તમામ નિર્જીવ પદાર્થો કણોથી બનેલા છે જે અલગ રીતે વર્તે છે. વાયુયુક્ત, પ્રવાહી અને નક્કર શરીરની રચના તેની પોતાની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે. ઘન પદાર્થોમાંના કણો એકબીજાની ખૂબ નજીક હોવાને કારણે એક સાથે રાખવામાં આવે છે, જે તેમને ખૂબ જ મજબૂત બનાવે છે. વધુમાં, તેઓ ચોક્કસ આકાર જાળવી શકે છે, કારણ કે તેમના નાના કણો વ્યવહારીક રીતે ખસેડતા નથી, પરંતુ માત્ર વાઇબ્રેટ કરે છે. પ્રવાહીમાં પરમાણુઓ એકબીજાની એકદમ નજીક હોય છે, પરંતુ તેઓ મુક્તપણે ખસેડી શકે છે, તેથી તેમનો પોતાનો આકાર હોતો નથી. વાયુઓમાંના કણો ખૂબ જ ઝડપથી આગળ વધે છે અને સામાન્ય રીતે તેમની આસપાસ ઘણી જગ્યા હોય છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ સરળતાથી સંકુચિત થઈ શકે છે.

ઘન પદાર્થોના ગુણધર્મો અને માળખું

ઘન પદાર્થોની રચના અને માળખાકીય લક્ષણો શું છે? તેમાં કણોનો સમાવેશ થાય છે જે એકબીજાની ખૂબ નજીક સ્થિત છે. તેઓ હલનચલન કરી શકતા નથી અને તેથી તેમનો આકાર સ્થિર રહે છે. ઘન ના ગુણધર્મો શું છે? તે સંકુચિત થતું નથી, પરંતુ જો તે ગરમ થાય છે, તો વધતા તાપમાન સાથે તેનું પ્રમાણ વધશે. આવું એટલા માટે થાય છે કારણ કે કણો વાઇબ્રેટ અને હલનચલન કરવા લાગે છે, જેના કારણે ઘનતા ઘટી જાય છે.

ઘન પદાર્થોની એક વિશેષતા એ છે કે તેમનો આકાર સતત હોય છે. જ્યારે ઘન ગરમ થાય છે, ત્યારે કણોની હિલચાલ વધે છે. ઝડપી ગતિશીલ કણો વધુ હિંસક રીતે અથડાય છે, જેના કારણે દરેક કણો તેના પડોશીઓને દબાણ કરે છે. તેથી, તાપમાનમાં વધારો સામાન્ય રીતે શરીરની શક્તિમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

ઘન પદાર્થોનું સ્ફટિક માળખું

ઘનનાં પડોશી અણુઓ વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના આંતરપરમાણુ બળો તેમને નિશ્ચિત સ્થિતિમાં રાખવા માટે એટલા મજબૂત હોય છે. જો આ સૌથી નાના કણો ખૂબ જ ક્રમબદ્ધ ગોઠવણીમાં હોય, તો આવી રચનાઓને સામાન્ય રીતે સ્ફટિકીય કહેવામાં આવે છે. કોઈ તત્વ અથવા સંયોજનના કણો (અણુઓ, આયનો, પરમાણુઓ) ના આંતરિક ક્રમના પ્રશ્નોને વિશિષ્ટ વિજ્ઞાન - ક્રિસ્ટલોગ્રાફી દ્વારા ઉકેલવામાં આવે છે.

સોલિડ્સ પણ ખાસ રસ ધરાવે છે. કણોની વર્તણૂક અને તે કેવી રીતે રચાયેલ છે તેનો અભ્યાસ કરીને, રસાયણશાસ્ત્રીઓ સમજાવી શકે છે અને આગાહી કરી શકે છે કે ચોક્કસ પ્રકારની સામગ્રી ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં કેવી રીતે વર્તે છે. ઘનનાં નાનામાં નાના કણો જાળીમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. આ કણોની કહેવાતી નિયમિત ગોઠવણી છે, જ્યાં તેમની વચ્ચેના વિવિધ રાસાયણિક બંધનો મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

નક્કર શરીરની રચનાની બેન્ડ થિયરી તેને અણુઓના સંગ્રહ તરીકે માને છે, જેમાંથી દરેક, બદલામાં, ન્યુક્લિયસ અને ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. સ્ફટિકીય બંધારણમાં, અણુઓના ન્યુક્લી સ્ફટિક જાળીના ગાંઠોમાં સ્થિત છે, જે ચોક્કસ અવકાશી સામયિકતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

પ્રવાહીનું બંધારણ શું છે?

ઘન અને પ્રવાહીનું માળખું સમાન છે કે જે કણોમાંથી તેઓ બનેલા છે તે નજીકની શ્રેણીમાં સ્થિત છે. તફાવત એ છે કે પરમાણુઓ મુક્તપણે ફરે છે, કારણ કે તેમની વચ્ચેના આકર્ષણનું બળ નક્કર શરીર કરતાં ઘણું નબળું છે.

પ્રવાહીમાં કયા ગુણધર્મો છે? પ્રથમ પ્રવાહીતા છે, અને બીજું એ છે કે પ્રવાહી તે કન્ટેનરનો આકાર લેશે જેમાં તે મૂકવામાં આવે છે. જો તમે તેને ગરમ કરો છો, તો વોલ્યુમ વધશે. કણોની એકબીજાની નિકટતાને લીધે, પ્રવાહીને સંકુચિત કરી શકાતું નથી.

વાયુ પદાર્થોની રચના અને બંધારણ શું છે?

ગેસ કણો અવ્યવસ્થિત રીતે ગોઠવાયેલા છે, તેઓ એકબીજાથી એટલા દૂર છે કે તેમની વચ્ચે કોઈ આકર્ષક બળ ઊભી થઈ શકતું નથી. વાયુમાં કયા ગુણધર્મો હોય છે અને વાયુયુક્ત પદાર્થોનું બંધારણ શું છે? એક નિયમ તરીકે, ગેસ સમાનરૂપે સમગ્ર જગ્યાને ભરે છે જેમાં તે મૂકવામાં આવ્યું હતું. તે સરળતાથી સંકુચિત થાય છે. વધતા તાપમાન સાથે વાયુ શરીરના કણોની ગતિ વધે છે. તે જ સમયે, દબાણ પણ વધે છે.

વાયુયુક્ત, પ્રવાહી અને નક્કર શરીરની રચના આ પદાર્થોના નાનામાં નાના કણો વચ્ચેના વિવિધ અંતર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. વાયુના કણો ઘન અથવા પ્રવાહી કણો કરતા ઘણા દૂર છે. હવામાં, ઉદાહરણ તરીકે, કણો વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર દરેક કણના વ્યાસ કરતાં દસ ગણું છે. આમ, પરમાણુઓનું પ્રમાણ કુલ જથ્થાના માત્ર 0.1% જેટલું જ કબજે કરે છે. બાકીની 99.9% જગ્યા ખાલી છે. તેનાથી વિપરીત, પ્રવાહી કણો કુલ પ્રવાહીના જથ્થાના લગભગ 70% ભરે છે.

દરેક ગેસ કણ બીજા કણ (ગેસ, પ્રવાહી અથવા ઘન) સાથે અથડાય ત્યાં સુધી સીધા માર્ગ પર મુક્તપણે આગળ વધે છે. કણો સામાન્ય રીતે ખૂબ જ ઝડપથી આગળ વધે છે, અને તેમાંથી બે અથડાયા પછી, તેઓ એકબીજાથી ઉછળીને એકલા તેમના માર્ગે આગળ વધે છે. આ અથડામણો દિશા અને ગતિ બદલે છે. ગેસ કણોના આ ગુણધર્મો વાયુઓને કોઈપણ આકાર અથવા વોલ્યુમ ભરવા માટે વિસ્તરણ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

રાજ્ય પરિવર્તન

વાયુયુક્ત, પ્રવાહી અને નક્કર શરીરની રચના બદલાઈ શકે છે જો તેઓ ચોક્કસ બાહ્ય પ્રભાવના સંપર્કમાં આવે. તેઓ અમુક પરિસ્થિતિઓમાં, જેમ કે ગરમી અથવા ઠંડક દરમિયાન એકબીજાના અવસ્થામાં પણ પરિવર્તિત થઈ શકે છે.

• બાષ્પીભવન. પ્રવાહી પદાર્થોની રચના અને ગુણધર્મો તેમને અમુક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સંપૂર્ણપણે અલગ ભૌતિક સ્થિતિમાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે તમારી કારને રિફ્યુઅલ કરતી વખતે આકસ્મિક રીતે ગેસોલિન ફેંકી દો છો, તો તમે તેની તીવ્ર ગંધને ઝડપથી જોઈ શકો છો. આ કેવી રીતે થાય છે? કણો સમગ્ર પ્રવાહીમાં ફરે છે, છેવટે સપાટી પર પહોંચે છે. તેમની નિર્દેશિત ગતિ આ પરમાણુઓને સપાટીની બહાર પ્રવાહીની ઉપરની જગ્યામાં લઈ જઈ શકે છે, પરંતુ ગુરુત્વાકર્ષણ તેમને પાછું ખેંચી લેશે. બીજી બાજુ, જો કણ ખૂબ જ ઝડપથી આગળ વધે છે, તો તે નોંધપાત્ર અંતર દ્વારા અન્ય લોકોથી અલગ થઈ શકે છે. આમ, કણોની ગતિમાં વધારો સાથે, જે સામાન્ય રીતે ગરમ થાય ત્યારે થાય છે, બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા થાય છે, એટલે કે, પ્રવાહીનું ગેસમાં રૂપાંતર.

વિવિધ શારીરિક અવસ્થાઓમાં શરીરનું વર્તન

વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોની રચના મુખ્યત્વે એ હકીકતને કારણે છે કે આ તમામ પદાર્થોમાં અણુઓ, પરમાણુઓ અથવા આયનોનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ આ કણોનું વર્તન સંપૂર્ણપણે અલગ હોઈ શકે છે. ગેસના કણો એકબીજાથી અવ્યવસ્થિત રીતે અંતરે હોય છે, પ્રવાહી પરમાણુઓ એકબીજાની નજીક હોય છે, પરંતુ તેઓ ઘન જેટલા સખત રીતે રચાયેલા નથી. ગેસના કણો વાઇબ્રેટ થાય છે અને ઊંચી ઝડપે આગળ વધે છે. પ્રવાહીના અણુઓ અને પરમાણુઓ વાઇબ્રેટ કરે છે, ખસે છે અને એકબીજાની પાછળથી સરકી જાય છે. નક્કર શરીરના કણો પણ વાઇબ્રેટ કરી શકે છે, પરંતુ હલનચલન તેમની લાક્ષણિકતા નથી.

