पदार्थ की स्थिति का निर्धारण कैसे करें. एकत्रीकरण की अवस्था

एकत्रीकरण की स्थिति क्या है, ठोस, तरल पदार्थ और गैसों में क्या विशेषताएं और गुण हैं, इसके बारे में प्रश्नों पर कई प्रशिक्षण पाठ्यक्रमों में विचार किया जाता है। पदार्थ की तीन शास्त्रीय अवस्थाएँ हैं, जिनकी संरचना की अपनी विशिष्ट विशेषताएँ हैं। उनकी समझ पृथ्वी के विज्ञान, जीवित जीवों और उत्पादन 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। वे पदार्थ जो तीन बुनियादी प्रकार की अवस्थाओं में से एक में कुछ शर्तों के तहत होते हैं, तापमान या दबाव में वृद्धि या कमी के साथ बदल सकते हैं। आइए एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संभावित परिवर्तनों पर विचार करें, क्योंकि वे प्रकृति, प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में किए जाते हैं।

एकत्रीकरण की स्थिति क्या है?

लैटिन मूल के शब्द "एग्रेगो" का रूसी में अनुवाद का अर्थ "संलग्न करना" है। वैज्ञानिक शब्द का तात्पर्य उसी शरीर, पदार्थ की स्थिति से है। निश्चित तापमान मूल्यों और विभिन्न दबावों पर ठोस, गैसों और तरल पदार्थों का अस्तित्व पृथ्वी के सभी गोले की विशेषता है। तीन बुनियादी समुच्चय 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; बी - तरल; c एक कठोर पिंड है. ऐसे आकृतियों में वृत्त पदार्थों के संरचनात्मक तत्वों को दर्शाते हैं। यह एक प्रतीक है, दरअसल परमाणु, अणु, आयन कोई ठोस गेंद 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 का 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। विचारकों 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, जो एक दूसरे के साथ गति करने और बातचीत करने में सक्षम होते हैं। परमाणुविज्ञान 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। अत: आधुनिक काल तक पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति क्या है इसकी कोई स्पष्ट अवधारणा नहीं थी। 17वीं शताब्दी के बाद ही वैज्ञानिक आर. बॉयल, एम. लोमोनोसोव, डी. डाल्टन, ए. लावोइसियर ने परमाणु-आणविक सिद्धांत के प्रावधान तैयार किए, जिन्होंने आज भी 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 सामंजस्यपूर्ण 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 क्षेत्र से संबंधित हैं। पदार्थ के विभिन्न समुच्चय राज्यों की विशेषताओं को समझने के लिए, मुख्य संरचनात्मक कणों के नाम और विशेषताओं को जानना पर्याप्त है जो विभिन्न बनाते हैं पदार्थ.

1. परमाणु रासायनिक रूप से अविभाज्य कण हैं। रासायनिक प्रतिक्रियाओं में संरक्षित, लेकिन परमाणु में नष्ट हो जाता है। 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 के एकत्रीकरण की अवस्था गैसीय होती है।
3. आयन आवेशित कण होते हैं जो परमाणु और अणु इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने या खोने पर बन जाते हैं - सूक्ष्म नकारात्मक आवेशित कण। कई लवणों में आयनिक संरचना होती है, उदाहरण के लिए, टेबल नमक, लौह और कॉपर सल्फेट।

ऐसे पदार्थ हैं जिनके कण एक निश्चित तरीके से अंतरिक्ष में स्थित होते हैं। परमाणुओं, आयनों, अणुओं की क्रमबद्ध पारस्परिक स्थिति को क्रिस्टल जाली कहा जाता है। आमतौर पर आयनिक और परमाणु क्रिस्टल लैटिस ठोस पदार्थों के लिए विशिष्ट होते हैं, आणविक - तरल पदार्थ और गैसों के लिए। हीरे में कठोरता अधिक होती 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 चीनी को गर्म किया जाए तो पदार्थ पिघलना शुरू हो जाता है और एक चिपचिपे भूरे रंग के तरल में बदल जाता है। गर्म करना बंद करो - फिर से हमें एक ठोस मिलता है। 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 में उपयोग किये जाने वाले नमक के एकत्रीकरण की ठोस अवस्था को भी बदला जा सकता है। लेकिन टेबल नमक को पिघलाने के लिए, आपको 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 पदार्थ अपना आकार बरकरार नहीं रख पाते क्योंकि क्रिस्टल जाली टूट जाती है।

पिघलने के दौरान नमक के एकत्रीकरण की तरल अवस्था को क्रिस्टल में आयनों के बीच के बंधन के टूटने से समझाया जाता है। आवेशित कण निकलते हैं जो विद्युत आवेश ले जा सकते हैं। पिघला हुआ नमक बिजली का संचालन करता है और सुचालक होता है। रासायनिक, धातुकर्म और इंजीनियरिंग उद्योगों में, ठोस पदार्थों को तरल पदार्थ में परिवर्तित किया जाता है ताकि उनसे नए यौगिक प्राप्त किए जा सकें या उन्हें अलग आकार दिया जा सके। धातु मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। 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 रूप ले लेता है। लेकिन जैसे ही हम फ्लास्क से पानी बाहर निकालेंगे, तरल तुरंत टेबल की सतह पर फैल जाएगा। पानी की मात्रा वही रहेगी - 50 मिली, और इसका आकार बदल जाएगा। ये विशेषताएं पदार्थ के अस्तित्व के तरल रूप की विशेषता हैं। तरल पदार्थ कई कार्बनिक पदार्थ हैं: अल्कोहल, वनस्पति तेल, एसिड।

दूध एक इमल्शन है, यानी एक तरल पदार्थ जिसमें वसा की बूंदें होती हैं। एक उपयोगी तरल खनिज 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। जल निकायों की सतह से वाष्पीकरण के दौरान, केवल H2O अणु वाष्प अवस्था में चले जाते हैं, विलेय रह जाते हैं। समुद्री जल से उपयोगी पदार्थ प्राप्त करने की विधियाँ तथा उसके शुद्धिकरण की विधियाँ इसी गुण पर आधारित हैं।

