Две сплошные: Двойная сплошная (сериал, 2 сезона) — Кинопоиск

Выберите эксперта и встретьтесь онлайн. Никаких пакетов или подписок, платите только за то время, которое вам нужно.

твердый раствор | химия | Британика

твердый раствор , смесь двух кристаллических твердых веществ, которые сосуществуют в виде нового кристаллического твердого вещества или кристаллической решетки. Смешивание может быть достигнуто путем объединения двух твердых веществ, когда они были расплавлены в жидкости при высоких температурах, и последующего охлаждения результата с образованием нового твердого вещества или путем осаждения паров исходных материалов на подложки с образованием тонких пленок. Как и жидкости, твердые тела имеют разную степень взаимной растворимости в зависимости от их химических свойств и кристаллической структуры, которые определяют, как их атомы объединяются в смешанной кристаллической решетке. Смешанная решетка может быть замещающей, в которой атомы одного исходного кристалла замещают атомы другого, или межузельной, в которой атомы занимают в решетке нормально вакантные позиции.Вещества могут быть растворимы в частичном или даже полном диапазоне относительных концентраций, образуя кристалл, свойства которого непрерывно изменяются в этом диапазоне. Это дает возможность адаптировать свойства твердого раствора для конкретных приложений.

Многие твердые растворы встречаются в природе в виде минералов, образовавшихся в условиях нагревания и давления. Одним из примеров является группа минералов оливина, особенно серия форстерит-фаялит, члены которой варьируются от форстерита (Mg ₂ SiO ₄ ) до фаялита (Fe ₂ SiO ₄ ).Два соединения имеют идентичную кристаллическую структуру и образуют твердый раствор замещения, который может варьироваться от 100 процентов магния (Mg) до 100 процентов железа (Fe), включая все пропорции между ними, с физическими свойствами, которые плавно изменяются от свойств форстерита до свойств фаялит.

Твердые растворы полупроводников имеют большое технологическое значение, например, в сочетании арсенида галлия (GaAs) с фосфидом галлия (GaP), арсенидом алюминия (AlAs) или арсенидом индия (InAs).Свойства этих твердых растворов можно настроить на значения между свойствами конечных соединений, регулируя относительные пропорции соединений; например, ширина запрещенной зоны для комбинаций InAs и GaAs может быть установлена ​​где-то между значением для чистого InAs (0,36 электрон-вольт [эВ]) и значением для чистого GaAs (1,4 эВ) с соответствующими изменениями электрических и оптических характеристик материалов. характеристики. Такая гибкость делает полупроводниковые твердые решения очень полезными для различных электронных и оптических устройств, включая транзисторы, солнечные элементы, инфракрасные детекторы, светоизлучающие диоды (СИД) и полупроводниковые лазеры.

Элементы могут быть твердыми и жидкими одновременно

Ученые открыли новое состояние физической материи, в котором атомы могут существовать и в твердом, и в жидком состоянии одновременно.

До сих пор считалось, что атомы в физическом материале обычно существуют в одном из трех состояний – твердом, жидком или газообразном.

Однако исследователи обнаружили, что некоторые элементы могут в экстремальных условиях приобретать свойства как твердого, так и жидкого состояний.

Новая структура

Однако структура также содержит второй набор атомов калия, которые находятся в жидком расположении.

Считается, что при правильных условиях более полудюжины элементов, включая натрий и висмут, могут существовать в новом открытом состоянии, говорят исследователи.

До сих пор было неясно, представляют ли необычные структуры отдельное состояние материи или существуют как переходные стадии между двумя отдельными состояниями.

Высокопроизводительные вычисления

Команда под руководством ученых из Эдинбургского университета использовала мощные компьютерные модели для изучения существования состояния, известного как состояние цепного плавления.

Моделирование того, как до 20 000 атомов калия ведут себя в экстремальных условиях, показало, что образовавшиеся структуры представляют собой новое, стабильное состояние материи.

Применение давления к атомам приводит к формированию двух взаимосвязанных твердых решетчатых структур, говорят ученые.

