Gasförmige Stoffe.

Vorlesung Nr. 12

Thema:„Medikamente, die auf das Zentralnervensystem wirken.“

1. Anästhesie.

2. Ethylalkohol.

3. Schlaftabletten

4. Antiepileptika.

5. Antiparkinson-Medikamente

6. Analgetika.

Arzneimittel, die das Zentralnervensystem beeinflussen

Anästhetika.

Dazu gehören Substanzen, die eine chirurgische Anästhesie verursachen. Narkose ist eine reversible Depression der Funktionen des Zentralnervensystems, die mit Bewusstlosigkeit, Sensibilitätsverlust, verminderter Reflexerregbarkeit und vermindertem Muskeltonus einhergeht.

Anästhetika hemmen die Übertragung von Nervenimpulsen an Synapsen im Zentralnervensystem. ZNS-Synapsen reagieren unterschiedlich empfindlich auf Medikamente. Dies erklärt das Vorhandensein von Stufen in der Wirkung der Anästhesie.

Anästhesiestadien:

1. Stadium der Analgesie (Betäubung)

2. Phase der Aufregung

3. Stadium der chirurgischen Anästhesie

Stufe 1 – oberflächliche Anästhesie

Leichte Anästhesie der Stufe 2

Tiefe Anästhesie der Stufe 3

Ultratiefe Anästhesie der Stufe 4

4. Stadium des Erwachens oder Agonal.

Sie unterscheiden je nach Verabreichungsweg zwischen inhalativen und nichtinhalativen Betäubungsmitteln.

Inhalierte Drogen.

Treten Sie ein Fluglinien.

Diese beinhalten:

1. Flüchtige Flüssigkeiten – Äther zur Anästhesie, Fluorothan (Halothan), Chlorethyl, Enfluran, Isofluran, Sevofluran.

2. gasförmige Stoffe– Lachgas, Cyclopropan, Ethylen.

Dies ist eine einfach zu verabreichende Anästhesie.

Flüchtige Flüssigkeiten.

Äther zur Anästhesie– farblose, transparente, flüchtige Flüssigkeit, explosiv. Sehr aktiv. Reizt die Schleimhaut der oberen Atemwege und beeinträchtigt die Atmung.

Stadien der Anästhesie.

Stufe 1 – Betäubung (Analgesie). Synapsen der Formatio reticularis werden gehemmt. Hauptschild – Verwirrtheit, verminderte Schmerzempfindlichkeit, beeinträchtigt konditionierte Reflexe, bedingungslos erhalten, Atmung, Puls, Blutdruck bleiben nahezu unverändert. In diesem Stadium können kurzfristige Operationen durchgeführt werden (Eröffnung eines Abszesses, einer Phlegmone usw.).

Stufe 2 – Aufregung. Die Synapsen der Großhirnrinde werden gehemmt. Die hemmenden Einflüsse des Kortex auf die subkortikalen Zentren werden aktiviert und Erregungsprozesse überwiegen (der Subkortex wird enthemmt). „Aufstand des Subkortex.“ Bewusstseinsverlust, motorische und sprachliche Erregung (Singen, Fluchen), Muskeltonus erhöht (Patienten werden gefesselt). Unkonditionierte Reflexe nehmen zu – Husten, Erbrechen. Atmung und Puls werden gesteigert, der Blutdruck erhöht.

Komplikationen: Reflexartiger Atemstillstand, sekundärer Atemstillstand: Spasmus der Stimmritze, Zurückziehen der Zunge, Aspiration von Erbrochenem. Dieses Ätherstadium ist sehr ausgeprägt. In diesem Stadium ist eine Operation nicht möglich.

Stufe 3 – chirurgische Anästhesie. Hemmung von Synapsen Rückenmark. Unkonditionierte Reflexe werden gehemmt und der Muskeltonus nimmt ab.

Der Vorgang beginnt auf Ebene 2 und wird auf Ebene 3 ausgeführt. Die Pupillen werden leicht erweitert, reagieren fast nicht auf Licht, der Tonus der Skelettmuskulatur nimmt stark ab, der Blutdruck sinkt, der Puls ist schneller, die Atmung ist weniger, seltener und tiefer.

Bei falscher Dosierung eines Arzneimittels kann es zu einer Überdosierung kommen. Und dann entwickelt sich eine ultratiefe Anästhesie der Stufe 4. Die Synapsen der Zentren der Medulla oblongata – respiratorische und vasomotorische – werden gehemmt. Die Pupillen sind weit und reagieren nicht auf Licht, die Atmung ist flach, der Puls ist schnell, der Blutdruck ist niedrig.

Wenn die Atmung aussetzt, schlägt das Herz möglicherweise noch einige Zeit. Die Wiederbelebung beginnt, weil es kommt zu einer starken Depression der Atmung und des Blutkreislaufs. Daher muss die Anästhesie auf Stufe 3, Stufe 3, aufrechterhalten und nicht auf Stufe 4 gebracht werden. Andernfalls entwickelt sich das Agonalstadium. Mit der richtigen Dosierung von Betäubungsmitteln und dem Absetzen ihrer Verabreichung entsteht es Stufe 4 – Erwachen. Die Wiederherstellung der Funktionen erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Bei einer Ätheranästhesie erfolgt das Erwachen innerhalb von 20 bis 40 Minuten. Das Erwachen wird durch einen langen Schlaf nach der Narkose ersetzt.

