【物质有哪些状态】【物质共有哪些状态?特征是什么?】_物理_心碎盛典0066

编辑: admin           2017-15-06         

    物质的10种物态

    在自然界中,我们看到物质以各种各样的形态存在着:花虫鸟兽、山河湖海、不同肤色的人种、各种美丽的建筑……大到星球宇宙,小到分子、原子、电子等极微小的粒子,真是千姿百态斗奇争艳.大自然自身的发展,造就了物质世界这种绚丽多彩的宏伟场面.物质具体的存在形态有多少,这的确是难以说清的.但是,经过物理学的研究,千姿百态的物质都可以初步归纳为两种基本的存在形态:“实物”和“场”.

    “实物”具有的共同特点是:质量集中在某一空间,一般有比较确定的界面(气体的界面虽然模糊,但它又是由一个个实物粒子构成).本文开头所举的各例都属于实物.

    “场”则是看不见摸不着的物质,它可以充满全部空间,它具有“可入性”.例如大家熟知的电磁波,它可以将电台天线发射的信号通过空间传送到千家万户的收音机或电视机.可以概括地说,“场”是实物之间进行相互作用的物质形态.

    什么是“物态”呢?日常所知的固态、液态和气态就是三种“物态”.为什么要有“物态”的概念?因为实物的具体形态太多了,将它们归纳一下能否分成较少的几类?这就产生了“物态”的概念.“物态”是按属性划分的实物存在的基本形态,它都表现为大量微小物质粒子作为一个大的整体而存在的集合状态.以往人们只知道有固态、液态和气态三种物态,随着科学的发展,在大自然中又发现了多种“物态”.入类迄今知道的“物态”已达10余种之多.

    日常生活中最常见的物质形态是固态、液态和气态,从构成来说这类状态都是由分子或原子的集合形式决定的.由于分子或原子在这三种物态中运动状况不同,而使我们看到了不同的特征.

    1.固态

    严格地说,物理上的固态应当指“结晶态”,也就是各种各样晶体所具有的状态.最常见的晶体是食盐(化学成份是氯化钠,化学符号是NaCl).你拿一粒食盐观察(最好是粗制盐),可以看到它由许多立方形晶体构成.如果你到地质博物馆还可以看到许多颜色、形状各异的规则晶体,十分漂亮.物质在固态时的突出特征是有一定的体积和几何形状,在不同方向上物理性质可以不同(称为“各向异性”);有一定的熔点,就是熔化时温度不变.

    在固体中,分子或原子有规则地周期性排列着,就像我们全体做操时,人与人之间都等距离地排列一样.每个人在一定位置上运动,就像每个分子或原子在各自固定的位置上作振动一样.我们将晶体的这种结构称为“空间点阵”结构.

    2.液态

    液体有流动性,把它放在什么形状的容器中它就有什么形状.此外与固体不同,液体还有“各向同性”特点(不同方向上物理性质相同),这是因为,物体由固态变成液态的时候,由于温度的升高使得分子或原子运动剧烈,而不可能再 保持原来的固定位置,于是就产生了流动.但这时分子或原子间的吸引力还比较大,使它们不会分散远离,于是液体仍有一定的体积.实际上,在液体内部许多小的区域仍存在类似晶体的结构——“类晶区”.流动性是“类晶区”彼此间可以移动形成的.我们打个比喻,在柏油路上送行的“车流”,每辆汽车内的人是有固定位置的一个“类晶区”,而车与车之间可以相对运动,这就造成了车队整体的流动.

    3.气态

    液体加热会变成气态.这时分子或原子运动更剧烈,“类晶区”也不存在了.由于分子或原子间的距离增大,它们之间的引力可以忽略,因此气态时主要表现为分子或原子各自的无规则运动,这导致了我们所知的气体特性:有流动性,没有固定的形状和体积,能自动地充满任何容器;容易压缩;物理性质“各向同性”.

    显然,液态是处于固态和气态之间的形态.

    4.非晶态——特殊的固态

    普通玻璃是固体吗?你一定会说,当然是固体.其实,它不是处于固态(结晶态).对这一点,你一定会奇怪.

    这是因为玻璃与晶体有不同的性质和内部结构.

    你可以做一个实验,将玻璃放在火中加热,随温度逐渐升高,它先变软,然后逐步地熔化.也就是说玻璃没有一个固定的熔点.此外,它的物理性质也“各向同性”.这些都与晶体不同.

    经过研究,玻璃内部结构没有“空间点阵”特点,而与液态的结构类似.只不过“类晶区”彼此不能移动,造成玻璃没有流动性.我们将这种状态称为“非晶态”.

    严格地说,“非晶态固体”不属于固体,因为固体专指晶体;它可以看作一种极粘稠的液体.因此,“非晶态”可以作为另一种物态提出来.