लवणों को पूर्णतः हटाने पर आसुत जल प्राप्त होता है। यह 100°C पर उबलता है और 0°C पर जम जाता है। नमकीन पानी उबलता है और अलग-अलग तापमान पर बर्फ में बदल जाता है। उदाहरण के लिए, आर्कटिक महासागर में पानी 2°C के सतही तापमान पर जम जाता है।

सामान्य परिस्थितियों में पारे की समग्र अवस्था एक तरल होती है। यह सिल्वर-ग्रे धातु आमतौर पर मेडिकल थर्मामीटर से भरी होती है। गर्म करने पर पारे का स्तंभ पैमाने पर ऊपर उठता है, 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 गया है और पारा बाहर फैल गया है, तो अपने हाथों से चांदी की गेंदों को इकट्ठा करना खतरनाक है। पारा वाष्प को सूंघना हानिकारक है, यह पदार्थ बहुत विषैला होता है। ऐसे मामलों में बच्चों को माता-पिता, वयस्कों से मदद लेने की ज़रूरत होती है।

गैसीय अवस्था

गैसें अपना आयतन या आकार बरकरार नहीं रख सकतीं। फ्लास्क को ऊपर तक ऑक्सीजन से भरें (इसका रासायनिक सूत्र O 2 है)। जैसे ही हम फ्लास्क खोलेंगे, पदार्थ के अणु कमरे की हवा में मिलने लगेंगे। यह ब्राउनियन गति के कारण है। यहां तक ​​कि प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक डेमोक्रिटस का भी मानना ​​था कि पदार्थ के कण निरंतर गति में हैं। ठोस पदार्थों में, सामान्य परिस्थितियों में, परमाणुओं, अणुओं, आयनों को क्रिस्टल जाली को छोड़ने, अन्य कणों के साथ बंधन से मुक्त होने का अवसर नहीं मिलता है। यह तभी संभव है जब बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आपूर्ति बाहर से 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 समुच्चय अवस्था तभी देखी जाती है जब गैस का तापमान -183 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है। -223°C पर O2 अणु एक ठोस बनाते हैं। जब तापमान दिए गए मान से ऊपर बढ़ जाता है, तो ऑक्सीजन गैस में बदल जाती है। सामान्य परिस्थितियों में यह इसी रूप में होता है। औद्योगिक उद्यमों में वायुमंडलीय वायु को अलग करने और उससे नाइट्रोजन और ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए विशेष प्रतिष्ठान होते 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 अनुसार 21% ऑक्सीजन और 78% नाइट्रोजन है। तरल रूप में ये पदार्थ ग्रह के गैसीय आवरण में नहीं पाए जाते हैं। तरल ऑक्सीजन का रंग हल्का नीला होता है और इसे चिकित्सा सुविधाओं में उपयोग के लिए सिलेंडरों में उच्च दबाव पर भरा जाता है। उद्योग और निर्माण में, तरलीकृत गैसें कई प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक हैं। गैस वेल्डिंग और धातुओं को काटने के लिए, 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, 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 तेज़ बहने वाली नदियों, समुद्रों और महासागरों के तटों पर आने वाले ज्वार-भाटे 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। एक गहरे बैंगनी रंग का पदार्थ उर्ध्वपातन से गुजरता है - तरल अवस्था को दरकिनार करते हुए, गैस में बदल जाता है।

पदार्थ के एक समुच्चय रूप से दूसरे समग्र रूप में संक्रमण कैसे होता है?

पदार्थों की समग्र अवस्था में परिवर्तन रासायनिक परिवर्तनों से जुड़े नहीं हैं, ये भौतिक घटनाएं हैं। जब तापमान बढ़ता है तो कई ठोस पदार्थ पिघलकर द्रव 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। जब तापमान बढ़ता है, तो परिणामी क्रिस्टल नष्ट हो जाते हैं - बर्फ पिघल जाती है, तरल पानी फिर से प्राप्त होता है। जब इसे गर्म किया जाता है, तो वाष्पीकरण होता है - पानी का गैस में परिवर्तन - कम तापमान पर भी होता रहता है। 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 यह प्रक्रिया गर्म दिन की तुलना में लंबी होती 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 महासागरों की सतह से पानी के वाष्पीकरण, बादलों और कोहरे के रूप में नमी के भूमि पर स्थानांतरण, 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 होता है। गर्म करने पर सल्फर की समग्र 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, गतिशील हो जाता है। ये संक्रमण तत्व के परमाणुओं की विभिन्न 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 होती 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, जो क्रिस्टल को गर्म करके प्राप्त किया जाता है, एकत्रीकरण की किस अवस्था में होता है?

अनाकार रूप में, पदार्थ में एक तरल की संरचना होती है, जिसमें थोड़ी 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 पदार्थ की स्थिति उसकी प्रकृति, तापमान, दबाव और अन्य बाहरी स्थितियों पर निर्भर करती है।

ठोसों की संरचना में क्या विशेषताएँ होती हैं?

पदार्थ की मुख्य 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 समुच्चय स्थिति पिंडों की मात्रा और आकार बनाए रखने की क्षमता को क्यों जन्म देती 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 तथाकथित "इलेक्ट्रॉन गैस" के साथ परस्पर क्रिया करते हैं - धातु के एक टुकड़े में मुक्त इलेक्ट्रॉनों का संचय। 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 से बहुत छोटी है। इस मामले में, इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण कार्य करता है, यह ताकत देता है, और प्रतिकर्षण पर्याप्त मजबूत नहीं है।

किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की ठोस अवस्था को नष्ट करने के लिए प्रयास करना चाहिए। धातुएँ, लवण, 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। यह कच्चा माल खानों और खदानों में उपकरणों की मदद से निकाला जाता है।

एक क्रिस्टल से एक आयन को भी अलग करने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा खर्च करना आवश्यक है। लेकिन आख़िरकार, क्रिस्टल जाली के विघटित होने के लिए पानी में नमक 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 साधारण मिश्रण नहीं है, बल्कि उनके बीच एक भौतिक और रासायनिक अंतःक्रिया है।

द्रवों के अणु किस प्रकार परस्पर क्रिया करते हैं?