આંતરિક રચનાની સુવિધાઓ

પદાર્થની વર્તણૂકને સમજવા માટે, તમારે પહેલા તેની આંતરિક રચનાની વિશેષતાઓનો અભ્યાસ કરવો જોઈએ. બલૂનમાં ગ્રેનાઈટ, ઓલિવ ઓઈલ અને હિલીયમ વચ્ચે શું આંતરિક તફાવત છે? પદાર્થની રચનાનું એક સરળ મોડેલ આ પ્રશ્નનો જવાબ આપવામાં મદદ કરશે.

મોડેલ એ વાસ્તવિક પદાર્થ અથવા પદાર્થનું સરળ સંસ્કરણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, વાસ્તવિક બાંધકામ શરૂ થાય તે પહેલાં, આર્કિટેક્ટ્સ પ્રથમ બાંધકામ પ્રોજેક્ટનું મોડેલ બનાવે છે. આવા સરળ મોડેલમાં ચોક્કસ વર્ણન હોવું જરૂરી નથી, પરંતુ તે જ સમયે તે ચોક્કસ માળખું કેવું હશે તેનો અંદાજિત ખ્યાલ આપી શકે છે.

સરળ મોડેલો

વિજ્ઞાનમાં, જોકે, મોડેલો હંમેશા ભૌતિક શરીર નથી હોતા. છેલ્લી સદીમાં ભૌતિક વિશ્વ વિશે માનવ સમજમાં નોંધપાત્ર વધારો જોવા મળ્યો છે. જો કે, મોટા ભાગનું સંચિત જ્ઞાન અને અનુભવ અત્યંત જટિલ ખ્યાલો પર આધારિત છે, જેમ કે ગાણિતિક, રાસાયણિક અને ભૌતિક સૂત્રો.

આ બધું સમજવા માટે, તમારે આ ચોક્કસ અને જટિલ વિજ્ઞાનમાં સારી રીતે વાકેફ હોવું જરૂરી છે. વૈજ્ઞાનિકોએ ભૌતિક ઘટનાઓની કલ્પના કરવા, સમજાવવા અને આગાહી કરવા માટે સરળ મોડેલો વિકસાવ્યા છે. આ બધું એ સમજને ખૂબ જ સરળ બનાવે છે કે શા માટે અમુક શરીર ચોક્કસ તાપમાને સતત આકાર અને વોલ્યુમ ધરાવે છે, જ્યારે અન્ય તેમને બદલી શકે છે, વગેરે.

તમામ પદાર્થ નાના કણોથી બનેલો છે. આ કણો સતત ગતિમાં હોય છે. ચળવળની માત્રા તાપમાન સાથે સંબંધિત છે. વધેલું તાપમાન ચળવળની ગતિમાં વધારો સૂચવે છે. વાયુ, પ્રવાહી અને નક્કર શરીરની રચના તેમના કણોની હિલચાલની સ્વતંત્રતા, તેમજ કણો એકબીજા તરફ કેટલી મજબૂત રીતે આકર્ષાય છે તેના દ્વારા અલગ પડે છે. શારીરિક તેની શારીરિક સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે. પાણીની વરાળ, પ્રવાહી પાણી અને બરફ સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ તેમના ભૌતિક ગુણધર્મો નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે.

વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોની રચનાના નમૂનાઓ

બધા પદાર્થો ત્રણમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે એકત્રીકરણની સ્થિતિઓ.

ગેસ- એકત્રીકરણની સ્થિતિ જેમાં પદાર્થનું ચોક્કસ પ્રમાણ અને આકાર હોતું નથી. વાયુઓમાં, પદાર્થના કણોને કણોના કદ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ અંતરે દૂર કરવામાં આવે છે. કણો વચ્ચેના આકર્ષક બળો નાના હોય છે અને તેમને એકબીજાની નજીક પકડી શકતા નથી. કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સંભવિત ઉર્જા શૂન્ય સમાન ગણવામાં આવે છે, એટલે કે, તે કણોની ગતિની ગતિ ઊર્જા કરતાં ઘણી ઓછી છે. કણો અસ્તવ્યસ્ત રીતે વેરવિખેર થાય છે, જે જહાજમાં ગેસ સ્થિત છે તેના સમગ્ર જથ્થાને કબજે કરે છે. વાયુના કણોના માર્ગો તૂટેલી રેખાઓ છે (એક અસરથી બીજી તરફ, કણ એકસરખી અને સરખી રીતે આગળ વધે છે). વાયુઓ સરળતાથી સંકુચિત થાય છે.

પ્રવાહી- એકત્રીકરણની સ્થિતિ જેમાં પદાર્થનું ચોક્કસ પ્રમાણ હોય છે, પરંતુ તેનો આકાર જાળવી રાખતો નથી. પ્રવાહીમાં, કણો વચ્ચેનું અંતર કણોના કદ સાથે તુલનાત્મક હોય છે, તેથી પ્રવાહીમાં કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો મોટી હોય છે. કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સંભવિત ઊર્જા તેમની ગતિ ઊર્જા સાથે તુલનાત્મક છે. પરંતુ કણોની ક્રમબદ્ધ ગોઠવણી માટે આ પૂરતું નથી. પ્રવાહીમાં, માત્ર પડોશી કણોની પરસ્પર અભિગમ જોવા મળે છે. પ્રવાહીના કણો ચોક્કસ સંતુલન સ્થિતિની આસપાસ અસ્તવ્યસ્ત ઓસિલેશન કરે છે અને થોડા સમય પછી તેમના પડોશીઓ સાથે સ્થાનો બદલે છે. આ કૂદકા પ્રવાહીની પ્રવાહીતાને સમજાવે છે.

ઘન- એકત્રીકરણની સ્થિતિ જેમાં પદાર્થનું ચોક્કસ પ્રમાણ હોય છે અને તેનો આકાર જાળવી રાખે છે. ઘન પદાર્થોમાં, કણો વચ્ચેનું અંતર કણોના કદ સાથે તુલનાત્મક હોય છે, પરંતુ પ્રવાહી કરતાં નાનું હોય છે, તેથી કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો પ્રચંડ હોય છે, જે પદાર્થને તેનો આકાર જાળવી રાખવા દે છે. કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સંભવિત ઉર્જા તેમની ગતિ ઉર્જા કરતા વધારે હોય છે, તેથી ઘન પદાર્થોમાં કણોની ક્રમબદ્ધ ગોઠવણી હોય છે, જેને ક્રિસ્ટલ જાળી કહેવાય છે. ઘન પદાર્થોના કણો સંતુલન સ્થિતિ (ક્રિસ્ટલ લેટીસ નોડ) ની આસપાસ અસ્તવ્યસ્ત ઓસિલેશન કરે છે અને તેમના પડોશીઓ સાથે ખૂબ જ ભાગ્યે જ સ્થાનો બદલે છે. સ્ફટિકોમાં એક લાક્ષણિક ગુણધર્મ હોય છે - એનિસોટ્રોપી - સ્ફટિકમાં દિશાની પસંદગી પર ભૌતિક ગુણધર્મોની અવલંબન.

વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોનું માળખું. ઉકેલોની રચનાની સુવિધાઓ. "પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્ર" નો ખ્યાલ
પ્રવાહીની રચનાનો સિદ્ધાંત: વાયુઓ અને ઘન પદાર્થોની રચના સાથે સરખામણી પ્રવાહીની રચના (સંરચના). પ્રવાહીની રચના હાલમાં ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રીઓ દ્વારા નજીકના અભ્યાસનો વિષય છે. આ દિશામાં સંશોધન માટે, સૌથી આધુનિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં સ્પેક્ટ્રલ (IR, NMR, વિવિધ તરંગલંબાઇના પ્રકાશ સ્કેટરિંગ), એક્સ-રે સ્કેટરિંગ, ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ અને આંકડાકીય ગણતરી પદ્ધતિઓ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. પ્રવાહીનો સિદ્ધાંત વાયુઓની તુલનામાં ઘણો ઓછો વિકસિત છે, કારણ કે પ્રવાહીના ગુણધર્મો પરસ્પર નજીકથી સ્થિત પરમાણુઓની ભૂમિતિ અને ધ્રુવીયતા પર આધાર રાખે છે. વધુમાં, પ્રવાહીની ચોક્કસ રચનાનો અભાવ તેમના ઔપચારિક વર્ણનને મુશ્કેલ બનાવે છે - મોટાભાગના પાઠ્યપુસ્તકોમાં વાયુઓ અને સ્ફટિકીય ઘન પદાર્થો કરતાં પ્રવાહી માટે ઘણી ઓછી જગ્યા ફાળવવામાં આવે છે. દ્રવ્યની ત્રણ એકંદર અવસ્થાઓમાંથી દરેકની વિશેષતાઓ શું છે: ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ. (કોષ્ટક)
1) નક્કર: શરીર વોલ્યુમ અને આકાર જાળવી રાખે છે
2) પ્રવાહી વોલ્યુમ જાળવી રાખે છે, પરંતુ સરળતાથી આકાર બદલી શકે છે.
3) ગેસનો આકાર કે વોલ્યુમ નથી.

સમાન પદાર્થની આ સ્થિતિઓ પરમાણુઓના પ્રકારમાં અલગ નથી (તે સમાન છે), પરંતુ પરમાણુઓ કેવી રીતે સ્થિત છે અને ખસેડે છે.
1) વાયુઓમાં, પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર અણુઓના કદ કરતાં ઘણું વધારે હોય છે.
2) પ્રવાહીના પરમાણુઓ લાંબા અંતર સુધી વિખેરતા નથી અને સામાન્ય સ્થિતિમાં પ્રવાહી તેનું પ્રમાણ જાળવી રાખે છે.
3) ઘન પદાર્થોના કણો ચોક્કસ ક્રમમાં ગોઠવાય છે. દરેક કણ ઘડિયાળના લોલકની જેમ ક્રિસ્ટલ જાળીમાં ચોક્કસ બિંદુની આસપાસ ફરે છે, એટલે કે તે ઓસીલેટ થાય છે.
જ્યારે તાપમાનમાં ઘટાડો થાય છે, ત્યારે પ્રવાહી મજબૂત બને છે અને જ્યારે તે ઉત્કલન બિંદુથી ઉપર વધે છે, ત્યારે તે વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં ફેરવાય છે. એકલા આ હકીકત સૂચવે છે કે પ્રવાહી વાયુઓ અને ઘન પદાર્થો વચ્ચે મધ્યવર્તી સ્થાન ધરાવે છે, જે બંનેથી અલગ છે. જો કે, પ્રવાહી આ દરેક રાજ્યો સાથે સમાનતા ધરાવે છે.
એક તાપમાન છે કે જેના પર ગેસ અને પ્રવાહી વચ્ચેની સીમા સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય છે. આ કહેવાતા નિર્ણાયક બિંદુ છે. દરેક ગેસ માટે એક જાણીતું તાપમાન હોય છે જેની ઉપર તે કોઈપણ દબાણે પ્રવાહી બની શકતું નથી; આ નિર્ણાયક તાપમાને પ્રવાહી અને તેના સંતૃપ્ત વરાળ વચ્ચેની સીમા (મેનિસ્કસ) અદૃશ્ય થઈ જાય છે. નિર્ણાયક તાપમાનનું અસ્તિત્વ ("સંપૂર્ણ ઉત્કલન બિંદુ") ડી.આઈ. મેન્ડેલીવ દ્વારા 1860 માં સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું. બીજી મિલકત જે પ્રવાહી અને વાયુઓને એક કરે છે તે આઇસોટ્રોપી છે. એટલે કે, પ્રથમ નજરમાં એવું માની શકાય છે કે પ્રવાહી સ્ફટિકો કરતાં વાયુઓની નજીક છે. વાયુઓની જેમ જ પ્રવાહી પણ આઇસોટ્રોપિક હોય છે, એટલે કે. તેમની મિલકતો બધી દિશામાં સમાન છે. સ્ફટિકો, તેનાથી વિપરિત, એનિસોટ્રોપિક છે: રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, સંકોચનક્ષમતા, શક્તિ અને વિવિધ દિશામાં સ્ફટિકોના અન્ય ઘણા ગુણધર્મો અલગ અલગ હોય છે. નક્કર સ્ફટિકીય પદાર્થોમાં પુનરાવર્તિત તત્વો સાથે એક ક્રમબદ્ધ માળખું હોય છે, જે તેમને એક્સ-રે વિવર્તન (એક્સ-રે વિવર્તન પદ્ધતિ, 1912 થી ઉપયોગમાં લેવાતી) દ્વારા અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