Химические взаимодействия между атомами в одной решетке сильные, то есть они остаются в твердом состоянии, когда структура нагревается, в то время как другие атомы плавятся в жидком состоянии.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, было поддержано Европейским исследовательским советом и Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам.

Работа выполнена в сотрудничестве с учеными Сианьского университета Цзянтун в Китае.

Калий — один из самых простых известных нам металлов, но если его сжать, он образует очень сложные структуры. Мы показали, что это необычное, но стабильное состояние является частично твердым и частично жидким. Воссоздание этого необычного состояния в других материалах может иметь множество применений.

Школа физики и астрономии доктора Андреаса Германа

Ссылки по теме

Факультет физики и астрономии

Физика – бакалавриат

Физика – аспирантура

_{Изображение в социальных сетях: Шэрон Маккатчен}

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Фазовый переход твердое тело-твердое – обзор

7.08.3.3 Энантиотропия и монотропия

Нагревание или охлаждение полиморфа может привести к различным типам превращений, например, фазовым переходам твердое тело-твердое, плавлению и рекристаллизации из расплава.Такие фазовые изменения можно распознать с использованием различных методов характеризации, обычно в комбинации. Примеры таких физических методов более подробно обсуждаются в последующих разделах, но на данный момент можно упомянуть заслуживающие внимания и подходящие методы: микроскопию с горячим столиком (HSM), дифференциальную сканирующую калориметрию (DSC) и XRD с переменной температурой. Наблюдение за бесчисленными полиморфными системами подтвердило, что термодинамические отношения между двумя полиморфами можно в широком смысле классифицировать как энантиотропные или монотропные. ³² Вкратце термин «энантиотропность» применяется, когда при нагревании полиморфа он превращается во вторую полиморфную форму при определенной температуре перехода ( T _t ), а при последующем охлаждении нового полиморфа он возвращается в исходную форму при (теоретически постоянной) температуре перехода, т. е. обе формы претерпевают обратимое твердое-твердое превращение. Поскольку описываются две твердые фазы, обе они по определению присутствуют при температурах ниже, чем их соответствующие температуры плавления, ниже которых должна существовать температура перехода.Это признаки энантиотропии. Вместо этого для двух монотропно связанных полиморфов не происходит обратимого взаимопревращения: при нагревании любая форма плавится при температуре, соответствующей ее температуре плавления, то есть два полиморфа ведут себя так, как два разных соединения могли бы вести себя при нагревании. Как будет очевидно, оказывается, что в определенных условиях крайне важно установить, проявляет ли данная пара полиморфов энантиотропное или монотропное поведение. Оба типа поведения удобно изобразить схематически на графиках зависимости энергии Гиббса от температуры.Эти графики основаны на следующих простых термодинамических принципах. Энергия Гиббса G фазы является функцией давления ( p ) и температуры ( T ), и это легко показать, начиная с ее определения как G  =  H  —  TS что бесконечно малое изменение в G определяется как

(1)dG=Vdp-SdT

На практике полиморфное фазовое поведение чаще всего изучается при постоянном давлении окружающей среды, и в этом случае dp  = 0 и, следовательно,

(2)∂G/∂Tp=-S

Это выражение утверждает, что наклон графика зависимости энергии Гиббса отдельной твердой фазы от температуры при постоянном давлении равен отрицательному значению энтропии этой фазы.Последний равен нулю при абсолютном нуле температуры в соответствии с третьим законом термодинамики, и, таким образом, наклон графика G – T для полиморфа равен нулю при абсолютном нуле температуры. Поскольку энтропия S фазы увеличивается с ростом температуры, наклон кривой G – T (или «изобара») становится все более отрицательным по мере увеличения T . В случае диморфной системы, состоящей из полиморфов A(s) и B(s) (s = твердых), обычно имеющих разные значения энтропии при любой температуре выше абсолютного нуля, наклоны их графиков G – T будут различаться. соответственно и при некотором значении температуры они могут пересекаться ( рис.8A ), точка пересечения происходит при температуре перехода T _t , где их энергии Гиббса одинаковы, и, таким образом, две фазы находятся в термодинамическом равновесии.

Рисунок 8. G – T кривые для полиморфов A и B и их общей жидкой фазы (L), когда полиморфы связаны энантиотропно (A) и монотропно (B).

