8. Твердое состояние вещества. Кристаллическое и аморфное состояние. Основные типы кристаллических решеток

Твёрдое тело — это одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия.

Различают кристаллические и аморфные твёрдые тела. Кристаллы характеризуются пространственною периодичностью в расположении равновесных положений атомов. В аморфных телах атомы колеблются вокруг хаотически расположенных точек. Согласно классическим представлениям, устойчивым состоянием (с минимумом потенциальной энергии) твёрдого тела является кристаллическое. Аморфное тело находится в метастабильном состоянии и с течением времени должно перейти в кристаллическое состояние, однако время кристаллизации часто столь велико, что метастабильность вовсе не проявляется.

В зависимости от вида частиц и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные,атомные, молекулярные и металлические.

Ионными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся ионы. Их образуют вещества с ионной связью. Ионные кристаллические решётки имеют соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов. Связи между ионами в кристалле очень прочные и устойчивые.

Атомными называют кристаллические решётки, в узлах которых находятся отдельные атомы, которые соединены очень прочными ковалентными связями. К ним относятся бор, кремний, германий, кварц, алмаз.

Молекулярными называют кристаллические решётки, в узлах которых располагаются молекулы. Химические связи в них ковалентные, как полярные, так и неполярные. Связи в молекулах прочные, но между молекулами связи не прочные.

Металлическими называют решётки, в узлах которых находятся атомы и ионы металла. Для металлов характерны физические свойства: пластичность, ковкость, металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность

9. Предмет термодинамики и его значение для изучения химических процессов. Основные термодинамические понятия: система, процесс, функция состояния.

Термодина́мика  — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.

В термодинамике имеют дело не с отдельными молекулами, а с макроскопическими телами, состоящими из огромного числа частиц. Эти тела называются термодинамическими системами.

Термодинамической системой называют совокупность тел, вы­деленных из окружающей среды реальными или воображаемыми границами, находящихся в энергетическом и (или) материаль­ном взаимодействии.

Системы подразделяют на открытые, закрытые и изо­лированные. Открытая система может обмениваться с окружаю­щей средой веществом и энергией. В закрытой системе отсутствует обмен с окружающей средой веществом, но имеет место обмен энергией. В изолированной системе исключен обмен с окружающей средой веществом и энергией. По числу образующих систему компонентов различают одно­компонентные, двухкомпонентные (бинарные), трехкомпонент­ные (тройные) и многокомпонентные системы.

Систему, обособленную от окружающей среды, не имеющую внутренних поверхностей раздела, называют гомогенной. Примером гомогенной системы может служить смесь газов в закрытом сосуде. Гетерогенная система состоит из нескольких различных по свой­ствам частей (фаз), отделенных поверхностями раздела. Приме­ром трехфазной гетерогенной системы может служить система, состоящая из кристаллов хлорида натрия, насыщенного раствора хлорида натрия и водяного пара, находящегося над раствором. Всякое изменение, происходящее в системе и связанное с изме­нением хотя бы одного из термодинамических параметров, назы­вают термодинамическим процессом.

В термодинамике тепловые явления описываются макроскопическими величинами — давле­ния р, объема V, температуры Т, массы т или числа молей п вещества, концентраций С, которые не применимы к отдельным молекулам и атомам.

Термодинамика может быть применена в широком круге вопросов в области науки и техники, таких, как двигатели, фазовые переходы, химические реакции, явления переноса, и даже чёрные дыры.