Während der Narkose sinkt die Körpertemperatur des Patienten und der Stoffwechsel wird gehemmt. Die Wärmeproduktion wird reduziert . Zu den Komplikationen, die nach einer Ätheranästhesie auftreten können, gehören: Lungenentzündung, Bronchitis (Äther, reizt die Atemwege), Degeneration parenchymaler Organe (Leber, Nieren), reflektorischer Atemstillstand, Herzrhythmusstörungen, Schädigung des Reizleitungssystems des Herzens.

Ftorotan – (Halothan) – farblose, transparente, flüchtige Flüssigkeit. Nicht brennbar. Stärker als Äther. Reizt die Schleimhäute nicht. Die Erregungsphase ist kürzer, das Erwachen erfolgt schneller, der Schlaf ist kürzer. Nebenwirkung – erweitert die Blutgefäße, senkt den Blutdruck, verursacht Bradykardie (zur Vorbeugung wird Atropin verabreicht).

Chlorethyl– stärker als Äther, bewirkt eine leicht kontrollierbare Anästhesie. Kommt schnell und geht schnell. Mangel– geringe Breite der narkotischen Wirkung. Rendert toxische Wirkung auf Herz und Leber. Benutzt für Rausch-Anästhesie(Kurznarkose bei Eröffnung von Phlegmonen, Abszessen). Wird häufig zur Lokalanästhesie verwendet und auf die Haut aufgetragen. Siedet bei Körpertemperatur. Kühlt das Gewebe, reduziert die Schmerzempfindlichkeit. Anwenden zur oberflächlichen Schmerzlinderung chirurgische Eingriffe, bei Myositis, Neuralgie, verstauchten Bändern, Muskeln. Überkühlen Sie das Gewebe nicht, denn Es kann zu Nekrose kommen.

Gasförmige Stoffe.

Lachgas- Lachgas.

Erhältlich in Druckflaschen. Wird in Mischung mit O 2 verwendet. Eine schwache narkotische Substanz. Kombinieren Sie es mit anderen Betäubungsmitteln – Äther, Substanzen zur intravenösen Anästhesie.

Die Anästhesie erfolgt schnell und ohne Erregungsphase. Erwacht schnell. Oberflächliche Anästhesie. Nebenwirkungen Nein. Anwenden bei Verletzungen, Herzinfarkt, Patiententransport, chirurgischen Eingriffen.

Cyclopropan– Gas. 6-mal stärker als Lachgas. Aktiv. Die Anästhesie ist leicht zu bewältigen.

Die Erregungsphase ist kurz und schwach ausgeprägt. Wachen Sie sofort auf. Es gibt fast keine Konsequenzen. Komplikationen- Herzrhythmusstörungen. Explosiv.

Wasser und Gas. Sie alle unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. Einen besonderen Platz in dieser Liste nehmen Flüssigkeiten ein. Im Gegensatz zu Feststoffen sind in Flüssigkeiten die Moleküle nicht geordnet angeordnet. Flüssigkeit ist ein besonderer Aggregatzustand, der zwischen Gas und Feststoff liegt. Stoffe in dieser Form können nur existieren, wenn die Intervalle strikt eingehalten werden. bestimmte Temperaturen. Unterhalb dieses Intervalls verwandelt sich der flüssige Körper in einen Feststoff und darüber in einen gasförmigen. In diesem Fall hängen die Grenzen des Intervalls direkt vom Druck ab.

Wasser

Eines der Hauptbeispiele für einen flüssigen Körper ist Wasser. Obwohl Wasser zu dieser Kategorie gehört, kann es je nach Temperatur die Form eines Feststoffs oder Gases annehmen Umfeld. Beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand werden die Moleküle einer gewöhnlichen Substanz komprimiert. Aber Wasser verhält sich völlig anders. Wenn es gefriert, nimmt seine Dichte ab und anstatt zu sinken, schwimmt das Eis an die Oberfläche. Wasser in seinem gewöhnlichen, flüssigen Zustand hat alle Eigenschaften einer Flüssigkeit – es hat immer ein bestimmtes Volumen, jedoch keine bestimmte Form.

Daher speichert Wasser immer Wärme unter der Eisoberfläche. Selbst wenn die Umgebungstemperatur -50 °C beträgt, liegt sie unter dem Eis immer noch bei etwa Null. Allerdings muss man sich in der Grundschule nicht mit den Eigenschaften von Wasser oder anderen Stoffen im Detail befassen. In der 3. Klasse können die einfachsten Beispiele für flüssige Körper genannt werden – und es empfiehlt sich, Wasser in diese Liste aufzunehmen. Immerhin der Student Grundschule haben müssen allgemeine Ideenüber die Eigenschaften der umgebenden Welt. Zu diesem Zeitpunkt reicht es aus zu wissen, dass Wasser im Normalzustand eine Flüssigkeit ist.

Die Oberflächenspannung ist eine Eigenschaft von Wasser

Wasser hat eine höhere Oberflächenspannung als andere Flüssigkeiten. Dank dieser Eigenschaft werden Regentropfen gebildet und somit der Wasserkreislauf in der Natur aufrechterhalten. Andernfalls könnte sich Wasserdampf nicht so leicht in Tropfen verwandeln und in Form von Regen auf die Erdoberfläche gelangen. Wasser ist in der Tat ein Beispiel für einen flüssigen Körper, von dem die Möglichkeit der Existenz lebender Organismen auf unserem Planeten direkt abhängt.

