस्था में हो सकते हैं। आइंस्टीन ने प्रस्तावित किया कि बोसोन परमाणुओं को बहुत कम तापमान पर ठंडा करने से वे न्यूनतम संभव क्वांटम अवस्था में परिवर्तित हो जाएंगे (या, दूसरे शब्दों में, संघनित हो जाएंगे)। ऐसे संघनन का परिणाम पदार्थ के एक नये रूप का उद्भव होगा।
यह संक्रमण महत्वपूर्ण तापमान के नीचे होता है, जो एक सजातीय त्रि-आयामी गैस के लिए होता है जिसमें स्वतंत्रता की किसी भी आंतरिक डिग्री के बिना गैर-अंतःक्रियात्मक कण होते हैं।

3. फर्मिअन संघनन- किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति, बैकिंग के समान, लेकिन संरचना में भिन्न। जैसे-जैसे वे पूर्ण शून्य के करीब पहुंचते हैं, परमाणु अपने स्वयं के कोणीय गति (स्पिन) के परिमाण के आधार पर अलग-अलग व्यवहार करते हैं। बोसॉन में पूर्णांक स्पिन होते हैं, जबकि फर्मियन में स्पिन होते हैं जो 1/2 (1/2, 3/2, 5/2) के गुणक होते हैं। फ़र्मियन पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करते हैं, जिसमें कहा गया है कि किन्हीं दो फ़र्मियन की क्वांटम स्थिति समान नहीं हो सकती है। बोसॉन के लिए ऐसा कोई निषेध नहीं है, और इसलिए उन्हें एक क्वांटम अवस्था में मौजूद रहने का अवसर मिलता है और इस तरह तथाकथित बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनता है। इस संघनन के निर्माण की प्रक्रिया अतिचालक अवस्था में संक्रमण के लिए जिम्मेदार है।
इलेक्ट्रॉनों का स्पिन 1/2 होता है और इसलिए उन्हें फ़र्मिअन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। वे जोड़े में जुड़ जाते हैं (जिन्हें कूपर जोड़े कहा जाता है), जो फिर बोस कंडेनसेट बनाते हैं।
अमेरिकी वैज्ञानिकों ने फर्मियन परमाणुओं को गहराई से ठंडा करके उनसे एक प्रकार के अणु प्राप्त करने का प्रयास किया है। वास्तविक अणुओं से अंतर यह था कि परमाणुओं के बीच कोई रासायनिक बंधन नहीं था - वे बस सहसंबद्ध तरीके से एक साथ चलते थे। परमाणुओं के बीच का बंधन कूपर जोड़े में इलेक्ट्रॉनों के बीच के बंधन से भी अधिक मजबूत निकला। फ़र्मिअन के परिणामी जोड़े में कुल स्पिन होता है जो अब 1/2 का गुणज नहीं है, इसलिए, वे पहले से ही बोसॉन की तरह व्यवहार करते हैं और एकल क्वांटम अवस्था के साथ बोस कंडेनसेट बना सकते हैं। प्रयोग के दौरान, पोटेशियम-40 परमाणुओं की एक गैस को 300 नैनोकेल्विन तक ठंडा किया गया, जबकि गैस को एक तथाकथित ऑप्टिकल जाल में बंद कर दिया गया। फिर एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र लागू किया गया, जिसकी मदद से परमाणुओं के बीच बातचीत की प्रकृति को बदलना संभव हो गया - मजबूत प्रतिकर्षण के बजाय, मजबूत आकर्षण देखा जाने लगा। चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव का विश्लेषण करते समय, एक ऐसा मूल्य खोजना संभव हो गया जिस पर परमाणु इलेक्ट्रॉनों के कूपर जोड़े की तरह व्यवहार करने लगे। प्रयोग के अगले चरण में, वैज्ञानिकों को फ़र्मियन कंडेनसेट के लिए अतिचालकता प्रभाव प्राप्त होने की उम्मीद है।

4. अतितरल पदार्थ- एक ऐसी अवस्था जिसमें किसी पदार्थ में वस्तुतः कोई चिपचिपापन नहीं होता है, और प्रवाह के दौरान यह किसी ठोस सतह के साथ घर्षण का अनुभव नहीं करता है। इसका परिणाम, उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत इसकी दीवारों के साथ जहाज से सुपरफ्लुइड हीलियम के पूर्ण सहज "रेंगने" जैसा दिलचस्प प्रभाव है। बेशक, यहां ऊर्जा संरक्षण के नियम का कोई उल्लंघन नहीं है। घर्षण बलों की अनुपस्थिति में, हीलियम केवल गुरुत्वाकर्षण बलों, हीलियम और बर्तन की दीवारों के बीच और हीलियम परमाणुओं के बीच अंतर-परमाणु संपर्क की ताकतों द्वारा कार्य करता है। इसलिए, अंतर-परमाणु संपर्क की ताकतें संयुक्त रूप से अन्य सभी ताकतों से अधिक हैं। नतीजतन, हीलियम सभी संभावित सतहों पर जितना संभव हो सके फैलता है, और इसलिए जहाज की दीवारों के साथ "यात्रा" करता है। 1938 में, सोवियत वैज्ञानिक प्योत्र कपित्सा ने साबित किया कि हीलियम अतितरल अवस्था में मौजूद हो सकता है।
यह ध्यान देने योग्य है कि हीलियम के कई असामान्य गुण काफी समय से ज्ञात हैं। हालाँकि, हाल के वर्षों में, यह रासायनिक तत्व दिलचस्प और अप्रत्याशित प्रभावों से हमें प्रभावित कर रहा है। इसलिए, 2004 में, पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय के मोसेस चैन और इयुन-सियोंग किम ने यह घोषणा करके वैज्ञानिक दुनिया को चकित कर दिया कि वे हीलियम की एक पूरी तरह से नई अवस्था - एक सुपरफ्लुइड ठोस - प्राप्त करने में सफल रहे हैं। इस अवस्था में, क्रिस्टल जाली में कुछ हीलियम परमाणु दूसरों के चारों ओर प्रवाहित हो सकते हैं, और इस प्रकार हीलियम स्वयं के माध्यम से प्रवाहित हो सकता है। सैद्धांतिक रूप से "अति कठोरता" प्रभाव की भविष्यवाणी 1969 में की गई थी। और फिर 2004 में प्रायोगिक पुष्टि होती दिखी. हालाँकि, बाद में और बहुत दिलचस्प प्रयोगों से पता चला कि सब कुछ इतना सरल नहीं है, और शायद घटना की यह व्याख्या, जिसे पहले ठोस हीलियम की अतितरलता के रूप में स्वीकार किया गया था, गलत है।
संयुक्त राज्य अमेरिका में ब्राउन विश्वविद्यालय के हम्फ्रे मैरिस के नेतृत्व में वैज्ञानिकों का प्रयोग सरल और सुरुचिपूर्ण था। वैज्ञानिकों ने तरल हीलियम युक्त एक बंद टैंक में एक उलटी परखनली रखी। उन्होंने टेस्ट ट्यूब और जलाशय में हीलियम के कुछ हिस्से को इस तरह से जमा दिया कि टेस्ट ट्यूब के अंदर तरल और ठोस के बीच की सीमा जलाशय की तुलना में अधिक थी। दूसरे शब्दों में, टेस्ट ट्यूब के ऊपरी हिस्से में तरल हीलियम था, निचले हिस्से में ठोस हीलियम था, यह आसानी से जलाशय के ठोस चरण में चला गया, जिसके ऊपर थोड़ा तरल हीलियम डाला गया - तरल से कम टेस्ट ट्यूब में स्तर. यदि ठोस हीलियम के माध्यम से तरल हीलियम का रिसाव शुरू हो जाए, तो स्तरों में अंतर कम हो जाएगा, और फिर हम ठोस सुपरफ्लुइड हीलियम के बारे में बात कर सकते हैं। और सिद्धांत रूप में, 13 प्रयोगों में से तीन में, स्तरों में अंतर वास्तव में कम हो गया।

5. अति कठोर पदार्थ- एकत्रीकरण की एक स्थिति जिसमें पदार्थ पारदर्शी होता है और तरल की तरह "प्रवाह" कर सकता है, लेकिन वास्तव में यह चिपचिपाहट से रहित होता है। ऐसे तरल पदार्थ कई वर्षों से ज्ञात हैं; उन्हें सुपरफ्लुइड्स कहा जाता है। तथ्य यह है कि यदि एक सुपरफ्लुइड को हिलाया जाता है, तो यह लगभग हमेशा के लिए प्रसारित होता रहेगा, जबकि एक सामान्य तरल पदार्थ अंततः शांत हो जाएगा। पहले दो सुपरफ्लूइड शोधकर्ताओं द्वारा हीलियम-4 और हीलियम-3 का उपयोग करके बनाए गए थे। उन्हें लगभग पूर्ण शून्य - शून्य से 273 डिग्री सेल्सियस नीचे तक ठंडा किया गया। और हीलियम-4 से अमेरिकी वैज्ञानिक एक सुपरसॉलिड बॉडी प्राप्त करने में कामयाब रहे। उन्होंने जमे हुए हीलियम को 60 गुना से अधिक दबाव से संपीड़ित किया, और फिर पदार्थ से भरे गिलास को एक घूमने वाली डिस्क पर रख दिया। 0.175 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, डिस्क अचानक अधिक स्वतंत्र रूप से घूमने लगी, जो वैज्ञानिकों का कहना है कि संकेत मिलता है कि हीलियम एक सुपरबॉडी बन गया है।

6. ठोस- किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति, जो आकार की स्थिरता और परमाणुओं के थर्मल आंदोलन की प्रकृति की विशेषता है, जो संतुलन स्थितियों के आसपास छोटे कंपन करते हैं। ठोस पदार्थों की स्थिर अवस्था क्रिस्टलीय होती है। परमाणुओं के बीच आयनिक, सहसंयोजक, धात्विक और अन्य प्रकार के बंधन वाले ठोस होते हैं, जो उनके भौतिक गुणों की विविधता को निर्धारित करते हैं। ठोस पदार्थों के विद्युतीय और कुछ अन्य गुण मुख्य रूप से उसके परमाणुओं के बाहरी इलेक्ट्रॉनों की गति की प्रकृति से निर्धारित होते हैं। उनके विद्युत गुणों के आधार पर, ठोसों को ढांकता हुआ, अर्धचालक और धातुओं में विभाजित किया जाता है; उनके चुंबकीय गुणों के आधार पर, ठोसों को प्रतिचुंबकीय, अनुचुंबकीय और एक क्रमबद्ध चुंबकीय संरचना वाले निकायों में विभाजित किया जाता है। ठोस पदार्थों के गुणों का अध्ययन एक बड़े क्षेत्र - ठोस अवस्था भौतिकी में विलीन हो गया है, जिसका विकास प्रौद्योगिकी की जरूरतों से प्रेरित है।

7. अनाकार ठोस- किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की एक संघनित अवस्था, जो परमाणुओं और अणुओं की अव्यवस्थित व्यवस्था के कारण भौतिक गुणों की आइसोट्रॉपी द्वारा विशेषता है। अनाकार ठोस पदार्थों में, परमाणु बेतरतीब ढंग से स्थित बिंदुओं के आसपास कंपन करते हैं। क्रिस्टलीय अवस्था के विपरीत, ठोस अनाकार से तरल में संक्रमण धीरे-धीरे होता है। विभिन्न पदार्थ अनाकार अवस्था में होते हैं: कांच, रेजिन, प्लास्टिक, आदि।

8. लिक्विड क्रिस्टलकिसी पदार्थ के एकत्रीकरण की एक विशिष्ट अवस्था है जिसमें वह एक साथ क्रिस्टल और तरल के गुणों को प्रदर्शित करता है। यह तुरंत ध्यान दिया जाना चाहिए कि सभी पदार्थ तरल क्रिस्टलीय अवस्था में नहीं हो सकते। हालाँकि, जटिल अणुओं वाले कुछ कार्बनिक पदार्थ एकत्रीकरण की एक विशिष्ट अवस्था बना सकते हैं - तरल क्रिस्टलीय। यह अवस्था तब होती है जब कुछ पदार्थों के क्रिस्टल पिघल जाते हैं। जब वे पिघलते हैं, तो एक तरल क्रिस्टलीय चरण बनता है, जो सामान्य तरल पदार्थों से भिन्न होता है। यह चरण क्रिस्टल के पिघलने के तापमान से लेकर कुछ उच्च तापमान तक की सीमा में मौजूद होता है, जिसे गर्म करने पर लिक्विड क्रिस्टल एक साधारण तरल में बदल जाता है।
लिक्विड क्रिस्टल लिक्विड और साधारण क्रिस्टल से किस प्रकार भिन्न होता है और यह उनके समान कैसे होता है? एक साधारण तरल की तरह, लिक्विड क्रिस्टल में तरलता होती है और यह उस कंटेनर का आकार ले लेता है जिसमें इसे रखा जाता है। इस प्रकार यह सभी को ज्ञात क्रिस्टल से भिन्न है। हालाँकि, इस गुण के बावजूद, जो इसे एक तरल के साथ जोड़ता है, इसमें क्रिस्टल की विशेषता वाली संपत्ति है। यह क्रिस्टल बनाने वाले अणुओं के अंतरिक्ष में क्रम है। सच है, यह क्रम सामान्य क्रिस्टल की तरह पूर्ण नहीं है, लेकिन, फिर भी, यह तरल क्रिस्टल के गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है, जो उन्हें सामान्य तरल पदार्थों से अलग करता है। लिक्विड क्रिस्टल बनाने वाले अणुओं का अधूरा स्थानिक क्रम इस तथ्य में प्रकट होता है कि लिक्विड क्रिस्टल में अणुओं के गुरुत्वाकर्षण केंद्रों की स्थानिक व्यवस्था में कोई पूर्ण क्रम नहीं होता है, हालांकि आंशिक क्रम हो सकता है। इसका मतलब यह है कि उनके पास कठोर क्रिस्टल जाली नहीं है। इसलिए, सामान्य तरल पदार्थों की तरह लिक्विड क्रिस्टल में तरलता का गुण होता है।
तरल क्रिस्टल की एक अनिवार्य संपत्ति, जो उन्हें सामान्य क्रिस्टल के करीब लाती है, अणुओं के स्थानिक अभिविन्यास के क्रम की उपस्थिति है। अभिविन्यास में यह क्रम स्वयं प्रकट हो सकता है, उदाहरण के लिए, इस तथ्य में कि तरल क्रिस्टलीय नमूने में अणुओं के सभी लंबे अक्ष एक ही तरह से उन्मुख होते हैं। इन अणुओं का आकार लम्बा होना चाहिए। आणविक अक्षों के सबसे सरल नामित क्रम के अलावा, लिक्विड क्रिस्टल में अणुओं का एक अधिक जटिल ओरिएंटेशनल क्रम भी हो सकता है।
आणविक अक्षों के क्रम के प्रकार के आधार पर, लिक्विड क्रिस्टल को तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है: नेमैटिक, स्मेक्टिक और कोलेस्टेरिक।
लिक्विड क्रिस्टल की भौतिकी और उनके अनुप्रयोगों पर अनुसंधान वर्तमान में दुनिया के सभी सबसे विकसित देशों में व्यापक स्तर पर किया जा रहा है। घरेलू अनुसंधान अकादमिक और औद्योगिक अनुसंधान संस्थानों दोनों में केंद्रित है और इसकी एक लंबी परंपरा है। लेनिनग्राद में तीस के दशक में पूरी हुई वी.के. की रचनाएँ व्यापक रूप से जानी और पहचानी गईं। फ्रेडरिक्स से वी.एन. स्वेत्कोवा। हाल के वर्षों में, लिक्विड क्रिस्टल के तेजी से अध्ययन ने देखा है कि घरेलू शोधकर्ता भी सामान्य रूप से लिक्विड क्रिस्टल के अध्ययन के विकास में और विशेष रूप से लिक्विड क्रिस्टल के प्रकाशिकी में महत्वपूर्ण योगदान दे रहे हैं। इस प्रकार, आई.जी. के कार्य चिस्त्यकोवा, ए.पी. कपुस्टिना, एस.ए. ब्रेज़ोव्स्की, एस.ए. पिकिना, एल.एम. ब्लिनोव और कई अन्य सोवियत शोधकर्ता वैज्ञानिक समुदाय में व्यापक रूप से जाने जाते हैं और लिक्विड क्रिस्टल के कई प्रभावी तकनीकी अनुप्रयोगों की नींव के रूप में काम करते हैं।
लिक्विड क्रिस्टल का अस्तित्व बहुत समय पहले, अर्थात् 1888 में, यानी लगभग एक सदी पहले स्थापित किया गया था। हालाँकि वैज्ञानिकों को पदार्थ की इस अवस्था का सामना 1888 से पहले ही हो गया था, लेकिन आधिकारिक तौर पर इसकी खोज बाद में हुई।
लिक्विड क्रिस्टल की खोज करने वाले पहले ऑस्ट्रियाई वनस्पतिशास्त्री रेनित्ज़र थे। उनके द्वारा संश्लेषित नए पदार्थ कोलेस्टेरिल बेंजोएट का अध्ययन करते समय, उन्होंने पाया कि 145 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर इस पदार्थ के क्रिस्टल पिघल जाते हैं, जिससे एक बादलदार तरल बनता है जो दृढ़ता से प्रकाश बिखेरता है। जैसे-जैसे गर्म करना जारी रहता है, 179 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक पहुंचने पर, तरल साफ हो जाता है, यानी, यह सामान्य तरल, उदाहरण के लिए पानी की तरह ऑप्टिकली व्यवहार करना शुरू कर देता है। कोलेस्टेरिल बेंजोएट ने टर्बिड चरण में अप्रत्याशित गुण दिखाए। एक ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोप के तहत इस चरण की जांच करते हुए, रेनित्ज़र ने पाया कि यह द्विअपवर्तन प्रदर्शित करता है। इसका मतलब यह है कि प्रकाश का अपवर्तनांक, यानी इस चरण में प्रकाश की गति, ध्रुवीकरण पर निर्भर करती है।

9. तरल- किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति, एक ठोस अवस्था (मात्रा का संरक्षण, एक निश्चित तन्य शक्ति) और एक गैसीय अवस्था (आकार परिवर्तनशीलता) की विशेषताओं का संयोजन। तरल पदार्थों को कणों (अणुओं, परमाणुओं) की व्यवस्था में कम दूरी के क्रम और अणुओं की तापीय गति की गतिज ऊर्जा और उनकी संभावित अंतःक्रिया ऊर्जा में एक छोटे अंतर की विशेषता होती है। तरल अणुओं की थर्मल गति में संतुलन स्थितियों के आसपास दोलन होते हैं और एक संतुलन स्थिति से दूसरे में अपेक्षाकृत दुर्लभ छलांग होती है; तरल की तरलता इसके साथ जुड़ी हुई है।

10. अतिक्रिटिकल द्रव(एससीएफ) किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की एक अवस्था है जिसमें तरल और गैस चरणों के बीच का अंतर गायब हो जाता है। अपने क्रांतिक बिंदु से ऊपर के तापमान और दबाव पर कोई भी पदार्थ एक सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ है। सुपरक्रिटिकल अवस्था में किसी पदार्थ के गुण गैस और तरल चरणों में उसके गुणों के बीच मध्यवर्ती होते हैं। इस प्रकार, एससीएफ में उच्च घनत्व, तरल के करीब और गैसों की तरह कम चिपचिपापन होता है। इस मामले में प्रसार गुणांक का तरल और गैस के बीच एक मध्यवर्ती मूल्य होता है। सुपरक्रिटिकल अवस्था में पदार्थों का उपयोग प्रयोगशाला और औद्योगिक प्रक्रियाओं में कार्बनिक सॉल्वैंट्स के विकल्प के रूप में किया जा सकता है। सुपरक्रिटिकल पानी और सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड को कुछ गुणों के कारण सबसे अधिक रुचि और वितरण प्राप्त हुआ है।
सुपरक्रिटिकल अवस्था का सबसे महत्वपूर्ण गुण पदार्थों को घोलने की क्षमता है। तरल पदार्थ के तापमान या दबाव को बदलकर, आप इसके गुणों को एक विस्तृत श्रृंखला में बदल सकते हैं। इस प्रकार, ऐसा तरल पदार्थ प्राप्त करना संभव है जिसके गुण तरल या गैस के करीब हों। इस प्रकार, बढ़ते घनत्व (स्थिर तापमान पर) के साथ तरल पदार्थ की घुलनशीलता बढ़ जाती है। चूँकि बढ़ते दबाव के साथ घनत्व बढ़ता है, दबाव बदलने से द्रव की घुलने की क्षमता (स्थिर तापमान पर) प्रभावित हो सकती है। तापमान के मामले में, द्रव के गुणों की निर्भरता कुछ अधिक जटिल होती है - स्थिर घनत्व पर, द्रव की घुलने की क्षमता भी बढ़ जाती है, लेकिन महत्वपूर्ण बिंदु के पास, तापमान में थोड़ी सी वृद्धि से तेज गिरावट हो सकती है घनत्व में, और, तदनुसार, घुलने की क्षमता में। सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ बिना किसी सीमा के एक-दूसरे के साथ मिश्रित होते हैं, इसलिए जब मिश्रण का महत्वपूर्ण बिंदु पहुंच जाता है, तो सिस्टम हमेशा एकल-चरण होगा। बाइनरी मिश्रण के अनुमानित महत्वपूर्ण तापमान की गणना पदार्थों के महत्वपूर्ण मापदंडों के अंकगणितीय माध्य Tc (मिश्रण) = (मोल अंश A) x TcA + (मोल अंश B) x TcB के रूप में की जा सकती है।

11. गैसीय- (फ्रांसीसी गज़, ग्रीक अराजकता से - अराजकता), किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति जिसमें उसके कणों (अणुओं, परमाणुओं, आयनों) की तापीय गति की गतिज ऊर्जा उनके बीच बातचीत की संभावित ऊर्जा से काफी अधिक हो जाती है, और इसलिए कण स्वतंत्र रूप से चलते हैं, बाहरी क्षेत्रों की अनुपस्थिति में उन्हें प्रदान की गई संपूर्ण मात्रा को समान रूप से भरते हैं।

12. प्लाज्मा- (ग्रीक प्लाज्मा से - मूर्तिकला, आकार), पदार्थ की एक अवस्था जो एक आयनित गैस है जिसमें सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज की सांद्रता बराबर होती है (अर्ध-तटस्थता)। ब्रह्मांड में अधिकांश पदार्थ प्लाज्मा अवस्था में है: तारे, गैलेक्टिक नीहारिकाएं और अंतरतारकीय माध्यम। पृथ्वी के निकट, प्लाज्मा सौर वायु, मैग्नेटोस्फीयर और आयनोस्फीयर के रूप में मौजूद है। नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन को लागू करने के उद्देश्य से ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के मिश्रण से उच्च तापमान वाले प्लाज्मा (T ~ 106 - 108K) का अध्ययन किया जा रहा है। कम तापमान वाले प्लाज्मा (T Ј 105K) का उपयोग विभिन्न गैस-डिस्चार्ज उपकरणों (गैस लेजर, आयन डिवाइस, MHD जनरेटर, प्लास्माट्रॉन, प्लाज्मा इंजन, आदि) के साथ-साथ प्रौद्योगिकी में किया जाता है (प्लाज्मा धातु विज्ञान, प्लाज्मा ड्रिलिंग, प्लाज्मा देखें) तकनीकी) ।

13. पतित पदार्थ- प्लाज्मा और न्यूट्रोनियम के बीच एक मध्यवर्ती चरण है। यह सफ़ेद बौनों में देखा जाता है और तारों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जब परमाणु अत्यधिक उच्च तापमान और दबाव के अधीन होते हैं, तो वे अपने इलेक्ट्रॉन खो देते हैं (वे इलेक्ट्रॉन गैस बन जाते हैं)। दूसरे शब्दों में, वे पूरी तरह से आयनीकृत (प्लाज्मा) हैं। ऐसी गैस (प्लाज्मा) का दबाव इलेक्ट्रॉनों के दबाव से निर्धारित होता है। यदि घनत्व बहुत अधिक है, तो सभी कण एक-दूसरे के करीब आ जाते हैं। इलेक्ट्रॉन विशिष्ट ऊर्जा वाले राज्यों में मौजूद हो सकते हैं, और किन्हीं दो इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा समान नहीं हो सकती (जब तक कि उनके स्पिन विपरीत न हों)। इस प्रकार, एक घनी गैस में, सभी निचले ऊर्जा स्तर इलेक्ट्रॉनों से भरे होते हैं। ऐसी गैस को डीजेनरेट कहा जाता है। इस अवस्था में, इलेक्ट्रॉन ख़राब इलेक्ट्रॉन दबाव प्रदर्शित करते हैं, जो गुरुत्वाकर्षण बलों का प्रतिकार करता है।

14. न्यूट्रोनियम- एकत्रीकरण की एक स्थिति जिसमें पदार्थ अति-उच्च दबाव में गुजरता है, जो प्रयोगशाला में अभी भी अप्राप्य है, लेकिन न्यूट्रॉन सितारों के अंदर मौजूद है। न्यूट्रॉन अवस्था में संक्रमण के दौरान, पदार्थ के इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन के साथ परस्पर क्रिया करते हैं और न्यूट्रॉन में बदल जाते हैं। परिणामस्वरूप, न्यूट्रॉन अवस्था में पदार्थ पूरी तरह से न्यूट्रॉन से बना होता है और इसका घनत्व परमाणु के क्रम पर होता है। पदार्थ का तापमान बहुत अधिक नहीं होना चाहिए (ऊर्जा के बराबर, सौ MeV से अधिक नहीं)।
तापमान में भारी वृद्धि (सैकड़ों MeV और ऊपर) के साथ, विभिन्न मेसॉन पैदा होने लगते हैं और न्यूट्रॉन अवस्था में नष्ट हो जाते हैं। तापमान में और वृद्धि के साथ, विघटन होता है, और पदार्थ क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा की स्थिति में चला जाता है। इसमें अब हैड्रॉन नहीं, बल्कि लगातार पैदा होने वाले और लुप्त होने वाले क्वार्क और ग्लूऑन शामिल हैं।

15. क्वार्क-ग्लूआन प्लाज्मा(क्रोमोप्लाज्म) - उच्च-ऊर्जा भौतिकी और प्राथमिक कण भौतिकी में पदार्थ के एकत्रीकरण की एक अवस्था, जिसमें हैड्रोनिक पदार्थ उस अवस्था के समान अवस्था में चला जाता है जिसमें इलेक्ट्रॉन और आयन साधारण प्लाज्मा में पाए जाते हैं।
आमतौर पर, हैड्रोन में पदार्थ तथाकथित रंगहीन ("सफ़ेद") अवस्था में होता है। अर्थात् विभिन्न रंगों के क्वार्क एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। सामान्य पदार्थ में भी ऐसी ही स्थिति मौजूद होती है - जब सभी परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, अर्थात,
उनमें सकारात्मक चार्ज की भरपाई नकारात्मक चार्ज से होती है। उच्च तापमान पर, परमाणुओं का आयनीकरण हो सकता है, जिसके दौरान आवेश अलग हो जाते हैं, और पदार्थ, जैसा कि वे कहते हैं, "अर्ध-तटस्थ" हो जाता है। अर्थात्, पदार्थ का पूरा बादल समग्र रूप से तटस्थ रहता है, लेकिन उसके व्यक्तिगत कण तटस्थ रहना बंद कर देते हैं। जाहिरा तौर पर यही बात हैड्रोनिक पदार्थ के साथ भी हो सकती है - बहुत उच्च ऊर्जा पर, रंग निकलता है और पदार्थ को "अर्ध-रंगहीन" बना देता है।
संभवतः, बिग बैंग के बाद पहले क्षणों में ब्रह्मांड का पदार्थ क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा की स्थिति में था। अब बहुत अधिक ऊर्जा वाले कणों की टक्कर के दौरान क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा थोड़े समय के लिए बन सकता है।
2005 में ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी में आरएचआईसी एक्सेलेरेटर में प्रायोगिक तौर पर क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का उत्पादन किया गया था। फरवरी 2010 में वहां अधिकतम प्लाज्मा तापमान 4 ट्रिलियन डिग्री सेल्सियस प्राप्त किया गया था।

16. अजीब पदार्थ- एकत्रीकरण की एक स्थिति जिसमें पदार्थ को अधिकतम घनत्व मूल्यों तक संपीड़ित किया जाता है; यह "क्वार्क सूप" के रूप में मौजूद हो सकता है। इस अवस्था में एक घन सेंटीमीटर पदार्थ का वजन अरबों टन होगा; इसके अलावा, यह संपर्क में आने वाले किसी भी सामान्य पदार्थ को महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा जारी करके उसी "अजीब" रूप में बदल देगा।
जब तारे का कोर "अजीब पदार्थ" में बदल जाता है तो जो ऊर्जा निकलती है, वह "क्वार्क नोवा" के एक सुपर-शक्तिशाली विस्फोट का कारण बनेगी - और, लीही और उयेद के अनुसार, यह बिल्कुल वही है जो खगोलविदों ने सितंबर 2006 में देखा था।
इस पदार्थ के बनने की प्रक्रिया एक साधारण सुपरनोवा से शुरू हुई, जो एक विशाल तारे में बदल गया। पहले विस्फोट के फलस्वरूप एक न्यूट्रॉन तारे का निर्माण हुआ। लेकिन, लीही और उयेद के अनुसार, यह बहुत लंबे समय तक नहीं टिक सका - क्योंकि इसका घूर्णन अपने ही चुंबकीय क्षेत्र के कारण धीमा हो गया था, यह और भी अधिक सिकुड़ने लगा, जिससे "अजीब पदार्थ" का एक समूह बन गया, जिसके कारण एक समान स्थिति पैदा हो गई। एक साधारण सुपरनोवा विस्फोट के दौरान अधिक शक्तिशाली, ऊर्जा की रिहाई - और पूर्व न्यूट्रॉन तारे के पदार्थ की बाहरी परतें, प्रकाश की गति के करीब की गति से आसपास के अंतरिक्ष में उड़ती हैं।

17. अत्यधिक सममित पदार्थ- यह एक ऐसा पदार्थ है जो इस हद तक संकुचित होता है कि इसके अंदर के सूक्ष्म कण एक दूसरे के ऊपर परत चढ़ जाते हैं और शरीर स्वयं एक ब्लैक होल में ढह जाता है। शब्द "समरूपता" की व्याख्या इस प्रकार की गई है: आइए स्कूल से सभी को ज्ञात पदार्थ की समग्र अवस्थाओं को लें - ठोस, तरल, गैसीय। निश्चितता के लिए, आइए हम एक आदर्श अनंत क्रिस्टल को ठोस मानें। स्थानांतरण के संबंध में एक निश्चित, तथाकथित असतत समरूपता है। इसका मतलब यह है कि यदि आप क्रिस्टल जाली को दो परमाणुओं के बीच के अंतराल के बराबर दूरी तक ले जाते हैं, तो इसमें कुछ भी नहीं बदलेगा - क्रिस्टल स्वयं के साथ मेल खाएगा। यदि क्रिस्टल पिघलाया जाता है, तो परिणामी तरल की समरूपता अलग होगी: यह बढ़ जाएगी। एक क्रिस्टल में, केवल कुछ दूरी पर एक दूसरे से दूरस्थ बिंदु, क्रिस्टल जाली के तथाकथित नोड्स, जिसमें समान परमाणु स्थित थे, समतुल्य थे।
तरल अपने पूरे आयतन में एक समान है, इसके सभी बिंदु एक दूसरे से अप्रभेद्य हैं। इसका मतलब यह है कि तरल पदार्थ को किसी भी मनमानी दूरी से विस्थापित किया जा सकता है (और केवल कुछ अलग-अलग दूरी से नहीं, जैसे कि क्रिस्टल में) या किसी भी मनमाने कोण से घुमाया जा सकता है (जो कि क्रिस्टल में बिल्कुल नहीं किया जा सकता है) और यह स्वयं के साथ मेल खाएगा। इसकी समरूपता की डिग्री अधिक है. गैस और भी अधिक सममित है: तरल बर्तन में एक निश्चित मात्रा में रहता है और बर्तन के अंदर जहां तरल है और जहां यह नहीं है, वहां एक विषमता है। गैस उसे प्रदान की गई संपूर्ण मात्रा पर कब्जा कर लेती है, और इस अर्थ में, इसके सभी बिंदु एक दूसरे से अप्रभेद्य हैं। फिर भी, यहां बिंदुओं के बारे में नहीं, बल्कि छोटे, लेकिन स्थूल तत्वों के बारे में बात करना अधिक सही होगा, क्योंकि सूक्ष्म स्तर पर अभी भी मतभेद हैं। किसी निश्चित समय पर कुछ बिंदुओं पर परमाणु या अणु होते हैं, जबकि अन्य पर नहीं होते हैं। समरूपता केवल औसतन देखी जाती है, या तो कुछ मैक्रोस्कोपिक वॉल्यूम मापदंडों पर या समय के साथ।
लेकिन सूक्ष्म स्तर पर अभी भी कोई तात्कालिक समरूपता नहीं है। यदि किसी पदार्थ को बहुत जोर से दबाया जाता है, ऐसे दबाव में जो रोजमर्रा की जिंदगी में अस्वीकार्य है, दबाया जाता है ताकि परमाणु कुचल जाएं, उनके गोले एक-दूसरे में घुस जाएं, और नाभिक स्पर्श करने लगें, तो सूक्ष्म स्तर पर समरूपता उत्पन्न होती है। सभी नाभिक समान होते हैं और एक-दूसरे के खिलाफ दबाए जाते हैं, न केवल अंतर-परमाणु, बल्कि अंतर-परमाणु दूरियां भी होती हैं, और पदार्थ सजातीय (अजीब पदार्थ) बन जाता है।
लेकिन एक सूक्ष्मदर्शी स्तर भी होता है। नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने होते हैं जो नाभिक के अंदर घूमते हैं। इनके बीच कुछ जगह भी होती है. यदि आप संपीड़ित करना जारी रखते हैं ताकि नाभिक कुचल जाएं, तो नाभिक एक दूसरे के खिलाफ कसकर दब जाएंगे। फिर, सूक्ष्मदर्शी स्तर पर, समरूपता दिखाई देगी, जो सामान्य नाभिक के अंदर भी मौजूद नहीं है।
जो कहा गया है, उससे एक बहुत ही निश्चित प्रवृत्ति का पता चल सकता है: तापमान जितना अधिक होगा और दबाव जितना अधिक होगा, पदार्थ उतना ही अधिक सममित हो जाएगा। इन विचारों के आधार पर, अपनी अधिकतम सीमा तक संपीड़ित पदार्थ को अत्यधिक सममित कहा जाता है।

18. कमजोर सममित पदार्थ- अपने गुणों में दृढ़ता से सममित पदार्थ के विपरीत एक स्थिति, प्लैंक के करीब तापमान पर बहुत प्रारंभिक ब्रह्मांड में मौजूद, शायद बिग बैंग के 10-12 सेकंड बाद, जब मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बल एक एकल सुपरफोर्स का प्रतिनिधित्व करते थे। इस अवस्था में, पदार्थ इस हद तक संकुचित हो जाता है कि उसका द्रव्यमान ऊर्जा में बदल जाता है, जो फूलने लगता है, यानी अनिश्चित काल तक फैलने लगता है। स्थलीय परिस्थितियों में प्रयोगात्मक रूप से महाशक्ति प्राप्त करने और पदार्थ को इस चरण में स्थानांतरित करने के लिए ऊर्जा प्राप्त करना अभी तक संभव नहीं है, हालांकि प्रारंभिक ब्रह्मांड का अध्ययन करने के लिए लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में ऐसे प्रयास किए गए थे। इस पदार्थ को बनाने वाले सुपरफोर्स में गुरुत्वाकर्षण संपर्क की अनुपस्थिति के कारण, सुपरफोर्स सभी 4 प्रकार की इंटरैक्शन वाले सुपरसिमेट्रिक बल की तुलना में पर्याप्त रूप से सममित नहीं है। इसलिए, एकत्रीकरण की इस स्थिति को ऐसा नाम मिला।

19. किरण पदार्थ- वास्तव में, यह अब कोई पदार्थ नहीं है, बल्कि अपने शुद्ध रूप में ऊर्जा है। हालाँकि, यह एकत्रीकरण की बिल्कुल काल्पनिक स्थिति है जिसे एक पिंड जो प्रकाश की गति तक पहुँच चुका है, लेगा। इसे शरीर को प्लैंक तापमान (1032K) तक गर्म करके, यानी पदार्थ के अणुओं को प्रकाश की गति तक तेज करके भी प्राप्त किया जा सकता है। सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, जब गति 0.99 सेकेंड से अधिक हो जाती है, तो शरीर का द्रव्यमान "सामान्य" त्वरण की तुलना में बहुत तेजी से बढ़ने लगता है; इसके अलावा, शरीर लंबा हो जाता है, गर्म हो जाता है, यानी यह शुरू हो जाता है इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में विकिरण करें। 0.999 सेकेंड की सीमा को पार करने पर, शरीर मौलिक रूप से बदल जाता है और किरण अवस्था तक तीव्र चरण संक्रमण शुरू कर देता है। जैसा कि आइंस्टीन के सूत्र से लिया गया है, इसकी संपूर्णता में, अंतिम पदार्थ के बढ़ते द्रव्यमान में थर्मल, एक्स-रे, ऑप्टिकल और अन्य विकिरण के रूप में शरीर से अलग किए गए द्रव्यमान होते हैं, जिनमें से प्रत्येक की ऊर्जा का वर्णन किया गया है सूत्र में अगला पद. इस प्रकार, एक पिंड जो प्रकाश की गति के करीब पहुंचता है, वह सभी स्पेक्ट्रा में उत्सर्जन करना शुरू कर देगा, लंबाई में बढ़ेगा और समय के साथ धीमा हो जाएगा, प्लैंक लंबाई तक पतला हो जाएगा, अर्थात, गति सी तक पहुंचने पर, शरीर एक अनंत लंबे में बदल जाएगा और पतली किरण, जो प्रकाश की गति से चलती है और इसमें फोटॉन होते हैं जिनकी कोई लंबाई नहीं होती है, और इसका अनंत द्रव्यमान पूरी तरह से ऊर्जा में परिवर्तित हो जाएगा। अतः ऐसे पदार्थ को किरण कहते हैं।

एकत्रीकरण की स्थिति क्या है, ठोस, तरल और गैसों में क्या विशेषताएं और गुण हैं, इस बारे में कई प्रशिक्षण पाठ्यक्रमों में चर्चा की गई है। पदार्थ की तीन शास्त्रीय अवस्थाएँ हैं, जिनकी अपनी विशिष्ट संरचनात्मक विशेषताएँ हैं। उनकी समझ पृथ्वी के विज्ञान, जीवित जीवों और औद्योगिक गतिविधियों को समझने में एक महत्वपूर्ण बिंदु है। इन प्रश्नों का अध्ययन भौतिकी, रसायन विज्ञान, भूगोल, भूविज्ञान, भौतिक रसायन विज्ञान और अन्य वैज्ञानिक विषयों द्वारा किया जाता है। पदार्थ, जो कुछ शर्तों के तहत, तीन बुनियादी प्रकार की अवस्थाओं में से एक में होते हैं, तापमान और दबाव में वृद्धि या कमी के साथ बदल सकते हैं। आइए एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संभावित परिवर्तनों पर विचार करें, जैसा कि वे प्रकृति, प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में होते हैं।

एकत्रीकरण की स्थिति क्या है?

लैटिन मूल के शब्द "एग्रेगो" का रूसी में अनुवाद का अर्थ है "जुड़ना"। वैज्ञानिक शब्द का तात्पर्य उसी शरीर, पदार्थ की स्थिति से है। निश्चित तापमान और विभिन्न दबावों पर ठोस, गैसों और तरल पदार्थों का अस्तित्व पृथ्वी के सभी गोले की विशेषता है। एकत्रीकरण की तीन बुनियादी अवस्थाओं के अलावा, एक चौथी अवस्था भी है। ऊंचे तापमान और स्थिर दबाव पर, गैस प्लाज्मा में बदल जाती है। एकत्रीकरण की स्थिति क्या है, इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, पदार्थों और पिंडों को बनाने वाले सबसे छोटे कणों को याद रखना आवश्यक है।

उपरोक्त चित्र दिखाता है: ए - गैस; ख-तरल; c एक ठोस पिंड है. ऐसे चित्रों में वृत्त पदार्थों के संरचनात्मक तत्वों को दर्शाते हैं। यह एक प्रतीक है; वास्तव में, परमाणु, अणु और आयन ठोस गेंदें नहीं हैं। परमाणुओं में एक धनात्मक आवेशित नाभिक होता है जिसके चारों ओर ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन तेज़ गति से घूमते हैं। पदार्थ की सूक्ष्म संरचना के बारे में ज्ञान विभिन्न समुच्चय रूपों के बीच मौजूद अंतर को बेहतर ढंग से समझने में मदद करता है।

सूक्ष्म जगत के बारे में विचार: प्राचीन ग्रीस से 17वीं शताब्दी तक

भौतिक शरीर बनाने वाले कणों के बारे में पहली जानकारी प्राचीन ग्रीस में दिखाई दी। विचारक डेमोक्रिटस और एपिकुरस ने परमाणु जैसी अवधारणा पेश की। उनका मानना ​​था कि विभिन्न पदार्थों के इन सबसे छोटे अविभाज्य कणों का एक आकार, निश्चित आकार होता है, और ये एक दूसरे के साथ गति करने और संपर्क करने में सक्षम होते हैं। परमाणुवाद अपने समय के प्राचीन ग्रीस की सबसे उन्नत शिक्षा बन गई। लेकिन मध्य युग में इसका विकास धीमा हो गया। तब से वैज्ञानिकों को रोमन कैथोलिक चर्च के न्यायिक जांच द्वारा सताया जाने लगा। इसलिए, आधुनिक काल तक इस बात की कोई स्पष्ट अवधारणा नहीं थी कि पदार्थ की स्थिति क्या है। 17वीं शताब्दी के बाद ही वैज्ञानिकों आर. बॉयल, एम. लोमोनोसोव, डी. डाल्टन, ए. लावोइसियर ने परमाणु-आणविक सिद्धांत के प्रावधान तैयार किए, जिन्होंने आज अपना महत्व नहीं खोया है।

परमाणु, अणु, आयन - पदार्थ की संरचना के सूक्ष्म कण

सूक्ष्म जगत को समझने में एक महत्वपूर्ण सफलता 20वीं सदी में हुई, जब इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का आविष्कार हुआ। वैज्ञानिकों द्वारा पहले की गई खोजों को ध्यान में रखते हुए, माइक्रोवर्ल्ड की एक सुसंगत तस्वीर को एक साथ रखना संभव था। पदार्थ के सबसे छोटे कणों की स्थिति और व्यवहार का वर्णन करने वाले सिद्धांत काफी जटिल हैं; वे पदार्थ के विभिन्न समुच्चय अवस्थाओं की विशेषताओं को समझने के क्षेत्र से संबंधित हैं, जो मुख्य संरचनात्मक कणों के नाम और विशेषताओं को जानना पर्याप्त है विभिन्न पदार्थ.

1. परमाणु रासायनिक रूप से अविभाज्य कण हैं। वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं में संरक्षित रहते हैं, लेकिन परमाणु प्रतिक्रियाओं में नष्ट हो जाते हैं। धातुओं और परमाणु संरचना के कई अन्य पदार्थों में सामान्य परिस्थितियों में एकत्रीकरण की एक ठोस अवस्था होती है।
2. अणु वे कण होते हैं जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं में टूट जाते हैं और बनते हैं। ऑक्सीजन, पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर। सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर डाइऑक्साइड, कार्बन, ऑक्सीजन की भौतिक अवस्था गैसीय होती है।
3. आयन वे आवेशित कण हैं जो परमाणु और अणु तब बनते हैं जब वे इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं या खो देते हैं - सूक्ष्म नकारात्मक आवेशित कण। कई लवणों में आयनिक संरचना होती है, उदाहरण के लिए टेबल नमक, आयरन सल्फेट और कॉपर सल्फेट।

ऐसे पदार्थ हैं जिनके कण एक निश्चित तरीके से अंतरिक्ष में स्थित होते हैं। परमाणुओं, आयनों और अणुओं की क्रमबद्ध पारस्परिक स्थिति को क्रिस्टल जाली कहा जाता है। आमतौर पर, आयनिक और परमाणु क्रिस्टल जाली ठोस पदार्थों की विशेषता होती हैं, आणविक - तरल पदार्थ और गैसों के लिए। हीरा अपनी उच्च कठोरता से पहचाना जाता है। इसका परमाणु क्रिस्टल जालक कार्बन परमाणुओं द्वारा बनता है। लेकिन नरम ग्रेफाइट में भी इस रासायनिक तत्व के परमाणु होते हैं। केवल वे अंतरिक्ष में अलग-अलग स्थित हैं। सल्फर के एकत्रीकरण की सामान्य अवस्था ठोस होती है, लेकिन उच्च तापमान पर पदार्थ तरल और अनाकार द्रव्यमान में बदल जाता है।

