Skupenské stavy látek

   – fázový diagram jednosložkové soustavy

Látky se mohou vyskytovat ve třech skupenských stavech – tuhém, kapalném a plynném. Můžeme k nim řadit i plazmu. Působením vnějších podmínek mohou přecházet z jednoho skupenství do druhého.

Kapalné skupenství – jsou základní částice na sebe vázány přitažlivými silami značné velikosti. Proto kapalina zachovává svůj objem, má malou tepelnou roztažnost a stlačitelnost. Soudržnost molekul však nebrání jejich postupnému pohybu. Proto jsou kapaliny tekuté a přizpůsobují se tvaru nádoby. Přitažlivé síly způsobují povrchové napětí a viskozitu. Při konstantní teplotě se ustavuje dynamická rovnováha systému kapalina- pára. Pára, která je v rovnováze s kapalinou se označuje jako nasycená pára. Teplotu, při níž dosáhne tenze nasycených par tlaku okolního prostředí, nazýváme teplota varu.

Popis jednosložkové soustavy, fázový diagram vody:

f + v = s + 2           s = 1

v = s + 2 – f = 3 – f

v = 3 – f

Možnosti:

• f = 1 ® v = 3 – 1 = 2 měníme T a p

• f = 2 ® v = 3 – 2 = 1 měníme T nebo p 12. Plynné skupenství – zákony ideálních plynůStav plynu je určen stavovými veličinami – t°, p, V (pro zjednodušení zaveden pojem ideální plyn)

• Model ideálního plynu
• Plynné skupenství – plyny mají stálý objem (vyplňují každý prostor) a nestálý tvar. Molekuly nebo atomy plynů se pohybují velkou rychlostí a narážejí na sebe. Prudkost těchto nárazů nedovoluje uplatňovat přitažlivé síly pro vznik nějakých vazeb. Nárazy na povrch těles způsobují tlak plynu.
• – f = 3 ® v = 3 – 3 = 0 Soustava je za daných podmínek jednoznačně určena. Nelze měnit vůbec nic
• molekuly jsou hmotné body
• jsou dokonale pružné
• nepůsobí na sebe žádnými silami
• dokonale stlačitelné na nulový V
• nedají se zkapalnit
• Skuteční – reálné plyny se mohou ideálním plynům pouze podobat a to za vysokých teplot a nízkých tlaků. V obou případech je bráněno uplatnění mezimolekulových sil.

Stavová rovnice IP, molární plynová konstanta:

Chování IP je popsáno stavovou rovnicí IP:

p . V = n . R . T

Jednotky: [p] = Pa; [V] = m³, n – látkové množství [n] = mol; [T] – K; R – molární plynová konstanta R = 8,314

Výpočet R:

Boyle – Mariottův zákon (izotermický děj)

T = konstantě

p . V = n . R . T

p₁ . V₁ = p₂ . V₂

Gay – Lussacův zákon (izobarický děj)

p . V = n . R . T

Charlesův zákon (izochorický děj)

p . V = n . R . T

3. Krystalický stav látek, koordinační číslo, izomorfie, polymorfie.

V tuhých látkách jsou základní částice uspořádány pravidelně v prostoru. V makroskopickém měřítku se tato skutečnost projevuje tím, že pevné látky mají formu krystalů, tj. těles omezených pravidelnými plochami, vyznačujících se symetrií. Tvar krystalů je určen vnitřním uspořádáním a je pro každou látku charakteristický. Pravidelné vnitřní uspořádání způsobuje anizotropii, kterou rozumíme rozdílnost fyzikálních vlastností (např. index lomu, tepelné a elektrické vodivosti atd.). Při dodávání tepla tuhé látce se částice stále více rozkmitávají a při určité teplotě překonávají přitažlivé síly. Dojde k rozpadu krystalu a látka taje. Této teplotě se říká teplota tání.

Koordinační číslo- jeden z faktorů ovlivňující geometrický tvar krystalů. Charakterizuje geometrické poměry. Jedná se o počet částic téhož druhu, které zaplňují co nejhustěji prostor kolem centrální částice a přitom se jí dotýkají. Koordinační číslo závisí na tvaru a poměrné velikosti částic a může nabývat hodnot 3, 4, 6, 8 a 12.

Izomorfie – chemické látky, které mají stejné (nebo podobné) stechiometrické složení a obsahují podobné částice navzájem vázané podobnými vazbami, vytvářejí stejnou (nebo alespoň velmi podobnou) krystalovou strukturu. Jsou– li u těchto látek podobné i vnější tvary krystalů, mohou se vytvářet směsné krystaly. Tyto látky se označují jako izomorfní a jev jako izomorfie.

Názvem polymorfie se označuje jev, kdy látka krystaluje v závislosti na vnějších podmínkách v různých krystalografických soustavách. U prvků se tento jev označuje jako allotropie. Teplotu, při které dochází ke změně modifikace, označujeme jako teplotu polymorfní přeměny. Polymorfní přeměny často probíhají velmi pomalu, takže se setkáváme s metastabilními stavy stálými prakticky neomezeně.