מצב נוזלי: מאפיינים, דוגמאות - כִּימִיָה - 2025

המצב הנוזלי הוא אחד המצבים הפיזיים העיקריים שחומרים מאמצים ונצפה בשפע בהידרוספרה של כדור הארץ, אך לא ביחס לקוסמוס וטמפרטורות ליבון או קרח שלו. הוא מאופיין בזרימה והיותה קומפקטית יותר מגזים. לדוגמה, ים, נהרות, אגמים ואוקיינוסים זורמים ונמצאים במצב נוזלי.

הנוזל הוא "הגשר" בין המצבים המוצקים והגזים עבור חומר או תרכובת מסוימים; גשר שיכול להיות קטן או רחב במיוחד, שמראה עד כמה הנוזל יציב ביחס לגז או למוצק, ומידת כוחות הלכידות שלו בין האטומים המרכיבים או המולקולות שלו.

מפלים ונהרות הם דוגמא מובהקת ליכולת זרימת המים. מקור: florianpics04 מבית Pixabay.

ואז על ידי נוזל מובן כל אותו חומר, טבעי או מלאכותי, המסוגל לזרום בחופשיות לטובת או נגד כוח המשיכה. במפלים ובנהרות ניתן להעריך את זרימת זרמי המים המתוקים, כמו גם בים את עקירת רכסי הקצף שלהם ושבירתם על החופים.

מים הם המצוינות הנוזלית הארצית, ומבחינה כימית הם יוצאי הדופן מכולם. עם זאת, קבע את התנאים הפיזיים הנדרשים, כל גורם או תרכובת מוגדרת יכולים לעבור למצב הנוזלי; לדוגמא, מלחים וגזים נוזליים, או תבנית עקשן ממולאת בזהב מותך.

מאפייני המצב הנוזלי

אין להם צורה מוגדרת

שלא כמו מוצקים, נוזלים זקוקים למשטח או למכל כדי להשיג צורות משתנות.

לפיכך, בגלל חריגות בשטח, נהרות "מתפתלים", או אם נשפך נוזל על האדמה, הוא מתפשט ככל שטחי השטח שלו. באופן דומה, על ידי מילוי מכולות או מכולות מכל גיאומטריה או עיצוב לשובע, הנוזלים לובשים את צורותיהם ותופסים את כל נפחם.

יש להם משטח דינמי

מוצקים מאמצים גם משטחים, אך הם למעשה (מכיוון שהם יכולים לשחוק או לשחית) בלתי תלויים בסביבתם או במכל האחסון. במקום זאת, פני הנוזלים תמיד מתכוונים לרוחב המכולה, והשטח שלה יכול לתנוד אם הוא מטלטל או נוגע בו.

משטחי הנוזלים דינאמיים, הם נעים ללא הרף גם אם לא ניתן לראותם בעין בלתי מזוינת. אם נזרקת אבן לבריכה רגועה לכאורה, תיראה הופעה של גלים קונצנטריים הנעים מהנקודה בה נפלה האבן, אל שולי הבריכה.

הם לא מובנים

למרות שיש יוצאים מן הכלל, רוב הנוזלים אינם מובנים. המשמעות היא שלחץ עצום נדרש להפחתת הנפחים שלהם בצורה ניכרת.

הם דינמיים מולקולריים

לאטומים או מולקולות יש חופש תנועה בנוזלים, ולכן האינטראקציות הבין-מולקולריות שלהם לא מספיק חזקות בכדי לשמור עליהם קבועים בחלל. אופי דינמי זה מאפשר להם ליצור אינטראקציה, להמיס או לא את הגזים המתנגשים על פני השטח שלהם.

הם מציגים מתח פנים

החלקיקים הנוזלים מתקשרים זה עם זה יותר מאשר עם חלקיקי הגז המרחפים על פני השטח שלהם. כתוצאה מכך החלקיקים המגדירים את פני הנוזל חווים כוח שמושך אותם לקרקעית, המתנגד לעלייה באזורם.

זו הסיבה שנוזלים שנשפכים על משטח שאינם יכולים להרטיב, מסודרים כטיפות, שצורותיהם מבקשות למזער את שטחן ובכך מתח פני השטח.