    除普通玻璃外,“非晶态”固体还很多,常见的有橡胶、石蜡、天然树脂、沥青和高分子塑料等.

    5.液晶态——结晶态和液态之间的一种形态

    “液晶”现在对我们已不陌生,它在电子表、计算器、手机、传呼机、微型电脑和电视机等的文字和图形显示上得到了广泛的应用.

    “液晶”这种材料属于有机化合物,迄今人工合成的液晶已达5000多种.

    这种材料在一定温度范围内可以处于“液晶态”,就是既具有液体的流动性,又具有晶体在光学性质上的“各向异性”.它对外界因素(如热、电、光、压力等)的微小变化很敏感.我们正是利用这些特性,使它在许多方面得到应用.

    上述几种“物态”,在日常条件下我们都可以观察到.但是随着物理学实验技术的进步,在超高温、超低温、超高压等条件下,又发现了一些新“物态”.

    6.超高温下的等离子态

    这是气体在约几百万度的极高温或在其它粒子强烈碰撞下所呈现出的物态,这时,电子从原子中游离出来而成为自由电子.等离子体就是一种被高度电离的气体,但是它又处于与“气态”不同的“物态”——“等离子态”.

    太阳及其它许多恒星是极炽热的星球,它们就是等离子体.宇宙内大部分物质都是等离子体.地球上也有等离子体:高空的电离层、闪电、极光等等.日光灯、水银灯里的电离气体则是人造的等离子体.

    7.超高压下的超固态

    在140万大气压下,物质的原子就可能被“压碎”.电子全部被“挤出”原子,形成电子气体,裸露的原子核紧密地排列,物质密度极大,这就是超固态.一块乒乓球大小的超固态物质,其质量至少在1000吨以上.

    已有充分的根据说明,质量较小的恒星发展到后期阶段的白矮星就处于这种超固态.它的平均密度是水的几万到一亿倍.

    8.超高压下的中子态

    在更高的温度和压力下,原子核也能被“压碎”.我们知道,原子核由中子和质子组成,在更高的温度和压力下质子吸收电子转化为中子,物质呈现出中子紧密排列的状态,称为“中子态”.

    已经确认,中等质量(1.44~2倍太阳质量)的恒星发展到后期阶段的“中子星”,是一种密度比白矮星还大的星球,它的物态就是“中子态”.

    更大质量恒星的后期,理论预言它们将演化为比中子星密度更大的“黑洞”,目前还没有直接的观测证实它的存在.至于 “黑洞”中的超高压作用下物质又呈现什么物态,目前一无所知,有待于今后的观测和研究.

    物质在高温、高压下出现了反常的物态,那么在低温、超低温下物质会不会也出现一些特殊的形态呢?下面讲到的两种物态就是这类情况.

    9.超导态

    超导态是一些物质在超低温下出现的特殊物态.最先发现超导现象的,是荷兰物理学家卡麦林·昂纳斯(1853~1926年).1911年夏天,他用水银做实验,发现温度降到4.173K的时候(约-269℃),水银开始失去电阻.接着他又发现许多材料都又有这种特性:在一定的临界温度(低温)下失去电阻(请阅读“低温和超导研究的进展”专题).卡麦林·昂纳斯把某些物质在低温条件下表现出电阻等于零的现象称为“超导”.超导体所处的物态就是“超导态”,超导态在高效率输电、磁悬浮高速列车、高精度探测仪器等方面将会给人类带来极大的益处.

    超导态的发现,尤其是它奇特的性质,引起全世界的关注,人们纷纷投入了极大的力量研究超导,至今它仍是十分热门的科研课题.目前发现的超导材料主要是一些金属、合金和化合物,已不下几千种,它们各自对应有不同的“临界温度”,目前最高的“临界温度”已达到130K(约零下143摄氏度),各国科学家正在拼命努力向室温(300K或27℃)的临界温度冲刺.

    超导态物质的结构如何?目前理论研究还不成熟,有待继续探索.

    10.超流态

    超流态是一种非常奇特的物理状态,目前所知,这种状态只发生在超低温下的个别物质上.

    1937年,前苏联物理学家彼得·列奥尼多维奇·卡皮察(1894~1984年)惊奇地发现,当液态氦的温度降到2.17K的时候,它就由原来液体的一般流动性突然变化为“超流动性”:它可以无任何阻碍地通过连气体都无法通过的极微小的孔或狭缝(线度约10万分之一厘米),还可以沿着杯壁“爬”出杯口外.我们将具有超流动性的物态称为“超流态”.但是目前只发现低于2.17K的液态氦有这种物态.超流态下的物质结构,理论也在探索之中.

