Trạng thái lỏng là gì?
Trạng thái lỏng chiếm vị trí trung gian giữa trạng thái khí và trạng thái rắn tinh thể. Lực tương tác giữa các tiểu phân chất lỏng đã lớn đáng kể, tuy nhiên chỉ mới đủ để ngăn cản sự chuyển động hỗn loạn chứ chưa đủ để làm ngừng hẳn sự chuyển động của chúng đối với nhau. Do vậy, chất lỏng giống chất khí ở chỗ không có hình dạng nhất định, có tính khuếch tán và tính chảy nhưng lại giống chất rắn là có thể tích nhất định và nhất là có cấu trúc xác định.
Cấu tạo chất lỏng
Trạng thái lỏng chiếm vị trí trung gian giữa trạng thái khí và trạng thái rắn tinh thể. Thực vậy, trong chất lỏng, khoảng cách trung bình giữa các tiểu phân nhỏ hơn so với trong chất khí, nhưng vẫn còn lớn hơn so với trong chất rắn khoảng 3%. Lực tương tác giữa các tiểu phân chất lỏng đã lớn đáng kể, tuy nhiên chỉ mới đủ để ngăn cản sự chuyển động hỗn loạn chứ chưa đủ để làm ngừng hẳn sự chuyển động của chúng đối với nhau. Do vậy, chất lỏng giống chất khí ở chỗ không có hình dạng nhất định, có tính khuếch tán và tính chảy, nhưng lại giống chất rắn là có thể tích nhất định và nhất là có cấu trúc xác định.
Chất lỏng có cấu trúc xác định giống như chất rắn. Đây không còn là vấn đề bàn cãi mà trái lại đã được hoàn toàn khẳng định bởi những kết quả nghiên cứu các chất lỏng bằng nhiều phương pháp vật lý hiện đại như nhiễu xạ Rơnghen, quang phổ… Tuy nhiên, đặc điểm cấu trúc của chất lỏng và chất rắn không hoàn toàn giống nhau. Ở chúng, mức độ ổn định của cấu trúc khác nhau: nếu cấu trúc chất lỏng có trật tự gần thì đối với chất rắn lại có trật tự xa. Để hiểu rõ vấn đề này, chúng ta hãy xét cấu trúc nước lỏng và nước đá làm ví dụ.
Nước đá và nước lỏng đều có cấu trúc phối trí tứ diện đều, tuy nhiên sự sắp xếp có trật tự các tiểu phân theo kiểu phối trí tứ diện ở nước đá được lặp đi lặp lại một cách nghiêm ngặt trong một phạm vi rộng, còn ở nước lỏng sự sắp xếp này chỉ nghiêm ngặt trong một phạm vi hẹp. Ở những lớp tiếp theo, sự phân bố có trật tự giảm dần và càng đi xa tiểu phân trung tâm càng giảm xuống, có thể đến mức trở nên mất trật tự. Nói cách khác, có thể hình dung trong nước lỏng chứa nhiều “nhóm cấu trúc tứ diện đều”. Chúng có giới hạn không rõ ràng và có thành phần luôn luôn thay đổi, tùy thuộc vào khả năng uốn cong, kéo căng của các liên kết hydro trong cấu tạo nước lỏng. Giữa các “nhóm cấu trúc tứ diện” là những vùng có các tiểu phân sắp xếp kém trật tự hơn. Sự sắp xếp kém trật tự này dẫn đến sự xuất hiện những lỗ trống có hình thù khác nhau và luôn luôn thay đổi chỗ. Chính điều đó làm cho khoảng cách trung bình giữa các tiểu phân trong chất lỏng lớn hơn so với trong chất rắn.
Trạng thái lỏng, với những đặc tính độc đáo của nó, cho thấy sự phức tạp và đa dạng trong cách mà các tiểu phân tương tác và sắp xếp với nhau. Điều này giúp chúng ta hiểu sâu hơn về các hiện tượng tự nhiên và áp dụng vào nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ.