Агрегатное состояние молока. Что такое агрегатное состояние? Агрегатное состояние вещества

Почему масло тает? Клуб почемучек. Агрегатное состояние молока


ИЗМЕНЕНИЕ МОЛОКА ПРИ ХРАНЕНИИ И ОХЛАЖДЕНИИ

В процессе охлаждения (и длительного хранения) молока на фермах и заводах при температуре 3…5Х происходит в той или иной степени изменение почти всех основных составных частей молока и его свойств, Более значительному изменению подверга­ются белки и жир, менее значительному — витамины, соли. Нару­шение структуры белковых и липидных компонентов часто сопро­вождается ухудшением органолептических, физико-химических и технологических свойств молока. Вследствие перехода жира из жидкого состояния в твердое несколько повышается вязкость и плотность молока, титруемая кислотность увеличивается на 0,5…2Т и т. д.

Белки. Во время охлаждения (и хранения) молока при низких по­ложительных температурах белковая система молока (в основном казеин) может претерпевать серьезные изменения. Ослабляются гид­рофобные взаимодействия, что приводит к выходу из состава казеи­новых мицелл 3-казеика и фосфата кальция, меняется структура ми­целл. Растворимый р-казеин подвергается действию пативных и бак­териальных протеаз, В результате повышается дисперсность казеина и меняются технологические свойства молока.

Известно, что длительное хранение молока при 4’С сопровожда­ется возрастанием количества растворимого казеина, достигающего через 48 ч хранения 22,..42% всего казеина (рис. 5.1).

Растворимый казеин охлажденного молока представлен главным образом р-казеином, который легко диссоции­рует с поверхности и из внутренней ча­сти мицелл при понижении температу­ры молока. Максимальное количество растворимого р-казеина через 48 ч хра­нения молока при 4°С может составлять 30… 60% всего Р-казеина.

Рис. 5.1. Изменение количества растворимо­го казеина в процессе хранения сырого мо­лока при температуре (по Али и др.): 1 — 4’С;2— Ю’С;3— 15’С

Таким образом, в процессе охлаждения к длительного хранения молока при низких температурах происходит изменение структуры казеиновых мицелл с выходом из их состава части казеина, в первую очередь (i-казеина. fi-Казеин переходит в плазму молока в виде мо­номеров, которые чувствительны к действию нативных и бактери­альных протеаз. В результате протсолиза |3-казеин распадается на у-казенны и фосфопептиды.

ГГротеолиз фракций казеина в молоке могут катализировать ще­лочные и кислые нативпые и бактериальные п роте азы. Протеолиз 3-ка — зеина, вероятно, вызывает в основном нативная щелочная протеаза.

В молоке содержится нативная протеаза, идентичная ферменту плазмы крови животных плазмину и относящаяся к классу щелоч­ных (сериновых) протеаз. Щелочные протеазы имеют максимум ак­тивности при слабощелочном рН 7,5…8 и температуре 37"С, но про­являют достаточно высокую активность при рН 6,5.. 9 и низких тем­пературах. Они и н гиб иру юте я типичными ингибиторами трипсина и гидролизуют пептидные связи, образованные Apr и Лиз. По-види­мому плазмин (или era неакгивная форма плазмшюген) переходит в молоко из плазмы крови. Особенно много плазмина содержит моло­зиво и маститное молоко. Вместе с плазмином в молоко переходят активаторы и ингибиторы фермента.

Плазмин обладает специфичностью по отношению к фракциям казеина — предпочтительно атакует р — и а^-казеин (и возможно — к-казеин) и неактивен по отношению к а8|-казеину.

Действие фермента на (3-казеин проявляется в расщеплении пеп­тидных связей Лиз(28)—Лиз(29), Лиз(105)-Гис(106) и Лиз(107) — Глу(108) в его полипептидной цепи (см. рис. 2.3 нас. 66). В результа­те протеолиза образуются 7,-, уу — и у.-казенны и фосфопептиды (фрак­ции 5 и 8 протеозо — пептонов).

Образование у-казеинов в моло­ке при охлаждении и хранении при различных температурах, представ­лено на рис. 5.2. Более высокая ско­рость протеолиза р-казеина при низ-

Продолжительность жрменм, ч

Рис. 5.2. Изменение количества-у-казеина в процессе хранения молока при равных темперачурах (по Раймердесу): 1—А’С\2— 1 ГС; J-26’С

Ких температурах по сравнению с Еротеолизом при высоких темпе­ратурах обусловлена разной чувствительностью к действию фермен — та мономерной и мицеллярной форм (3-казеина.