પ્રવાહી અને વાયુઓમાં શું સામ્ય છે?
એ) આઇસોટ્રોપી. પ્રવાહીના ગુણધર્મો, જેમ કે ગેસ, બધી દિશામાં સમાન છે, એટલે કે. આઇસોટ્રોપિક છે, સ્ફટિકોથી વિપરીત, જે એનિસોટ્રોપિક છે.
બી) પ્રવાહી, વાયુઓની જેમ, ચોક્કસ આકાર ધરાવતો નથી અને કન્ટેનરનો આકાર લે છે (ઓછી સ્નિગ્ધતા અને ઉચ્ચ પ્રવાહીતા).
પ્રવાહી અને વાયુઓ બંનેના પરમાણુઓ એકબીજા સાથે અથડાઈને એકદમ મુક્ત રીતે ફરે છે. પહેલાં, એવું માનવામાં આવતું હતું કે પ્રવાહી દ્વારા કબજે કરવામાં આવેલા વોલ્યુમની અંદર, તેમની ત્રિજ્યાના સરવાળા કરતાં કોઈપણ અંતર સમાન સંભવિત માનવામાં આવતું હતું, એટલે કે. પરમાણુઓની સુવ્યવસ્થિત ગોઠવણી તરફના વલણને નકારવામાં આવ્યું હતું. આમ, પ્રવાહી અને વાયુઓ અમુક હદ સુધી સ્ફટિકોની વિરુદ્ધ હતા.
જેમ જેમ સંશોધન આગળ વધતું ગયું તેમ, તથ્યોની વધતી જતી સંખ્યાએ પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોની રચના વચ્ચે સમાનતાની હાજરી દર્શાવી. ઉદાહરણ તરીકે, ગરમીની ક્ષમતા અને સંકોચન ગુણાંકના મૂલ્યો, ખાસ કરીને ગલનબિંદુની નજીક, વ્યવહારીક રીતે એકબીજા સાથે મેળ ખાય છે, જ્યારે પ્રવાહી અને ગેસ માટેના આ મૂલ્યો તીવ્ર રીતે અલગ પડે છે.
પહેલેથી જ આ ઉદાહરણમાંથી આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે ઘનતાના તાપમાનની નજીકના તાપમાને પ્રવાહીમાં થર્મલ ગતિનું ચિત્ર ઘન પદાર્થોમાં થર્મલ ગતિ જેવું લાગે છે, વાયુઓમાં નહીં. આ સાથે, કોઈ પણ પદાર્થની વાયુ અને પ્રવાહી અવસ્થાઓ વચ્ચેના આવા નોંધપાત્ર તફાવતોને નોંધી શકે છે. વાયુઓમાં, પરમાણુઓ સમગ્ર અવકાશમાં સંપૂર્ણપણે અસ્તવ્યસ્ત રીતે વિતરિત થાય છે, એટલે કે. બાદમાં માળખાકીય શિક્ષણનું ઉદાહરણ માનવામાં આવે છે. પ્રવાહી હજુ પણ ચોક્કસ માળખું ધરાવે છે. આ એક્સ-રે વિવર્તન દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ થયેલ છે, જે ઓછામાં ઓછું એક સ્પષ્ટ મહત્તમ દર્શાવે છે. પ્રવાહીની રચના એ છે કે તેના પરમાણુઓ અવકાશમાં વિતરિત થાય છે. કોષ્ટક ગેસ અને પ્રવાહી અવસ્થાઓ વચ્ચે સમાનતા અને તફાવતો દર્શાવે છે.
ગેસ તબક્કો પ્રવાહી તબક્કો
1. પરમાણુ l વચ્ચેનું અંતર સામાન્ય રીતે (નીચા દબાણ માટે) પરમાણુ r: l  r ની ત્રિજ્યા કરતા ઘણું વધારે હોય છે. ગેસ દ્વારા કબજે કરેલ લગભગ સમગ્ર વોલ્યુમ V મફત વોલ્યુમ છે. પ્રવાહી તબક્કામાં, તેનાથી વિપરિત, l 2. કણોની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા, 3/2kT જેટલી, તેમની આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સંભવિત ઊર્જા U કરતાં વધારે છે તેમની હિલચાલની ઊર્જા: U3/2 kT
3. કણો તેમની અનુવાદની ગતિ દરમિયાન અથડાય છે, અથડામણની આવર્તન પરિબળ કણોના સમૂહ, તેમના કદ અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે. કંપન કંપનવિસ્તાર a મુક્ત વોલ્યુમ પર આધાર રાખે છે, a  (Vf/ L)1/3
4. કણોનું પ્રસરણ તેમની અનુવાદ ગતિ, પ્રસાર ગુણાંક D  0.1 - 1 cm2/s (p  105 Pa)ના પરિણામે થાય છે અને ગેસના દબાણ પર આધાર રાખે છે.
(D  p-1) સક્રિયકરણ ઊર્જા ED સાથે એક કોષમાંથી બીજા કોષમાં કણ કૂદવાના પરિણામે પ્રસરણ થાય છે,
ડી  બિન-ચીકણું પ્રવાહીમાં e-ED/RT
ડી  0.3 - 3 સેમી 2/દિવસ.
5. કણ મુક્તપણે ફરે છે, પરિભ્રમણ આવર્તન r માત્ર કણ અને તાપમાનની જડતાના ક્ષણો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, પરિભ્રમણ આવર્તન r T1/2 કોષની દિવાલો દ્વારા પરિભ્રમણને અવરોધે છે, પરિભ્રમણ કણોની સાથે સંભવિત અવરોધ Er ને દૂર કરવામાં આવે છે, જે આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો પર આધાર રાખે છે, vr  e- Er/RT
જો કે, પ્રવાહી સ્થિતિ અસંખ્ય મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકો (ક્વાસિક્રિસ્ટાલિનિટી) માં ઘન સ્થિતિની નજીક છે. પ્રાયોગિક તથ્યોના સંચય દર્શાવે છે કે પ્રવાહી અને સ્ફટિકોમાં ઘણું સામ્ય છે. વ્યક્તિગત પ્રવાહીના ભૌતિક-રાસાયણિક અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે લગભગ તમામમાં સ્ફટિકીય બંધારણના કેટલાક ઘટકો હોય છે.
સૌપ્રથમ, પ્રવાહીમાં આંતરપરમાણુ અંતર ઘન સાથેની નજીક હોય છે. આ એ હકીકત દ્વારા સાબિત થાય છે કે જ્યારે બાદમાં પીગળે છે, ત્યારે પદાર્થનું પ્રમાણ થોડું બદલાય છે (સામાન્ય રીતે તે 10% કરતા વધુ વધતું નથી). બીજું, પ્રવાહી અને ઘન માં આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ઉર્જા સહેજ અલગ હોય છે. આ હકીકત એ છે કે ફ્યુઝનની ગરમી બાષ્પીભવનની ગરમી કરતાં ઘણી ઓછી છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણી માટે Hpl = 6 kJ/mol, અને Hsp = 45 kJ/mol; બેન્ઝીન માટે Hpl = 11 kJ/mol, અને Hsp = 48 kJ/mol.
ત્રીજે સ્થાને, ગલન દરમિયાન પદાર્થની ગરમીની ક્ષમતા ખૂબ જ ઓછી બદલાય છે, એટલે કે. તે આ બંને રાજ્યો માટે નજીક છે. તે અનુસરે છે કે પ્રવાહીમાં કણોની ગતિની પ્રકૃતિ ઘન કણોની નજીક છે. ચોથું, પ્રવાહી, ઘન જેવું, તૂટ્યા વિના મોટા તાણ બળોનો સામનો કરી શકે છે.
પ્રવાહી અને ઘન વચ્ચેનો તફાવત પ્રવાહીતા છે: ઘન તેનો આકાર જાળવી રાખે છે, પ્રવાહી નાના બળના પ્રભાવ હેઠળ પણ તેને સરળતાથી બદલી નાખે છે. આ ગુણધર્મો પ્રવાહીના માળખાકીય લક્ષણો જેવા કે મજબૂત આંતર-પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, પરમાણુઓની ગોઠવણીમાં ટૂંકા-અંતરનો ક્રમ અને પરમાણુઓની તેમની સ્થિતિને પ્રમાણમાં ઝડપથી બદલવાની ક્ષમતામાંથી ઉદ્ભવે છે. જ્યારે પ્રવાહી ઠંડું બિંદુથી ઉત્કલન બિંદુ સુધી ગરમ થાય છે, ત્યારે તેના ગુણધર્મો ધીમે ધીમે ગરમી સાથે બદલાય છે, ગેસ સાથે તેની સમાનતા ધીમે ધીમે વધે છે.
આપણામાંના દરેક ઘણા બધા પદાર્થોને સરળતાથી યાદ કરી શકે છે જેને તે પ્રવાહી માને છે. જો કે, દ્રવ્યની આ સ્થિતિની ચોક્કસ વ્યાખ્યા આપવી એટલી સરળ નથી, કારણ કે પ્રવાહીમાં એવા ભૌતિક ગુણધર્મો હોય છે કે અમુક બાબતોમાં તેઓ ઘન પદાર્થો જેવા હોય છે અને અન્યમાં તેઓ વાયુઓ જેવા હોય છે. પ્રવાહી અને ઘન વચ્ચેની સમાનતા કાચી સામગ્રીમાં સૌથી વધુ ઉચ્ચારવામાં આવે છે. વધતા તાપમાન સાથે ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં તેમનું સંક્રમણ ધીમે ધીમે થાય છે, અને ઉચ્ચારણ ગલનબિંદુ તરીકે નહીં, તેઓ ફક્ત નરમ બની જાય છે, તેથી તે સૂચવવું અશક્ય છે કે કયા તાપમાનની શ્રેણીમાં તેમને ઘન અને કયા પ્રવાહી કહેવા જોઈએ. આપણે એટલું જ કહી શકીએ કે પ્રવાહી અવસ્થામાં ગ્લાસી પદાર્થની સ્નિગ્ધતા ઘન અવસ્થા કરતાં ઓછી હોય છે. તેથી ઘન ચશ્માને ઘણીવાર સુપરકૂલ્ડ લિક્વિડ કહેવામાં આવે છે. દેખીતી રીતે, પ્રવાહીની સૌથી લાક્ષણિક મિલકત, જે તેમને ઘન પદાર્થોથી અલગ પાડે છે, તે ઓછી સ્નિગ્ધતા છે, એટલે કે. ઉચ્ચ ટર્નઓવર. તેના માટે આભાર, તેઓ વાસણનો આકાર લે છે જેમાં તેઓ રેડવામાં આવે છે. પરમાણુ સ્તરે, ઉચ્ચ પ્રવાહીતાનો અર્થ થાય છે પ્રવાહી કણોની પ્રમાણમાં વધુ સ્વતંત્રતા. આ સંદર્ભમાં, પ્રવાહી વાયુઓ જેવું લાગે છે, જો કે પ્રવાહી વચ્ચે આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો વધારે છે, અણુઓ એકબીજાની નજીક સ્થિત છે અને તેમની હિલચાલમાં વધુ મર્યાદિત છે.
આનો અલગ રીતે સંપર્ક કરી શકાય છે - લાંબા-શ્રેણી અને ટૂંકા-અંતરના ઓર્ડરના વિચારના દૃષ્ટિકોણથી. સ્ફટિકીય ઘન પદાર્થોમાં લાંબા-અંતરનો ક્રમ અસ્તિત્વમાં છે, જેનાં પરમાણુ કડક રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે, ત્રિ-પરિમાણીય બંધારણ બનાવે છે જે એકમ કોષને ઘણી વખત પુનરાવર્તિત કરીને મેળવી શકાય છે. પ્રવાહી અને કાચમાં કોઈ લાંબા અંતરનો ક્રમ નથી. જો કે, આનો અર્થ એ નથી કે તેઓને આદેશ આપવામાં આવ્યો નથી. બધા અણુઓ માટે નજીકના પડોશીઓની સંખ્યા લગભગ સમાન છે, પરંતુ અણુઓની ગોઠવણી જેમ જેમ તેઓ કોઈપણ પસંદ કરેલી સ્થિતિથી દૂર જાય છે તેમ તેમ વધુને વધુ અસ્તવ્યસ્ત બનતી જાય છે. આમ, ઓર્ડર ફક્ત ટૂંકા અંતર પર જ અસ્તિત્વમાં છે, તેથી નામ: ટૂંકી-શ્રેણીનો ઓર્ડર. પ્રવાહીની રચનાનું પર્યાપ્ત ગાણિતિક વર્ણન માત્ર આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્રની મદદથી જ આપી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો પ્રવાહીમાં સમાન ગોળાકાર પરમાણુઓ હોય, તો તેની રચનાને રેડિયલ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ફંક્શન g(r) દ્વારા વર્ણવી શકાય છે, જે સંદર્ભ બિંદુ તરીકે પસંદ કરેલ એકથી r ના અંતરે કોઈપણ પરમાણુને શોધવાની સંભાવના આપે છે. એક્સ-રે અથવા ન્યુટ્રોનના વિવર્તનનો અભ્યાસ કરીને આ કાર્ય પ્રાયોગિક રીતે શોધી શકાય છે, અને હાઇ-સ્પીડ કોમ્પ્યુટરના આગમન સાથે, તેની ગણતરી કોમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન દ્વારા કરવામાં આવી હતી, જે પરમાણુઓ વચ્ચે કાર્ય કરતા દળોની પ્રકૃતિ પરના વર્તમાન ડેટાના આધારે, અથવા આ દળો વિશેની ધારણાઓ પર, તેમજ ન્યૂટનના મિકેનિક્સના નિયમો પર. સૈદ્ધાંતિક અને પ્રાયોગિક રીતે મેળવેલા રેડિયલ વિતરણ કાર્યોની તુલના કરીને, આંતરપરમાણુ બળોની પ્રકૃતિ વિશેની ધારણાઓની સાચીતા ચકાસવી શક્ય છે.
કાર્બનિક પદાર્થોમાં, જેનાં પરમાણુઓ વિસ્તરેલ આકાર ધરાવે છે, એક તાપમાન શ્રેણી અથવા અન્યમાં, લાંબા-શ્રેણીના ઓરિએન્ટેશનલ ક્રમ સાથે પ્રવાહી તબક્કાના પ્રદેશો ક્યારેક જોવા મળે છે, જે લાંબા અક્ષોની સમાંતર ગોઠવણીની વૃત્તિમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે. પરમાણુ આ કિસ્સામાં, ઓરિએન્ટેશનલ ઓર્ડરિંગ પરમાણુઓના કેન્દ્રોના સંકલન ક્રમ સાથે થઈ શકે છે. આ પ્રકારના પ્રવાહી તબક્કાઓને સામાન્ય રીતે લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ કહેવામાં આવે છે. પ્રવાહી સ્ફટિકીય સ્થિતિ સ્ફટિકીય અને પ્રવાહી વચ્ચે મધ્યવર્તી છે. લિક્વિડ સ્ફટિકમાં પ્રવાહીતા અને એનિસોટ્રોપી (ઓપ્ટિકલ, ઇલેક્ટ્રિકલ, મેગ્નેટિક) બંને હોય છે. કેટલીકવાર આ સ્થિતિને મેસોમોર્ફિક (મેસોફેસ) કહેવામાં આવે છે - લાંબા અંતરના ક્રમની ગેરહાજરીને કારણે. અસ્તિત્વની ઉપલી મર્યાદા ક્લીયરિંગ તાપમાન (આઇસોટ્રોપિક પ્રવાહી) છે. થર્મોટ્રોપિક (મેસોજેનિક) એફએ ચોક્કસ તાપમાનની ઉપર અસ્તિત્વ ધરાવે છે. લાક્ષણિક રાશિઓ સાયનોબિફેનિલ્સ છે. લ્યોટ્રોપિક - જ્યારે ઓગળવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, સાબુ, પોલિપેપ્ટાઇડ્સ, લિપિડ્સ, ડીએનએના જલીય દ્રાવણ.
લિક્વિડ ક્રિસ્ટલનો અભ્યાસ (મેસોફેસ - બે તબક્કામાં ગલન - વાદળછાયું પીગળવું, પછી પારદર્શક, એનિસોટ્રોપિક ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો સાથે મધ્યવર્તી સ્વરૂપ દ્વારા સ્ફટિકીય તબક્કામાંથી પ્રવાહીમાં સંક્રમણ) તકનીકી હેતુઓ માટે મહત્વપૂર્ણ છે - લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ ડિસ્પ્લે.
ગેસમાં અણુઓ અસ્તવ્યસ્ત રીતે (અવ્યવસ્થિત રીતે) આગળ વધે છે. વાયુઓમાં, અણુઓ અથવા પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર અણુઓના કદ કરતાં સરેરાશ અનેક ગણું વધારે હોય છે. ગેસમાંના પરમાણુઓ ઊંચી ઝડપે (સેંકડો m/s) ગતિ કરે છે. જ્યારે તેઓ અથડાવે છે, ત્યારે તેઓ એકદમ સ્થિતિસ્થાપક દડાની જેમ એકબીજાથી ઉછળે છે, વેગની તીવ્રતા અને દિશા બદલી નાખે છે. પરમાણુઓ વચ્ચેના મોટા અંતર પર, આકર્ષક દળો નાના હોય છે અને એકબીજાની નજીક ગેસના અણુઓને પકડી રાખવામાં સક્ષમ નથી. તેથી, વાયુઓ મર્યાદા વિના વિસ્તરી શકે છે. વાયુઓ સરળતાથી સંકુચિત થાય છે, પરમાણુઓ વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર ઘટે છે, પરંતુ તેમ છતાં તેમના કદ કરતા મોટા રહે છે. વાયુઓ આકાર કે કદ જાળવી શકતા નથી; જહાજની દિવાલો પર અણુઓની અસંખ્ય અસરો ગેસનું દબાણ બનાવે છે.
પ્રવાહીના પરમાણુઓ લગભગ એકબીજાની નજીક સ્થિત છે. તેથી, પ્રવાહીને સંકુચિત કરવું અને તેનું પ્રમાણ જાળવી રાખવું ખૂબ મુશ્કેલ છે. પ્રવાહીના અણુઓ સંતુલન સ્થિતિની આસપાસ વાઇબ્રેટ કરે છે. સમયાંતરે, પરમાણુ એક સ્થિર અવસ્થામાંથી બીજી સ્થિતિમાં સંક્રમણ કરે છે, સામાન્ય રીતે બાહ્ય બળની ક્રિયાની દિશામાં. પરમાણુની સ્થાયી સ્થિતિનો સમય ઓછો હોય છે અને વધતા તાપમાન સાથે ઘટતો જાય છે, અને પરમાણુના નવી સ્થાયી સ્થિતિમાં સંક્રમણનો સમય પણ ઓછો હોય છે. તેથી, પ્રવાહી પ્રવાહી હોય છે, તેમનો આકાર જાળવી રાખતા નથી અને તે જહાજનો આકાર લે છે જેમાં તેઓ રેડવામાં આવે છે.

