Кожному, мабуть, відомо походження температурної шкали Цельсія: за її основу прийнято інтервал між температурами кипіння і замерзання води, поділений на сто рівних частин – градусів.

Вода була обрана для такої мети як одна з найпоширеніших на Землі речовин. Замінити її в цьому відношенні могло б безліч інших сполук або простих речовин, варто було, взявши якусь з них, визначити для неї дві точки: плавлення і пароутворення, які вказують для обраної сполуки три інтервали на осі температур, де вона знаходиться в одному з трьох агрегатних станів – твердому, рідкому або газоподібному.

В одному з трьох… Чи не замислювалися ви, чому три, а не два чи, скажімо, п’ять? Щоб відповісти на це питання, звернемося до теорії молекулярної будови речовини.

Можна уявити собі два граничних варіанти взаємодії молекул: перший – коли молекули жорстко пов’язані одина з одною; другий – коли між молекулами відсутні будь-які зв’язки.

У першому випадку молекули, займають певні положення в просторі і мало схильні до дії зовнішніх умов. Щоб змінити порядок їх взаєморозташування, доводиться докладати досить значні зусилля. Це і є характеристика твердого агрегатного стану.

У другому випадку молекули, очевидно, можуть перебувати одина від одної на яких завгодно великих відстанях, і, отже, в залежності від зовнішніх умов речовина, ними утворена, може займати найрізноманітніші об’єми, причому за бажанням ми можемо змінювати цей об’єм. Це є характеристика газоподібного стану.

Можливий і проміжний варіант, коли сили міжмолекулярної взаємодії такі, що їх виявляється досить для того, щоб утримати самі молекули в скупченні, але їх не вистачає для того, щоб надати такому скупченню молекул впорядкованості. У подібному стані речовина займає певний об’єм (оскільки молекули одина від одної розбігтися не можуть), рухливість молекул в такому скупченні більша ніж в твердому стані, тому речовина займає будь-яку обмежену форму, наприклад судини, в якій знаходиться. Це рідкий агрегатний стан.

Якщо розглядати зміну агрегатних станів з позиції підвищення температури речовини, то почати, очевидно, треба з твердого стану, в якому між молекулами в їх взаємодії реалізується повний порядок.

Твердий агрегатний стан

Твердий агрегатний стан співіснування молекул, це такий стан, при якому, кожен учасник молекулярного скупчення займає фіксоване положення в просторі. При достатньому охолодженні цього можна домогтися для будь-якої речовини.

Виявляється, речовини з таким типом взаємодії між молекулами можуть бути поділені на дві великі групи:

• перша – коли, знаючи становище в просторі певної і притому відносно невеликої групи молекул (або атомів), можна точно передбачити і положення інших членів молекулярного скупчення;
• друга – коли подібне передбачення виявляється неможливим.

Для першої групи характерно те, що порядок співрозташування молекул або атомів в малому об’ємі речовини поширюється на всю його товщу. Тут панує, якщо вдатися до суворого терміну, глибокий порядок. У речовин другої групи глибокого порядку немає. У першому випадку говорять, що речовина володіє тією або іншою кристалічною решіткою. Її найменший фрагмент, повторенням якого можна відтворити її всю, називається осередк решітки.

Логічно припустити, що речовини першого типу при переході в твердий стан набувають певні, чіткі форми (пов’язані з будовою решітки) – кристалічні речовини; речовини другого типу чітких форм не утворюють і швидше за все матимуть вигляд безформних мас – аморфні речовини.

Прикладами кристалічних речовин можуть бути кухонна сіль і галун, що кристалізуються відповідно в формі кубів і октаедрів; приклади речовин другого типу – клей, каучук, скло.

Чкщо нагрівати речовини обох типів, то в першому випадку зв’язки між молекулами (а отже, і вся кристалічна решітка) в різних місцях будуть руйнуватися одночасно, оскільки вони абсолютно еквівалентні, і перехід з твердого стану в рідкий відбудеться при певній температурі. У другому випадку при певній температурі лише частина молекул набуває здатності до більш-менш вільного переміщення, а решта залишається нерухомими (через відсутність чітких закономірностей в просторовій орієнтації), і в результаті перехід з твердого стану в рідкий розтягується на певний діапазон температур. У аморфних тіл не можна чітко розділити два типи агрегатних станів.