Изменение структуры казеиновых мицелл в процессе охлаждения и хранения молока при низких температурах сопровождается изме­нением технологических свойств. В первую очередь увеличивается продолжительность сычужного свертывания молока и снижается ка­чество образовавшихся сгустков — плотность, эластичность, интен­сивность еинерезиса и т. д. Также снижается термоустойчивость мо­лока, особенно резко после хранения в течение 72 ч.

Распад белков в сыром охлажденном молоке при длительном хра — нении могуг вызывать также протеолитические ферменты психро — трофных бактерий родов Pseudomonas, Achromobacter, AJcaligensn др. Известно, что бактериальные протеазы в большей степени атакуют к-казеин, чем Я — и а5-казеин, однако они могут способствовать обра­зованию горьких пептидов и других нежелательных продуктов, при­дающих молоку посторонние привкусы.

Таким образом, охлаждение и длительное хранение сырого моло­ка при низких температурах способствует образованию у-казеина и других продуктов распада казеина, которые могут отрицательно али — ять на технологические свойства (способность свертываться под дей­ствием сычужного фермента, структурно-механические и синерети — ческие свойства белковых сгустков, термоустойчивость и др.), на вы­ход сыра и других белковых продуктов (у-казеин не свертывается сы­чужным ферментом и -«теряется» с сывороткой), а также на органо — лептические свойсгва молока и готовых продуктов.

В связи с этим следует избегать длительного хранения сырого мо­лока перед переработкой в белковые продукты и молочные консер­вы, а если длительное хранение неизбежно, необходимо применять пастеризацию или термпзацию (более мягкую тепловую обработку при температуре 60.,.65"С с выдержкой от 2 до 20 с и выше) молока перед хранением.

Лкгшды. В процессе охлаждения и хранения охлажденного мо­лока меняется агрегатное состояние триацилглицеринов молочно­го жира, в результате которого нарушается структура оболочек жи­ровых шариков. Оболочка приобретает хрупкость и проницаемость для жидкого жира, то есть наступает дестабилизация жира с обра­зованием свободного жира. Перемешивание молока увеличивает степень дестабилизации. Затем наступает гидролиз свободного жира под действием липолитических ферментов — липолиз. Рас­пад молочного жира с освобождением жирных кислот сопровож­дается появлением пороков вкуса молока — прогорклого, салис­того и других привкусов. Гидролиз жира может быть вызван в ос­новном нативными липазами и в какой-то степени — липазами пеихротрофных микроорганизмов. При хранении молока в усло­виях низких температур бактериальные липазы играют по-види — мому, незначительную роль в липолизе. Гидролитическое прогор — кание может быть обусловлено деятельностью пеихротрофных бак­терий лишь при содержании их в количестве свыше 106,.,107 кле­ток в 1 см1. Вместе с тем нативные липазы, вступая в контакт с жи­ром при определенных условиях, вызывают его гидролиз, При этом различают два вида липолиза: спонтанный (самопроизвольный) и индуцированный (наведенный).

Спонтанный липолиз происходит при охлаждении молока, склон­ного к прогорканию. В процессе охлаждения плазменная липаза, свя­зываясь с оболочками шариков жира становится мембранной и вы­зывает гидролиз жира. Чувствительность молока к липолизу обуслов­ливается зоотехническими факторами — индивидуальными особен­ностями животных, их физиологическим состоянием, стадией лак­тации, режимами кормления и др. Спонтанный липолиз особенно характерен для стародойного молока и молока, полученного от боль­ных маститом животных,

Индуцированный липолиз возникает при разрушении оболочек ша­риков жира в процессе получения и обработки молока с одновремен­ным активированием липазы. Прогорканию молока способствуют многочисленные факторы, К ним следует отнести нарушение техни­ки машинного доения — неправильную установку молокопроводов, завышение их диаметра, особенно на стыках, подсос воздуха в систе­ме и пр. Установлено, что частота возникновения липолиза молока при доении коров вручную в 1,5,,,2 раза ниже, чем при машинном доении. Сильное разрушение оболочек шариков жира и повышение активности липазы обусловлено интенсивным механическим воздей­ствием на молоко при транспортировании, а также многократным перемешиванием и перекачиванием в процессе длительного хране­ния при низких температурах. Так, содержание свободных жирных кислот (СЖК) в молоке к концу первых суток хранения при 3…5*С увеличивается (поданным ВНИМИ) в среднем на 30%, к концу вто­рых суток — на 50%,

Прогоркание молока наступает при определенном содержании СЖК. Так, прогорклый вкус и посторонние запахи {кормовой, мыль­ный, рыбный) молоко приобретает при концентрации СЖК более 20мг% (данные В, Г. Атраментовой), Поданным М. С — Уманского, концентрация СЖК должна превышать 42 мг%, а по данным В. П. Шидловской — быть равной 25,6…34 ш%.