યા I. ફ્રેન્કેલ દ્વારા વિકસિત પ્રવાહીનો ગતિ સિદ્ધાંત પ્રવાહીને કણોની ગતિશીલ પ્રણાલી તરીકે માને છે, જે અંશતઃ સ્ફટિકીય સ્થિતિની યાદ અપાવે છે. ગલનબિંદુની નજીકના તાપમાને, પ્રવાહીમાં થર્મલ ગતિ મુખ્યત્વે ચોક્કસ સરેરાશ સંતુલન સ્થિતિની આસપાસના કણોના હાર્મોનિક સ્પંદનોમાં ઘટાડો થાય છે. સ્ફટિકીય સ્થિતિથી વિપરીત, પ્રવાહીમાં પરમાણુઓની આ સંતુલન સ્થિતિ દરેક અણુ માટે પ્રકૃતિમાં અસ્થાયી હોય છે. થોડા સમય માટે એક સંતુલન સ્થિતિની આસપાસ ઓસીલેટ કર્યા પછી, પરમાણુ નજીકમાં સ્થિત નવી સ્થિતિ પર કૂદકો મારે છે. આવા જમ્પ U ઊર્જાના ખર્ચ સાથે થાય છે, તેથી "સ્થાયી જીવન" સમય t તાપમાન પર નીચે મુજબ આધાર રાખે છે: t = t0 eU/RT, જ્યાં t0 એ સંતુલન સ્થિતિની આસપાસના એક ઓસિલેશનનો સમયગાળો છે. ઓરડાના તાપમાને પાણી માટે t » 10-10c, t0 = 1.4 x 10-12c, એટલે કે એક પરમાણુ, લગભગ 100 સ્પંદનો પૂર્ણ કર્યા પછી, નવી સ્થિતિમાં કૂદકો મારે છે, જ્યાં તે કંપન ચાલુ રાખે છે. એક્સ-રે અને ન્યુટ્રોનના સ્કેટરિંગ પરના ડેટામાંથી, કેન્દ્ર તરીકે પસંદ કરેલ એક કણથી અંતર r પર આધાર રાખીને કણ વિતરણ ઘનતા કાર્યની ગણતરી કરવી શક્ય છે. સ્ફટિકીય ઘન માં લાંબા-શ્રેણીના ક્રમની હાજરીમાં, ફંક્શન (r) પાસે સ્પષ્ટ મેક્સિમા અને મિનિમાની સંખ્યા છે. પ્રવાહીમાં, કણોની ઉચ્ચ ગતિશીલતાને કારણે, માત્ર ટૂંકા-અંતરનો ક્રમ જાળવવામાં આવે છે. પ્રવાહીના એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન પેટર્નમાંથી આ સ્પષ્ટપણે અનુસરે છે: પ્રવાહી માટે ફંક્શન (r) સ્પષ્ટ પ્રથમ મહત્તમ, અસ્પષ્ટ બીજું અને પછી (r) = const છે. ગતિ સિદ્ધાંત નીચે પ્રમાણે ગલનનું વર્ણન કરે છે. ઘન સ્ફટિકની જાળીમાં, હંમેશા થોડી માત્રામાં ખાલી જગ્યાઓ (છિદ્રો) હોય છે જે ધીમે ધીમે ક્રિસ્ટલની આસપાસ ભટકતા હોય છે. તાપમાન ગલનબિંદુની નજીક છે, "છિદ્રો" ની સાંદ્રતા વધારે છે, અને તે નમૂનામાંથી ઝડપથી આગળ વધે છે. ગલનબિંદુ પર, "છિદ્રો" ની રચનાની પ્રક્રિયા હિમપ્રપાત જેવા સહકારી પાત્રને પ્રાપ્ત કરે છે, કણોની સિસ્ટમ ગતિશીલ બને છે, લાંબા અંતરનો ક્રમ અદૃશ્ય થઈ જાય છે, અને પ્રવાહીતા દેખાય છે. ગલન કરવામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા પ્રવાહીમાં મુક્ત વોલ્યુમની રચના દ્વારા ભજવવામાં આવે છે, જે સિસ્ટમને પ્રવાહી બનાવે છે. પ્રવાહી અને ઘન સ્ફટિકીય શરીર વચ્ચેનો સૌથી મહત્વનો તફાવત એ છે કે પ્રવાહીમાં એક મુક્ત જથ્થા હોય છે, જેનો નોંધપાત્ર ભાગ વધઘટ ("છિદ્રો") નું સ્વરૂપ ધરાવે છે, જેનું પ્રવાહી દ્વારા ભટકવું તેને આવું આપે છે. પ્રવાહીતા તરીકે લાક્ષણિકતા ગુણવત્તા. આવા "છિદ્રો" ની સંખ્યા, તેમની માત્રા અને ગતિશીલતા તાપમાન પર આધારિત છે. નીચા તાપમાને, પ્રવાહી, જો તે સ્ફટિકીય શરીરમાં ફેરવાયું ન હોય, તો "છિદ્રો" ના વોલ્યુમ અને ગતિશીલતામાં ઘટાડો થવાને કારણે ખૂબ ઓછી પ્રવાહીતા સાથે આકારહીન ઘન બની જાય છે. ગતિ સિદ્ધાંતની સાથે, પ્રવાહીનો આંકડાકીય સિદ્ધાંત તાજેતરના દાયકાઓમાં સફળતાપૂર્વક વિકાસ પામી રહ્યો છે.

