Страница 66 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

7. Найдите данные о температуре и давлении на поверхности Венеры и Марса. В каких агрегатных состояниях может находиться вода на этих планетах?

Венера

Средняя температура на поверхности Венеры составляет около $462 \text{ °C}$ (что равно $735 \text{ K}$). Атмосферное давление чрезвычайно высокое — примерно $92$ земные атмосферы, что соответствует давлению около $9,3 \text{ МПа}$ или $9,3 \times 10^6 \text{ Па}$.

Для определения возможного агрегатного состояния воды нужно обратиться к её фазовой диаграмме. Ключевым параметром является критическая точка воды, которая достигается при температуре $374 \text{ °C}$ и давлении $22,1 \text{ МПа}$. Выше критической температуры вещество не может существовать в жидком или газообразном состоянии в привычном понимании, а переходит в особое состояние, называемое сверхкритической жидкостью.

Поскольку температура на поверхности Венеры ($462 \text{ °C}$) значительно превышает критическую температуру воды ($374 \text{ °C}$), любая вода на её поверхности будет находиться в состоянии сверхкритической жидкости. Это состояние характеризуется свойствами как газа (способность расширяться и заполнять весь доступный объём), так и жидкости (высокая плотность).

Ответ: На поверхности Венеры вода может находиться только в состоянии сверхкритической жидкости.

Марс

Условия на поверхности Марса очень суровые и переменчивые. Средняя температура составляет около $-63 \text{ °C}$ ($210 \text{ K}$), но она может колебаться в широком диапазоне: от $-143 \text{ °C}$ на полюсах зимой до $+35 \text{ °C}$ в летний день на экваторе. Атмосферное давление очень низкое — в среднем около $600 \text{ Па}$ (или $0,006$ земной атмосферы).

Давление на Марсе является определяющим фактором для состояния воды. Среднее давление ($600 \text{ Па}$) находится ниже давления тройной точки воды, которая составляет $611,657 \text{ Па}$ при температуре $0,01 \text{ °C}$. Тройная точка — это условие, при котором вещество может одновременно существовать в трёх состояниях: твёрдом, жидком и газообразном.

Поскольку давление на большей части поверхности Марса ниже тройной точки, жидкая вода там нестабильна. При нагревании лёд не тает, а сразу переходит в газообразное состояние — этот процесс называется сублимацией. Таким образом, вода на Марсе может существовать в следующих агрегатных состояниях:

• Твёрдое состояние (лёд): Вода в основном находится в виде льда в полярных шапках и в вечной мерзлоте под поверхностью планеты, где температура всегда значительно ниже $0 \text{ °C}$.
• Газообразное состояние (водяной пар): При повышении температуры (например, в летний период) лёд на поверхности сублимирует, и вода переходит в атмосферу в виде пара.

Теоретически, в самых низких точках Марса (например, на дне ударного кратера Эллада) давление может превышать значение тройной точки, и при температуре выше $0 \text{ °C}$ жидкая вода могла бы существовать кратковременно, но она бы очень быстро испарилась (закипела) или замёрзла.

Ответ: На поверхности Марса вода может находиться в твёрдом (лёд) и газообразном (водяной пар) состояниях. Стабильное существование жидкой воды на поверхности невозможно из-за крайне низкого атмосферного давления.

8. Почему переход между агрегатными состояниями вещества считают физическим, а не химическим явлением?

Переход между агрегатными состояниями вещества, такой как плавление, кипение или кристаллизация, считается физическим явлением, поскольку в ходе этого процесса не происходит изменения химического состава вещества. Суть заключается в различии между физическими и химическими явлениями. При физическом явлении изменяются форма, размер или агрегатное состояние, но молекулы вещества остаются неизменными. В то время как химическое явление (или химическая реакция) приводит к образованию новых веществ с иным составом и свойствами, так как происходит перестройка атомов и образование новых молекул.

В качестве примера можно рассмотреть воду. И в твердом состоянии (лед), и в жидком, и в газообразном (водяной пар) она состоит из одних и тех же молекул — $H_2O$. Когда лед тает или вода кипит, изменяется лишь взаимное расположение этих молекул, расстояние между ними и их кинетическая энергия. В ледяной решетке молекулы прочно связаны и лишь колеблются; в жидкой воде они могут свободно перемещаться друг относительно друга; в паре — движутся хаотично и находятся на больших расстояниях. Однако сама молекула $H_2O$ не разрушается.

При фазовом переходе подводимая или отводимая энергия идет на преодоление или образование межмолекулярных сил, которые удерживают частицы вместе. При этом прочные химические связи внутри самих молекул (внутримолекулярные) не затрагиваются. Поскольку состав вещества и его молекулярная структура остаются прежними, процесс является физическим.

Ответ: Переход между агрегатными состояниями вещества считают физическим явлением, потому что при этом изменяются только физические свойства вещества (расстояние между частицами, их взаимное расположение и энергия), но не его химический состав. Молекулы вещества не превращаются в новые, а лишь меняют характер своего движения и взаимодействия.

Что такое кристалл?

Решение

Кристалл (от греческого слова κρύσταλλος, что первоначально означало «лёд», а позже — «горный хрусталь») — это твёрдое тело, в котором составляющие его частицы (атомы, молекулы или ионы) расположены строго упорядоченно. Такое расположение образует трёхмерную периодическую структуру, называемую кристаллической решёткой.

Главная отличительная черта кристаллов — это наличие дальнего порядка в расположении их частиц. Это означает, что строгая закономерность в их структуре повторяется на макроскопических расстояниях во всех направлениях. Именно эта внутренняя упорядоченность является причиной того, что многие кристаллы в природе имеют правильную внешнюю форму в виде многогранников с плоскими гранями.

Кристаллические тела принято делить на два основных вида: 1. Монокристаллы — это одиночные, сплошные кристаллы. Они имеют единую, непрерывную кристаллическую решётку во всём объёме. Примерами могут служить драгоценные камни (алмаз, рубин), отдельные кристаллы кварца или поваренной соли. 2. Поликристаллы — это твёрдые тела, состоящие из множества мелких, хаотично ориентированных друг относительно друга кристалликов, которые называют кристаллитами или зёрнами. Большинство металлов и сплавов в повседневной жизни (например, сталь, алюминий) являются поликристаллами.

Важным свойством монокристаллов является анизотропия — зависимость их физических свойств (таких как прочность, теплопроводность, показатель преломления света) от выбранного направления внутри кристалла. В поликристаллах из-за случайной ориентации зёрен это свойство в среднем не проявляется, и такие тела ведут себя как изотропные (свойства которых одинаковы по всем направлениям).

Противоположностью кристаллическим телам являются аморфные тела (например, стекло, смолы, янтарь), в которых отсутствует дальний порядок в расположении частиц.

Ответ: Кристалл — это твёрдое тело, обладающее упорядоченной внутренней структурой, в котором атомы, молекулы или ионы образуют правильную, периодически повторяющуюся в пространстве трёхмерную укладку, называемую кристаллической решёткой.