Степень влияния отдельных жирных кислот на вкус молока не вы­яснена. Одни исследователи считают, что прогорклый вкус молока обусловливает преимущественно масляная кислота, другие полага­ют, что каприновая и лауриновая. Возможно, все жирные кислоты от С4 до С]2 в равной степени влияют на вкус молока, так как имеют почти одинаковые пороги чувствительности в молоке.

Молочные продукты, и особенно масло, выработанное из моло­ка, в котором протекают липолитические процессы, имеют пороки вкуса и запаха. Для их предупреждения необходимо соблюдать пра­вила получения, транспортирования и хранения молока, а также кон­тролировать степень липолиза перед его переработкой. Количество СЖК можно определить путем титрования молочного жира, выде­ленного из молока, раствором гидроксида калия. На практике при­годность молока для переработки на масло и другие молочные про­дукты контролируют в основном органолептическим путем.

В промессе охлаждения и хранения молока происходит частич­ный переход фосфолипидов из оболочек жировых шариков в плаз­му. Скорость перехода зависит от температуры охлаждения, продол­жительности хранения и степени механического воздействия на мо­локо.

Соли, витамины и ферменты. При охлаждении, хранении и транс­портировании молока наблюдается перераспределение форм мине­ральных веществ, некоторое снижение количества водорастворимых витаминов и повышение активности некоторых ферментов. Так, часть мицеллярного фосфата кальция приобретает растворимость и пере­ходит в плазму (сыворотку). Снижения содержания витаминов при охлаждении и хранении молока почти не наблюдается. Исключение составляет аскорбиновая кислота и в меньшей степени — тиамин и рибофлавин. При хранении охлажденного молока в течение 2 сут ас­корбиновая кислота разрушается на 18%, а в течение 3 сут — на 30..,70% (в зависимости от температуры хранения). Охлаждение и хранение молока может вызвать повышение активности плазмина, липазы и ксантиноксидазы.

molokoportal.ru

Почему масло тает? Клуб почемучек :: Это интересно!

«Почему масло тает в горячей каше?»

Чтобы ответить на этот вопрос, мы займемся научными экспериментами прямо на кухне. Ведь именно тут можно найти все необходимые материалы для сегодняшних опытов. 

почему масло тает Действительно, если достать из холодильника твердый кусочек масла и положить его в горячую кашу, то скоро мы увидим, как он превратится в желтую водичку. Говорят "масло растаяло". А вот ученые-физики бы сказали: "Масло изменило свое агрегатное состояние". Что это значит?
почему масло тает
Масло в каше

Давайте с ребенком изучим (а кто знает, повторим) различные состояния вещества. Ведь все на свете вещи и вещества находятся в каком-то одном из состояний (агрегатных состояний): твердом, жидком, газообразном или в виде плазмы. 

Думаю, что различия в них ребенок лучше всего поймет на бытовом уровне. Твердое состояние - это все, что не течет: не только камень и металл, но и  бумага, и вата (хоть она не твердая, а мягкая). Жидкое состояние - это то, что течет: вода, молоко и т.д. Газообразное - это все, что становится воздухом, дымом, паром. А плазма - это особое состояние вещества, которое возникает при очень сложных условиях, которые можно встретить в космосе или в лаборатории ученых. В этом состоянии вещество разлетается на те частички, из которых оно состоит - на отдельные атомы и молекулы. А мы с вами можем ее увидеть в плазменном шаре - такой светящейся лампе с "молниями".

Задание: Определяем агрегатные состояния вещества.

Попросите ребенка соединить слова в прямоугольниках с нужным кружочком.(насчет подбора примеров см. в комментариях).

задание по физике для дошкольников

Любое вещество на свете может перейти из одного состояния в любое другое (кроме плазмы, которая получается при переходе из газообразного). Да-да, даже железный чайник может стать и жидким, или газообразным, или плазмой. Просто с чайником это невозможно увидеть на кухне: нужно создавать специальные условия для него. Легче всего превращения вещества из одного агрегатного состояния в другое проследить на примере воды - потому что для нее условия перехода совсем несложные. Она меняет свое состояние при незначительных перепадах температуры, которые мы ей можем организовать на кухне.

Опыт 1. Агрегатные состояния воды.