Теперь можно добавить третью кривую G – T (известную как «ликвидус») в дополнение к кривым для двух твердых фаз, а именно, для обычной жидкости ( L ), которую можно получить путем плавления полиморфы A(s) и B(s). Поскольку энтропия жидкой фазы ( S _L ) превышает энтропию твердых фаз при любой температуре, отрицательный наклон этой кривой увеличивается с повышением температуры быстрее, чем у любой из твердых форм.Это приводит к тому, что кривая для жидкости пересекается с кривой для твердых фаз при температурах, соответствующих их температурам плавления T _f,A и T _f,B , где каждый из двух полиморфов находится в равновесии. с общей жидкой фазой. Серия кривых, показанных на рис. 8A , представляет случай, когда полиморфы A(s) и B(s) связаны энантиотропно. При температурах ниже T _t видно, что A(s) является стабильной фазой, т.е. имеет меньшую энергию Гиббса, а B(s) является метастабильной, имеющей более высокую энергию Гиббса. Если полиморф А нагреть до температуры T _t , он превратится в полиморф B, который затем станет стабильным полиморфом выше T _t , тогда как полиморф A будет метастабильным по отношению к B. Дальнейшее нагревание будет в конечном итоге приводит к плавлению полиморфа B при T _f,B , где B(s) находится в равновесии с расплавом (жидкостью). В принципе, полиморф А можно было бы выделить путем охлаждения жидкости, которая подверглась бы описанным ранее превращениям в обратном порядке.Однако на практике такой процесс, как твердофазное превращение из В в А, может происходить не при T _t , а при несколько более низкой температуре из-за высокого барьера энергии активации (т. е. по кинетическим причинам).

Температура перехода может быть очень важным практическим параметром, который необходимо учитывать в реальной ситуации. Например, если T _t имеет значение, например, 30°C, и если полиморф A, первоначально при 25°C, должен был случайно подвергнуться воздействию температуры окружающей среды, превышающей 30°C, он может превратиться в полиморф В, с физическими свойствами, отличными от свойств полиморфа А. Повышение температуры из-за трения при ручном или механическом измельчении полиморфа А также может быть причиной полиморфного превращения в стабильную форму выше T _t . ³⁸ При обработке таких материалов могут возникать более экстремальные температурные условия, что повышает риск непреднамеренных фазовых превращений для энантиотропных систем, характеризующихся еще более высокими значениями температуры перехода.

В отличие от энантиотропного поведения, при нагревании монотропно родственных полиморфов ( Рис.8B ), они не подвергаются такому взаимопревращению, а вместо этого плавятся по отдельности при соответствующих температурах плавления. ( рис. 8A , представляющий энантиотропную систему, легко преобразуется в рис. 8B путем мысленного сдвига кривой ликвидуса энантиотропной системы влево до тех пор, пока она не достигнет положения за пределами температуры перехода последней системы.) Это теперь очевидно из фиг. 8B , что полиморф B всегда является метастабильным по сравнению со стабильным полиморфом A и что полиморф с более высокой температурой плавления всегда является стабильной формой.Единственная возможная самопроизвольная трансформация (т. е. идущая в направлении уменьшения G ) — это трансформация полиморфа В (всегда метастабильного) в полиморф А (всегда стабильного). В монотропной системе нет наблюдаемой температуры перехода: если экстраполировать кривые энергии Гиббса вправо от точек плавления в рис. 8B , они в конечном итоге пересекаются при гипотетической («виртуальной») температуре перехода.