Скажімо, при 1200*С віконне скло схоже на цукровий сироп, при 900*С починає тягнутися в нитки, а при 800*С нагадує сильно загуслий мед.

Слід зазначити, що деякі речовини залежно від умов переходу в твердий стан можуть бути отримані як в одному, так і в іншому варіанті. Скажімо, SiO₂ в природі зустрічається у вигляді красивих друз гірського кришталю, однак при охолодженні його з розплаву утворюється і аморфна маса, в якій неважко впізнати всім відоме скло.

При подібній подвійності, які ми спостерігаємо з кришталем, щільність кристалічних речовин виявляється вищою за щільність аморфних речовин. У чому тут справа? Щоб розібратися в цьому питанні, пригадайте, як в останній раз ви наводили лад в своїй книжковій шафі. Щільно складаючи книги в стрункі шеренги, ви досягали значного виграшу в просторі, чи не так? Так само і в світі молекул: в кристалічній формі молекули речовини упаковані більш щільно ніж в аморфній формі: одина і та ж їх кількість займає менше місця, а внаслідок цього і щільність речовини вище, ніж тоді, коли молекули орієнтовані безладно.

Молекули прагнуть упорядкувати свою орієнтацію в просторі. Відбувається це відповідно до загального закону фізики, згідно з яким, більш упорядкована система має і найменшу енергію серед всіх можливих систем орієнтації молекул. Перебіг природних процесів прагне до зменшення енергії. Тому аморфні тіла в більшості випадків переходять з часом в кристалічні. Іноді це трапляється порівняно швидко: наприклад, аморфна пластична сірка, одержувана при вливанні рідкої сірки в холодну воду і має вигляд гумоподібної маси, переходить в кристалічний стан через дві-три години. Але іноді таке перетворення розтягується на невизначено довгий час. Наприклад скло. Стародавні прикраси зі скла, які зберегли свій привабливий вигляд, доводять тим самим, що за століття структура скла залишилася незмінною. Але іноді від удару або подібних впливів скло мутніє, як кажуть: в ньому утворюються кристали, безладно орієнтовані один до одного, такі хаотично розташовані кристали скла хаотично розсіюють світло, що і створює ефект помутніння.

Залежно від умов кристалізації ряд речовин може бути виділений не в однин, а в два або навіть більшу кількість видів. Наприклад, при температурі кристалізації (114*С) сірка виділяється у вигляді блідо-жовтих кристалів, а при охолодженні до 96*С утворюються кристали яскраво-жовтого кольору і дещо іншої форми (цю їх модифікацію називають ромбічною – на відміну від попередньої, моноклінної). Ще більш наочні приклади того ж роду – графіт і алмаз. Здатність речовин існувати у вигляді кількох кристалічних форм отримала назву поліморфізм.

При перебудові кристалічної решітки нерідко змінюється і забарвлення речовини. Це часом використовується на практиці при виготовленні спеціальних індикаторів температури: коли температура досягає певного значення, зміна кольору наочно “доповідає” про це.

Причиною описаної різноманітності є те, що комірка кристалічної решітки у деяких речовин може належати до різних типів. Який з них реалізований в конкретному зразку речовини, найлегше визначити шляхом рентгеноструктурного аналізу. Всього таких типів 230. Вперше, шляхом математичного розрахунку їх розрахував в 1890 році кристалознавець Е.С. Федоров. Дещо раніше французький кристалознавець О. Браве виявив, що існує всього 14 варіантів орієнтації атомів у вузлах кристалічної решітки. Зауважимо, що обидві ці роботи: з’явилися в той час, коли не існувало не тільки рентгеноструктурного аналізу, але і в часи, коли багато вчених вважали сумнівним, саме існування атомів і молекул!