पानी तरल, ठोस और गैस (भाप) हो सकता है। ये सामान्य परिस्थितियों में इसके एकत्रीकरण की मुख्य अवस्थाएँ हैं। पानी के अणु एक ऑक्सीजन परमाणु से बने होते हैं जिसमें दो हाइड्रोजन परमाणु जुड़े होते हैं। अणु में रासायनिक बंधन का ध्रुवीकरण होता है, ऑक्सीजन परमाणुओं पर आंशिक नकारात्मक चार्ज दिखाई देता है। हाइड्रोजन अणु में सकारात्मक ध्रुव बन जाता है और दूसरे अणु के ऑक्सीजन परमाणु की ओर आकर्षित होता है। इसे "हाइड्रोजन बंधन" 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 है। वाष्पीकरण बंधों के नष्ट होने के कारण होता है, जो कमरे के तापमान पर भी तरल की सतह पर होता है।

क्या गैसों में अंतरआण्विक अंतःक्रिया होती है?

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 बहुत बड़े होते हैं। इस मामले में, आकर्षण की शक्तियां बिल्कुल भी काम नहीं करती हैं। एकत्रीकरण की गैसीय अवस्था हवा में मौजूद पदार्थों की विशेषता है: नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड। नीचे दिए गए चित्र में, पहला घन गैस से, दूसरा द्रव से, और तीसरा ठोस से भरा है।

कई तरल पदार्थ अस्थिर होते हैं; किसी 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। सीधे हवा में, हाइड्रोक्लोरिक एसिड और अमोनिया के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, अमोनियम क्लोराइड प्राप्त होता है। यह पदार्थ किस अवस्था में है? इसके कण, जो सफेद धुआं बनाते हैं, नमक के सबसे छोटे ठोस क्रिस्टल होते हैं। यह प्रयोग एग्जॉस्ट हुड के नीचे किया जाना चाहिए, पदार्थ जहरीले होते हैं।

निष्कर्ष

गैस की समग्र 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। खुली नियमितताएं न केवल भौतिकी और रसायन विज्ञान की स्कूल और विश्वविद्यालय की पाठ्यपुस्तकों में प्रवेश कर गईं। कई रासायनिक उद्योग एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में पदार्थों के व्यवहार और गुणों के बारे में ज्ञान पर आधारित हैं।

पदार्थ की समग्र अवस्थाएँ (लैटिन एग्रीगो से - मैं जोड़ता हूं, मैं जोड़ता हूं) - ये एक ही पदार्थ की अवस्थाएं हैं, जिनके बीच संक्रमण पदार्थ की मुक्त ऊर्जा, एन्ट्रापी, घनत्व और अन्य भौतिक मापदंडों में अचानक परिवर्तन के अनुरूप होता है।

गैस (फ्रांसीसी गज़, ग्रीक कैओस - कैओस से लिया गया) पदार्थ की एक समग्र अवस्था है जिसमें उन्हें प्रदान की गई संपूर्ण मात्रा को भरने वाले इसके कणों की परस्पर क्रिया शक्तियाँ नगण्य होती हैं। गैसों में अंतरआण्विक दूरियाँ बड़ी होती हैं और अणु लगभग स्वतंत्र रूप से गति करते हैं।

• गैसों को अत्यधिक गर्म या कम संतृप्त वाष्प के रूप में माना जा सकता है।
• वाष्पीकरण के कारण प्रत्येक द्रव की सतह के ऊपर वाष्प होती है। जब वाष्प का दबाव एक निश्चित सीमा तक बढ़ जाता है, जिसे संतृप्त वाष्प दबाव कहा जाता है, तो तरल का वाष्पीकरण रुक जाता है, क्योंकि वाष्प और तरल का दबाव समान हो जाता है।
• संतृप्त भाप की मात्रा में कमी से दबाव में वृद्धि के बजाय कुछ भाप संघनित हो जाती है। इसलिए, वाष्प दबाव संतृप्ति वाष्प दबाव से अधिक नहीं हो सकता। संतृप्ति अवस्था की विशेषता संतृप्त वाष्प द्रव्यमान के 1 m3 में निहित संतृप्ति द्रव्यमान है, जो तापमान पर निर्भर करता है। यदि आयतन बढ़ा दिया जाए या तापमान बढ़ा दिया जाए तो संतृप्त भाप असंतृप्त हो सकती है। यदि भाप का तापमान किसी दिए गए दबाव के अनुरूप क्वथनांक से बहुत अधिक है, तो भाप को अतितापित कहा जाता है।

प्लाज्मा आंशिक या पूर्णतः आयनित गैस उसे कहते हैं, जिसमें धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों का घनत्व लगभग समान होता है। सूर्य, तारे, अंतरतारकीय पदार्थ के बादल गैसों से बने होते हैं - तटस्थ या आयनित (प्लाज्मा)। एकत्रीकरण की अन्य अवस्थाओं के विपरीत, प्लाज्मा आवेशित कणों (आयनों, इलेक्ट्रॉनों) की एक गैस है जो बड़ी दूरी पर एक दूसरे के साथ विद्युतीय रूप से संपर्क करते हैं, लेकिन कणों की व्यवस्था में छोटी दूरी या लंबी दूरी के आदेश नहीं होते हैं।

तरल - यह ठोस और गैसीय के बीच मध्यवर्ती, किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति है।

1. तरल पदार्थ में ठोस की कुछ विशेषताएं होती हैं (अपनी मात्रा बरकरार रखती है, एक सतह बनाती है, एक निश्चित तन्य शक्ति होती है) और एक गैस (जिस बर्तन में यह स्थित है उसका आकार ले लेती है)।
2. किसी तरल पदार्थ के अणुओं (परमाणुओं) की ऊष्मीय गति संतुलन स्थितियों के आसपास छोटे उतार-चढ़ाव और एक संतुलन स्थिति से दूसरे में लगातार छलांग का एक संयोजन है।
3. इसी समय, अणुओं की धीमी गति और छोटी मात्रा के अंदर उनके दोलन होते हैं, अणुओं की बार-बार छलांग कणों की व्यवस्था में लंबी दूरी के क्रम का उल्लंघन करती है और तरल पदार्थ की तरलता का कारण बनती है, और संतुलन की स्थिति के आसपास छोटे दोलन छोटी मात्रा के अस्तित्व का कारण बनते हैं। -तरल पदार्थों में श्रेणी क्रम।