Поставьте перед малышом блюдце со льдом и чашку с горячей водой (такой, чтобы от нее шел пар). Попросите показать, в каком случае вода в жидком, твердом и газообразном состоянии. И проследите, что с водой будет происходить, как вода меняет свое агрегатное состояние. Задайте вопрос, как воду из одного состояния можно перевести в другое? Что для этого нужно? Проделайте с водой все названные превращения. Например, чтобы вода перешла из из твердого в жидкое состояние - ее надо нагреть. Тогда лед растает, а физики говорят - расплавится. Произойдет это не в любой момент, а лишь когда лед нагреется до температуры ноль градусов. И паром вода станет не при любой температуре, а только при 100  градусах (при нормальном давлении, конечно).

какая бывает вода - опыт по физике для дошкольников
В каких агрегатных состояниях находится вода на фото?

То, что мы наблюдали с водой, верно для любого вещества. Любое вещество может из твердого стать жидким (этот процесс называется плавление), а из жидкого - газообразным (это процесс называется испарение). Может и наоборот: из газообразного стать жидким (конденсация), а из жидкого - твердым (замерзание). И даже может из твердого сразу стать газообразным, минуя стадию жидкого (это называется возгонка) и обратно (называется десублимация). 

Чтобы вы не запутались, я нарисовала схему превращения веществ:

схема превращения агрегатных состояний

Теперь у нас есть все нужные знания, чтобы понять, почему масло в каше тает.

Ведь что такое с физической точки зрения происходит, когда говорят "тает"? Правильно - переходит из твердого состояния в жидкое. То есть происходит процесс плавления. А как мы поняли, он происходит при определенной температуре (и давлении, но давление у нас на кухне самое обычное, поэтому мы его в расчет не берем). То есть, масло тает потому, что в горячей каше оно нагрелось до температуры своего плавления. 

А какая у него температура плавления? Когда масло начнет таять? Так же как и вода, при нуле градусов, или только в горячей каше, при почти 60 градусах? Давайте проведем эксперимент.

Опыт 2. Температура плавления масла.

Масло у нас в холодильнике хранится при температуре около +5 градусов. Давайте достанем его и поставим на стол. А рядом положим термометр. И подождем минут 10. Термометр в комнате покажет около 20-25 градусов. Что при этой температуре произойдет с маслом? Оно станет мягким, но еще не жидким. А если поставить масло на  солнечный подоконник. термометр покажет 30-40 градусов, а масло начнет течь. (Конкретная температура зависит от состава того масла, с которым проводятся опыты).

опыты по физике для дошкольников
Эксперимент с температурой плавления масла

А напоследок, раз мы уже достали масло из холодильника, давайте проведем с вами еще один эксперимент. Шуточный :) Сколько раз вы и ваш ребенок слышали фразу "Бутерброд всегда падает маслом вниз"? Всегда ли? Давайте это проверим!

Опыт 3. Проверяем закон бутерброда.

Опыты - это хорошо, но и бутерброд валять по полу жалко. Поэтому мы постелили на пол пищевую пленку, чтобы после наших экспериментов бутерброды можно было спокойно съесть. И стали мазать бутерброды и ронять их разными способами - просто из рук и с края стола. В результате после серии из 10 экспериментов оказалось, что все 5 бутербродов, которые мы роняли, столкнув с края стола, падали маслом вниз. А все 5 бутербродов, которые мы роняли из рук, падали маслом вверх. Вывод: закон бутерброда действует не во всех случаях.

опыты по проверке закона бутерброда
Бутерброд готов к испытанию!
Другие опыты и эксперименты, которые можно делать прямо на кухне, можно посмотреть здесь: Откуда пенка на молоке?, Бывают у микробов свои микробы? (опыты с дрожжами и скисанием молока, делаем съедобную модель клетки), Почему вода в море соленая (опыты с солью),  Почему молоко белое (6 опытов с молоком),  Почему фрукты в банке кажутся большими, чем на самом деле (опыты с преломлением), Почему оладьи получаются круглыми (опыты с поверхностным натяжением жидкостей)?, На каком хлебе плесень растет быстрее? (сравнительный эксперимент по выращиванию плесени), Что горячее: горячий чай с холодным молоком или холодный чай с горячим молоком?,  Как люди научились печь хлеб (повторяем древний технологический процесс), Опыты с куриным яйцом

А чтобы я ответила на ваши вопросы, вступайте в Клуб и задавайте их!

Для этого надо:

1) Поставить баннер на боковую панель вашего блога или сайта (код баннера можно взять, перейдя на страницу "Клуба почемучек"), а если блога нет, то дать ссылку на страницу Клуба в своих соц. сетях.

