Chất rắn, chất lỏng và chất khí
Các trạng thái của vật chất ám chỉ hình thức mà khối vật liệu tồn tại dưới các điều kiện thường – thông thường là thể khí, thể lỏng hoặc thể rắn. Sự khác biệt là do các hạt thành phần (các nguyên tử, ion hay phân tử) liên kết với nhau như thế nào hoặc cách nhau bao xa.
Các vật rắn choán đầy không gian với một hình dạng ba chiều cố định. Các liên kết ngăn các hạt chuyển động tự do, và vì thế các chất rắn chỉ thay đổi hình dạng khi có lực tác dụng. Các hạt trong chất lỏng thì linh động hơn, với các liên kết liên tục bị phá vỡ và hình thành lại, vì thế chúng có thể chảy qua nhau và có hình dạng của bình chứa. Tuy nhiên, ở một nhiệt độ và áp suất cho trước bất kì, thể tích của chúng là không đổi, khiến các chất lỏng hầu như không chịu nén. Các chất khí cũng chảy giống như chất lỏng, song với ít cho đến không có tương tác giữa các nguyên tử hay phân tử, nên chúng sẽ giãn ra để choán đầy bình chứa. Chúng có thể bị nén, và vì thế chúng không có hình dạng hay thể tích cố định. Mỗi trạng thái là bền trong phạm vi của một chế độ nhiệt độ và áp suất nào đó. Sự đun nóng làm tăng động năng của các hạt đến lúc chúng có thể có đủ năng lượng để phá hỏng các liên kết ion liên phân tử và một sự biến đổi trạng thái sẽ xảy ra.
Mỗi sự biến đổi trạng thái, hay biến đổi pha, tương ứng với một sự tăng mức tự do đối với các hạt thành phần, và do đó tăng về nội năng.
Ion
Ở vật chất bình thường, điện tích dương và điện tích âm triệt tiêu nhau chính xác, cho nên các vật thường không bị hút nhau bởi lực tĩnh điện. Tuy nhiên, các ion là các nguyên tử hay phân tử trong đó số lượng proton tích điện dương và electron tích điện âm không ngang bằng nhau. Sự mất cân bằng này đem lại cơ hội cho các tương tác khác nhau của vật chất thông qua lực hút hoặc đẩy tĩnh điện. Các “anion” mang thừa electron và có điện tích toàn phần âm, còn các “cation” thiếu hụt electron và có điện tích toàn phần dương. Điện tích trên mỗi nguyên tử hay phân tử ở dạng ion thường được kí hiệu ở dạng chỉ số trên: chẳng hạn Cl– và Mg2+.
Các ion là một phần của vật chất thường ngày, và dễ dàng được tạo ra. Ánh sáng đánh bật các electron ra khỏi nguyên tử vào mọi lúc, trong khi các muối ion hòa tan giải phóng ion trong dung dịch. Ngay cả việc đi bộ trên đế giày cao su cũng có thể tạo ra sự tích tụ điện tích, chúng chạy xuống đất gây ra một cú sốc nhẹ khi bạn chạm tay vào lan can kim loại hay bắt tay ai đó. Năng lượng cần thiết để giải phóng một electron được gọi là năng lượng ion hóa.
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành | Dan Green