गैसों के विपरीत तरल पदार्थ और ठोस को अत्यधिक संघनित मीडिया माना जा सकता है। उनमें, अणु (परमाणु) एक-दूसरे के बहुत करीब स्थित होते हैं और परस्पर क्रिया बल गैसों की तुलना में अधिक परिमाण के कई क्रम के होते हैं। इसलिए, तरल पदार्थ और ठोस में विस्तार की काफी सीमित संभावनाएं होती हैं, जाहिर तौर पर वे एक मनमाना आयतन नहीं ले सकते हैं, और निरंतर दबाव और तापमान पर वे अपना आयतन बनाए रखते हैं, चाहे उन्हें किसी भी आयतन में रखा जाए। एकत्रीकरण की स्थिति से संरचना में अधिक व्यवस्थित स्थिति से कम क्रम वाली स्थिति में संक्रमण भी लगातार हो सकता है। इस संबंध में, एकत्रीकरण की स्थिति की अवधारणा के बजाय, एक व्यापक अवधारणा - चरण की अवधारणा का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

चरण प्रणाली के सभी भागों की समग्रता है जिनकी रासायनिक संरचना समान है और वे समान अवस्था में हैं। यह एक मल्टीफ़ेज़ प्रणाली में थर्मोडायनामिक रूप से संतुलन चरणों के एक साथ अस्तित्व द्वारा उचित है: अपने स्वयं के संतृप्त वाष्प के साथ एक तरल; पिघलने बिंदु पर पानी और बर्फ; दो अमिश्रणीय तरल पदार्थ (ट्राइथाइलमाइन के साथ पानी का मिश्रण), एकाग्रता में भिन्न; अनाकार ठोसों का अस्तित्व जो तरल (अनाकार अवस्था) की संरचना को बनाए रखता है।

पदार्थ की अनाकार ठोस अवस्था यह एक तरल पदार्थ की एक प्रकार की सुपरकूल अवस्था है और सामान्य तरल पदार्थों से काफी अधिक चिपचिपाहट और गतिज विशेषताओं के संख्यात्मक मूल्यों से भिन्न होती है।

पदार्थ की क्रिस्टलीय ठोस अवस्था - यह एकत्रीकरण की एक स्थिति है, जो किसी पदार्थ के कणों (परमाणुओं, अणुओं, आयनों) के बीच बातचीत की बड़ी ताकतों की विशेषता है। ठोस पदार्थों के कण औसत संतुलन स्थितियों के आसपास दोलन करते हैं, जिन्हें क्रिस्टल जाली के नोड कहा जाता है; इन पदार्थों की संरचना को उच्च स्तर के क्रम (लंबी दूरी और छोटी दूरी के क्रम) की विशेषता है - व्यवस्था में क्रम (समन्वय क्रम), संरचनात्मक कणों के अभिविन्यास (अभिविन्यास क्रम) में, या भौतिक गुणों में क्रम ( उदाहरण के लिए, चुंबकीय क्षणों या विद्युत द्विध्रुव क्षणों के अभिविन्यास में)। शुद्ध तरल पदार्थ, तरल और तरल क्रिस्टल के लिए एक सामान्य तरल चरण के अस्तित्व का क्षेत्र क्रमशः चरण संक्रमणों द्वारा कम तापमान की ओर से ठोस (क्रिस्टलीकरण), सुपरफ्लुइड और तरल-अनिसोट्रोपिक अवस्था तक सीमित होता है।

मुझे लगता है कि हर कोई पदार्थ की 3 बुनियादी समुच्चय अवस्थाओं को जानता है: तरल, ठोस और गैसीय। हम हर दिन और हर जगह पदार्थ की इन अवस्थाओं का सामना करते हैं। अक्सर इन्हें पानी के उदाहरण पर माना जाता है। पानी की तरल अवस्था से हम सबसे अधिक परिचित हैं। हम लगातार तरल पानी पीते हैं, यह हमारे नल से बहता है, और हम स्वयं 70% तरल पानी हैं। पानी की दूसरी समुच्चय अवस्था साधारण बर्फ है, जिसे हम सर्दियों में सड़क पर देखते हैं। गैसीय रूप में पानी रोजमर्रा की जिंदगी में भी आसानी से मिल जाता है। जैसा कि हम सभी जानते हैं, गैसीय अवस्था में पानी भाप है। इसे तब देखा जा सकता है जब हम, उदाहरण के लिए, केतली को उबालते हैं। हाँ, 100 डिग्री पर ही पानी तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तित होता है।

ये पदार्थ की तीन समग्र अवस्थाएँ हैं जिनसे हम परिचित हैं। लेकिन क्या आप जानते हैं कि वास्तव में उनमें से 4 हैं? मुझे लगता है कि कम से कम एक बार सभी ने "प्लाज्मा" शब्द सुना होगा। और आज मैं चाहता हूं कि आप प्लाज्मा - पदार्थ की चौथी अवस्था - के बारे में और भी जानें।

प्लाज्मा आंशिक या पूर्ण रूप से आयनित गैस है जिसमें धनात्मक और ऋणात्मक दोनों आवेशों का घनत्व समान होता है। प्लाज्मा को गैस से - पदार्थ की तीसरी अवस्था से तीव्र तापन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। सामान्य तौर पर एकत्रीकरण की स्थिति, वास्तव में, पूरी तरह से तापमान पर निर्भर करती है। एकत्रीकरण की पहली अवस्था वह न्यूनतम तापमान है जिस पर शरीर ठोस रहता है, एकत्रीकरण की दूसरी अवस्था वह तापमान है जिस पर शरीर पिघलना और तरल बनना शुरू कर देता है, एकत्रीकरण की तीसरी अवस्था उच्चतम तापमान है जिस पर पदार्थ बन जाता है गैस. प्रत्येक शरीर, पदार्थ के लिए, एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण का तापमान पूरी तरह से अलग होता है, कुछ के लिए यह कम होता है, कुछ के लिए यह अधिक होता है, लेकिन सभी के लिए यह सख्ती से इसी क्रम में होता है। और किस तापमान पर कोई पदार्थ प्लाज्मा बन जाता है? चूँकि यह चौथी अवस्था है, इसका मतलब है कि इसमें संक्रमण तापमान प्रत्येक पिछली अवस्था की तुलना में अधिक है। और वास्तव में यह है. किसी गैस को आयनित करने के लिए बहुत अधिक तापमान की आवश्यकता होती है। सबसे कम तापमान और कम आयनित (लगभग 1%) प्लाज्मा की विशेषता 100 हजार डिग्री तक का तापमान है। स्थलीय परिस्थितियों में ऐसे प्लाज्मा को बिजली के रूप में देखा जा सकता है। बिजली चैनल का तापमान 30 हजार डिग्री से अधिक हो सकता है, जो सूर्य की सतह के तापमान से 6 गुना अधिक है। वैसे, सूर्य और अन्य सभी तारे भी प्लाज्मा हैं, अक्सर उच्च तापमान वाले भी होते हैं। विज्ञान साबित करता है कि ब्रह्मांड के संपूर्ण पदार्थ का लगभग 99% भाग प्लाज्मा है।