2) Прислать ваш вопрос мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой "Клуб почемучек".  

ВНИМАНИЕ! Среди всех присланных весной и летом вопросов в начале сентября я разыграю ПРИЗ. Независимо от того, сделала я ответ на вопрос или нет. Подробности о призе будут ближе к розыгрышу отдельным постом.

Подписаться на новости Клуба можно прямо тут, заполнив форму рассылки.

После этого вам на почту будут приходить ссылки на новые выпуски "Клуба почемучек" и сообщения о розыгрышах призов.

Архив прошлых выпусков "Клуба почемучек" можно посмотреть ЗДЕСЬ.

www.tavika.ru

Что такое агрегатное состояние? Агрегатное состояние вещества

Вопросы о том, что такое агрегатное состояние, какими особенностями и свойствами обладают твердые вещества, жидкости и газы, рассматриваются в нескольких учебных курсах. Существует три классических состояния материи, со своими характерными чертами строения. Их понимание является важным моментом в постижении наук о Земле, живых организмах, производственной деятельности. Эти вопросы изучают физика, химия, география, геология, физическая химия и другие научные дисциплины. Вещества, находящиеся при определенных условиях в одном из трех базовых типов состояния, могут изменяться при повышении или понижении температуры, давления. Рассмотрим возможные переходы из одних агрегатных состояний в другие, как они осуществляются в природе, технике и повседневной жизни.

Что такое агрегатное состояние?

Слово латинского происхождения "aggrego" в переводе на русский язык означает «присоединять». Научный термин относится к состоянию одного и того же тела, вещества. Существование при определенных температурных значениях и разном давлении твердых тел, газов и жидкостей характерно для всех оболочек Земли. Помимо трех базовых агрегатных состояний, существует еще и четвертое. При повышенной температуре и неизменном давлении газ превращается в плазму. Чтобы лучше понять, что такое агрегатное состояние, необходимо вспомнить о мельчайших частицах, из которых состоят вещества и тела.

что такое агрегатное состояние

На схеме вверху показаны: а — газ; b — жидкость; с — твердое тело. На подобных рисунках кружочками обозначаются структурные элементы веществ. Это условное обозначение, на самом деле атомы, молекулы, ионы не являются сплошными шариками. Атомы состоят из положительно заряженного ядра, вокруг которого на большой скорости движутся отрицательно заряженные электроны. Знания о микроскопическом строении вещества помогают лучше понять различия, существующие между разными агрегатными формами.

Представления о микромире: от Древней Греции до XVII века

Первые сведения о частицах, из которых сложены физические тела, появились в Древней Греции. Мыслители Демокрит и Эпикур ввели такое понятие, как атом. Они считали, что эти мельчайшие неделимые частицы разных веществ обладают формой, определенными размерами, способны к движению и взаимодействию друг с другом. Атомистика стала наиболее передовым для своего времени учением Древней Греции. Но ее развитие затормозилось в средние века. Так как тогда ученых преследовала инквизиция римской католической церкви. Поэтому вплоть до нового времени не было внятной концепции, что такое агрегатное состояние вещества. Только после XVII века ученые Р. Бойль, М. Ломоносов, Д. Дальтон, А. Лавуазье сформулировали положения атомно-молекулярной теории, не утратившие своего значения и в наши дни.

Атомы, молекулы, ионы — микроскопические частицы строения материи

Значительный прорыв в понимании микромира произошел в XX веке, когда был изобретен электронный микроскоп. С учетом открытий, сделанных учеными ранее, удалось сложить стройную картину микромира. Теории, описывающие состояние и поведение мельчайших частиц вещества, довольно сложные, они относятся к области квантовой физики. Для понимания особенностей разных агрегатных состояний материи достаточно знать названия и особенности основных структурных частиц, которые образуют разные вещества.

  1. Атомы — химически неделимые частицы. Сохраняются в химических реакциях, но разрушаются в ядерных. Металлы и многие другие вещества атомарного строения имеют твердое агрегатное состояние при обычных условиях.
  2. Молекулы — частицы, которые разрушаются и образуются в химических реакциях. Молекулярное строение имеют кислород, вода, углекислый газ, сера. Агрегатное состояние кислорода, азота, диоксидов серы, углерода, кислорода при обычных условиях — газообразное.
  3. Ионы — заряженные частицы, в которые превращаются атомы и молекулы, когда присоединяют или теряют электроны — микроскопические отрицательно заряженные частички. Ионное строение имеют многие соли, например поваренная, железный и медный купорос.