બરફ અને પાણીની રચના. સામાન્ય સ્થિતિમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ અને સામાન્ય પ્રવાહી પાણી છે. આ પૃથ્વી પરનો સૌથી સામાન્ય પરમાણુ છે! તે એક ઉત્તમ દ્રાવક છે. ઉદાહરણ તરીકે, બધા જૈવિક પ્રવાહીમાં પાણી હોય છે. પાણી ઘણા અકાર્બનિક (ક્ષાર, એસિડ, પાયા) અને કાર્બનિક પદાર્થો (આલ્કોહોલ, શર્કરા, કાર્બોક્સિલિક એસિડ, એમાઇન્સ) ઓગળે છે. આ પ્રવાહીનું બંધારણ શું છે? આપણે ફરીથી તે મુદ્દા પર પાછા ફરવું પડશે જે આપણે પહેલા વ્યાખ્યાનમાં ધ્યાનમાં લીધું હતું, એટલે કે, હાઇડ્રોજન બોન્ડ જેવી ચોક્કસ આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે. પાણી, પ્રવાહી અને સ્ફટિક બંને સ્વરૂપે, ઘણા હાઇડ્રોજન બોન્ડની હાજરીને કારણે ચોક્કસ રીતે વિસંગત ગુણધર્મો દર્શાવે છે. આ અસંગત ગુણધર્મો શું છે: ઉચ્ચ ઉત્કલન બિંદુ, ઉચ્ચ ગલનબિંદુ અને બાષ્પીભવનનું ઉચ્ચ એન્થાલ્પી. ચાલો પહેલા ગ્રાફ પર, પછી ટેબલ પર અને પછી પાણીના બે પરમાણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડના ડાયાગ્રામ પર જોઈએ. વાસ્તવમાં, દરેક પાણીના પરમાણુ પોતાની આસપાસના 4 અન્ય પાણીના અણુઓનું સંકલન કરે છે: બે ઓક્સિજનને કારણે, બે એકલા ઇલેક્ટ્રોન જોડીને બે પ્રોટોનેટેડ હાઇડ્રોજનના દાતા તરીકે, અને બે પ્રોટોનેટેડ હાઇડ્રોજનને કારણે, અન્ય પાણીના અણુઓના ઓક્સિજન સાથે સંકલિત. અગાઉના લેક્ચરમાં, મેં તમને સમયગાળાના આધારે જૂથ VI હાઇડ્રાઇડ્સના ગલનબિંદુ, ઉત્કલન બિંદુ અને બાષ્પીભવનની એન્થાલ્પીના આલેખ સાથેની સ્લાઇડ બતાવી હતી. આ અવલંબન ઓક્સિજન હાઇડ્રાઇડ માટે સ્પષ્ટ વિસંગતતા ધરાવે છે. પાણી માટેના આ તમામ પરિમાણો સલ્ફર, સેલેનિયમ અને ટેલુરિયમના નીચેના હાઇડ્રાઈડ્સ માટે લગભગ રેખીય અવલંબનથી અનુમાનિત કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. અમે પ્રોટોનેટેડ હાઇડ્રોજન અને ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા સ્વીકારનાર - ઓક્સિજન વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડના અસ્તિત્વ દ્વારા આ સમજાવ્યું. વાઇબ્રેશનલ ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગનો સૌથી વધુ સફળતાપૂર્વક અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. મુક્ત OH જૂથમાં લાક્ષણિક કંપન ઊર્જા હોય છે જે O-H બોન્ડને વૈકલ્પિક રીતે લંબા અને ટૂંકા કરવા માટેનું કારણ બને છે, જે પરમાણુના ઇન્ફ્રારેડ શોષણ સ્પેક્ટ્રમમાં લાક્ષણિક બેન્ડને જન્મ આપે છે. જો કે, જો OH જૂથ હાઇડ્રોજન બોન્ડમાં સામેલ હોય, તો હાઇડ્રોજન પરમાણુ બંને બાજુના અણુઓ દ્વારા બંધાયેલો બને છે અને આમ તેનું સ્પંદન "ભીના" થાય છે અને આવર્તન ઘટે છે. નીચેનું કોષ્ટક બતાવે છે કે હાઇડ્રોજન બોન્ડની તાકાત અને "એકાગ્રતા" વધારવાથી શોષણની આવૃત્તિમાં ઘટાડો થાય છે. ઉપરોક્ત આકૃતિમાં, વળાંક 1 બરફમાં O-H જૂથોના ઇન્ફ્રારેડ શોષણ સ્પેક્ટ્રમના મહત્તમને અનુરૂપ છે (જ્યાં બધા H-બોન્ડ જોડાયેલા છે); વળાંક 2 CCl4 માં ઓગળેલા વ્યક્તિગત H2O અણુઓના O-H જૂથોના ઇન્ફ્રારેડ શોષણ સ્પેક્ટ્રમના મહત્તમને અનુરૂપ છે (જ્યાં કોઈ H બોન્ડ નથી - CCl4 માં H2O નું સોલ્યુશન ખૂબ પાતળું છે); અને વળાંક 3 પ્રવાહી પાણીના શોષણ સ્પેક્ટ્રમને અનુરૂપ છે. જો પ્રવાહી પાણીમાં બે પ્રકારના O-H જૂથો હતા - તે જે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે અને તે જે તેને બનાવતા નથી - અને પાણીમાં કેટલાક O-H જૂથો બરફમાં (જ્યાં તેઓ રચાય છે) તે જ રીતે (સમાન આવર્તન સાથે) વાઇબ્રેટ થશે. H- બોન્ડ્સ), અને અન્ય - જેમ કે CCl4 ના વાતાવરણમાં (જ્યાં તેઓ H-બોન્ડ બનાવતા નથી). પછી પાણીના સ્પેક્ટ્રમમાં બે મેક્સિમા હશે, જે O-H જૂથોની બે અવસ્થાઓને અનુરૂપ હશે, તેમની બે લાક્ષણિકતા સ્પંદન આવર્તન છે: જૂથ કંપન કરે છે તે આવર્તન સાથે, તે પ્રકાશને શોષી લે છે. પરંતુ "બે-મહત્તમ" ચિત્ર જોવા મળતું નથી! તેના બદલે, વળાંક 3 પર આપણે એક, અત્યંત અસ્પષ્ટ મહત્તમ, વળાંક 1 ની મહત્તમ થી મહત્તમ વળાંક 2 સુધી વિસ્તરેલ જોઈએ છીએ. આનો અર્થ એ છે કે પ્રવાહી પાણીમાંના તમામ O-H જૂથો હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે - પરંતુ આ બધા બોન્ડમાં એક અલગ ઊર્જા હોય છે, “ છૂટક” (વિવિધ ઊર્જા હોય છે), અને જુદી જુદી રીતે. આ બતાવે છે કે જે ચિત્રમાં પાણીમાંના કેટલાક હાઇડ્રોજન બોન્ડ તૂટી ગયા છે અને કેટલાક સચવાય છે તે કડક શબ્દોમાં કહીએ તો ખોટું છે. જો કે, પાણીના થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મોનું વર્ણન કરવા માટે તે એટલું સરળ અને અનુકૂળ છે કે તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે - અને અમે તેના તરફ પણ જઈશું. પરંતુ આપણે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે તે સંપૂર્ણ રીતે સચોટ નથી.
આમ, IR સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી એ હાઇડ્રોજન બંધનનો અભ્યાસ કરવા માટેની એક શક્તિશાળી પદ્ધતિ છે, અને તેની સાથે સંકળાયેલા પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોની રચના વિશે ઘણી માહિતી આ સ્પેક્ટ્રલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે. પરિણામે, પ્રવાહી પાણી માટે બરફ જેવું મોડેલ (O.Ya. સમોઇલોવનું મોડેલ) સૌથી સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત પૈકીનું એક છે. આ મોડેલ મુજબ, પ્રવાહી પાણીમાં થર્મલ ગતિ (થર્મલ ગતિના પુરાવા અને પરિણામ - બ્રાઉનિયન ગતિ, જે સૌપ્રથમ 1827 માં અંગ્રેજ વનસ્પતિશાસ્ત્રી રોબર્ટ બ્રાઉન દ્વારા માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ પરાગ પર જોવામાં આવી હતી) દ્વારા ખલેલ પહોંચેલી બરફ જેવી ટેટ્રાહેડ્રલ ફ્રેમ હોય છે (દરેક પાણી બરફના સ્ફટિકમાંના પરમાણુઓ બરફની સરખામણીમાં ઓછી ઉર્જા સાથે હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે - "ઢીલા" હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ) તેની આસપાસના ચાર પાણીના અણુઓ સાથે), આ ફ્રેમની ખાલી જગ્યાઓ આંશિક રીતે પાણીના અણુઓથી ભરેલી હોય છે, અને પાણીના અણુઓ ખાલી જગ્યાઓ અને બરફ જેવી ફ્રેમના ગાંઠોમાં સ્થિત છે તે ઊર્જાસભર અસમાન છે.

