Cấu trúc của chất. Sự chuyển thể SVIP

I. MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ VỀ CẤU TẠO CHẤT

Mô hình động học phân tử về cấu tạo chất gồm 3 nội dung chính:

- Chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là phân tử.

- Phân tử luôn chuyển động không ngừng; nhiệt độ càng cao, phân tử chuyển động càng nhanh.

- Giữa các phân tử tồn tại lực hút và lực đẩy, gọi chung là lực liên kết phân tử.

Mô hình động học phân tử giúp giải thích cấu trúc của chất rắn, lỏng, khí và quá trình chuyển thể giữa các trạng thái này (như nóng chảy, bay hơi, ngưng tụ,…).

Bằng chứng trực quan cho sự tồn tại và chuyển động không ngừng của các phân tử là hiện tượng chuyển động Brown - chuyển động hỗn loạn, không đều của các hạt rất nhỏ khi bị va chạm ngẫu nhiên bởi các phân tử của chất khí hoặc chất lỏng xung quanh.

Quỹ đạo chuyển động của hạt phấn hoa trong nước

II. CẤU TRÚC CỦA CHẤT RẮN, CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ

Dựa vào khoảng cách và cách sắp xếp của các phân tử, cấu trúc của chất rắn, lỏng, khí có thể được mô tả sơ lược như sau:

- Phân tử càng xa nhau, lực liên kết càng yếu.

- Phân tử sắp xếp càng trật tự, lực liên kết càng mạnh.

III. SỰ CHUYỂN THỂ

1. Sự chuyển thể

Chất có thể chuyển đổi giữa các trạng thái rắn, lỏng và khí:

- Khi nhiệt độ tăng: Rắn \(\rarr\) Lỏng \(\rarr\) Khí.

- Khi nhiệt độ giảm: Khí \(\rarr\) Lỏng \(\rarr\) Rắn.

Một số chất còn có thể chuyển trực tiếp từ rắn sang khí (thăng hoa) hoặc từ khí sang rắn (ngưng kết).

Sơ đồ các hình thức chuyển thể

2. Dùng mô hình động học phân tử giải thích sự chuyển thể

Khi chuyển động hỗn loạn, các phân tử va chạm và truyền năng lượng cho nhau.
Phân tử nhận nhiều năng lượng hơn sẽ chuyển động nhanh hơn, làm khoảng cách giữa chúng tăng và lực liên kết yếu dần.

a. Giải thích sự hoá hơi

Hóa hơi gồm hai hình thức: bay hơi và sôi.

- Bay hơi là quá trình xảy ra chỉ ở mặt thoáng chất lỏng. Một số phân tử có đủ động năng để vượt qua lực liên kết, thoát ra ngoài thành hơi.

- Sôi là quá trình hóa hơi diễn ra cả bên trong lẫn trên mặt thoáng. Khi nhiệt độ đạt tới điểm sôi (ví dụ với nước là 100 °C), các bọt khí và hơi nước hình thành, nổi lên và thoát ra khỏi chất lỏng, tạo thành hơi.

b. Giải thích sự nóng chảy của chất rắn kết tinh

Ở trạng thái rắn, các phân tử xếp chặt có trật tự trong lưới tinh thể, tạo nên cấu trúc cứng và ổn định.
Khi nhiệt độ tăng, phân tử hấp thụ năng lượng. Đến nhiệt độ nóng chảy, năng lượng đủ lớn để phân tử phá vỡ liên kết, chuyển sang chuyển động tự do và chất rắn biến thành chất lỏng.