Есть вещества, частицы которых определенным образом расположены в пространстве. Упорядоченное взаимное положение атомов, ионов, молекул называют кристаллической решеткой. Обычно ионные и атомарные кристаллические решетки характерны для твердых веществ, молекулярные - для жидкостей и газов. Высокой твердостью отличается алмаз. Его атомная кристаллическая решетка образована атомами углерода. Но мягкий графит тоже состоит из атомов этого химического элемента. Только они по-другому расположены в пространстве. Обычное агрегатное состояние серы — твердое, но при высоких температурах вещество превращается в жидкость и аморфную массу.

агрегатное состояние серы

Вещества в твердом агрегатном состоянии

Твердые тела при обычных условиях сохраняют объем и форму. Например, песчинка, крупинка сахара, соли, кусок горной породы или металла. Если нагревать сахар, то вещество начинает плавиться, превращаясь в вязкую коричневую жидкость. Прекратим нагревание — снова получим твердое вещество. Значит, одно из главных условий перехода твердого тела в жидкость — его нагревание или повышение внутренней энергии частиц вещества. Твердое агрегатное состояние соли, которую используют в пищу, тоже можно изменить. Но чтобы расплавить поваренную соль, нужна более высокая температура, чем при нагревании сахара. Дело в том, что сахар состоит из молекул, а поваренная соль - из заряженных ионов, которые сильнее притягиваются друг к другу. Твердые вещества в жидком виде не сохраняют свою форму, потому что кристаллические решетки разрушаются.

Жидкое агрегатное состояние соли при расплавлении объясняется разрывом связи между ионами в кристаллах. Освобождаются заряженные частички, которые могут переносить электрические заряды. Расплавы солей проводят электричество, являются проводниками. В химической, металлургической и машиностроительной промышленности твердые вещества превращают в жидкие для получения из них новых соединений или придания им разной формы. Большое распространение получили сплавы металлов. Есть несколько способов их получения, связанных с изменениями агрегатного состояния твердого сырья.

агрегатное состояние соли

Жидкость — одно из базовых агрегатных состояний

Если налить в круглодонную колбу 50 мл воды, то можно заметить, что вещество сразу же примет форму химического сосуда. Но как только мы выльем воду из колбы, то жидкость сразу же растечется по поверхности стола. Объем воды останется тот же — 50 мл, а ее форма изменится. Перечисленные особенности характерны для жидкой формы существования материи. Жидкостями являются многие органические вещества: спирты, растительные масла, кислоты.

Молоко — эмульсия, т. е. жидкость, в которой находятся капельки жира. Полезное жидкое ископаемое — нефть. Добывают ее из скважин с помощью буровых вышек на суше и в океане. Морская вода тоже является сырьем для промышленности. Ее отличие от пресной воды рек и озер заключается в содержании растворенных веществ, в основном солей. При испарении с поверхности водоемов в парообразное состояние переходят только молекулы Н2О, растворенные вещества остаются. На этом свойстве основаны методы получения полезных веществ из морской воды и способы ее очистки.

При полном удалении солей получают дистиллированную воду. Она кипит при 100 °С, замерзает при 0 °С. Рассолы кипят и превращаются в лед при других температурных показателях. Например, вода в Северном Ледовитом океане замерзает при температуре на поверхности 2 °С.

Агрегатное состояние ртути при обычных условиях — жидкость. Этим серебристо-серым металлом обычно заполняют медицинские термометры. При нагревании столбик ртути поднимается по шкале, происходит расширение вещества. Почему же в уличных термометрах используется подкрашенный красной краской спирт, а не ртуть? Объясняется это свойствами жидкого металла. При 30-градусных морозах агрегатное состояние ртути меняется, вещество становится твердым.

Если медицинский термометр разбился, а ртуть вылилась, то собирать руками серебристые шарики опасно. Вредно вдыхать пары ртути, это вещество очень токсичное. Детям в таких случаях надо обратиться за помощью к родителям, взрослым.

агрегатное состояние ртути

Газообразное состояние

Газы не способны сохранять ни свой объем, ни форму. Заполним колбу доверху кислородом (его химическая формула О2). Как только мы откроем колбу, молекулы вещества начнут смешиваться с воздухом в помещении. Это происходит благодаря броуновскому движению. Еще древнегреческий ученый Демокрит считал, что частички вещества находятся в постоянном движении. В твердых телах при обычных условиях у атомов, молекул, ионов нет возможности покинуть кристаллическую решетку, освободиться от связей с другими частицами. Такое возможно только при поступлении большого количества энергии извне.