הם הומוגניים מקרוסקופיים אך יכולים להיות הטרוגניים מולקולריים

הנוזלים נראים הומוגניים לעין בלתי מזוינת, אלא אם כן מדובר בכמה תחליבים, מתלים או תערובת של נוזלים שלא ניתנים לחלוקה. לדוגמה, אם גליום נמס יהיה לנו נוזל כסף בכל מקום בו אנו מסתכלים עליו. עם זאת, הופעות מולקולריות יכולות להטעות.

חלקיקי הנוזל נעים בחופשיות, ללא יכולת ליצור דפוס מבני ארוך טווח. סידור שרירותי ודינאמי כזה יכול להיחשב הומוגני, אך תלוי במולקולה, הנוזל יכול לארח אזורים בעלי צפיפות גבוהה או נמוכה, שיחולקו הטרוגנית; אפילו כאשר האזורים הללו עוברים דירה.

להקפיא או לאדות

נוזלים יכולים בדרך כלל לעבור שני שינויים פאזיים: מוצק (קפוא), או גזי (אידוי). הטמפרטורות בהן מתרחשים שינויים פיזיים אלו נקראות נקודות התכה או רתיחה בהתאמה.

ככל שהחלקיקים קופאים הם מאבדים אנרגיה ומתקבעים בחלל, מכוונים כעת על ידי האינטראקציות הבין-מולקולריות שלהם. אם מבנה כזה שנוצר הוא תקופתי ומסודר, נאמר כי במקום להקפיא, הוא התגבש (כמו שקורה עם קרח).

ההקפאה מואצת בהתאם למהירות שבה נוצרים גרעיני ההתגבשות; כלומר גבישים קטנים שיגדלו להיות חזקים.

בינתיים, באידוי כל הסדר נשבר: החלקיקים רוכשים אנרגיה באמצעות חום ונמלטים לשלב הגז, שם הם נוסעים בחופש גדול יותר. שינוי שלב זה מואץ אם מועדפים צמיחת בועות בתוך הנוזל, המתגברים על הלחץ החיצוני וזה המופעל על ידי הנוזל עצמו.

דוגמאות לנוזלים

מים

על פני כדור הארץ אנו מוצאים בשפע רב את הנוזל המוזר והמפתיע מכולם: מים. עד כדי כך שמרכיב את מה שמכונה הידרוספרה. האוקיינוסים, הימים, האגמים, הנהרות והמפלים מייצגים דוגמאות לנוזלים במיטבם.

לָבָה

נוזל ידוע נוסף הוא לבה, בוערת באדום חם, המאפיינת זרימה וריצה במורד הרי געש דרך הרי געש.

נֵפט

בדומה, אנו יכולים להזכיר שמן, תערובת נוזלית מורכבת, שחורה ושומנית המורכבת ברובה מפחמימנים; וצוף הפרחים, כמו דבש הכוורות.

במטבח

שמנים

נוזלים קיימים בבישול. ביניהם יש לנו: חומץ, יינות, רוטב ווסטרשייר, שמן, לבן ביצה, חלב, בירה, קפה, ועוד. ואם בישול בשעווה של הנר החשוך והמומס נחשב גם כדוגמא לנוזל.

במעבדות

כל הממסים המשמשים במעבדות הם דוגמאות לנוזלים: אלכוהולים, אמוניה, פרפינים, טולואן, בנזין, טיטניום טטרכלוריד, כלורופורם, פחמן דיסולפיד, בין היתר.

ניתן לעבות גזים כמו מימן, הליום, חנקן, ארגון, חמצן, כלור, ניאון וכו 'בנוזלים שלהם, המאופיינים בכך שהם משמשים למטרות קריוגניות.

כמו כן, יש כספית וברום, היסודות הנוזלים היחידים בתנאים רגילים, ומתכות עם נקודות התכה נמוכות כמו גליום, צזיום ורובידיום.

הפניות

1. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
2. סרווי וג'ווט. (2009). פיזיקה: למדע והנדסה עם פיזיקה מודרנית. כרך ב '(מהדורה שביעית). לימוד Cengage.
3. ויקיפדיה. (2019). נוזל. התאושש מ: en.wikipedia.org
4. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (20 ביולי, 2019). הגדרה נוזלית בכימיה. התאושש מ: thoughtco.com
5. בלפורד רוברט. (05 ביוני, 2019). מאפייני נוזלים. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org