कम तापमान वाले प्लाज्मा के विपरीत, उच्च तापमान वाले प्लाज्मा में लगभग 100% आयनीकरण होता है और तापमान 100 मिलियन डिग्री तक होता है। यह वास्तव में तारकीय तापमान है। पृथ्वी पर, ऐसा प्लाज्मा केवल एक ही मामले में पाया जाता है - थर्मोन्यूक्लियर संलयन पर प्रयोगों के लिए। एक नियंत्रित प्रतिक्रिया काफी जटिल और ऊर्जा-गहन होती है, लेकिन एक अनियंत्रित प्रतिक्रिया ने खुद को विशाल शक्ति के हथियार के रूप में साबित कर दिया है - 12 अगस्त, 1953 को यूएसएसआर द्वारा परीक्षण किया गया एक थर्मोन्यूक्लियर बम।

प्लाज्मा को न केवल तापमान और आयनीकरण की डिग्री के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है, बल्कि घनत्व और अर्ध-तटस्थता के आधार पर भी वर्गीकृत किया जाता है। वाक्यांश प्लाज्मा घनत्वआमतौर पर इसका मतलब है इलेक्ट्रॉन घनत्व, अर्थात्, प्रति इकाई आयतन में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या। ख़ैर, इससे मुझे लगता है कि सब कुछ स्पष्ट है। लेकिन हर कोई नहीं जानता कि अर्ध-तटस्थता क्या है। प्लाज्मा की अर्ध-तटस्थता इसके सबसे महत्वपूर्ण गुणों में से एक है, जिसमें इसके घटक सकारात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों की घनत्व की लगभग सटीक समानता शामिल है। प्लाज्मा की अच्छी विद्युत चालकता के कारण, डेबी लंबाई से अधिक दूरी पर और कभी-कभी प्लाज्मा दोलन की अवधि से अधिक दूरी पर सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों को अलग करना असंभव है। लगभग सभी प्लाज्मा अर्ध-तटस्थ होते हैं। गैर-अर्ध-तटस्थ प्लाज्मा का एक उदाहरण एक इलेक्ट्रॉन किरण है। हालाँकि, गैर-तटस्थ प्लाज़्मा का घनत्व बहुत कम होना चाहिए, अन्यथा कूलम्ब प्रतिकर्षण के कारण वे जल्दी से क्षय हो जाएंगे।

हमने प्लाज़्मा के बहुत कम स्थलीय उदाहरणों पर विचार किया है। लेकिन ये काफी हैं. मनुष्य ने प्लाज्मा का उपयोग अपनी भलाई के लिए करना सीख लिया है। पदार्थ की चौथी समुच्चय अवस्था के लिए धन्यवाद, हम गैस डिस्चार्ज लैंप, प्लाज्मा टीवी, इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग और लेजर का उपयोग कर सकते हैं। साधारण गैस-डिस्चार्ज फ्लोरोसेंट लैंप भी प्लाज्मा हैं। हमारी दुनिया में एक प्लाज़्मा लैंप भी है। इसका उपयोग मुख्य रूप से विज्ञान में अध्ययन के लिए और सबसे महत्वपूर्ण रूप से फिलामेंटेशन सहित कुछ सबसे जटिल प्लाज्मा घटनाओं को देखने के लिए किया जाता है। ऐसे लैंप की तस्वीर नीचे दी गई तस्वीर में देखी जा सकती है:

घरेलू प्लाज़्मा उपकरणों के अलावा, प्राकृतिक प्लाज़्मा भी अक्सर पृथ्वी पर देखा जा सकता है। इसके एक उदाहरण के बारे में हम पहले ही बात कर चुके हैं। यह बिजली है. लेकिन बिजली के अलावा, प्लाज्मा घटना को उत्तरी रोशनी, "सेंट एल्मो की आग", पृथ्वी का आयनमंडल और निश्चित रूप से, आग कहा जा सकता है।

ध्यान दें कि आग और बिजली और प्लाज्मा की अन्य अभिव्यक्तियाँ, जैसा कि हम इसे कहते हैं, जलती हैं। प्लाज्मा द्वारा प्रकाश के इतने उज्ज्वल उत्सर्जन का कारण क्या है? प्लाज्मा चमक आयनों के साथ पुनर्संयोजन के बाद इलेक्ट्रॉनों के उच्च-ऊर्जा अवस्था से निम्न-ऊर्जा अवस्था में संक्रमण के कारण होती है। यह प्रक्रिया उत्तेजित गैस के अनुरूप स्पेक्ट्रम के साथ विकिरण की ओर ले जाती है। इसी कारण प्लाज्मा चमकता है।

मैं प्लाज्मा के इतिहास के बारे में भी थोड़ा बताना चाहूँगा। आख़िरकार, एक समय दूध के तरल घटक और रक्त के रंगहीन घटक जैसे पदार्थों को ही प्लाज़्मा कहा जाता था। 1879 में सब कुछ बदल गया। उसी वर्ष प्रसिद्ध अंग्रेजी वैज्ञानिक विलियम क्रुक्स ने गैसों में विद्युत चालकता की जांच करते हुए प्लाज्मा की घटना की खोज की। सच है, पदार्थ की इस अवस्था को 1928 में ही प्लाज्मा कहा गया था। और यह काम इरविंग लैंगमुइर ने किया था।

