Порядок прежде всего
Знаменитое крушение Титаника стало одной из самых страшных морских катастроф в истории. Она произошла из-за столкновения лайнера с айсбергом в северной части Атлантического океана. Одно обстоятельство кажется странным: огромный корабль, построенный для передвижения по воде, был повреждён айсбергом, который есть не что иное, как глыба той же воды, но в твёрдом состоянии. Катастрофа наглядно демонстрирует, насколько свойства вещества зависят от его агрегатного состояния.
{The Tedster: Iceberg Quest Boat Tour/ CC BY-ND 2.0}
##Основные состояния вещества
Каждое вещество может быть твёрдым, жидким или газообразным. Наиболее наглядным примером является вода, которая может существовать в форме льда, пара или жидкости. Металлы также могут находиться в каждом из этих состояний. При высокотемпературном плавлении они становятся жидкими. Если дальше повышать температуру, то они превратятся в газ. Ртуть – это единственный металл, который является жидким при комнатной температуре. Также существует и четвёртое агрегатное состояние – плазма, состоящая из носителей заряда: ионов и элементарных частиц. Плазма редко встречается нам в жизни, потому что для её существования нужны очень жёсткие температурные условия.
{Spirit469: Four Fundamental States of Matter/ CC-BY-SA-3.0}
(По часовой стрелке с левого верхнего угла: твердое, жидкое, плазма, газообразное состояния.)
В чём же причина разных агрегатных состояний? Как и всегда, в структуре.
##Взглянем поближе?
Твёрдые тела состоят из атомов, молекул и ионов, расположенных в строго определённом порядке. Они образуют трёхмерную структуру из повторяющихся единиц, которая называется кристаллической решёткой. Чтобы лучше её себе представить, давайте построим воображаемую модель. Для начала создадим элементарную ячейку – основополагающий элемент, определяющий всю структуру решётки. Например, один атом А, окруженный в определённом порядке четырьмя другими атомами В. Затем мы будем копировать и вставлять эту элементарную ячейку много раз точно так же как мы копируем и вставляем текст на компьютере. Так образуется кристаллическая решётка, составленная из множества элементарных ячеек с атомами, расположенными в определённом порядке.
{H. Hoffmeister: NaCl ionic lattice/ CC BY-SA 3.0 }
(Кристаллическая решётка соли. Зеленый – ионы Na+, красный – ионы Cl-. Синяя фигура – элементарная ячейка).
Энергия частиц в кристаллической решётке минимальна, потому что они не обладают достаточной свободой для движения в узлах решётки. Чем ниже энергия системы, тем она стабильнее. Таким образом, можно утверждать, что кристаллическое строение очень стабильно. Действительно, мы практически везде используем твёрдые тела, прежде всего, из-за их стабильности. Жидкости и газы не имеют упорядоченной структуры: их частицы движутся хаотично, постоянно перемещаясь.
##Типы кристаллических решёток
Существует несколько разновидностей кристаллических решёток. В узлах атомной решётки расположены атомы, в узлах молекулярной – молекулы, в узлах ионной – ионы. Также существует металлическая кристаллическая решётка: в её узлах расположены положительно заряженные атомы металла (ионы), а также обобществлённые всей структурой электроны, свободно движущиеся между ионами, подобно газу. Именно металлическая решетка обуславливает характерные свойства металлов.
{O Palsson: The Atomium/ CC BY 2.0}
(Атомиум – строение в Брюсселе, изображающее элементарную ячейку кристалла железа, увеличенную в 165 миллиардов раз).
Итак, мы убеждаемся, что порядок во многом определяет свойства веществ. И если такое судно, как Титаник, легко передвигается по водной поверхности, те же самые молекулы воды в упорядоченном состоянии могут образовать айсберг – потенциальную угрозу для корабля.
Читайте также
Вакансия – Mobile developer/product manager
Работа мечты для программиста, которому интересна мобильная разработка (iOS/Android): атмосфера стартапа (но уже без рисков и с высокой зарплатой), интересный перспективный проект с нуля с крутыми технологиями, работа на международный рынок. Задумайтесь: вы будете не просто писать очередную игру, а делать мир лучше! Такие возможности встречаются очень редко, и для вас это, возможно, станет выходом на новый виток.
Вакансия - fullstack web-developer
Привет! Мы в [MEL Science](https://melscience.com/en/v2/) ищем человека в команду, занятую всем, что связано с вебом и бизнесом: от фронтенд-оптимизаций до автоматизации полиграфии на бекенде.
Вакансия – in-house recruiter
Наши продажи активно растут (более 500% в год), растет и наша команда. Мы ищем специалиста по подбору персонала — того, кто будет заниматься поиском кадров. Успех всего бизнеса зависит от людей. Поэтому человек, организующий процесс поиска, — ключевая должность в компании.
Мы ищем очень специфичных людей, сочетающих в себе любовь к науке с умениями в своей сфере (программировать для программиста, рисовать для дизайнера и т.д.). Найти таких людей непросто, их очень мало, поэтому на некоторые вакансии мы перебираем сотни кандидатов на стадии резюме.