Πώς σχετίζεται η ενέργεια με την αλλαγή του κράτους και τις δυνάμεις μεταξύ των μορίων;
1. Ενέργεια και καταστάσεις ύλης
* Η ενέργεια απαιτείται για να ξεπεραστούν οι δυνάμεις που συγκρατούν μόρια μαζί. Αυτές οι δυνάμεις είναι ισχυρότερες σε στερεά, ασθενέστερα σε υγρά και πιο αδύναμα σε αέρια.
* Στερεό: Τα μόρια είναι σφιχτά συσκευασμένα και δονείται σε σταθερές θέσεις. Οι ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις τους κρατούν μαζί.
* υγρό: Τα μόρια είναι πιο κοντά από ό, τι σε ένα αέριο, αλλά μπορούν να κινηθούν γύρω. Οι ενδομοριακές δυνάμεις είναι πιο αδύναμες από ό, τι στα στερεά.
* αέριο: Τα μόρια είναι πολύ μακριά και κινούνται ελεύθερα. Οι διαμοριακές δυνάμεις είναι πολύ αδύναμες.
2. Αλλαγές κατάστασης και ενέργειας
* τήξη: Στερεό σε υγρό. Η ενέργεια απορροφάται για να σπάσει τους δεσμούς μεταξύ των μορίων, επιτρέποντάς τους να κινούνται πιο ελεύθερα.
* κατάψυξη: Υγρό σε στερεό. Η ενέργεια απελευθερώνεται καθώς τα μόρια επιβραδύνουν και σχηματίζουν ισχυρότερους δεσμούς.
* Βρασμό/εξάτμιση: Υγρό σε αέριο. Η ενέργεια απορροφάται για να ξεπεράσει πλήρως τις διαμοριακές δυνάμεις, επιτρέποντας στα μόρια να ξεφύγουν στην αέρια φάση.
* συμπύκνωση: Αέριο σε υγρό. Η ενέργεια απελευθερώνεται καθώς τα μόρια αερίου επιβραδύνουν, συγκρούονται και σχηματίζουν δεσμούς.
* εξάχνωση: Στερεό σε αέριο. Η ενέργεια απορροφάται για να ξεπεράσει άμεσα τις διαμοριακές δυνάμεις στη στερεά κατάσταση.
* εναπόθεση: Αέριο σε στερεό. Η ενέργεια απελευθερώνεται καθώς τα μόρια αερίου επιβραδύνουν και σχηματίζουν άμεσα δεσμούς στην στερεά κατάσταση.
3. Τύποι διαμοριακών δυνάμεων
* δεσμός υδρογόνου: Μια ισχυρή έλξη μεταξύ ενός ατόμου υδρογόνου που συνδέεται με ένα εξαιρετικά ηλεκτροαρνητικό άτομο (όπως το οξυγόνο, το άζωτο ή το φθοριοειδές) και ένα μοναδικό ζεύγος ηλεκτρονίων σε άλλο ηλεκτροαρνητικό άτομο. Αυτός είναι ο ισχυρότερος τύπος διαμοριακής δύναμης.
* αλληλεπιδράσεις διπόλης-διπόλης: Ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ πολικών μορίων. Αυτές οι δυνάμεις προκύπτουν λόγω του μόνιμου διαχωρισμού θετικών και αρνητικών φορτίων εντός των μορίων.
* Δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου (LDF): Αδύνατα αξιοθέατα που εμφανίζονται μεταξύ όλων των μορίων λόγω προσωρινών διακυμάνσεων στην κατανομή ηλεκτρονίων. Αυτές οι δυνάμεις υπάρχουν ακόμη και σε μη πολωτικά μόρια.
4. Ενέργεια και ενδομοριακές δυνάμεις
* Οι ισχυρότερες διαμοριακές δυνάμεις απαιτούν περισσότερη ενέργεια για να ξεπεραστεί. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ουσίες με ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις έχουν υψηλότερα σημεία τήξης και βρασμού.
* Οι αδύναμες διαμοριακές δυνάμεις έχουν ως αποτέλεσμα χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού. Οι ουσίες με αδύναμες διαμοριακές δυνάμεις μπορούν εύκολα να αλλάξουν κατάσταση.
Συνοπτικά:
* Η ενέργεια που απαιτείται για μια αλλαγή κατάστασης σχετίζεται άμεσα με τη δύναμη των διαμοριακών δυνάμεων που συγκρατούν μόρια μαζί.
* Ο τύπος και η αντοχή των διαμοριακών δυνάμεων καθορίζουν τις φυσικές ιδιότητες μιας ουσίας, όπως τα σημεία τήξης και βρασμού.
* Με την κατανόηση της σχέσης μεταξύ ενέργειας, διαμοριακών δυνάμεων και καταστάσεων ύλης, μπορούμε να εξηγήσουμε και να προβλέψουμε τη συμπεριφορά διαφόρων ουσιών.