अंत में, मैं यह कहना चाहता हूं कि बॉल लाइटनिंग जैसी दिलचस्प और रहस्यमय घटना, जिसके बारे में मैंने इस साइट पर एक से अधिक बार लिखा है, निश्चित रूप से, सामान्य बिजली की तरह, एक प्लास्मोइड भी है। यह शायद सभी स्थलीय प्लाज़्मा घटनाओं में सबसे असामान्य प्लास्मोइड है। आख़िरकार, बॉल लाइटिंग के बारे में लगभग 400 अलग-अलग सिद्धांत हैं, लेकिन उनमें से एक को भी वास्तव में सही नहीं माना गया है। प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, समान लेकिन अल्पकालिक घटनाएं कई अलग-अलग तरीकों से प्राप्त की गई हैं, इसलिए बॉल लाइटिंग की प्रकृति का प्रश्न खुला रहता है।

बेशक, साधारण प्लाज्मा भी प्रयोगशालाओं में बनाया गया था। एक समय यह कठिन था, लेकिन अब ऐसा प्रयोग कठिन नहीं है। चूंकि प्लाज़्मा ने हमारे घरेलू शस्त्रागार में मजबूती से प्रवेश कर लिया है, इसलिए प्रयोगशालाओं में इस पर बहुत सारे प्रयोग हो रहे हैं।

प्लाज्मा के क्षेत्र में सबसे दिलचस्प खोज भारहीनता में प्लाज्मा के साथ प्रयोग था। यह पता चला है कि प्लाज्मा निर्वात में क्रिस्टलीकृत होता है। यह इस प्रकार होता है: प्लाज्मा के आवेशित कण एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करना शुरू कर देते हैं, और जब उनकी मात्रा सीमित होती है, तो वे अलग-अलग दिशाओं में बिखरते हुए, उन्हें आवंटित स्थान पर कब्जा कर लेते हैं। यह बिल्कुल क्रिस्टल जाली के समान है। क्या इसका मतलब यह नहीं है कि प्लाज्मा पदार्थ की पहली एकत्रित अवस्था और तीसरी अवस्था के बीच की समापन कड़ी है? आख़िरकार, यह गैस के आयनीकरण के कारण प्लाज्मा बन जाता है, और निर्वात में, प्लाज्मा फिर से ठोस हो जाता है। लेकिन यह सिर्फ मेरा अनुमान है.

अंतरिक्ष में प्लाज्मा क्रिस्टल की भी एक अजीब संरचना होती है। इस संरचना को केवल अंतरिक्ष में, वास्तविक अंतरिक्ष निर्वात में ही देखा और अध्ययन किया जा सकता है। यहां तक ​​कि अगर आप पृथ्वी पर एक वैक्यूम बनाते हैं और वहां प्लाज्मा डालते हैं, तो गुरुत्वाकर्षण आसानी से अंदर बनने वाली पूरी "तस्वीर" को निचोड़ लेगा। हालाँकि, अंतरिक्ष में, प्लाज़्मा क्रिस्टल आसानी से उड़ जाते हैं, जिससे एक अजीब आकार की त्रि-आयामी संरचना बन जाती है। पृथ्वी वैज्ञानिकों को कक्षा में प्लाज्मा के अवलोकन के परिणाम भेजने के बाद, यह पता चला कि प्लाज्मा में घूमते हुए हमारी आकाशगंगा की संरचना की एक अजीब तरीके से नकल करते हैं। और इसका मतलब यह है कि भविष्य में प्लाज्मा का अध्ययन करके यह समझना संभव होगा कि हमारी आकाशगंगा का जन्म कैसे हुआ। नीचे दी गई तस्वीरें वही क्रिस्टलीकृत प्लाज्मा दिखाती हैं।