Oberflächenspannung entsteht durch die gegenseitige Anziehung der Moleküle einer Flüssigkeit. Jedes Teilchen neigt dazu, sich mit anderen zu umgeben und die Oberfläche des flüssigen Körpers zu verlassen. Aus diesem Grund nehmen Seifenblasen und Blasen, die beim Kochen von Wasser entstehen, bei diesem Volumen tendenziell eine flüssige Form an minimale Dicke Nur eine Kugel kann eine Oberfläche haben.

Flüssige Metalle

Doch nicht nur die dem Menschen vertrauten Stoffe, mit denen er sich im Alltag beschäftigt, gehören zur Klasse der flüssigen Körper. In dieser Kategorie gibt es viele verschiedene Elemente Periodensystem Mendelejew. Ein Beispiel für einen flüssigen Körper ist auch Quecksilber. Dieser Stoff wird häufig bei der Herstellung von Elektrogeräten, in der Metallurgie und in der chemischen Industrie verwendet.

Quecksilber ist ein flüssiges, glänzendes Metall, das verdampft Zimmertemperatur. Es ist in der Lage, Silber, Gold und Zink aufzulösen und so Amalgame zu bilden. Quecksilber ist ein Beispiel dafür, welche Arten von flüssigen Körpern als gefährlich für das menschliche Leben eingestuft werden. Seine Dämpfe sind giftig und gesundheitsschädlich. Die schädigende Wirkung von Quecksilber tritt meist einige Zeit nach einer Vergiftung auf.

Ein Metall namens Cäsium ist ebenfalls eine Flüssigkeit. Bereits bei Raumtemperatur liegt es in halbflüssiger Form vor. Cäsium scheint eine goldweiße Substanz zu sein. Dieses Metall hat eine etwas ähnliche Farbe wie Gold, ist jedoch heller.

Schwefelsäure

Ein Beispiel dafür, was für flüssige Körper es gibt, sind auch fast alle anorganische Säuren. Zum Beispiel Schwefelsäure, die wie eine schwere ölige Flüssigkeit aussieht. Es hat weder Farbe noch Geruch. Beim Erhitzen wird es zu einem sehr starken Oxidationsmittel. Bei Kälte interagiert es nicht mit Metallen – zum Beispiel Eisen und Aluminium. Dieser Stoff zeigt seine Eigenschaften nur in reiner Form. Verdünnte Schwefelsäure weist keine oxidierenden Eigenschaften auf.

Eigenschaften

Welche flüssigen Körper gibt es außer den aufgeführten? Das ist Blut, Öl, Milch, Mineralöl, Alkohol. Aufgrund ihrer Eigenschaften können diese Stoffe problemlos in Behälterform gebracht werden. Wie andere Flüssigkeiten verlieren diese Stoffe ihr Volumen nicht, wenn sie von einem Gefäß in ein anderes gegossen werden. Welche weiteren Eigenschaften besitzen die einzelnen Stoffe in diesem Zustand? Flüssige Körper und ihre Eigenschaften werden von Physikern gut untersucht. Schauen wir uns ihre Hauptmerkmale an.

Flüssigkeit

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines jeden Körpers dieser Kategorie ist die Fließfähigkeit. Unter diesem Begriff versteht man die Akzeptanzfähigkeit des Körpers andere Form, auch wenn es relativ schwachen äußeren Einflüssen unterliegt. Dank dieser Eigenschaft kann jede Flüssigkeit in Strömen fließen und in Tropfen auf die umgebende Oberfläche spritzen. Wenn Körper dieser Kategorie nicht flüssig wären, wäre es unmöglich, Wasser aus einer Flasche in ein Glas zu gießen.

Dabei diese Liegenschaft wird in verschiedenen Substanzen in unterschiedlichem Ausmaß ausgedrückt. Honig verändert beispielsweise im Vergleich zu Wasser seine Form sehr langsam. Diese Eigenschaft wird als Viskosität bezeichnet. Diese Eigenschaft hängt von ab Interne Struktur flüssiger Körper. Honigmoleküle ähneln beispielsweise eher den Ästen von Bäumen, während Wassermoleküle eher Kugeln mit kleinen Wölbungen ähneln. Wenn sich die Flüssigkeit bewegt, scheinen die Honigpartikel „aneinander zu haften“ – dieser Vorgang verleiht ihr eine höhere Viskosität als andere Arten von Flüssigkeiten.

Speichern des Formulars

Wir müssen auch bedenken, dass, egal um welches Beispiel flüssiger Körper es sich handelt, sie nur ihre Form, nicht aber ihr Volumen ändern. Wenn Sie Wasser in einen Becher gießen und es in einen anderen Behälter umfüllen, diese Eigenschaft wird sich nicht ändern, obwohl der Körper selbst die Form des neuen Gefäßes annimmt, in das er gerade gegossen wurde. Die Eigenschaft der Volumenerhaltung erklärt sich aus der Tatsache, dass zwischen Molekülen sowohl gegenseitig anziehende als auch abstoßende Kräfte wirken. Es ist zu beachten, dass Flüssigkeiten aufgrund der Tatsache, dass sie immer die Form des Behälters annehmen, durch äußere Einflüsse kaum komprimiert werden können.

Flüssig und Feststoffe unterscheiden sich darin, dass letztere nicht gehorchen. Erinnern wir uns daran diese Regel beschreibt das Verhalten aller Flüssigkeiten und Gase und besteht in ihrer Eigenschaft, den auf sie ausgeübten Druck in alle Richtungen zu übertragen. Allerdings ist zu beachten, dass Flüssigkeiten mit geringerer Viskosität dies schneller tun als viskosere Flüssigkeitskörper. Wenn man beispielsweise Wasser oder Alkohol unter Druck setzt, breitet es sich recht schnell aus.

Im Gegensatz zu diesen Stoffen verteilt sich der Druck auf Honig oder flüssiges Öl langsamer, aber genauso gleichmäßig. In der 3. Klasse können Beispiele für flüssige Körper ohne Angabe ihrer Eigenschaften aufgeführt werden. In der Oberstufe werden die Schüler detailliertere Kenntnisse benötigen. Allerdings, wenn sich der Student vorbereitet zusätzliches Material, dies kann helfen, mehr zu erhalten hoch geschätzt im Unterricht.

Gasförmiger Aggregatzustand

Polymere sind natürlichen (pflanzliche und tierische Gewebe) und künstlichen (Kunststoffe, Zellulose, Glasfaser usw.) Ursprungs.

Ebenso wie bei gewöhnlichen Molekülen handelt es sich um ein System aus Makromolekülen. Die Bildung eines Polymers tendiert zum wahrscheinlichsten Zustand – einem stabilen Gleichgewicht, das dem Minimum entspricht freie Energie. Daher sollten Polymere grundsätzlich auch eine Kristallgitterstruktur aufweisen. Aufgrund der Größe und Komplexität der Makromoleküle war es jedoch nur in wenigen Fällen möglich, perfekte makromolekulare Kristalle zu erhalten. In den meisten Fällen bestehen Polymere aus kristallinen und amorphen Bereichen.

Flüssigen Zustand dadurch gekennzeichnet, dass die potentielle Anziehungsenergie von Molekülen ihre kinetische Energie im absoluten Wert geringfügig übersteigt. Die Anziehungskraft zwischen Molekülen in einer Flüssigkeit sorgt dafür, dass die Moleküle im Flüssigkeitsvolumen gehalten werden. Gleichzeitig sind die Moleküle in einer Flüssigkeit nicht wie in Kristallen durch stationäre stabile Bindungen miteinander verbunden. Sie füllen den von der Flüssigkeit eingenommenen Raum dicht aus, sodass Flüssigkeiten praktisch inkompressibel sind und ausreichend Platz haben Hohe Dichte. Gruppen von Molekülen können ihre relative Position ändern, was die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten gewährleistet. Die Eigenschaft einer Flüssigkeit, dem Fließen zu widerstehen, wird als Viskosität bezeichnet. Flüssigkeiten zeichnen sich durch Diffusion und Brownsche Bewegung aus, jedoch in viel geringerem Maße als Gase.

Das von einer Flüssigkeit eingenommene Volumen wird durch die Oberfläche begrenzt. Da eine Kugel bei gegebenem Volumen die minimale Oberfläche hat, nimmt die Flüssigkeit im freien Zustand (z. B. in der Schwerelosigkeit) die Form einer Kugel an.

Flüssigkeiten haben eine gewisse Struktur, die jedoch deutlich schwächer ausgeprägt ist als die von Feststoffen. Die wichtigste Eigenschaft von Flüssigkeiten ist die Isotropie der Eigenschaften. Ein einfaches ideales Fluidmodell wurde noch nicht erstellt.

Zwischen Flüssigkeiten und Kristallen gibt es einen Zwischenzustand, der als flüssigkristallin bezeichnet wird. Ein molekulares Merkmal von Flüssigkristallen ist die längliche, spindelförmige Form ihrer Moleküle, die zu einer Anisotropie ihrer Eigenschaften führt.

Es gibt zwei Arten von Flüssigkristallen – nematische und smektische Kristalle. Smektika zeichnen sich durch das Vorhandensein paralleler Schichten von Molekülen aus, die sich in der Reihenfolge ihrer Struktur voneinander unterscheiden. In der Nematik wird die Ordnung durch die Orientierung der Moleküle gewährleistet. Die Anisotropie der Eigenschaften von Flüssigkristallen bestimmt deren wichtige optische Eigenschaften. Flüssigkristalle können beispielsweise in einer Richtung transparent und in einer anderen undurchsichtig sein. Wichtig ist, dass die Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen und ihren Schichten durch äußere Einflüsse (z. B. Temperatur, elektrische und magnetische Felder) leicht kontrolliert werden kann.

Gasförmiger Aggregatzustand passiert wenn

kinetische Energie der thermischen Bewegung von Molekülen überschreitet potenzielle Energie ihre Verbindungen. Die Moleküle neigen dazu, sich voneinander zu entfernen. Das Gas hat keine Struktur, nimmt das gesamte ihm zur Verfügung stehende Volumen ein und lässt sich leicht komprimieren; In Gasen kommt es leicht zur Diffusion.