પાણીથી વિપરીત, બરફના સ્ફટિકમાં, સ્ફટિક જાળીના ગાંઠો પર સમાન ઊર્જાના પાણીના અણુઓ હોય છે અને તેઓ માત્ર કંપનશીલ ગતિવિધિઓ કરી શકે છે. આવા સ્ફટિકમાં ટૂંકા અને લાંબા અંતરનો ક્રમ હોય છે. પ્રવાહી પાણીમાં (ધ્રુવીય પ્રવાહીની જેમ), સ્ફટિક રચનાના કેટલાક ઘટકો સાચવવામાં આવે છે (અને ગેસના તબક્કામાં પણ, પ્રવાહી અણુઓને નાના, અસ્થિર ક્લસ્ટરોમાં ઓર્ડર કરવામાં આવે છે), પરંતુ ત્યાં કોઈ લાંબા અંતરનો ક્રમ નથી. આમ, પ્રવાહીનું માળખું ટૂંકા-શ્રેણીના ક્રમની હાજરીમાં ગેસના બંધારણથી અલગ પડે છે, પરંતુ લાંબા-અંતરના ક્રમની ગેરહાજરીમાં સ્ફટિકના બંધારણથી અલગ પડે છે. એક્સ-રે સ્કેટરિંગના અભ્યાસ દ્વારા આ સૌથી વધુ ખાતરીપૂર્વક દર્શાવવામાં આવ્યું છે. પ્રવાહી પાણીમાં દરેક પરમાણુના ત્રણ પડોશીઓ એક સ્તરમાં સ્થિત છે અને નજીકના સ્તર (0.276 nm) ના ચોથા અણુ કરતાં તેનાથી વધુ અંતરે (0.294 nm) છે. બરફ જેવા ફ્રેમવર્કમાં દરેક પાણીના પરમાણુ એક અરીસા-સપ્રમાણ (મજબૂત) અને ત્રણ કેન્દ્રિય સપ્રમાણ (ઓછા મજબૂત) બોન્ડ બનાવે છે. પ્રથમ આપેલ સ્તરના પાણીના અણુઓ અને પડોશી સ્તરો વચ્ચેના બોન્ડનો ઉલ્લેખ કરે છે, બાકીના - સમાન સ્તરના પાણીના અણુઓ વચ્ચેના બોન્ડનો. તેથી, તમામ જોડાણોનો એક ક્વાર્ટર અરીસા-સપ્રમાણ છે, અને ત્રણ-ચતુર્થાંશ કેન્દ્રિય સપ્રમાણ છે. પાણીના અણુઓના ટેટ્રાહેડ્રલ પર્યાવરણ વિશેના વિચારો એ નિષ્કર્ષ તરફ દોરી ગયા છે કે તેનું માળખું અત્યંત નાજુક છે અને તેમાં ખાલી જગ્યાઓની હાજરી છે, જેના પરિમાણો પાણીના અણુઓના પરિમાણોના સમાન અથવા તેનાથી વધુ છે.

પ્રવાહી પાણીની રચનાના તત્વો. a - પ્રાથમિક જળ ટેટ્રાહેડ્રોન (ખુલ્લા વર્તુળો - ઓક્સિજન અણુઓ, કાળા અર્ધભાગ - હાઇડ્રોજન બોન્ડ પર પ્રોટોનની સંભવિત સ્થિતિ); b - ટેટ્રાહેડ્રાની મિરર-સપ્રમાણ ગોઠવણી; c - કેન્દ્રિય સપ્રમાણ ગોઠવણી; ડી - સામાન્ય બરફની રચનામાં ઓક્સિજન કેન્દ્રોનું સ્થાન. હાઇડ્રોજન બોન્ડને કારણે પાણીને આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના નોંધપાત્ર દળો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે અવકાશી નેટવર્ક બનાવે છે. આપણે અગાઉના લેક્ચરમાં કહ્યું તેમ, હાઇડ્રોજન બોન્ડ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ તત્વ સાથે જોડાયેલા હાઇડ્રોજન અણુની ક્ષમતાને કારણે અન્ય પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ અણુ સાથે વધારાનું બોન્ડ રચે છે. હાઇડ્રોજન બોન્ડ પ્રમાણમાં મજબૂત હોય છે અને તે 20-30 કિલોજુલ પ્રતિ મોલ જેટલું હોય છે. તાકાતની દ્રષ્ટિએ, તે વેન ડેર વાલ્સ ઊર્જા અને લાક્ષણિક આયનીય બોન્ડની ઊર્જા વચ્ચે મધ્યવર્તી સ્થાન ધરાવે છે. પાણીના પરમાણુમાં, H-O રાસાયણિક બોન્ડની ઊર્જા 456 kJ/mol છે, અને H...O હાઇડ્રોજન બોન્ડની ઊર્જા 21 kJ/mol છે.

હાઇડ્રોજન સંયોજનો
મોલેક્યુલર વજન તાપમાન,  C
ઠંડું ઉકળતું
H2Te 130 -51 -4
H2Se 81 -64 -42
H2S 34 -82 -61
H2O 18 0! +100!

બરફનું માળખું. સામાન્ય બરફ. ડોટેડ લાઇન - એચ-બોન્ડ્સ. બરફના ઓપનવર્ક સ્ટ્રક્ચરમાં, H2O પરમાણુઓથી ઘેરાયેલા નાના પોલાણ દેખાય છે.
આમ, બરફનું માળખું એ પાણીના અણુઓનું એક ઓપનવર્ક માળખું છે જે ફક્ત હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલું છે. બરફના બંધારણમાં પાણીના અણુઓની ગોઠવણી બંધારણમાં વિશાળ ચેનલોની હાજરી નક્કી કરે છે. જેમ જેમ બરફ પીગળે છે, પાણીના અણુઓ આ ચેનલોમાં "પડે છે", જે બરફની ઘનતાની તુલનામાં પાણીની ઘનતામાં વધારો સમજાવે છે. બરફના સ્ફટિકો નિયમિત ષટ્કોણ પ્લેટો, ટેબ્યુલર રચનાઓ અને જટિલ આકારોના આંતરવૃદ્ધિના સ્વરૂપમાં થાય છે. સામાન્ય બરફનું માળખું હાઇડ્રોજન H બોન્ડ્સ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: તે આ બોન્ડની ભૂમિતિ માટે સારું છે (O-H સીધા O પર હોય છે), પરંતુ H2O પરમાણુઓના ચુસ્ત વેન્ડર વાલ્સ સંપર્ક માટે એટલું સારું નથી. તેથી, બરફનું માળખું ઓપનવર્ક છે, તેમાં H2O પરમાણુઓ માઇક્રોસ્કોપિક (કદમાં H2O અણુ કરતા નાના) છિદ્રો ધરાવે છે. બરફનું લેસી માળખું બે જાણીતી અસરો તરફ દોરી જાય છે: (1) બરફ પાણી કરતાં ઓછો ગાઢ છે, તે તેમાં તરે છે; અને (2) મજબૂત દબાણ હેઠળ - ઉદાહરણ તરીકે, સ્કેટની બ્લેડ બરફને પીગળે છે. બરફમાં રહેલા મોટાભાગના હાઇડ્રોજન બોન્ડ પ્રવાહી પાણીમાં પણ સચવાય છે. આ પાણીના ઉકળતા ગરમી (0°C પર 600 cal/g)ની સરખામણીમાં બરફના ઓગળવાની નાની ગરમી (80 cal/g) ને અનુસરે છે. કોઈ એવું કહી શકે કે પ્રવાહી પાણીમાં માત્ર 80/(600+80) = 12% બરફમાં રહેલા H-બોન્ડ તૂટી જાય છે. જો કે, આ ચિત્ર - કે પાણીમાંના કેટલાક હાઇડ્રોજન બોન્ડ તૂટી ગયા છે, અને કેટલાક સાચવેલ છે - તે સંપૂર્ણ રીતે સચોટ નથી: તેના બદલે, પાણીમાંના તમામ હાઇડ્રોજન બોન્ડ ઢીલા થઈ રહ્યા છે. નીચેના પ્રાયોગિક ડેટા દ્વારા આ સારી રીતે દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