एकत्रीकरण की अवस्था- पदार्थ की एक अवस्था जो कुछ गुणात्मक गुणों द्वारा विशेषता होती है: मात्रा और आकार बनाए रखने की क्षमता या असमर्थता, लंबी दूरी और छोटी दूरी के क्रम की उपस्थिति या अनुपस्थिति, और अन्य। एकत्रीकरण की स्थिति में बदलाव के साथ मुक्त ऊर्जा, एन्ट्रापी, घनत्व और अन्य बुनियादी भौतिक गुणों में उछाल जैसा बदलाव हो सकता है।
एकत्रीकरण की तीन मुख्य अवस्थाएँ हैं: ठोस, तरल और गैस। कभी-कभी प्लाज्मा को एकत्रीकरण की स्थिति के रूप में वर्गीकृत करना पूरी तरह से सही नहीं होता है। एकत्रीकरण की अन्य अवस्थाएँ भी हैं, उदाहरण के लिए, लिक्विड क्रिस्टल या बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट। एकत्रीकरण की स्थिति में परिवर्तन थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं हैं जिन्हें चरण संक्रमण कहा जाता है। निम्नलिखित किस्में प्रतिष्ठित हैं: ठोस से तरल तक - पिघलना; तरल से गैसीय तक - वाष्पीकरण और उबलना; ठोस से गैसीय तक - उर्ध्वपातन; गैसीय से तरल या ठोस तक - संक्षेपण; तरल से ठोस तक - क्रिस्टलीकरण। एक विशिष्ट विशेषता प्लाज्मा अवस्था में संक्रमण की तीव्र सीमा का अभाव है।
समग्र राज्य की परिभाषाएँ हमेशा सख्त नहीं होती हैं। तो, ऐसे अनाकार पिंड होते हैं जो तरल की संरचना को बनाए रखते हैं और उनमें थोड़ी तरलता और आकार बनाए रखने की क्षमता होती है; लिक्विड क्रिस्टल तरल होते हैं, लेकिन साथ ही उनमें ठोस पदार्थों के कुछ गुण भी होते हैं, विशेष रूप से, वे उनके माध्यम से गुजरने वाले विद्युत चुम्बकीय विकिरण को ध्रुवीकृत कर सकते हैं। भौतिकी में विभिन्न अवस्थाओं का वर्णन करने के लिए, थर्मोडायनामिक चरण की एक व्यापक अवधारणा का उपयोग किया जाता है। ऐसी घटनाएँ जो एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण का वर्णन करती हैं, महत्वपूर्ण घटनाएँ कहलाती हैं।
किसी पदार्थ की समग्र स्थिति उन भौतिक स्थितियों पर निर्भर करती है जिनमें वह स्थित है, मुख्यतः तापमान और दबाव पर। निर्धारण मात्रा अणुओं की परस्पर क्रिया की औसत संभावित ऊर्जा और उनकी औसत गतिज ऊर्जा का अनुपात है। तो, एक ठोस शरीर के लिए यह अनुपात 1 से अधिक है, गैसों के लिए यह 1 से कम है, और तरल पदार्थों के लिए यह लगभग 1 के बराबर है। किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण अचानक परिवर्तन के साथ होता है। इस अनुपात का मान, अंतर-आणविक दूरियों और अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं में अचानक परिवर्तन से जुड़ा है। गैसों में, अंतर-आणविक दूरियाँ बड़ी होती हैं, अणु लगभग एक-दूसरे के साथ संपर्क नहीं करते हैं और पूरे आयतन को भरते हुए लगभग स्वतंत्र रूप से चलते हैं। तरल और ठोस पदार्थों में - संघनित मीडिया - अणु (परमाणु) एक दूसरे के बहुत करीब स्थित होते हैं और अधिक मजबूती से परस्पर क्रिया करते हैं।
इससे उनकी मात्रा के तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों का संरक्षण होता है। हालाँकि, ठोस और तरल पदार्थों में अणुओं की गति की प्रकृति अलग-अलग होती है, जो उनकी संरचना और गुणों में अंतर को स्पष्ट करती है।
क्रिस्टलीय अवस्था में ठोस पदार्थों में, परमाणु केवल क्रिस्टल जाली के नोड्स के पास कंपन करते हैं; इन निकायों की संरचना को उच्च स्तर के क्रम की विशेषता है - लंबी दूरी और छोटी दूरी का क्रम। किसी तरल पदार्थ के अणुओं (परमाणुओं) की ऊष्मीय गति संतुलन स्थितियों के आसपास छोटे उतार-चढ़ाव और एक संतुलन स्थिति से दूसरे में लगातार छलांग का एक संयोजन है। उत्तरार्द्ध कणों की व्यवस्था में केवल छोटी दूरी के क्रम के तरल पदार्थों में अस्तित्व का निर्धारण करते हैं, साथ ही साथ उनकी अंतर्निहित गतिशीलता और तरलता भी।
एक। ठोस- आयतन और आकार बनाए रखने की क्षमता की विशेषता वाली अवस्था। किसी ठोस वस्तु के परमाणु संतुलन की अवस्था में केवल छोटे-छोटे दोलन करते हैं। इसमें लंबी दूरी और छोटी दूरी दोनों का ऑर्डर है।
बी। तरल- पदार्थ की वह अवस्था जिसमें इसकी संपीड़ितता कम होती है, अर्थात यह अपना आयतन तो अच्छी तरह बनाए रखता है, लेकिन अपना आकार बनाए रखने में सक्षम नहीं होता है। तरल पदार्थ आसानी से उस बर्तन का आकार ले लेता है जिसमें उसे रखा जाता है। किसी तरल पदार्थ के परमाणु या अणु संतुलन अवस्था के निकट कंपन करते हैं, अन्य परमाणुओं द्वारा बंद होते हैं, और अक्सर अन्य मुक्त स्थानों पर कूद जाते हैं। केवल छोटी दूरी का ऑर्डर है.
गलन- यह किसी पदार्थ का एकत्रीकरण की ठोस अवस्था (पदार्थ की समग्र अवस्थाएँ देखें) से तरल में संक्रमण है। यह प्रक्रिया गर्म करने के दौरान होती है, जब शरीर को एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा +Q प्रदान की जाती है। उदाहरण के लिए, कम पिघलने वाली धातु का सीसा ठोस अवस्था से तरल अवस्था में चला जाता है यदि इसे 327 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म किया जाता है। सीसा गैस स्टोव पर आसानी से पिघल जाता है, उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील के चम्मच में (यह ज्ञात है) कि गैस बर्नर का लौ तापमान 600-850 डिग्री सेल्सियस है, और स्टील के पिघलने का तापमान - 1300-1500 डिग्री सेल्सियस है)।
यदि सीसे को पिघलाते समय उसका तापमान मापा जाए तो पता चलता है कि पहले तो यह धीरे-धीरे बढ़ता है, लेकिन एक निश्चित क्षण के बाद और अधिक गर्म करने के बावजूद स्थिर रहता है। यह क्षण पिघलने से मेल खाता है. तापमान तब तक स्थिर रखा जाता है जब तक कि सारा सीसा पिघल न जाए, और उसके बाद ही यह फिर से बढ़ना शुरू हो जाता है। जब तरल सीसे को ठंडा किया जाता है, तो विपरीत देखा जाता है: तापमान तब तक गिरता है जब तक कि जमना शुरू नहीं हो जाता है और जब तक सीसा ठोस चरण में नहीं चला जाता है, तब तक तापमान हर समय स्थिर रहता है, और फिर फिर से कम हो जाता है।
सभी शुद्ध पदार्थ एक जैसा व्यवहार करते हैं। पिघलने के दौरान तापमान की स्थिरता का बहुत व्यावहारिक महत्व है, क्योंकि यह थर्मामीटर को कैलिब्रेट करने, फ़्यूज़ और संकेतक बनाने की अनुमति देता है जो कड़ाई से निर्दिष्ट तापमान पर पिघलते हैं।
क्रिस्टल में परमाणु अपनी संतुलन स्थिति के बारे में कंपन करते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, दोलन आयाम बढ़ता है और एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंच जाता है, जिसके बाद क्रिस्टल जाली नष्ट हो जाती है। इसके लिए अतिरिक्त थर्मल ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए पिघलने की प्रक्रिया के दौरान तापमान नहीं बढ़ता है, हालांकि गर्मी का प्रवाह जारी रहता है।
किसी पदार्थ का गलनांक दबाव पर निर्भर करता है। उन पदार्थों के लिए जिनकी मात्रा पिघलने के दौरान बढ़ जाती है (और उनमें से अधिकांश), दबाव में वृद्धि से पिघलने बिंदु बढ़ जाता है और इसके विपरीत। पानी में, पिघलने के दौरान आयतन कम हो जाता है (इसलिए, जब यह जम जाता है, तो पानी पाइप तोड़ देता है), और जब दबाव बढ़ता है, तो बर्फ कम तापमान पर पिघलती है। बिस्मथ, गैलियम और कच्चा लोहा के कुछ ग्रेड समान तरीके से व्यवहार करते हैं।
वी गैस- अच्छी संपीड्यता, आयतन और आकार दोनों को बनाए रखने की क्षमता की कमी की विशेषता वाली स्थिति। गैस उसे प्रदान की गई संपूर्ण मात्रा पर कब्ज़ा कर लेती है। गैस के परमाणु या अणु अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से व्यवहार करते हैं, उनके बीच की दूरी उनके आकार से बहुत अधिक होती है।
प्लाज्मा, जिसे अक्सर पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति के रूप में जाना जाता है, परमाणुओं के उच्च स्तर के आयनीकरण में गैस से भिन्न होता है। ब्रह्मांड में अधिकांश बैरोनिक पदार्थ (द्रव्यमान के अनुसार लगभग 99.9%) प्लाज्मा अवस्था में है।
जी.सी सुपर तरल- तापमान और दबाव में एक महत्वपूर्ण बिंदु तक एक साथ वृद्धि के साथ होता है, जिस पर गैस के घनत्व की तुलना तरल के घनत्व से की जाती है; इस स्थिति में, तरल और गैसीय चरणों के बीच की सीमा गायब हो जाती है। सुपरक्रिटिकल द्रव में असाधारण रूप से उच्च घुलनशील शक्ति होती है।
डी। बोस-आइंस्टीन घनीभूत- बोस गैस को परम शून्य के करीब तापमान तक ठंडा करके प्राप्त किया जाता है। परिणामस्वरूप, कुछ परमाणु सख्ती से शून्य ऊर्जा वाली अवस्था में हैं (अर्थात, न्यूनतम संभव क्वांटम अवस्था में)। बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट सुपरफ्लुइडिटी और फिशबैक अनुनाद जैसे कई क्वांटम गुण प्रदर्शित करता है।
इ। फर्मिओनिक संघनन- फर्मियन परमाणुओं से युक्त गैसों में "परमाणु कूपर जोड़े" के बीसीएस मोड में बोस-संघनन है। (यौगिक बोसॉन के बोस-आइंस्टीन संघनन की पारंपरिक विधि के विपरीत)।
ऐसे फर्मिओनिक परमाणु संघनन सुपरकंडक्टर्स के "रिश्तेदार" हैं, लेकिन कमरे के तापमान और उससे ऊपर के क्रम के एक महत्वपूर्ण तापमान के साथ।
पतित पदार्थ - फ़र्मी गैस प्रथम चरण इलेक्ट्रॉन अपक्षयी गैस, सफेद बौनों में देखी गई, तारों के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। दूसरा चरण न्यूट्रॉन अवस्था है जहां पदार्थ अति उच्च दबाव में गुजरता है, जो प्रयोगशाला में अभी तक 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 का होता है। इस मामले में 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, न्यूट्रॉन अवस्था में, विभिन्न मेसॉन पैदा होने और नष्ट होने लगते 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 गायब होने वाले क्वार्क और ग्लूऑन शामिल हैं। शायद डिकॉन्फाइनमेंट दो चरणों में होता है।
तापमान में वृद्धि के बिना दबाव में और असीमित वृद्धि के साथ, पदार्थ एक ब्लैक होल में ढह जाता है।
दबाव और तापमान दोनों में एक साथ वृद्धि के साथ, अन्य कण क्वार्क और ग्लूऑन में जुड़ जाते हैं। प्लैंक तापमान के करीब तापमान पर पदार्थ, स्थान और समय का क्या होता है यह अभी भी अज्ञात है।
अन्य राज्य
गहरी शीतलन के दौरान, कुछ (किसी भी तरह से सभी नहीं) पदार्थ अतिचालक या अतितरल अवस्था में चले जाते हैं। बेशक, ये अवस्थाएँ अलग-अलग थर्मोडायनामिक चरण हैं, लेकिन अपनी गैर-सार्वभौमिकता के कारण वे शायद ही पदार्थ की नई समग्र अवस्था कहलाने लायक हैं।
अमानवीय पदार्थ जैसे पेस्ट, जैल, सस्पेंशन, एरोसोल इत्यादि, जो कुछ शर्तों के तहत ठोस और तरल पदार्थ और यहां तक ​​कि गैस दोनों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं, उन्हें आमतौर पर बिखरी हुई सामग्री के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, न कि पदार्थ की किसी विशिष्ट समुच्चय अवस्था में।