Die Eigenschaften von Stoffen im gasförmigen Zustand werden durch die kinetische Gastheorie erklärt. Seine Hauptpostulate lauten wie folgt:

Alle Gase bestehen aus Molekülen;

Die Größe der Moleküle ist im Vergleich zu den Abständen zwischen ihnen vernachlässigbar;

Moleküle befinden sich ständig in einem Zustand chaotischer (Brownscher) Bewegung;

Zwischen Kollisionen bleiben Moleküle erhalten konstante Geschwindigkeit Bewegungen; Flugbahnen zwischen Kollisionen sind gerade Liniensegmente;

Die Kollision zwischen Molekülen und Molekülen mit den Gefäßwänden ist idealerweise elastisch, d.h. die gesamte kinetische Energie der kollidierenden Moleküle bleibt unverändert.

Betrachten wir ein vereinfachtes Modell eines Gases, das die oben genannten Postulate erfüllt. Ein solches Gas wird als ideales Gas bezeichnet. Ein ideales Gas bestehe aus N identischen Molekülen, von denen jedes eine Masse habe M, befindet sich in einem kubischen Gefäß mit einer Kantenlänge l(Abb. 5.14). Moleküle bewegen sich chaotisch; ihre Durchschnittsgeschwindigkeit<v>. Zur Vereinfachung teilen wir alle Moleküle in drei gleiche Gruppen auf und gehen davon aus, dass sie sich nur in Richtungen senkrecht zu den beiden gegenüberliegenden Gefäßwänden bewegen (Abb. 5.15).

Reis. 5.14.

Jedes Gasmolekül bewegt sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit<v> absolut elastische Kollision B. mit der Gefäßwand, ändert die Bewegungsrichtung in die entgegengesetzte Richtung, ohne dass sich die Geschwindigkeit ändert. Molekularer Impuls<R> = M<v> wird gleich - M<v>. Die Impulsänderung bei jeder Kollision beträgt offensichtlich. Die bei dieser Kollision wirkende Kraft ist gleich F= -2M<v>/Δ T. Vollständige Impulsänderung bei Kollision mit den Wänden aller N/3 Moleküle gleich . Definieren wir das Zeitintervall Δ T, bei dem alle N/3 Kollisionen auftreten: D t = 2//< v >. Dann beträgt der Durchschnittswert der auf eine Wand wirkenden Kraft

Druck R Definieren Sie das Gas an der Wand als Kraftverhältnis<F> zum Wandbereich l 2:

Wo V = l 3 – Volumen des Gefäßes.

Somit ist der Druck eines Gases umgekehrt proportional zu seinem Volumen (denken Sie daran, dass dieses Gesetz empirisch von Boyle und Marriott festgestellt wurde).

Schreiben wir Ausdruck (5.4) in der Form um

Hier ist die durchschnittliche kinetische Energie von Gasmolekülen. es ist proportional zur absoluten Temperatur T:

Wo k– Boltzmann-Konstante.

Wenn wir (5.6) in (5.5) einsetzen, erhalten wir

Es ist zweckmäßig, von der Anzahl der Moleküle auszugehen N zur Anzahl der Mol N Gas, wir erinnern uns daran ( N A ist Avogadros Zahl) und dann

Wo R = kN A – ist die universelle Gaskonstante.

Ausdruck (5.8) ist die Zustandsgleichung eines klassischen idealen Gases für n Mol. Diese Gleichung wurde für eine beliebige Masse geschrieben M Gas

Wo M - Molmasse Gas, wird als Clapeyron-Mendeleev-Gleichung bezeichnet (siehe (5.3)).

Reale Gase gehorchen dieser Gleichung in begrenztem Maße. Tatsache ist, dass die Gleichungen (5.8) und (5.9) die intermolekulare Wechselwirkung in realen Gasen – Van-der-Waals-Kräfte – nicht berücksichtigen.

Phasenübergänge. Ein Stoff kann sich je nach den Bedingungen, unter denen er sich befindet, verändern Aggregatzustand oder, wie sie sagen, von einer Phase in die andere übergehen. Dieser Übergang wird Phasenübergang genannt.

Wie oben erwähnt, der wichtigste Faktor, die den Zustand eines Stoffes bestimmt, ist seine Temperatur T, charakterisiert die durchschnittliche kinetische Energie der thermischen Bewegung von Molekülen und des Drucks R. Daher werden Aggregatzustände und Phasenübergänge mithilfe eines Zustandsdiagramms analysiert, in dem die Werte entlang der Achsen aufgetragen werden T Und R, und jeder Punkt auf der Koordinatenebene bestimmt den Zustand einer bestimmten Substanz entsprechend diesen Parametern. Lassen Sie uns ein typisches Diagramm analysieren (Abb. 5.16). Kurven OA, AB, AK getrennte Materiezustände. Wenn genug niedrige Temperaturen Fast alle Stoffe liegen in einem festen kristallinen Zustand vor.

Das Diagramm hebt zwei charakteristische Punkte hervor: A Und ZU. Punkt A genannt Tripelpunkt; bei geeigneten Temperaturen ( T t) und Druck ( R r) es enthält gleichzeitig Gas, Flüssigkeit und Feststoff im Gleichgewicht.