एकत्रीकरण की ठोस अवस्था में पदार्थ

सामान्य परिस्थितियों में ठोस अपना आयतन और आकार बनाए रखते हैं। उदाहरण के लिए, रेत का एक कण, चीनी का एक कण, नमक, चट्टान या धातु का एक टुकड़ा। यदि आप चीनी को गर्म करते हैं, तो पदार्थ पिघलना शुरू हो जाता है, एक चिपचिपे भूरे रंग के तरल में बदल जाता है। आइए गर्म करना बंद करें और हम फिर से एक ठोस पदार्थ प्राप्त करेंगे। इसका मतलब यह है कि किसी ठोस के तरल में संक्रमण के लिए मुख्य स्थितियों में से एक उसका गर्म होना या पदार्थ के कणों की आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि है। भोजन के लिए उपयोग किये जाने वाले नमक के एकत्रीकरण की ठोस अवस्था को भी बदला जा सकता है। लेकिन टेबल नमक को पिघलाने के लिए चीनी को गर्म करने की तुलना में अधिक तापमान की आवश्यकता होती है। तथ्य यह है कि चीनी में अणु होते हैं, और टेबल नमक में आवेशित आयन होते हैं जो एक दूसरे के प्रति अधिक दृढ़ता से आकर्षित होते हैं। तरल रूप में ठोस अपना आकार बरकरार नहीं रख पाते क्योंकि क्रिस्टल जालक नष्ट हो जाते हैं।

पिघलने पर नमक की तरल समुच्चय अवस्था को क्रिस्टल में आयनों के बीच के बंधनों के टूटने से समझाया जाता है। आवेशित कण जो विद्युत आवेश ले जा सकते हैं, छोड़े जाते हैं। पिघला हुआ नमक बिजली का संचालन करता है और सुचालक होता है। रासायनिक, धातुकर्म और इंजीनियरिंग उद्योगों में, नए यौगिकों का उत्पादन करने या उन्हें अलग-अलग रूप देने के लिए ठोस पदार्थों को तरल पदार्थ में परिवर्तित किया जाता है। धातु मिश्र धातुएँ व्यापक हो गई हैं। उन्हें प्राप्त करने के कई तरीके हैं, जो ठोस कच्चे माल के एकत्रीकरण की स्थिति में बदलाव से जुड़े हैं।

द्रव एकत्रीकरण की मूल अवस्थाओं में से एक है

यदि आप एक गोल तले वाले फ्लास्क में 50 मिलीलीटर पानी डालते हैं, तो आप देखेंगे कि पदार्थ तुरंत एक रासायनिक बर्तन का आकार ले लेगा। लेकिन जैसे ही हम फ्लास्क से पानी बाहर निकालेंगे, तरल तुरंत टेबल की सतह पर फैल जाएगा। पानी की मात्रा वही रहेगी - 50 मिली, लेकिन इसका आकार बदल जाएगा। सूचीबद्ध विशेषताएं पदार्थ के अस्तित्व के तरल रूप की विशेषता हैं। कई कार्बनिक पदार्थ तरल हैं: अल्कोहल, वनस्पति तेल, एसिड।

दूध एक इमल्शन है, यानी एक तरल पदार्थ जिसमें वसा की बूंदें होती हैं। एक उपयोगी तरल संसाधन तेल है। इसे ज़मीन और समुद्र में ड्रिलिंग रिग का उपयोग करके कुओं से निकाला जाता है। समुद्र का पानी उद्योग के लिए कच्चा माल भी है। नदियों और झीलों के ताजे पानी से इसका अंतर इसमें घुले पदार्थों, मुख्य रूप से लवण की सामग्री में निहित है। जलाशयों की सतह से वाष्पित होने पर, केवल H2O अणु वाष्प अवस्था में चले जाते हैं, घुले हुए पदार्थ रह जाते हैं। समुद्री जल से उपयोगी पदार्थ प्राप्त करने की विधियाँ तथा उसके शुद्धिकरण की विधियाँ इसी गुण पर आधारित हैं।

जब लवण पूर्णतया निकल जाते हैं तो आसुत जल प्राप्त होता है। यह 100°C पर उबलता है और 0°C पर जम जाता है। नमकीन पानी उबलता है और अन्य तापमान पर बर्फ में बदल जाता है। उदाहरण के लिए, आर्कटिक महासागर में पानी 2 डिग्री सेल्सियस के सतही तापमान पर जम जाता है।

सामान्य परिस्थितियों में पारे की भौतिक अवस्था तरल होती है। यह सिल्वर-ग्रे धातु आमतौर पर मेडिकल थर्मामीटर भरने के लिए उपयोग की जाती है। गर्म करने पर पारा स्तंभ पैमाने पर ऊपर उठता है और पदार्थ फैलता है। अल्कोहल को लाल रंग से रंगा क्यों जाता है, पारे से नहीं? इसे तरल धातु के गुणों द्वारा समझाया गया है। 30 डिग्री के पाले में पारे के एकत्रीकरण की स्थिति बदल जाती है, पदार्थ ठोस हो जाता है।

यदि मेडिकल थर्मामीटर टूट जाता है और पारा बाहर फैल जाता है, तो चांदी की गेंदों को अपने हाथों से इकट्ठा करना खतरनाक है। पारा वाष्प को अंदर लेना हानिकारक है, यह पदार्थ बहुत विषैला होता है। ऐसे मामलों में, बच्चों को मदद के लिए अपने माता-पिता और वयस्कों की ओर रुख करना पड़ता है।

गैसीय अवस्था

गैसें अपना आयतन या आकार बनाए रखने में असमर्थ होती हैं। आइए फ्लास्क को ऊपर तक ऑक्सीजन से भरें (इसका रासायनिक सूत्र O2 है)। जैसे ही हम फ्लास्क खोलेंगे, पदार्थ के अणु कमरे की हवा में मिलने लगेंगे। ऐसा ब्राउनियन गति के कारण होता है। यहां तक ​​कि प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक डेमोक्रिटस का भी मानना ​​था कि पदार्थ के कण निरंतर गति में रहते हैं। ठोस पदार्थों में, सामान्य परिस्थितियों में, परमाणुओं, अणुओं और आयनों को क्रिस्टल जाली छोड़ने या अन्य कणों के साथ बंधन से मुक्त होने का अवसर नहीं मिलता है। यह तभी संभव है जब बाहर से बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आपूर्ति की जाए।

तरल पदार्थों में, कणों के बीच की दूरी ठोस पदार्थों की तुलना में थोड़ी अधिक होती है; उन्हें अंतर-आणविक बंधनों को तोड़ने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन की तरल अवस्था तभी देखी जाती है जब गैस का तापमान -183 डिग्री सेल्सियस तक कम हो जाता है। -223 डिग्री सेल्सियस पर, O 2 अणु एक ठोस बनाते हैं। जब तापमान इन मूल्यों से ऊपर बढ़ जाता है, तो ऑक्सीजन गैस में बदल जाती है। सामान्य परिस्थितियों में यह इसी रूप में पाया जाता है। औद्योगिक उद्यम वायुमंडलीय वायु को अलग करने और उससे नाइट्रोजन और ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए विशेष प्रतिष्ठान संचालित करते हैं। सबसे पहले, हवा को ठंडा और तरलीकृत किया जाता है, और फिर तापमान धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है। नाइट्रोजन और ऑक्सीजन विभिन्न परिस्थितियों में गैसों में बदल जाते हैं।

पृथ्वी के वायुमंडल में आयतन के हिसाब से 21% ऑक्सीजन और 78% नाइट्रोजन है। ये पदार्थ ग्रह के गैसीय आवरण में तरल रूप में नहीं पाए जाते हैं। तरल ऑक्सीजन का रंग हल्का नीला होता है और इसका उपयोग चिकित्सा सेटिंग्स में उपयोग के लिए उच्च दबाव पर सिलेंडर भरने के लिए किया जाता है। उद्योग और निर्माण में, कई प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए तरलीकृत गैसों की आवश्यकता होती है। गैस वेल्डिंग और धातुओं को काटने के लिए और रसायन विज्ञान में अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों की ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। यदि आप ऑक्सीजन सिलेंडर का वाल्व खोलते हैं, तो दबाव कम हो जाता है और तरल गैस में बदल जाता है।

तरलीकृत प्रोपेन, मीथेन और ब्यूटेन का व्यापक रूप से ऊर्जा, परिवहन, उद्योग और घरेलू गतिविधियों में उपयोग किया जाता है। ये पदार्थ प्राकृतिक गैस से या पेट्रोलियम फीडस्टॉक के क्रैकिंग (विभाजन) के दौरान प्राप्त होते हैं। कार्बन तरल और गैसीय मिश्रण कई देशों की अर्थव्यवस्था में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। लेकिन तेल और प्राकृतिक गैस के भंडार बुरी तरह ख़त्म हो गए हैं। वैज्ञानिकों के मुताबिक यह कच्चा माल 100-120 साल तक चलेगा। ऊर्जा का एक वैकल्पिक स्रोत वायु प्रवाह (हवा) है। बिजली संयंत्रों को संचालित करने के लिए समुद्र और महासागरों के तटों पर तेज़ बहने वाली नदियों और ज्वार का उपयोग किया जाता है।

ऑक्सीजन, अन्य गैसों की तरह, एकत्रीकरण की चौथी अवस्था में हो सकती है, जो प्लाज्मा का प्रतिनिधित्व करती है। ठोस से गैसीय अवस्था में असामान्य संक्रमण क्रिस्टलीय आयोडीन की एक विशिष्ट विशेषता है। गहरे बैंगनी रंग का पदार्थ उर्ध्वपातन से गुजरता है - यह तरल अवस्था को दरकिनार करते हुए गैस में बदल जाता है।

पदार्थ के एक समुच्चय रूप से दूसरे समग्र रूप में परिवर्तन कैसे होते हैं?