    上面介绍的只是迄今发现的10 种物态,有文献归纳说还存在着更多种类的物态,例如:超离子态、辐射场态、量子场态,限于篇幅,这里就不一一列举了.我们相信,随着科学的发展,我们一定会认识更多的物态,解开更多的谜,并利用它们奇特的性质造福于人类.

    互助这道作业题的同学还参与了下面的作业题

    题1: 初中化学各种物质的颜色、状态及反应特征只要初中科学的是浙教版的,一定要全面,列出物质的颜色,状态,特性,越全面越好,[化学科目]

    溶液的颜色:

    凡含Cu2+的溶液呈蓝色;

    凡含Fe2+的溶液呈浅绿色;

    凡含Fe3+的溶液呈棕黄色,其余溶液一般不无色.

    高锰酸钾溶液为紫红色

    一、 初中化学常见物质的颜色

    (一)、固体的颜色

    1、红色固体:铜,氧化铁

    2、绿色固体:碱式碳酸铜

    3、蓝色固体:氢氧化铜,硫酸铜晶体

    4、紫黑色固体:高锰酸钾

    5、淡黄色固体:硫磺

    6、无色固体:冰,干冰,金刚石

    7、银白色固体:银,铁,镁,铝,汞等金属

    8、黑色固体:铁粉,木炭,氧化铜,二氧化锰,四氧化三铁,(碳黑,活性炭)

    9、红褐色固体:氢氧化铁

    10、白色固体:氯化钠,碳酸钠,氢氧化钠,氢氧化钙,碳酸钙,氧化钙,硫酸铜,五氧化二磷,氧化镁

    (二)、液体的颜色

    11、无色液体:水,双氧水

    12、蓝色溶液:硫酸铜溶液,氯化铜溶液,硝酸铜溶液

    13、浅绿色溶液:硫酸亚铁溶液,氯化亚铁溶液,硝酸亚铁溶液

    14、黄色溶液:硫酸铁溶液,氯化铁溶液,硝酸铁溶液

    15、紫红色溶液:高锰酸钾溶液

    16、紫色溶液:石蕊溶液

    (三)、气体的颜色

    17、红棕色气体:二氧化氮

    18、黄绿色气体:氯气

    19、无色气体:氧气,氮气,氢气,二氧化碳,一氧化碳,二氧化硫,氯化氢气体等大多数气体.

    中学常见化学物质的颜色

    说明:

    ①元素基本上按周期表的族序数排列;

    ②物质基本上按单质、氢化物、氧化物及其水化物、盐、有机物的顺序排列;

    ③许多物质晶状为无色,粉末状为白色,晶型不同可能有不同颜色;

    ④硫化物和过渡元素化合物颜色较丰富.

    一、 单质

    绝大多数单质:银白色.

    主要例外:镧系锕系及下表物质

    Cu 紫红

    O2 无

    Au 黄

    S 黄

    B 黄或黑

    F2 淡黄绿

    C(石墨) 黑

    Cl2 黄绿

    C(金刚石) 无

    Br2 红棕

    Si 灰黑

    I2 紫黑

    H2 无 (稀有气体) 无

    P 白、黄、红棕

    二、氢化物

    LiH等金属氢化物:白

    NH3等非金属氢化物:无

    三、氧化物

    大多数非金属氧化物:无

    主要例外:

    NO2 棕红

    N2O5和P2O5 白

    N2O3 暗蓝

    ClO2 黄

    大多数主族金属的氧化物:白

    主要例外:

    Na2O2 浅黄

    PbO 黄

    K2O 黄

    Pb3O4 红

    K2O2 橙

    Rb2O 亮黄

    Rb2O2 棕

    Cs2O 橙红

    Cs2O2 黄

    大多数过渡元素氧化物有颜色

    MnO 绿

    CuO 黑

    MnO2黑

    Ag2O 棕黑

    FeO 黑

    ZnO 白

    Fe3O4 黑

    Hg2O 黑

    Fe2O3 红棕

    HgO 红或黄

    Cu2O 红

    V2O5 橙

    四、氧化物的水化物

    大多数:白色或无色

    其中酸:无色为主

    碱:白色为主

    主要例外:

    CsOH 亮黄

    Fe(OH)3红褐

    HNO2 溶液亮蓝

    Cu(OH)2 蓝

    Hg(OH)2 桔红

    五、盐

    大多数白色或无色

    主要例外:

    K2S 棕黄

    CuFeS2 黄

    KHS 黄

    ZnS 白

    Al2S3 黄

    Ag2S 黑

    MnS 浅红

    CdS 黄

    FeS 黑棕

    SnS 棕

    FeS2 黄

    Sb2S3 黑或橙红

    CoS 黑

    HgS 红

    NiS 黑

    PbS 黑

    CuS、Cu2S 黑

    Bi2S3 黑

    FeCl3?H2O 棕黄

    Na3P 红

    FeSO4?H2O 蓝绿

    NaBiO3 黄

    Fe2(SO4)3?H2O 棕黄

    MnCl2 粉红

    Fe3C 灰

    MnSO4 淡红

    FeCO3 灰

    Ag2CO3 黄

    Fe(SCN)3 暗红

    Ag3PO4 黄

    CuCl2 棕黄

    AgF 黄

    CuCl2?H2O 蓝绿

    AgCl 白

    CuSO4 白

    AgBr 浅黄

    CuSO4?H2O 蓝

    AgI 黄

    Cu2(OH)2CO3 暗绿

    盐溶液中离子特色:

    NO2- 浅黄

    Cu2+或[Cu(H2O)4]2+ 蓝

    MnO4- 紫红

    [CuCl4]2- 黄

    MnO42- 绿

    [Cu(NH3)4]2+ 深蓝

    Cr2O72- 橙红

    Fe2+ 浅绿

    CrO42- 黄

    Fe3+ 棕黄

    非金属互化物

    PCl3 无

    XeF2、XeF4、XeF6 无

    PCl5 浅黄 氯水 黄绿

    CCl4 无 溴水 黄棾?

    CS2 无 碘水 黄褐

    SiC 无或黑 溴的有机溶液 橙红椇熳?

    SiF4 无 I2的有机溶液紫红

    六.其它

    甲基橙 橙

    CXHY(烃)、CXHYOZ 无(有些固体白色)

    石蕊试液 紫

    大多数卤代烃 无(有些固体白色)

    石蕊试纸 蓝或红

    果糖 无

    石蕊遇酸 变红

    葡萄糖 白

    石蕊遇碱 变蓝

    蔗糖 无

    酚酞 无

    麦芽糖 白

    酚酞遇碱 红

    淀粉 白

    蛋白质遇浓HNO3变黄

    纤维素 白

    I2遇淀粉 变蓝

    TNT 淡黄

    Fe3+遇酚酞溶液 紫

    焰色反应

    Li 紫红

    Ca 砖红

    Na 黄

    Sr 洋红

    K 浅紫(通过蓝色钴玻璃)

    Ba 黄绿

    Rb 紫 Cu 绿

    稀有气体放电颜色

    He 粉红

    Ne 鲜红

    Ar 紫

    题2: 物体的运动状态改变表现为、、、、.5点[物理科目]

    物体的运动状态改变表现可归纳为以下几种情况:

    (1)由静止变运动、由运动变静止;

    (2)速度大小的改变;

    (3)速度方向的改变;

    (4)速度大小和方向都在改变.

    题3: 不同状态的物质有不同的特点是因为不同.[物理科目]

    分子间距离不同

    题4: 物质共有多少种状态?[物理科目]

    1,固态(Solid):具有一定形状和体积.

    2,液态(Liquid):可变形但不可压缩的流体.性状由容器限定,在压力影响下,体积(几乎)不变.

    3,气态(Gas):可压缩流体.形状和体积都由容器限定.

    4,超临界流体(Supercritical fluid):在超过临界点的温度及压力时,出现液体,气体无法区分的物质状态.

    5,等离子态(电浆)(Plasma):在高温下,电子完全从原子中电离出来,所组成的自由电子气体.

    6,超流体(Superfluid):极少数流体,比如液氦,在极低温下会形成一种完全无摩擦的流体.

    7,超固体(Supersolid):同超流态相似,超固态可以(在保持形状的情况下)完全无摩擦运动.

    8,电子简并态(Electronic degenerate matter):白矮星的组成物质,密度很大.电离的电子在被电离的离子能态上形成的简并态物质.

    9,中子态(Neutronium):中子星的组成物质.恒星引力坍缩的巨大压力将电子压入原子核,与质子结合为中子,形成主要由中子组成的密度极大的物质.

    10,玻色-爱因斯坦凝聚态(Bose-Einstein condensate):有大量玻色子占据同一量子态形成.

    11,费米子凝聚态(Fermionic condensate):和玻色-爱因斯坦凝聚态相似,但由费米子组成.根据泡利不相容原理,不同费米子部能占据同一量子态,但费米子可以配对成为具有玻色子性质的合成“粒子”,从而占据同一量子态.

    12,夸克-胶子等离子态(Quark-gluon plasma):一种理论上预言的,自由夸克存在于胶子海洋中的物质状态.

    13,强对称物质(Strongly symmetric matter)

    14,弱对称物质(Weakly symmetric matter)

    15,奇异物质(Strange matter,Quark matter)

    16,酯膜结构(?未定)

    题5: 物体有哪些特征

    太笼统了:质量、体积、密度、外形、长宽高、半径等

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