Punkt ZU weist auf einen kritischen Zustand hin. Zu diesem Zeitpunkt (bei T cr und R cr) der Unterschied zwischen Flüssigkeit und Gas verschwindet, d.h. Letztere haben die gleichen physikalischen Eigenschaften.

Kurve OA ist eine Sublimationskurve (Sublimation); Bei entsprechendem Druck und geeigneter Temperatur findet ein Gas-Feststoff-Übergang (Feststoff-Gas) unter Umgehung des flüssigen Zustands statt.

Unter Druck R T< R < R Der Übergang vom gasförmigen in den festen Zustand (und umgekehrt) kann nur über die flüssige Phase erfolgen.

Kurve AK entspricht Verdunstung (Kondensation). Bei entsprechendem Druck und Temperatur erfolgt der Übergang „Flüssigkeit – Gas“ (und umgekehrt).

Kurve AB ist die Flüssig-Fest-Übergangskurve (Schmelzen und Kristallisieren). Diese Kurve hat kein Ende, da sich der flüssige Zustand in der Struktur immer vom kristallinen Zustand unterscheidet.

Zur Veranschaulichung stellen wir die Form der Oberflächen von Materiezuständen in Variablen dar p, v, t(Abb. 5.17), wo V- Substanzvolumen

Die Buchstaben G, F, T bezeichnen Flächenbereiche, deren Punkte gasförmigen, flüssigen oder festen Zuständen entsprechen, und Flächen Flächen T-G, Zh-T, T-Zh - Zweiphasenzustände. Wenn wir die Grenzflächen zwischen den Phasen auf die Koordinatenebene RT projizieren, erhalten wir offensichtlich ein Phasendiagramm (siehe Abb. 5.16).

Quantenflüssigkeit - Helium. Bei normalen Temperaturen in makroskopischen Körpern sind Quanteneffekte aufgrund der ausgeprägten chaotischen thermischen Bewegung nicht wahrnehmbar. Mit sinkender Temperatur können diese Effekte jedoch in den Vordergrund treten und sich makroskopisch manifestieren. Kristalle zeichnen sich beispielsweise durch das Vorhandensein thermischer Schwingungen von Ionen aus, die sich an den Knoten des Kristallgitters befinden. Mit sinkender Temperatur nimmt die Amplitude der Schwingungen ab, aber selbst bei Annäherung an den absoluten Nullpunkt hören die Schwingungen entgegen der klassischen Vorstellung nicht auf.

Die Erklärung für diesen Effekt ergibt sich aus der Unschärferelation. Eine Abnahme der Schwingungsamplitude bedeutet eine Abnahme des Lokalisierungsbereichs des Teilchens, also der Unsicherheit seiner Koordinaten. Gemäß der Unschärferelation führt dies zu einer Erhöhung der Unsicherheit des Impulses. Somit ist das „Stoppen“ eines Teilchens durch die Gesetze der Quantenmechanik verboten.

Dieser reine Quanteneffekt manifestiert sich in der Existenz eines Stoffes, der auch bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt in flüssigem Zustand bleibt. Eine solche „Quantenflüssigkeit“ ist Helium. Die Energie der Nullpunktsschwingungen reicht zur Zerstörung aus Kristallgitter. Bei einem Druck von etwa 2,5 MPa kristallisiert flüssiges Helium jedoch immer noch.

Plasma. Wird den Atomen (Molekülen) eines Gases von außen erhebliche Energie zugeführt, kommt es zur Ionisierung, also zum Zerfall der Atome in Ionen und freie Elektronen. Dieser Aggregatzustand wird Plasma genannt.

Zur Ionisierung kommt es beispielsweise, wenn das Gas stark erhitzt wird, was zu einer deutlichen Steigerung führt kinetische Energie Atome, während einer elektrischen Entladung in einem Gas (Stoßionisation durch geladene Teilchen), wenn das Gas elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt wird (Autoionisation). Bei ultrahohen Temperaturen gewonnenes Plasma wird als Hochtemperaturplasma bezeichnet.

Da Ionen und Elektronen im Plasma unkompensiert transportiert werden elektrische Aufladungen, ihre gegenseitige Beeinflussung ist erheblich. Zwischen geladenen Plasmateilchen kommt es nicht zu einer Paarwechselwirkung (wie in einem Gas), sondern zu einer kollektiven Wechselwirkung. Aus diesem Grund verhält sich Plasma wie eine Art elastisches Medium, in dem sich leicht verschiedene Schwingungen und Wellen anregen und ausbreiten lassen

Plasma interagiert aktiv mit elektrischen und magnetischen Feldern. Plasma ist der häufigste Materiezustand im Universum. Sterne bestehen aus Hochtemperaturplasma, kalte Nebel – aus Niedertemperaturplasma. In der Ionosphäre der Erde existiert schwach ionisiertes Niedertemperaturplasma.

Referenzen für Kapitel 5

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Gas (gasförmiger Zustand) Gas ist ein Aggregatzustand eines Stoffes, der durch sehr schwache Bindungen zwischen seinen konstituierenden Teilchen (Moleküle, Atome oder Ionen) sowie deren hohe Mobilität gekennzeichnet ist.

Eigenschaften von Gasen Leicht komprimierbar. Sie haben keine eigene Form und kein eigenes Volumen. Alle Gase vermischen sich in jedem Verhältnis miteinander.

