Агрегатни състояния - продължение

В предишното видео разгледахме три от агрегатните състояния на веществата: познатите ни от ежедневието. Това са твърдото, течното и газообразното състояние. Споменах също, че има и четвърто състояние, но не го разгледах, защото с него не се занимава въведението в химията. Но в коментарите към онова видео се зароди дискусия за него. Затова ще разкажа малко за това четвърто състояние. То е плазмата. Ще използвам подходящ за нея ярък цвят. Плазма. Смята се за отделно агрегатно състояние, защото, макар да има някои от свойствата на газовете и по някои показатели да може да се причисли към тях, плазмата има свойства на проводимост, които газовете не притежават. Когато чуеш за пръв път за плазмата, тя изглежда като доста странна идея. В първото видео казах, че тя съществува само при високи температури, което не е на 100% вярно. Не е задължително температурите да са високи, трябва да спомена допълнителните условия, като много силно електромагнитно поле. Трябва да въздейства нещо, което да избие електроните от молекулите на газовете, които иначе биха си ги запазили. Нещо подобно се случва с металите. Когато говорим за метални връзки, си представяме море от електрони. Да вземем за пример желязото. Повечето метали имат твърде много електрони и обикновено се стремят да ги отдадат. Техните електрони се носят извън атома и създават едно огромно море от електрони. Самите атоми остават да плуват в него като положително заредени йони. Това е, защото са дарили от електроните си на електронното море. Тези йони се привличат към електронното си море; това ги прави ковки и, по-важно, електропроводими. Частиците им са събрани близко една до друга в много плътна структура. Плазмата, от своя страна, се получава от газове, а частиците в тях са на големи разстояния помежду си. И така, имаме газови частици с висока кинетична енергия. Макар да не е задължително, налягането може да е много ниско. Те се движат наоколо и се сблъскват една с друга, но не са близо една до друга. Не поддържат постоянна структура. Не се търкат, както правят течностите. Но какво се случва при плазмата? Там действа толкова силно електромагнитно поле, че електроните се стремят да се отделят. И така, тези електрони започват да отскачат от плазмата. При твърдия метал има негова собствена форма, а плазмата заема формата на съда, както газовете. Понякога я описват като йонизиран газ. Определението „йонизиран“ се дължи на избитите електрони. Когато електроните се избият, атомите, преди това неутрални, придобиват положителен заряд. Това позволява на плазмата да провежда електричество. Тъй като вече електроните могат да се движат сами. Къде може да се намери това странно състояние на веществото? Най-близо до нас го намираме в светкавиците. За тях е нужно отделно видео. Идеята е, че се образува огромна разлика в потенциала между облаците и земята. Тази голяма разлика в напрежението между тези два полюса кара електрони от облака да се стремят към земята. Горе се натрупват електрони, които са привлечени от земята. Те не могат да я стигнат, защото въздухът е много лош проводник. Въздухът е изолатор. Получава се толкова голям ектрически потенциал, че си представям как електроните се стремят да избягат от своите молекули, от облака. Електроните започват да се движат по посока на въздушните молекули. Като казваме въздух, имаме предвид газовата смес от кислород, азот и въглероден диоксид. Електроните се отделят от облака. Те се смесват с въздуха и образуват йонизиран въздух. В даден момент въздухът става толкова йонизиран, че се образува проводимост от облака към земята. Тази проводимост всъщност е плазмено състояние на въздуха. Проводимостта позволява изключително високи температури и електроните да потекат чак до земята. Друг пример, с който можем да си представим агрегатното състояние плазма, са звездите. При тях действат изключително силни електромагнитни полета и налягане. Представям го силно опростено, но в тези условия се получава състояние, в което електроните могат да се отделят от вещества, които обикновено не отдават електрони. Ще обърна внимание на това състояние, защото е интересна тема. И то съществува във вселената. На космическо ниво, тъй като звездите са обикновено от плазма, плазмата е най-често срещаното агрегатно състояние във вселената. Макар, че в нашето ежедневие срещаме най-вече твърди, течни и газообразни вещества. Искам да направя и още едно уточнение към предишното видео: за връзките между молекулите на водата. Да вземем твърдото ѝ състояние. Имаме кислороден атом, водороден атом и още един водороден. Има двойка електрони тук и тук. Ето тук идва втора молекула: водород, кислород и водород. До този водород има друг кислороден атом, и той е част от молекула. Има два водородни атома. Тази молекула също има две свободни електроннни двойки. Тази идея е обяснена вече много пъти, че кислородът е в такава степен по-електроотрицателен, че обсебва електроните. И така, кислородната страна на молекулата има частичен отрицателен заряд. Докато водородната страна остава с частичен положителен заряд. Тъй като всички електрони на водорода прекарват повече време близо до кислородния атом, водородът остава като самичък протон, плуващ до него. В повечето случаи водородът няма дори неутрони. Това води до частичния положителен заряд на водородната страна на молекулата. Положително заредената страна на водната молекула се привлича от негативно заредената страна на съседната. Нарекох това полярна връзка, тъй като си спомням още химията от гимназията; това всъщност това е водородна връзка. И така, имаме водородна връзка тук и тук. Просто преди използвах различен термин. Искам да уточня това, защото е по-вероятно да го срещнеш по такъв начин. Не искам да те обърквам. Това е връзката, причинена от частично положителния заряд на водородния атом, чийто електрон е привлечен от кислородния атом, и от частично отрицателния заряд на кислородния атом във водната молекула, който е „откраднал“ електроните от водородните атоми в нея. Връзката се чертае така и се нарича водородна връзка. Водородните връзки се образуват между водороден атом и само няколко силно електроотрицателни атоми: азот, флуор и кислород. Това са трите най-силно електроотрицателни атоми. В молекулата на амоняка (NH₃) свързаният а водородни атоми азот е толкова електроотрицателен, че се получава същата ситуация. Всички електрони кръжат около азота и при него се получава частично отрицателен заряд, а частично положителен - при водорода. Същото е и с водородния флуорид, молекулата на HF има подобна полярност. Тя образува същия вид водородни връзки. В случая на амоняка, водородните атоми се привличат към азотната страна на молекулите и образуват водородни връзки. Надявам се, че обясних това добре. След като видя тези уточнения към предишното видео, вече можеш да преминеш и към решаването на задачи, например за агрегатните състояния на водата. Но засега ще приключим с това видео.