В жидкостях расстояние между частицами немного больше, чем в твердых телах, им требуется меньше энергии для разрыва межмолекулярных связей. К примеру, жидкое агрегатное состояние кислорода наблюдается только при снижении температуры газа до −183 °C. При −223 °C молекулы О2 образуют твердое вещество. При повышении температуры сверх приведенных значений кислород превращается в газ. Именно в таком виде он находится при обычных условиях. На промышленных предприятиях действуют специальные установки для разделения воздуха атмосферы и получения из него азота и кислорода. Сначала воздух охлаждают и сжижают, а затем постепенно повышают температуру. Азот и кислород превращаются в газы при разных условиях.

Атмосфера Земли содержит 21 % по объему кислорода и 78 % азота. В жидком виде эти вещества в газовой оболочке планеты не встречаются. Жидкий кислород имеет светло-синий цвет, им при высоком давлении заполняют баллоны для использования в медицинских учреждениях. В промышленности и строительстве сжиженные газы необходимы для проведения очень многих процессов. Кислород нужен для газовой сварки и резки металлов, в химии — для реакций окисления неорганических и органических веществ. Если открыть вентиль кислородного баллона, давление уменьшается, жидкость превращается в газ.

Сжиженные пропан, метан и бутан находят широкое применение в энергетике, на транспорте, в промышленности и хозяйственно-бытовой деятельности населения. Получают эти вещества из природного газа или при крекинге (расщеплении) нефтяного сырья. Углеродные жидкие и газообразные смеси играют важную роль в экономике многих стран. Но запасы нефти и природного газа сильно истощены. По оценкам ученых, этого сырья хватит на 100–120 лет. Альтернативный источник энергии - воздушный поток (ветер). Используются для работы электростанций быстротекущие реки, приливы на берегах морей и океанов.

агрегатное состояние кислорода

Кислород, как и другие газы, может находиться в четвертом агрегатном состоянии, представляя собой плазму. Необычный переход из твердого состояния в газообразное — характерная черта кристаллического йода. Вещество темно-фиолетового цвета подвергается сублимации — превращается в газ, минуя жидкое состояние.

Как осуществляются переходы из одной агрегатной формы материи в другую?

Изменения агрегатного состояния веществ не связаны с химическими превращениями, это физические явления. При повышении температуры многие твердые тела плавятся, превращаются в жидкости. Дальнейшее повышение температуры может привести к испарению, то есть к газообразному состоянию вещества. В природе и хозяйстве такие переходы характерны для одного из главных веществ на Земле. Лед, жидкость, пар — это состояния воды при разных внешних условиях. Соединение одно и то же, его формула — Н2О. При температуре 0 °С и ниже этого значения вода кристаллизуется, то есть превращается в лед. При повышении температуры возникшие кристаллики разрушаются — лед тает, вновь получается жидкая вода. При ее нагревании образуется водяной пар. Испарение — превращение воды в газ — идет даже при низких температурах. Например, замерзшие лужи постепенно исчезают, потому что вода испаряется. Даже в морозную погоду мокрое белье высыхает, но только процесс этот более длительный, чем в жаркий день.

Все перечисленные переходы воды из одного состояния в другое имеют огромное значение для природы Земли. Атмосферные явления, климат и погода связаны с испарением воды с поверхности Мирового океана, переносом влаги в виде облаков и тумана на сушу, выпадением осадков (дождя, снега, града). Эти явления составляют основу Мирового круговорота воды в природе.

состояние вещества

Как меняются агрегатные состояния серы?

При обычных условиях сера — это яркие блестящие кристаллы или светло-желтый порошок, т. е. это твердое вещество. Агрегатное состояние серы меняется при нагревании. Сначала при повышении температуры до 190 °C желтое вещество плавится, превращаясь в подвижную жидкость.

Если быстро вылить жидкую серу в холодную воду, то получается коричневая аморфная масса. При дальнейшем нагревании расплава серы он становится все более вязким, темнеет. При температуре свыше 300 °C агрегатное состояние серы снова изменяется, вещество приобретает свойства жидкости, становится подвижным. Эти переходы возникают благодаря способности атомов элемента образовывать цепочки разной длины.

Почему вещества могут находиться в разных физических состояниях?

Агрегатное состояние серы — простого вещества — твердое при обычных условиях. Диоксид серы — газ, серная кислота — маслянистая жидкость тяжелее воды. В отличие от соляной и азотной кислот она не летучая, с ее поверхности не испаряются молекулы. Какое агрегатное состояние имеет пластическая сера, которую получают при нагревании кристаллов?