Следует подчеркнуть, что возможные переходы, о которых говорилось ранее при обсуждении энантиотропии и монотропии, относятся к типу твердое тело-твердое, т. е. без вмешательства плавления.Так, например, если полиморф А нагревают до плавления и при последующем охлаждении расплав перекристаллизуется в полиморф В, это не свидетельствует об энантиотропии. Случаи такого неправильного толкования были отмечены в более раннем авторитетном исследовании, в котором пытались прояснить значение терминов энантиотропия и монотропия, подчеркивая правильные процедуры для установления того, какие из этих терминов подходят в данной ситуации. ³⁹ Построение графиков G – T для любой системы полиморфов основано на данных из различных источников, включая термический анализ, подтвержденных другими методами, которые будут обсуждаться.Здесь важно подчеркнуть бесценный характер такой диаграммы, поскольку она обеспечивает температурные области, в пределах которых определенные полиморфы данного соединения стабильны, и температуры, при которых происходят определенные фазовые переходы. Информация такого рода имеет решающее значение, например, при принятии решения о том, какой полиморф лекарства следует выбрать для дальнейшей разработки, решение, имеющее большое значение в фармацевтической промышленности и имеющее долгосрочные последствия. В простейшем случае диморфной системы, где два полиморфа связаны либо энантиотропно, либо монотропно, решение принимается относительно легко.Однако в триморфной ситуации между всеми парами полиморфов теперь имеется три взаимосвязи, которые необходимо установить и учесть, что усложняет как построение диаграммы G – T по экспериментальным данным, так и принятие решений относительно соответствующего выбора полиморфа для конкретной цели. Для более продуктивных систем сложность взаимоотношений между всеми парами полиморфов приводит к еще более сложной фазовой диаграмме, но в идеале необходимой для того, чтобы прийти к окончательным выводам о полиморфных взаимосвязях и, следовательно, принять обоснованные решения относительно их взаимосвязей. Практические последствия.

Твердые тела, жидкости и газы – растворы

Растворы

О чем вы думаете, когда слышите слово «раствор»? Первое, что, наверное, приходит на ум, это викторина по математике в пятницу. Или, возможно, вы подумали о твердом веществе, таком как соль или сахар, которое полностью растворяется в жидкости, такой как вода. Это отличный пример, но мир решений на самом деле гораздо более впечатляющий. Раствор также может состоять из двух или более жидкостей, двух или более газов, жидкостей и газов и теоретически даже из двух твердых тел.Так что же такое решение тогда?

Растворы являются гомогенными смесями. Они состоят из двух или более компонентов, смешанных в одной фазе. Эта фаза не обязательно должна быть жидкостью. Он также может быть твердым, газообразным или любой другой фазой. Почему важно понимать решения? Потому что большая часть химии происходит в жидких растворах, в том числе большая часть химии происходит в вашем собственном теле.

Держитесь за очки. Мы собираемся пройти через захватывающие этапы создания типичного решения.Начните с простого вещества, которое растворимо (это означает, что оно будет растворяться) в воде, например соли. Всыпьте соль в воду и размешивайте, пока она вся не растворится. Мы называем соль растворенным веществом , а воду — растворителем . Мы также можем назвать это водным раствором , потому что растворителем является вода.

Что произойдет, если мы сделаем раствор из двух жидкостей вместо жидкости и твердого тела? Жидкость, которая находится в наибольшем количестве, называется растворителем, а другая жидкость — растворенным веществом.Если вы продолжаете добавлять больше жидкого растворенного вещества, пока его количество не станет больше, чем другой жидкости, тогда оно будет иметь большую честь называться растворителем. То же самое и с твердым-твердым раствором, вроде милой смеси соли и перца.

Раствор, в котором растворено большое количество растворенного вещества, называется концентрированным раствором . С другой стороны, если в растворе растворено лишь небольшое количество растворенного вещества, то это разбавленный раствор. Раствор, в котором растворено максимально возможное количество растворенного вещества, называется насыщенным .Если в насыщенный раствор соленой воды добавить больше соли, соль останется твердой и не растворится.

Растворимость (количество вещества, которое может раствориться в растворителе) вещества может быть изменена путем изменения давления или температуры раствора. С повышением температуры раствора растворимость большинства растворенных веществ в растворителе также увеличивается. Точно так же более высокое давление увеличивает растворимость. Вы, скорее всего, видели это в действии из первых рук.Газировка, шипучка, кока-кола или как бы вы это ни называли, газируется путем создания высокого давления CO ₂ в запечатанной бутылке с жидкостью. Как только бутылка открывается, давление CO ₂ снижается. Если этой бутылке дать постоять в течение длительного периода времени, количество CO ₂ , растворенного в напитке, будет низким. Негазированная газировка — это газировка, в которой серьезно не хватает CO ₂ , и она отвратительна.