Avogadro-Zahl Der Wert NA = 6, 022...× 1023 wird Avogadro-Zahl genannt. Dies ist die universelle Konstante für die kleinsten Teilchen einer Substanz.

Folgerung des Avogadro-Gesetzes 1 Mol eines beliebigen Gases bei n. u. (760 mm Hg und 00 °C) nimmt ein Volumen von 22,4 Litern ein. Vm = 22,4 l/mol – Molvolumen von Gasen

Die wichtigsten Erdgasgemische Luftzusammensetzung: φ(N 2) = 78 %; φ(O 2) = 21 %; φ(CO 2) = 0,03 Erdgas ist eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen.

Wasserstoffproduktion. In der Industrie: Cracken und Reformieren von Kohlenwasserstoffen bei der Ölraffinierung: C 2 H 6 (t = 10000 C) → 2 C + 3 H 2 From Erdgas. CH 4 + O 2 + 2 H 2 O → 2 CO 2 +6 H 2 O

Wasserstoff H 2 Im Labor: Die Wirkung verdünnter Säuren auf Metalle. Zur Durchführung dieser Reaktion werden am häufigsten Zink und verdünnte Schwefelsäure verwendet: Zn + 2 HCl → Zn. Cl 2 + H 2 Wechselwirkung von Calcium mit Wasser: Ca + 2 H 2 O → Ca(OH)2 + H 2 Hydrolyse von Hydriden: Ca. H 2 + 2 H 2 O → Ca(OH)2 + 2 H 2 Wirkung von Alkalien auf Zink oder Aluminium: Zn + 2 Na. OH + 2 H 2 O Na 2 + H 2

Eigenschaften von Wasserstoff: Das leichteste Gas ist 14,5-mal leichter als Luft. Wasserstoff hat am meisten hohe Wärmeleitfähigkeit unter gasförmigen Stoffen. Seine Wärmeleitfähigkeit ist etwa siebenmal höher als die Wärmeleitfähigkeit von Luft. Das Wasserstoffmolekül ist zweiatomig - H 2. Wann normale Bedingungen ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas.

Sauerstoff In der Industrie: Aus der Luft. Hauptsächlich industriell Die Gewinnung von Sauerstoff ist kryogene Rektifikation. Im Labor: Aus Kaliumpermanganat (Kaliumpermanganat): 2 KMn. O 4 = K 2 Mn. O 4 + Mn. O 2 + O 2 ; 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2.

Eigenschaften von Sauerstoff Unter normalen Bedingungen ist Sauerstoff ein Gas ohne Farbe, Geschmack oder Geruch. 1 Liter davon hat eine Masse von 1,429 g und ist damit etwas schwerer als Luft. Schwer löslich in Wasser und Alkohol; löslich in geschmolzenem Silber. Ist paramagnetisch.

Kohlenmonoxid (IV) Im Labor: Aus Kreide, Kalkstein oder Marmor: Na 2 CO 3 + 2 HCl = 2 Na. Cl + CO 2 +H 2 O Ca. CO 3 + HCl = Ca. Cl 2 + CO 2 + H 2 O In der Natur: Photosynthese in Pflanzen: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = 6 CO 2 + 6 H 2 O

Kohlenmonoxid Kohlenmonoxid (Kohlendioxid) ist ein farbloses, geruchloses Gas mit leicht säuerlichem Geschmack. Schwerer als Luft, wasserlöslich, kristallisiert es bei starker Abkühlung in Form einer weißen, schneeähnlichen Masse – „Trockeneis“. Bei Luftdruck es schmilzt nicht, sondern verdampft, die Sublimationstemperatur beträgt -78 °C.

Ammoniak (n.a.) ist ein farbloses Gas mit einem stechenden charakteristischen Geruch (Geruch). Ammoniak). Ammoniak ist fast doppelt so leicht wie Luft und die Löslichkeit von NH 3 in Wasser ist extrem hoch. Im Labor wird Ammoniak gewonnen: Durch die Wechselwirkung von Alkalien mit Ammoniumsalzen: NH 4 Cl + Na. OH = Na. Cl + H 2 O + NH 3 In der Industrie: Wechselwirkung von Wasserstoff und Stickstoff: 3 H + N = 2 NH

Ethylen Im Labor: Dehydrierung Ethylalkohol In der Industrie: Cracken von Erdölprodukten: C 4 H 10 → C 2 H 6 + C 2 H 4 Ethan Ethen

Ethylen ist ein farbloses Gas mit schwach süßlichem Geruch und relativ hoher Dichte. Ethylen brennt mit leuchtender Flamme; Bildet mit Luft und Sauerstoff ein explosionsfähiges Gemisch. Ethylen ist in Wasser praktisch unlöslich.

Gewinnung, Sammlung und Erkennung von Gasen Name des Gases (Formel) Wasserstoff (H 2) Sauerstoff (O 2) Kohlendioxid(CO 2) Ammoniak (NH 3) Ethylen (C 2 H 4) Physikalisch Labormethode Eigenschaften Methode zur Sammlung erhalten Methode Bedeutung gasförmige Stoffe erkannt

Probleme Problem Nr. 1. 13,5 Gramm Zink (Zn) reagieren mit Salzsäure(HCl). Der Volumenanteil der Wasserstoffausbeute (H 2) beträgt 85 %. Wie viel Wasserstoff wurde freigesetzt? Problem Nr. 2. Verfügbar Gasgemisch, die Massenanteile des Gases, in denen gleich sind (%): Methan – 65, Wasserstoff – 35. Bestimmen Volumenanteile Gase in dieser Mischung.