पदार्थों की समग्र अवस्था में परिवर्तन रासायनिक परिवर्तनों से जुड़े नहीं हैं, ये भौतिक घटनाएं हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कई ठोस पदार्थ पिघलकर तरल में बदल जाते हैं। तापमान में और वृद्धि से वाष्पीकरण हो सकता है, यानी पदार्थ की गैसीय अवस्था हो सकती है। प्रकृति और अर्थव्यवस्था में, ऐसे परिवर्तन पृथ्वी पर मुख्य पदार्थों में से एक की विशेषता हैं। बर्फ, तरल, भाप विभिन्न बाहरी परिस्थितियों में पानी की अवस्थाएँ हैं। यौगिक वही है, इसका सूत्र H2O है। 0°C और इस मान से नीचे के तापमान पर पानी क्रिस्टलीकृत हो जाता है, यानी बर्फ में बदल जाता है। जैसे ही तापमान बढ़ता है, परिणामी क्रिस्टल नष्ट हो जाते हैं - बर्फ पिघल जाती है, और फिर से तरल पानी प्राप्त होता है। जब इसे गर्म किया जाता है, तो वाष्पीकरण होता है - पानी का गैस में परिवर्तन - कम तापमान पर भी। उदाहरण के लिए, जमे हुए पोखर धीरे-धीरे गायब हो जाते हैं क्योंकि पानी वाष्पित हो जाता है। यहां तक ​​कि ठंढे मौसम में भी गीले कपड़े सूख जाते हैं, लेकिन इस प्रक्रिया में गर्म दिन की तुलना में अधिक समय लगता है।

पानी के एक राज्य से दूसरे राज्य में सूचीबद्ध सभी संक्रमण पृथ्वी की प्रकृति के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। वायुमंडलीय घटनाएं, जलवायु और मौसम विश्व महासागर की सतह से पानी के वाष्पीकरण, बादलों और कोहरे के रूप में भूमि पर नमी के स्थानांतरण और वर्षा (बारिश, बर्फ, ओले) से जुड़े हुए हैं। ये घटनाएँ प्रकृति में विश्व जल चक्र का आधार बनती हैं।

सल्फर की समग्र अवस्थाएँ कैसे बदलती हैं?

सामान्य परिस्थितियों में, सल्फर चमकीले चमकदार क्रिस्टल या हल्के पीले रंग का पाउडर होता है, यानी यह एक ठोस पदार्थ है। गर्म करने पर सल्फर की भौतिक अवस्था बदल जाती है। सबसे पहले, जब तापमान 190 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, तो पीला पदार्थ पिघल जाता है, एक मोबाइल तरल में बदल जाता है।

यदि आप जल्दी से ठंडे पानी में तरल सल्फर डालते हैं, तो आपको एक भूरे रंग का अनाकार द्रव्यमान मिलता है। सल्फर पिघल को और अधिक गर्म करने पर, यह अधिक से अधिक चिपचिपा हो जाता है और काला हो जाता है। 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, सल्फर के एकत्रीकरण की स्थिति फिर से बदल जाती है, पदार्थ तरल के गुण प्राप्त कर लेता है और गतिशील हो जाता है। ये संक्रमण किसी तत्व के परमाणुओं की अलग-अलग लंबाई की श्रृंखला बनाने की क्षमता के कारण उत्पन्न होते हैं।

पदार्थ विभिन्न भौतिक अवस्थाओं में क्यों हो सकते हैं?

सल्फर के एकत्रीकरण की अवस्था, एक साधारण पदार्थ, सामान्य परिस्थितियों में ठोस होता है। सल्फर डाइऑक्साइड एक गैस है, सल्फ्यूरिक एसिड पानी से भारी एक तैलीय तरल है। हाइड्रोक्लोरिक और नाइट्रिक एसिड के विपरीत, यह अस्थिर नहीं है; अणु इसकी सतह से वाष्पित नहीं होते हैं। प्लास्टिक सल्फर में एकत्रीकरण की कौन सी अवस्था होती है, जो क्रिस्टल को गर्म करने से प्राप्त होती है?

अपने अनाकार रूप में, पदार्थ की संरचना तरल की होती है, जिसमें नगण्य तरलता होती है। लेकिन प्लास्टिक सल्फर एक साथ अपना आकार (ठोस के रूप में) बरकरार रखता है। ऐसे तरल क्रिस्टल होते हैं जिनमें ठोस पदार्थों के कई विशिष्ट गुण होते हैं। इस प्रकार, विभिन्न परिस्थितियों में किसी पदार्थ की स्थिति उसकी प्रकृति, तापमान, दबाव और अन्य बाहरी स्थितियों पर निर्भर करती है।

ठोसों की संरचना में कौन-सी विशेषताएँ विद्यमान होती हैं?

पदार्थ की मूल समुच्चय अवस्थाओं के बीच मौजूदा अंतर को परमाणुओं, आयनों और अणुओं के बीच परस्पर क्रिया द्वारा समझाया गया है। उदाहरण के लिए, पदार्थ की ठोस अवस्था पिंडों में आयतन और आकार बनाए रखने की क्षमता क्यों पैदा करती है? किसी धातु या नमक के क्रिस्टल जाली में, संरचनात्मक कण एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। धातुओं में, धनात्मक रूप से आवेशित आयन "इलेक्ट्रॉन गैस" कहलाते हैं, जो धातु के एक टुकड़े में मुक्त इलेक्ट्रॉनों का एक संग्रह है। नमक के क्रिस्टल विपरीत आवेशित कणों - आयनों के आकर्षण के कारण उत्पन्न होते हैं। ठोस पदार्थों की उपरोक्त संरचनात्मक इकाइयों के बीच की दूरी स्वयं कणों के आकार की तुलना में बहुत छोटी है। इस मामले में, इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण कार्य करता है, यह ताकत प्रदान करता है, लेकिन प्रतिकर्षण पर्याप्त मजबूत नहीं है।

किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की ठोस अवस्था को नष्ट करने के लिए प्रयास करना पड़ता है। धातुएँ, लवण और परमाणु क्रिस्टल बहुत उच्च तापमान पर पिघलते हैं। उदाहरण के लिए, 1538 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर लोहा तरल हो जाता है। टंगस्टन दुर्दम्य है और इसका उपयोग प्रकाश बल्बों के लिए गरमागरम फिलामेंट बनाने के लिए किया जाता है। ऐसी मिश्रधातुएँ हैं जो 3000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर तरल हो जाती हैं। पृथ्वी पर बहुत से लोग ठोस अवस्था में हैं। इन कच्चे माल को खानों और खदानों में प्रौद्योगिकी का उपयोग करके निकाला जाता है।

एक क्रिस्टल से एक आयन को भी अलग करने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा खर्च करनी पड़ती है। लेकिन क्रिस्टल जाली के विघटित होने के लिए नमक को पानी में घोलना ही काफी है! इस घटना को ध्रुवीय विलायक के रूप में पानी के अद्भुत गुणों द्वारा समझाया गया है। एच 2 ओ अणु नमक आयनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे उनके बीच का रासायनिक बंधन नष्ट हो जाता है। इस प्रकार, विघटन विभिन्न पदार्थों का एक साधारण मिश्रण नहीं है, बल्कि उनके बीच एक भौतिक रासायनिक संपर्क है।

तरल अणु कैसे परस्पर क्रिया करते हैं?

पानी तरल, ठोस और गैस (भाप) हो सकता है। ये सामान्य परिस्थितियों में इसके एकत्रीकरण की मूल अवस्थाएँ हैं। पानी के अणुओं में एक ऑक्सीजन परमाणु होता है जिससे दो हाइड्रोजन परमाणु जुड़े होते हैं। अणु में रासायनिक बंधन का ध्रुवीकरण होता है, और ऑक्सीजन परमाणुओं पर आंशिक नकारात्मक चार्ज दिखाई देता है। हाइड्रोजन अणु में सकारात्मक ध्रुव बन जाता है, जो दूसरे अणु के ऑक्सीजन परमाणु से आकर्षित होता है। इसे "हाइड्रोजन बॉन्डिंग" कहा जाता है।

एकत्रीकरण की तरल अवस्था को उनके आकार के तुलनीय संरचनात्मक कणों के बीच की दूरी की विशेषता है। आकर्षण मौजूद है, लेकिन यह कमजोर है, इसलिए पानी अपना आकार बरकरार नहीं रख पाता। कमरे के तापमान पर भी तरल की सतह पर होने वाले बंधनों के नष्ट होने के कारण वाष्पीकरण होता है।

क्या गैसों में अंतरआण्विक अंतःक्रियाएं मौजूद हैं?