↑ Температура = ↑ Растворимость

↑ Давление = ↑ Растворимость

Обычный газ/газовый раствор – это воздух, которым вы дышите прямо сейчас.На самом деле воздух представляет собой смесь кислорода, азота и других газов. Типичный жидкий раствор, который может быть у вас дома, — это жидкость для снятия лака, которая представляет собой смесь воды и этилацетата. Наконец, твердое/твердое решение, с которым вы, возможно, знакомы, — это сталь, которая представляет собой сплав из железа, магния, хрома и других металлов. Если вам интересно, сплав — это смесь или твердый раствор, состоящий из двух или более элементов.

Вы когда-нибудь пробовали смешивать масло и воду? Если да, то вы, вероятно, быстро обнаружили, что масло не растворяется в воде.Вместо этого две жидкости образуют два отдельных слоя. Почему одни вещества растворяются в воде, а другие нет? Ответ, друзья, «подобное растворяется в подобном».

Полярные растворенные вещества растворяются в полярных растворителях. Неполярные растворенные вещества растворяются в неполярных растворителях. Вода полярная. Согласно нашему правилу, в воде растворяются только полярные растворители, такие как ионный NaCl или высокополярный этилацетат. Неполярные вещества, такие как масло, не растворяются в воде.

Когда растворенное вещество растворяется в растворителе, оно может распадаться или диссоциировать на более мелкие компоненты.Давайте возьмем наш любимый пример NaCl, растворенный в воде. Когда мы бросаем соль в воду, NaCl становится ионами Na ⁺ и ионами Cl ^— , окруженными высокополярными молекулами H ₂ O. Молекулы сахара, с другой стороны, не распадаются и не диссоциируют при растворении. Посмотрите это видео о растворении NaCl в воде.

Соединение называется электролитом , если оно диссоциирует с образованием ионов в растворе. Чтобы разбить его дальше, все растворимые ионные соединения являются сильными электролитами, что означает, что они в значительной степени диссоциируют в растворе. Слабые электролиты диссоциируют лишь в небольшой степени, например, слабые кислоты и основания, растворенные в воде. Электролиты получили свое название, потому что они способны проводить электро электропроводности. Хотите увидеть электролиты в действии? Ознакомьтесь с экспериментом с электрическим огурцом.

Есть несколько терминов, которые вы должны выучить, если хотите стать экспертом по решениям. А кто на самом деле нет? Для описания измерения концентрации раствора используются три термина: молярность , моляльность и молярная доля .

Молярность, M , вероятно, является наиболее распространенной единицей измерения концентрации раствора. Молярность рассчитывается путем деления количества молей растворенного вещества на количество литров раствора.

Молярность ( M ) = (моль растворенного вещества)/(литры раствора)

Молярность ( не Молярность), m, рассчитывается путем деления количества молей растворенного вещества на массу (в кг) растворителя. Распространенной ошибкой является использование массы в г или фунтах, а не в кг.Будь осторожен.

Моляльность ( м ) = (моль растворенного вещества)/(кг растворителя)

Молярная доля раствора X представляет собой число молей вещества, деленное на общее количество молей раствора. На всякий случай, если вам интересно, молярная доля не имеет ничего общего с нашими пушистыми друзьями, кротами.

Молярная доля ( X ) = (моль вещества)/(общее количество молей раствора)

Brain Snack

«Вы либо часть решения, либо часть проблемы.» – Eldridge Cleaver

8.9: Системы твердое тело-жидкость — точки эвтектики

Фазовая диаграмма для двух несмешивающихся твердых тел и жидкой фазы (которая смешивается во всех пропорциях) показана на рисунке \(\PageIndex{1}\). Точка, обозначенная «e ₂ », является точкой эвтектики , что означает состав, для которого смесь двух твердых веществ имеет самую низкую температуру плавления. Четыре основных области можно описать следующим образом:

1. Двухфазный твердый
2. Твердые (в основном А) и жидкие (А и В)
3. Твердые (в основном В) и жидкие (А и В)
4. Однофазная жидкость (А и В)