Aufgabe Nr. 1 1) Schreiben wir die Reaktionsgleichung für die Wechselwirkung von Zink (Zn) mit Salzsäure (HCl): Zn + 2 HCl = Zn. Cl 2 + H 2 2) n (Zn) = 13,5 / 65 = 0,2 (mol). 3) 1 Mol Zn verdrängt 1 Mol Wasserstoff (H2) und 0,2 Mol Zn verdrängt x Mol Wasserstoff (H2). Wir erhalten: V theor. (H 2) = 0,2 ∙ 22,4 = 4,48 (l). 4) Berechnen wir das praktische Wasserstoffvolumen mit der Formel: V praktisch. (H 2) = 85 ⋅ 4,48 / 100 = 3,81 (l).

Aufgabe Nr. 2 Es gibt ein Gasgemisch, dessen Massenanteile an Gas gleich sind (%): Methan - 65, Wasserstoff - 35. Bestimmen Sie die Volumenanteile der Gase in diesem Gemisch.

Die Anziehung und Abstoßung von Teilchen bestimmt sie gegenseitige Übereinkunft in der Materie. Und die Eigenschaften von Stoffen hängen maßgeblich von der Anordnung der Partikel ab. Wenn wir also einen transparenten, sehr harten Diamanten (Diamant) und weichen schwarzen Graphit (aus dem Bleistiftminen hergestellt werden) betrachten, erkennen wir nicht, dass beide Substanzen aus genau den gleichen Kohlenstoffatomen bestehen. Nur sind diese Atome im Graphit anders angeordnet als im Diamant.

Die Wechselwirkung von Teilchen eines Stoffes führt dazu, dass dieser drei Zustände annehmen kann: hart, flüssig Und gasförmig. Zum Beispiel Eis, Wasser, Dampf. Jeder Stoff kann in drei Zuständen vorliegen, dies erfordert jedoch bestimmte Bedingungen: Druck, Temperatur. Zum Beispiel ist der Sauerstoff in der Luft ein Gas, aber wenn er unter -193 °C abgekühlt wird, wird er flüssig, und bei einer Temperatur von -219 °C ist es Sauerstoff solide. Eisen liegt bei Normaldruck und Raumtemperatur in einem festen Zustand vor. Bei Temperaturen über 1539 °C wird Eisen flüssig, bei Temperaturen über 3050 °C wird es gasförmig. Flüssiges Quecksilber, das verwendet wird medizinische Thermometer, wird fest, wenn es auf Temperaturen unter -39 °C abgekühlt wird. Bei Temperaturen über 357 °C geht Quecksilber in Dampf (Gas) über.

Durch die Umwandlung von metallischem Silber in ein Gas wird es auf Glas gesprüht, um „Spiegelgläser“ zu erzeugen.

Welche Eigenschaften haben Stoffe in verschiedenen Zuständen?

Beginnen wir mit Gasen, in denen das Verhalten der Moleküle der Bewegung von Bienen in einem Schwarm ähnelt. Bienen in einem Schwarm ändern jedoch selbstständig die Bewegungsrichtung und kollidieren praktisch nicht miteinander. Gleichzeitig sind solche Kollisionen für Moleküle in einem Gas nicht nur unvermeidlich, sondern treten nahezu kontinuierlich auf. Durch Kollisionen ändern sich die Richtungen und Geschwindigkeiten der Moleküle.

Das Ergebnis einer solchen Bewegung und der fehlenden Interaktion zwischen Partikeln während der Bewegung ist Folgendes Gas behält weder Volumen noch Form, belegt aber das gesamte ihm zur Verfügung gestellte Volumen. Jeder von Ihnen wird die folgenden Aussagen für völlig absurd halten: „Luft nimmt die Hälfte des Raumvolumens ein“ und „Ich habe Luft in zwei Drittel des Volumens eines Gummiballs gepumpt.“ Luft nimmt wie jedes Gas das gesamte Raumvolumen und das gesamte Volumen der Kugel ein.

Welche Eigenschaften haben Flüssigkeiten? Machen wir ein Experiment.

Gießen Sie Wasser aus einem Becher in einen Becher mit einer anderen Form. Die Form der Flüssigkeit hat sich verändert, Aber Lautstärke blieb gleich. Die Moleküle verteilten sich nicht über das gesamte Volumen, wie es bei einem Gas der Fall wäre. Dies bedeutet, dass die gegenseitige Anziehung flüssiger Moleküle zwar vorhanden ist, benachbarte Moleküle jedoch nicht starr festgehalten werden. Sie vibrieren und springen von einem Ort zum anderen, was die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten erklärt.

Die stärkste Wechselwirkung besteht zwischen Partikeln in einem Festkörper. Es verhindert, dass sich die Partikel verteilen. Teilchen führen nur chaotische Schwingbewegungen um bestimmte Positionen aus. Deshalb Feststoffe behalten sowohl Volumen als auch Form. Ein Gummiball behält seine Kugelform und sein Volumen, egal wo er platziert wird: in einem Glas, auf einem Tisch usw.