В аморфном виде вещество имеет структуру жидкости, обладая незначительной текучестью. Но пластическая сера одновременно сохраняет форму (как твердое вещество). Существуют жидкие кристаллы, обладающие рядом характерных свойств твердых веществ. Таким образом, состояние вещества при разных условиях зависит от его природы, температуры, давления и других внешних условий.

газообразное состояние вещества

Какие существуют особенности в строении твердых тел?

Имеющиеся различия между основными агрегатными состояниями материи объясняются взаимодействием между атомами, ионами и молекулами. Например, почему твердое агрегатное состояние вещества приводит к способности тел сохранять объем и форму? В кристаллической решетке металла или соли структурные частицы притягиваются другу к другу. В металлах положительно заряженные ионы взаимодействуют с так называемым «электронным газом» — скоплением свободных электронов в куске металла. Кристаллы солей возникают благодаря притяжению разноименно заряженных частиц — ионов. Расстояние между вышеперечисленными структурными единицами твердых тел намного меньше, чем размеры самих частиц. В этом случае действует электростатическое притяжение, оно придает прочность, а отталкивание недостаточно сильное.

Чтобы разрушить твердое агрегатное состояние вещества, надо приложить усилия. Металлы, соли, атомные кристаллы плавятся при очень высоких температурах. К примеру, железо становится жидким при температуре выше 1538 °С. Тугоплавким является вольфрам, из него изготавливают нити накаливания для электрических лампочек. Есть сплавы, которые становятся жидкими при температурах свыше 3000 °С. Многие горные породы и минералы на Земле находятся в твердом состоянии. Добывают это сырье с помощью техники в шахтах и карьерах.

твердое агрегатное состояние вещества

Для отрыва даже одного иона от кристалла необходимо затратить большое количество энергии. Но ведь достаточно растворить соль в воде, чтобы кристаллическая решетка распалась! Это явление объясняется удивительными свойствами воды как полярного растворителя. Молекулы Н2О взаимодействуют с ионами соли, разрушая химическую связь между ними. Таким образом, растворение — это не простое перемешивание разных веществ, а физико-химическое взаимодействие между ними.

Как взаимодействуют молекулы жидкостей?

Вода может быть жидкостью, твердым веществом и газом (паром). Это ее основные агрегатные состояния при обычных условиях. Молекулы воды состоят из одного атома кислорода, с которым связаны два атома водорода. Возникает поляризация химической связи в молекуле, на атомах кислорода появляется частичный отрицательный заряд. Водород становится положительным полюсом в молекуле, притягивается атомом кислорода другой молекулы. Это слабое взаимодействие получило название «водородная связь».

Жидкое агрегатное состояние характеризуют расстояния между структурными частицами, сравнимые с их размерами. Притяжение существует, но оно слабое, поэтому вода не сохраняет форму. Парообразование происходит из-за разрушения связей, которое идет на поверхности жидкости даже при комнатной температуре.

состояния воды

Существуют ли межмолекулярные взаимодействия в газах?

Газообразное состояние вещества по ряду параметров отличается от жидкого и твердого. Между структурными частицами газов существуют большие промежутки, намного превышающие размеры молекул. При этом силы притяжения совсем не действуют. Газообразное агрегатное состояние характерно для веществ, присутствующих в составе воздуха: азота, кислорода, диоксида углерода. На рисунке ниже первый куб заполнен газом, второй жидкостью, а третий — твердым вещество.

агрегатное состояние при обычных условиях

Многие жидкости являются летучими, с их поверхности отрываются и переходят в воздух молекулы вещества. Например, если к отверстию открытой бутылки с соляной кислотой поднести ватку, смоченную в нашатырном спирте, то появляется белый дым. Прямо в воздухе происходит химическая реакция между соляной кислотой и аммиаком, получается хлорид аммония. В каком агрегатном состоянии находится это вещество? Его частички, образующие белый дым, представляют собой мельчайшие твердые кристаллы соли. Этот опыт надо проводить под вытяжкой, вещества являются токсичными.

Заключение

Агрегатное состояние газа изучали многие выдающиеся физики и химики: Авогадро, Бойль, Гей-Люссак, Клайперон, Менделеев, Ле-Шателье. Ученые сформулировали законы, объясняющие поведение газообразных веществ в химических реакциях, при изменении внешних условий. Открытые закономерности не только вошли в школьные и вузовские учебники физики и химии. Многие химические производства основаны на знаниях о поведении и свойствах веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях.

fb.ru


Смотрите также