किसी पदार्थ की गैसीय अवस्था कई मापदंडों में तरल और ठोस से भिन्न होती है। गैसों के संरचनात्मक कणों के बीच बड़े अंतराल होते हैं, जो अणुओं के आकार से कहीं अधिक बड़े होते हैं। इस मामले में, आकर्षण की शक्तियां बिल्कुल भी कार्य नहीं करती हैं। एकत्रीकरण की गैसीय अवस्था हवा में मौजूद पदार्थों की विशेषता है: नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड। नीचे दी गई तस्वीर में, पहला घन गैस से, दूसरा तरल से और तीसरा ठोस से भरा है।

कई तरल पदार्थ अस्थिर होते हैं; पदार्थ के अणु उनकी सतह से टूट जाते हैं और हवा में चले जाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप हाइड्रोक्लोरिक एसिड की एक खुली बोतल के उद्घाटन में अमोनिया में डूबा हुआ कपास झाड़ू लाते हैं, तो सफेद धुआं दिखाई देता है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड और अमोनिया के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया हवा में होती है, जिससे अमोनियम क्लोराइड बनता है। यह पदार्थ एकत्रीकरण की किस अवस्था में है? इसके कण जो सफेद धुआं बनाते हैं वे नमक के छोटे ठोस क्रिस्टल होते हैं। यह प्रयोग गुप्त रूप से किया जाना चाहिए क्योंकि पदार्थ विषैले होते हैं।

निष्कर्ष

गैस के एकत्रीकरण की स्थिति का अध्ययन कई उत्कृष्ट भौतिकविदों और रसायनज्ञों द्वारा किया गया था: अवोगाद्रो, बॉयल, गे-लुसाक, क्लेपेरॉन, मेंडेलीव, ले चेटेलियर। वैज्ञानिकों ने ऐसे कानून बनाए हैं जो बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन होने पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं में गैसीय पदार्थों के व्यवहार की व्याख्या करते हैं। खुले पैटर्न को न केवल भौतिकी और रसायन विज्ञान पर स्कूल और विश्वविद्यालय की पाठ्यपुस्तकों में शामिल किया गया था। कई रासायनिक उद्योग एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में पदार्थों के व्यवहार और गुणों के बारे में ज्ञान पर आधारित हैं।

व्याख्यान 4. पदार्थ की समग्र अवस्थाएँ

1. पदार्थ की ठोस अवस्था.

2. पदार्थ की तरल अवस्था.

3. पदार्थ की गैसीय अवस्था.

पदार्थ एकत्रीकरण की तीन अवस्थाओं में हो सकते हैं: ठोस, तरल और गैसीय। बहुत ऊँचे तापमान पर एक प्रकार की गैसीय अवस्था प्रकट होती है - प्लाज़्मा (प्लाज्मा अवस्था)।

1. पदार्थ की ठोस अवस्था की विशेषता यह है कि कणों के बीच परस्पर क्रिया की ऊर्जा उनकी गति की गतिज ऊर्जा से अधिक होती है। ठोस अवस्था में अधिकांश पदार्थों की संरचना क्रिस्टलीय होती है। प्रत्येक पदार्थ एक निश्चित आकार के क्रिस्टल बनाता है। उदाहरण के लिए, सोडियम क्लोराइड में क्रिस्टल घन के रूप में, फिटकरी में ऑक्टाहेड्रोन के रूप में और सोडियम नाइट्रेट में प्रिज्म के रूप में होते हैं।

पदार्थ का क्रिस्टलीय रूप सबसे अधिक स्थिर होता है। किसी ठोस में कणों की व्यवस्था को एक जाली के रूप में दर्शाया जाता है, जिसके नोड्स पर कुछ कण काल्पनिक रेखाओं से जुड़े होते हैं। क्रिस्टल जाली के चार मुख्य प्रकार हैं: परमाणु, आणविक, आयनिक और धात्विक।

परमाणु क्रिस्टल जालीतटस्थ परमाणुओं द्वारा निर्मित जो सहसंयोजक बंधों (हीरा, ग्रेफाइट, सिलिकॉन) से जुड़े होते हैं। आणविक क्रिस्टल जालीनेफ़थलीन, सुक्रोज़, ग्लूकोज़ है। इस जाली के संरचनात्मक तत्व ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अणु हैं। आयनिक क्रिस्टल जालीअंतरिक्ष में नियमित रूप से परिवर्तनशील सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों (सोडियम क्लोराइड, पोटेशियम क्लोराइड) द्वारा गठित। सभी धातुओं में एक धातु क्रिस्टल जाली होती है। इसके नोड्स में धनावेशित आयन होते हैं, जिनके बीच मुक्त अवस्था में इलेक्ट्रॉन होते हैं।

क्रिस्टलीय पदार्थों में कई विशेषताएं होती हैं। उनमें से एक अनिसोट्रॉपी है - क्रिस्टल के अंदर विभिन्न दिशाओं में क्रिस्टल के भौतिक गुणों की असमानता।

2. पदार्थ की तरल अवस्था में, कणों के अंतर-आणविक संपर्क की ऊर्जा उनकी गति की गतिज ऊर्जा के अनुरूप होती है। यह अवस्था गैसीय और क्रिस्टलीय के बीच की अवस्था है। गैसों के विपरीत, तरल अणुओं के बीच पारस्परिक आकर्षण के बड़े बल कार्य करते हैं, जो आणविक गति की प्रकृति को निर्धारित करते हैं। एक तरल अणु की तापीय गति में कंपनात्मक और स्थानांतरीय गति शामिल होती है। प्रत्येक अणु कुछ समय के लिए एक निश्चित संतुलन बिंदु के आसपास दोलन करता है, और फिर गति करता है और फिर से संतुलन की स्थिति लेता है। यह इसकी तरलता निर्धारित करता है. जब वे गति करते हैं तो अंतर-आणविक आकर्षण बल अणुओं को एक-दूसरे से दूर जाने से रोकते हैं।

द्रवों के गुण अणुओं के आयतन और उनकी सतह के आकार पर भी निर्भर करते हैं। यदि द्रव के अणु ध्रुवीय हों तो वे आपस में जुड़कर एक जटिल संकुल बना लेते हैं। ऐसे तरल पदार्थों को संबद्ध (पानी, एसीटोन, अल्कोहल) कहा जाता है। Οʜᴎ में उच्च टी किप, कम अस्थिरता और उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक होता है।

जैसा कि आप जानते हैं, द्रवों में पृष्ठ तनाव होता है। सतह तनाव- ϶ᴛᴏ सतह ऊर्जा प्रति इकाई सतह: ϭ = ई/एस, जहां ϭ सतह तनाव है; ई - सतह ऊर्जा; एस - सतह क्षेत्र. किसी तरल पदार्थ में अंतर-आण्विक बंधन जितना मजबूत होगा, उसकी सतह का तनाव उतना ही अधिक होगा। वे पदार्थ जो पृष्ठ तनाव को कम करते हैं, पृष्ठसक्रियकारक कहलाते हैं।

द्रवों का एक अन्य गुण श्यानता है। श्यानता वह प्रतिरोध है जो तब होता है जब तरल की कुछ परतें गति करते समय दूसरों के सापेक्ष गति करती हैं। कुछ तरल पदार्थों में उच्च चिपचिपाहट (शहद, माला) होती है, जबकि अन्य में कम चिपचिपाहट (पानी, एथिल अल्कोहल) होती है।

3. किसी पदार्थ की गैसीय अवस्था में कणों के अंतरआण्विक संपर्क की ऊर्जा उनकी गतिज ऊर्जा से कम होती है। इस कारण से, गैस के अणु एक साथ बंधे नहीं रहते, बल्कि आयतन में स्वतंत्र रूप से घूमते हैं। गैसों की विशेषता निम्नलिखित गुणों से होती है: 1) जिस बर्तन में वे स्थित हैं, उसके पूरे आयतन में समान वितरण; 2) तरल और ठोस की तुलना में कम घनत्व; 3) आसान संपीड़न क्षमता।

किसी गैस में अणु एक दूसरे से बहुत अधिक दूरी पर स्थित होते हैं, उनके बीच आकर्षण बल छोटा होता है। अणुओं के बीच बड़ी दूरी पर, ये बल व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित होते हैं। इस अवस्था में गैस को आमतौर पर आदर्श कहा जाता है। उच्च दबाव और कम तापमान पर वास्तविक गैसें एक आदर्श गैस की स्थिति के समीकरण (मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण) का पालन नहीं करती हैं, क्योंकि इन स्थितियों के तहत अणुओं के बीच परस्पर क्रिया बल दिखाई देने लगते हैं।