ઉકેલોની રચના. પાણી માટેના વિશિષ્ટ ઉદાહરણોમાંથી, ચાલો અન્ય પ્રવાહી તરફ આગળ વધીએ. વિવિધ પ્રવાહી તેમના પરમાણુઓના કદ અને આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની પ્રકૃતિમાં એકબીજાથી અલગ પડે છે. આમ, દરેક વિશિષ્ટ પ્રવાહીમાં એક ચોક્કસ સ્યુડોક્રિસ્ટલાઇન માળખું હોય છે, જે ટૂંકા અંતરના ક્રમ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે અને અમુક અંશે, જ્યારે પ્રવાહી થીજી જાય છે અને ઘન બની જાય છે ત્યારે મેળવેલી રચનાની યાદ અપાવે છે. જ્યારે અન્ય પદાર્થ ઓગળવામાં આવે છે, એટલે કે. જ્યારે સોલ્યુશન રચાય છે, ત્યારે આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની પ્રકૃતિ બદલાય છે અને શુદ્ધ દ્રાવક કરતાં કણોની અલગ ગોઠવણી સાથે નવી રચના દેખાય છે. આ માળખું સોલ્યુશનની રચના પર આધારિત છે અને દરેક ચોક્કસ ઉકેલ માટે વિશિષ્ટ છે. પ્રવાહી ઉકેલોની રચના સામાન્ય રીતે ઉકેલની પ્રક્રિયા સાથે હોય છે, એટલે કે. આંતરપરમાણુ બળોની ક્રિયાને કારણે દ્રાવક પરમાણુઓની આસપાસ દ્રાવક પરમાણુઓની ગોઠવણી. ત્યાં ટૂંકા-શ્રેણી અને લાંબા-અંતરના ઉકેલો છે, એટલે કે. દ્રાવ્યના પરમાણુઓ (કણો) ની આસપાસ પ્રાથમિક અને ગૌણ સોલવેશન શેલ રચાય છે. પ્રાથમિક સોલવેશન શેલમાં, નજીકમાં દ્રાવક પરમાણુઓ હોય છે, જે દ્રાવ્ય પરમાણુઓ સાથે મળીને આગળ વધે છે. પ્રાથમિક દ્રાવક શેલમાં સ્થિત દ્રાવક પરમાણુઓની સંખ્યાને સોલવેશન કોઓર્ડિનેશન નંબર કહેવામાં આવે છે, જે દ્રાવકની પ્રકૃતિ અને દ્રાવકની પ્રકૃતિ બંને પર આધાર રાખે છે. સેકન્ડરી સોલ્વેશન શેલમાં દ્રાવક પરમાણુઓનો સમાવેશ થાય છે જે નોંધપાત્ર રીતે વધુ અંતરે સ્થિત હોય છે અને પ્રાથમિક સોલ્વેશન શેલ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે સોલ્યુશનમાં થતી પ્રક્રિયાઓને અસર કરે છે.
જ્યારે સોલ્વેટ્સની સ્થિરતાને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે, ત્યારે ગતિ અને થર્મોડાયનેમિક સ્થિરતા વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે.
જલીય દ્રાવણમાં, ગતિશીલ હાઇડ્રેશન (O.Ya. સમોઇલોવ) ની જથ્થાત્મક લાક્ષણિકતાઓ i/ અને Ei=Ei-E છે, જ્યાં i અને  એ સમતુલામાં પાણીના અણુઓનો સરેરાશ નિવાસ સમય છે. i-th આયનની નજીક અને શુદ્ધ પાણીમાં સ્થિતિ , અને Ei અને E એ વિનિમયની સક્રિયકરણ ઊર્જા અને પાણીમાં સ્વ-પ્રસરણ પ્રક્રિયાની સક્રિયકરણ ઊર્જા છે. આ જથ્થાઓ અંદાજિત સંબંધ દ્વારા એકબીજા સાથે સંબંધિત છે:
i/  exp(Ei/RT) આ કિસ્સામાં,
જો EI  0, i/ 1
જો EI 0, i/ 1

તેથી, લિથિયમ આયન EI = 1.7 kJ/mol, અને સીઝિયમ આયન Ei= - 1.4 kJ/mol માટે, એટલે કે. એક નાનો "સખત" લિથિયમ આયન પાણીના અણુઓને સમાન ચાર્જ ધરાવતા મોટા અને "ડિફ્યુઝ" સીઝિયમ આયન કરતાં વધુ મજબૂત રીતે ધરાવે છે. પરિણામી સોલ્વેટ્સની થર્મોડાયનેમિક સ્થિરતા સોલ્વેશન (solvG) = (solvH) - T(solvS) દરમિયાન ગિબ્સ ઊર્જામાં ફેરફાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આ મૂલ્ય જેટલું વધુ નકારાત્મક છે, સોલ્વેટ વધુ સ્થિર છે. આ મુખ્યત્વે નિરાકરણના એન્થાલ્પીના નકારાત્મક મૂલ્યો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
ઉકેલોની વિભાવના અને ઉકેલોના સિદ્ધાંતો. જ્યારે બે કે તેથી વધુ પદાર્થો સંપર્કમાં આવે છે ત્યારે સાચા ઉકેલો સ્વયંભૂ પ્રાપ્ત થાય છે, એક પ્રકારના કણો વચ્ચેના બોન્ડના વિનાશને કારણે અને બીજા પ્રકારના બોન્ડની રચનાને કારણે અને પ્રસરણને કારણે સમગ્ર જથ્થામાં પદાર્થના વિતરણને કારણે. સોલ્યુશન્સ તેમના ગુણધર્મો અનુસાર આદર્શ અને વાસ્તવિક, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને નોન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, પાતળું અને કેન્દ્રિત, અસંતૃપ્ત, સંતૃપ્ત અને સુપરસેચ્યુરેટેડ સોલ્યુશન્સમાં વહેંચાયેલા છે. રાસ્ટર્સના ગુણધર્મો આઇએમએફની પ્રકૃતિ અને તીવ્રતા પર આધારિત છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ભૌતિક પ્રકૃતિ (વાન ડેર વાલ્સ દળો) અને જટિલ ભૌતિક રાસાયણિક પ્રકૃતિ (હાઇડ્રોજન બોન્ડ, આયન-મોલેક્યુલર, ચાર્જ ટ્રાન્સફર કોમ્પ્લેક્સ, વગેરે) હોઈ શકે છે. સોલ્યુશન રચનાની પ્રક્રિયા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા કણો વચ્ચે આકર્ષક અને પ્રતિકૂળ દળોના એક સાથે અભિવ્યક્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પ્રતિકૂળ દળોની ગેરહાજરીમાં, કણો ભળી જશે (એકસાથે વળગી રહેશે) અને આકર્ષક દળોની ગેરહાજરીમાં પ્રવાહી અથવા ઘન પદાર્થો મેળવી શકાતા નથી; અગાઉના લેક્ચરમાં આપણે ઉકેલોના ભૌતિક અને રાસાયણિક સિદ્ધાંતો જોયા.
જો કે, ઉકેલોના એકીકૃત સિદ્ધાંતની રચનામાં નોંધપાત્ર મુશ્કેલીઓનો સામનો કરવો પડે છે અને હાલમાં તે હજુ સુધી બનાવવામાં આવ્યું નથી, જો કે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ, આંકડાકીય થર્મોડાયનેમિક્સ અને ભૌતિકશાસ્ત્ર, સ્ફટિક રસાયણશાસ્ત્ર, એક્સ-રે વિવર્તનની સૌથી આધુનિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને સંશોધન કરવામાં આવી રહ્યું છે. વિશ્લેષણ, ઓપ્ટિકલ પદ્ધતિઓ અને NMR પદ્ધતિઓ. પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્ર. આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો પર વિચારણા ચાલુ રાખીને, ચાલો "પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્ર" ની વિભાવનાને ધ્યાનમાં લઈએ, જે કન્ડેન્સ્ડ દ્રવ્ય અને વાસ્તવિક વાયુઓની રચના અને બંધારણને સમજવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, ખાસ કરીને પ્રવાહી સ્થિતિ અને તેથી સમગ્ર ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર. પ્રવાહી ઉકેલો.
પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્ર ધ્રુવીય અને બિનધ્રુવીય અણુઓના મિશ્રણમાં જોવા મળે છે, ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોકાર્બન અને નેપ્થેનિક એસિડના મિશ્રણ માટે. ધ્રુવીય અણુઓ ચોક્કસ સમપ્રમાણતાના ક્ષેત્રને પ્રભાવિત કરે છે (ક્ષેત્રની સમપ્રમાણતા ખાલી મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સની સમપ્રમાણતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે) અને બિન-ધ્રુવીય અણુઓ પર તીવ્રતા H. બાદમાં ચાર્જ અલગ થવાને કારણે ધ્રુવીકરણ થાય છે, જે દ્વિધ્રુવના દેખાવ (ઇન્ડક્શન) તરફ દોરી જાય છે. પ્રેરિત દ્વિધ્રુવ સાથેનો પરમાણુ, બદલામાં, ધ્રુવીય પરમાણુને અસર કરે છે, તેના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રને બદલીને, એટલે કે. પ્રતિક્રિયાશીલ (પ્રતિભાવ) ક્ષેત્રને ઉત્તેજિત કરે છે. પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્રનો ઉદભવ કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઊર્જામાં વધારો તરફ દોરી જાય છે, જે ધ્રુવીય અને બિન-ધ્રુવીય અણુઓના મિશ્રણમાં ધ્રુવીય અણુઓના મજબૂત ઉકેલના શેલના નિર્માણમાં વ્યક્ત થાય છે.
પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્ર ઊર્જાની ગણતરી નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે: જ્યાં:
ચિહ્ન "-" - પરમાણુઓનું આકર્ષણ નક્કી કરે છે
S - સ્થિર વિદ્યુત પરવાનગી
 અનંત - પરમાણુઓની ઇલેક્ટ્રોનિક અને અણુ ધ્રુવીકરણને કારણે ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરતા
NA - એવોગાડ્રોનો નંબર
VM - આઇસોટ્રોપિક પ્રવાહીમાં ધ્રુવીય પદાર્થના 1 મોલ દ્વારા કબજે કરેલ વોલ્યુમ v = દ્વિધ્રુવ ક્ષણ
ER - દ્રાવણમાં ધ્રુવીય પદાર્થના 1 મોલની ઊર્જા
"પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્ર" ખ્યાલ અમને શુદ્ધ પ્રવાહી અને ઉકેલોની રચનાને વધુ સારી રીતે સમજવાની મંજૂરી આપશે. પ્રતિક્રિયાશીલ ક્ષેત્રના અભ્યાસ માટે ક્વોન્ટમ રાસાયણિક અભિગમ એમ. વી. બાઝિલેવ્સ્કી અને તેના સાથીદારોની કૃતિઓમાં વિકસાવવામાં આવ્યો હતો, જેનું નામ આપવામાં આવ્યું હતું. એલ. યા. કાર્પોવા આમ, પ્રવાહી સ્થિતિની સમસ્યા તેના યુવા સંશોધકોની રાહ જોઈ રહી છે. કાર્ડ તમારા હાથમાં છે.

>> ભૌતિકશાસ્ત્ર: વાયુયુક્ત, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોનું માળખું

પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંત એ સમજવાનું શક્ય બનાવે છે કે પદાર્થ વાયુયુક્ત, પ્રવાહી અને નક્કર અવસ્થામાં શા માટે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે.
વાયુઓ.વાયુઓમાં, અણુઓ અથવા પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર સરેરાશ પરમાણુઓના કદ કરતાં અનેક ગણું વધારે હોય છે ( ફિગ.8.5). ઉદાહરણ તરીકે, વાતાવરણીય દબાણમાં જહાજનું પ્રમાણ તેમાં રહેલા પરમાણુઓના જથ્થા કરતાં હજારો ગણું વધારે છે.