तापमान और दबाव के आधार पर, कोई भी पदार्थ एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं को अपनाने में सक्षम होता है। ऐसी प्रत्येक अवस्था को कुछ गुणात्मक गुणों की विशेषता होती है जो किसी दिए गए एकत्रीकरण अवस्था के लिए आवश्यक तापमान और दबाव के ढांचे के भीतर अपरिवर्तित रहते हैं।

समुच्चय अवस्थाओं के विशिष्ट गुणों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, ठोस अवस्था में किसी पिंड की अपना आकार बनाए रखने की क्षमता, या इसके विपरीत, किसी तरल पिंड की आकार बदलने की क्षमता। हालाँकि, कभी-कभी पदार्थ की विभिन्न अवस्थाओं के बीच की सीमाएँ काफी धुंधली होती हैं, जैसे कि तरल क्रिस्टल या तथाकथित "अनाकार पिंड" के मामले में, जो ठोस पदार्थों की तरह लोचदार और तरल पदार्थों की तरह तरल हो सकते हैं।

एकत्रीकरण की अवस्थाओं के बीच संक्रमण मुक्त ऊर्जा की रिहाई, घनत्व, एन्ट्रापी या अन्य भौतिक मात्रा में परिवर्तन के साथ हो सकता है। एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण को चरण संक्रमण कहा जाता है, और ऐसे संक्रमणों के साथ होने वाली घटनाओं को महत्वपूर्ण घटना कहा जाता है।

ज्ञात समुच्चय राज्यों की सूची