વાયુઓ સરળતાથી સંકુચિત થાય છે, અને અણુઓ વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર ઘટે છે, પરંતુ પરમાણુનો આકાર બદલાતો નથી ( ફિગ.8.6).

અવકાશમાં પરમાણુઓ પ્રચંડ ઝડપે - સેંકડો મીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે ફરે છે. જ્યારે તેઓ અથડાય છે, ત્યારે તેઓ બિલિયર્ડ બોલની જેમ જુદી જુદી દિશામાં એકબીજાથી ઉછળે છે. ગેસના અણુઓના નબળા આકર્ષક દળો તેમને એકબીજાની નજીક પકડી શકતા નથી. તેથી જ વાયુઓ અમર્યાદિત રીતે વિસ્તરી શકે છે. તેઓ ન તો આકાર કે વોલ્યુમ જાળવી રાખે છે.
જહાજની દિવાલો પર અણુઓની અસંખ્ય અસરો ગેસનું દબાણ બનાવે છે.
પ્રવાહી. પ્રવાહીના પરમાણુઓ લગભગ એકબીજાની નજીક સ્થિત છે ( ફિગ.8.7), તેથી પ્રવાહી પરમાણુ ગેસના પરમાણુ કરતા અલગ રીતે વર્તે છે. પ્રવાહીમાં, કહેવાતા ટૂંકા-શ્રેણીનો ક્રમ હોય છે, એટલે કે, પરમાણુઓની ક્રમબદ્ધ ગોઠવણી કેટલાક પરમાણુ વ્યાસની સમાન અંતર પર જાળવવામાં આવે છે. એક પરમાણુ પડોશી અણુઓ સાથે અથડાઈને તેની સંતુલન સ્થિતિની આસપાસ ફરે છે. ફક્ત સમય સમય પર તે નવી સંતુલન સ્થિતિમાં આવીને બીજી "જમ્પ" કરે છે. આ સંતુલન સ્થિતિમાં, પ્રતિકૂળ બળ આકર્ષક બળની બરાબર છે, એટલે કે, પરમાણુનું કુલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બળ શૂન્ય છે. સમય સ્થાયી જીવનપાણીના અણુઓ, એટલે કે, ઓરડાના તાપમાને એક ચોક્કસ સંતુલન સ્થિતિની આસપાસ તેના સ્પંદનોનો સમય, સરેરાશ 10 -11 સે. એક ઓસિલેશનનો સમય ઘણો ઓછો છે (10 -12 -10 -13 સે). વધતા તાપમાન સાથે, પરમાણુઓનો નિવાસ સમય ઘટે છે.

સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રી યા.આઈ. દ્વારા સ્થાપિત પ્રવાહીમાં પરમાણુ ગતિની પ્રકૃતિ, અમને પ્રવાહીના મૂળભૂત ગુણધર્મોને સમજવાની મંજૂરી આપે છે.
પ્રવાહી પરમાણુઓ સીધા એકબીજાની બાજુમાં સ્થિત છે. જેમ જેમ વોલ્યુમ ઘટે છે તેમ, પ્રતિકૂળ દળો ખૂબ મોટી બને છે. આ સમજાવે છે પ્રવાહીની ઓછી સંકોચનક્ષમતા.
જેમ જાણીતું છે, પ્રવાહી પ્રવાહી છે, એટલે કે, તેઓ તેમનો આકાર જાળવી રાખતા નથી. આને આ રીતે સમજાવી શકાય. બાહ્ય બળ પ્રતિ સેકન્ડે મોલેક્યુલર કૂદકાની સંખ્યામાં નોંધપાત્ર ફેરફાર કરતું નથી. પરંતુ પરમાણુઓ એક સ્થિર સ્થિતિમાંથી બીજી તરફ કૂદકા મુખ્યત્વે બાહ્ય બળની દિશામાં થાય છે ( ફિગ.8.8). આ કારણે પ્રવાહી વહે છે અને કન્ટેનરનો આકાર લે છે.

આકૃતિ 8.11 યાકુત હીરા દર્શાવે છે.

ગેસનું અંતર છે lપરમાણુઓ વચ્ચે અણુઓના કદ કરતાં ઘણું મોટું છે આર 0:" l>>r 0 .
પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોમાં l≈r 0. પ્રવાહીના પરમાણુઓ અવ્યવસ્થિત રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે અને સમયાંતરે એક સ્થાયી સ્થિતિમાંથી બીજી તરફ કૂદી પડે છે.
સ્ફટિકીય ઘન પદાર્થોમાં અણુઓ (અથવા અણુઓ) કડક રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે.

???
1. ગેસ અમર્યાદિત વિસ્તરણ માટે સક્ષમ છે. પૃથ્વીનું વાતાવરણ કેમ છે?
2. ગેસ, પ્રવાહી અને નક્કર ના અણુઓના માર્ગો કેવી રીતે અલગ પડે છે? આ અવસ્થાઓમાં પદાર્થોના પરમાણુઓના અંદાજિત માર્ગો દોરો.

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, ભૌતિકશાસ્ત્ર 10મો ગ્રેડ

જો તમારી પાસે આ પાઠ માટે સુધારા અથવા સૂચનો હોય,

1. પ્રવાહીની રચનાનું મોડેલ. સંતૃપ્ત અને અસંતૃપ્ત જોડીઓ; તાપમાન પર સંતૃપ્ત વરાળના દબાણની અવલંબન; ઉકળતા હવા ભેજ; ઝાકળ બિંદુ, હાઇગ્રોમીટર, સાયક્રોમીટર.

બાષ્પીભવન - બાષ્પીભવન કે જે પ્રવાહીની મુક્ત સપાટીથી કોઈપણ તાપમાને થાય છે. કોઈપણ તાપમાને થર્મલ ગતિ દરમિયાન, પ્રવાહી અણુઓની ગતિ ઊર્જા અન્ય પરમાણુઓ સાથેના તેમના જોડાણની સંભવિત ઊર્જા કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધી શકતી નથી. બાષ્પીભવન પ્રવાહીના ઠંડક સાથે છે. બાષ્પીભવનનો દર આના પર આધાર રાખે છે: ખુલ્લી સપાટીનો વિસ્તાર, તાપમાન અને પ્રવાહીની નજીકના પરમાણુઓની સાંદ્રતા.

ઘનીકરણ- પદાર્થના વાયુ અવસ્થામાંથી પ્રવાહી અવસ્થામાં સંક્રમણની પ્રક્રિયા.
સતત તાપમાને બંધ વાસણમાં પ્રવાહીનું બાષ્પીભવન વાયુ અવસ્થામાં બાષ્પીભવન થતા પદાર્થના પરમાણુઓની સાંદ્રતામાં ધીમે ધીમે વધારો તરફ દોરી જાય છે. બાષ્પીભવનની શરૂઆતના થોડા સમય પછી, વાયુની અવસ્થામાં પદાર્થની સાંદ્રતા એવા મૂલ્ય સુધી પહોંચશે કે જેના પર પ્રવાહીમાં પાછા ફરતા પરમાણુઓની સંખ્યા તે જ સમય દરમિયાન પ્રવાહીને છોડતા પરમાણુઓની સંખ્યા જેટલી થઈ જાય છે. ઇન્સ્ટોલ કરેલ ગતિશીલ સંતુલનબાષ્પીભવન અને પદાર્થના ઘનીકરણની પ્રક્રિયાઓ વચ્ચે.

વાયુ અવસ્થામાં જે પદાર્થ પ્રવાહી સાથે ગતિશીલ સમતુલામાં હોય તેને કહેવાય છે. સંતૃપ્ત વરાળ. (બાષ્પ એ પરમાણુઓનો સંગ્રહ છે જે બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રવાહીને છોડી દે છે.) સંતૃપ્તથી નીચેના દબાણ પર વરાળને અસંતૃપ્ત કહેવામાં આવે છે.

જળાશયો, માટી અને વનસ્પતિની સપાટીઓમાંથી પાણીના સતત બાષ્પીભવનને કારણે તેમજ મનુષ્યો અને પ્રાણીઓના શ્વસનને લીધે, વાતાવરણમાં હંમેશા પાણીની વરાળ હોય છે. તેથી, વાતાવરણીય દબાણ એ શુષ્ક હવાના દબાણ અને તેમાં રહેલા પાણીની વરાળનો સરવાળો છે. જ્યારે હવા વરાળથી સંતૃપ્ત થાય છે ત્યારે પાણીની વરાળનું દબાણ મહત્તમ હશે. સંતૃપ્ત વરાળ, અસંતૃપ્ત વરાળથી વિપરીત, આદર્શ ગેસના નિયમોનું પાલન કરતી નથી. આમ, સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ વોલ્યુમ પર આધારિત નથી, પરંતુ તાપમાન પર આધારિત છે. આ અવલંબન એક સરળ સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાતું નથી, તેથી, તાપમાન પર સંતૃપ્ત વરાળના દબાણની અવલંબનના પ્રાયોગિક અભ્યાસના આધારે, કોષ્ટકોનું સંકલન કરવામાં આવ્યું છે જેમાંથી વિવિધ તાપમાને તેનું દબાણ નક્કી કરી શકાય છે.

આપેલ તાપમાને હવામાં પાણીની વરાળનું દબાણ કહેવાય છે સંપૂર્ણ ભેજ. વરાળનું દબાણ પરમાણુઓની સાંદ્રતાના પ્રમાણસર હોવાથી, ચોક્કસ ભેજને આપેલ તાપમાને હવામાં હાજર જળ વરાળની ઘનતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, જે કિલોગ્રામ પ્રતિ ઘન મીટર (p) માં દર્શાવવામાં આવે છે.

સંબંધિત ભેજઆપેલ તાપમાને હવામાં પાણીની વરાળ (અથવા દબાણ) ની ઘનતા અને તે સમયે પાણીની વરાળની ઘનતા (અથવા દબાણ) નો ગુણોત્તર છે. સમાન તાપમાન, ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, એટલે કે.

મધ્યમ આબોહવા અક્ષાંશોમાં મનુષ્યો માટે સૌથી અનુકૂળ 40-60% ની સાપેક્ષ ભેજ છે.

હવાનું તાપમાન ઘટાડીને, તેમાં રહેલી વરાળને સંતૃપ્તિમાં લાવી શકાય છે.

ઝાકળ બિંદુતે તાપમાન છે કે જેના પર હવામાં વરાળ સંતૃપ્ત થાય છે. જ્યારે ઝાકળ બિંદુ હવામાં અથવા પદાર્થો પર પહોંચે છે જેની સાથે તે સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે પાણીની વરાળ ઘટ્ટ થવા લાગે છે. હવાની ભેજ નક્કી કરવા માટે, હાઇગ્રોમીટર અને સાયક્રોમીટર નામના સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.