Кухонна сіль має кубічну кристалічну решітку, в якій іони натрію і хлору розташовуються в вершинах куба. В алмазі атоми карбону розташовані і вершинах тетраедра. Тетраедр – фігура яка має стійку конфігурацію, її не можна змінити чи деформувати геометрично (на відміну, скажімо, від куба, який може бути легко деформований в паралелепіпед). Не дивно, що алмаз є чемпіоном по твердості в світі кристалів. Тетраедричну структуру решітки мають багато надтвердих речовин, наприклад боразон BN, карбосіліцій SiC. До речі при температурі мінус -150*С і нижче існує кубічний лід, в якому зв’язки між молекулами води такі самі, як і між атомами карбону в алмазі. Такий лід значно твердіший за звичайний лід.

Треба сказати, що складові елементи кристалічних решіток, будь то атоми (як в алмазі), іони (в галуні) або ж молекули (в воді), не закріплені на своїх місцях абсолютно жорстко, вони завжди знаходяться в коливальному русі, подібно до часового маятнику, причому цей рух не завмирає навіть при температурі абсолютного нуля (-273,15*С). Природно, що з підвищенням температури амплітуда таких коливань зростає, а тому можна очікувати, що і архітектура кристалічних решіток теж буде змінюватися. Один з таких прикладів представлений малюнком внизу.

З підвищенням температури кристалічна решітка перебудовується таким чином, що у кожного окремого атома зменшується кількість сусідніх атомів, які з ним зв’язані. На малюнку вище, центральний атом має навколо, відповідно 8, 6, 4 сусідніх, зв’язаних з ним атома.

Розмір молекул також впливає на процес кристалізації. Невеликим молекулам, очевидно, легше вишикуватися в упорядковані структури – в своєму русі вони менше заважають одна одній і тому більш рухливі. Ось чому для низькомолекулярних сполук аморфний стан не є характерним. Інша річ – високомолекулярні сполуки. Звичайно, і їх молекулам властива тенденція до мінімуму енергії, до впорядкування, але вони часто мають настільки химерно і по-різному вигнуті форми, що не в змозі утворити чітку кристалічну решітку.

Наприклад, молекули червоного фосфору мають полімерну структуру, а молекули білого фосфору складаються всього з чотирьох атомів, орієнтованих в вершинах тетраедра. Тому червоний фосфор – аморфна речовина, тоді як білий фосфор легко кристалізується.

Рідкий агрегатний стан

Чим міцніше зчеплені один з одним молекули (або атоми, або іони) в кристалічній решітці, тим, важче такий кристал перевести в рідину шляхом нагрівання. Візьмемо для прикладу кристали, побудовані з іонів. Сили взаємодії між ними носять електростатичний характер, отже, пропорційні величині взаємодіючих зарядів. Можна очікувати, що при одному і тому ж типі решітки більш тугоплавкими будуть ті іонні сполуки, у яких заряди іонів вище. Так воно і є. Скажімо, берилій флуорид (заряди іонів флуору і берилію дорівнюють відповідно 1- і 2+) плавиться при 821*С, а сіліцій(IV) оксид, що утворює решітку цього ж типу (заряди іонів оксигену і сіліцію 2- і 4+) мають температуру плавлення 1723*С. Як видно, збільшення заряду іонів вдвічі призводить до підвищення температури плавлення на тисячу градусів за Цельсієм. Заряд іона це, лише один з факторів, що визначають температуру плавлення.

Як змінюються температури плавлення в ряду гідрогенгалогенідів – від гідроген хлориду до гідроген йодиду? По-перше, тут зростають розміри атомів галогенів і, отже, з’являються резерви для розміщення навколо себе більшої кількості сусідніх атомів. Більше сусідів – більше зв’язків, міцніше кристалічна решітка. По-друге, зростає і міцність самих зв’язків між гідрогеном і галогеном, ступінь її ковалентності. Обидва ці чинники працюють в одному напрямку. Але ось що дивно; один з гідрогенгалогенидів, гідроген флуорид, з цього ряду випадає (див. графік); він плавиться при -83*С, при температурі не тільки більш високій, ніж гідроген хлорид, але навіть вищою, ніж гідроген бромид, хоча, судячи з продовження графіка (пунктирна лінія), його температура плавлення повинна бути між -120*С і -150*С.

Секрет цієї аномалії криється вже в особливостях зв’язків між молекулами цієї речовини: вони об’єднуються попарно, так що гідроген іони однієї молекули утворюють з іонами флуору іншої молекули особлий хімічний зв’язок – гідрогеновий хімічний зв’язок. Іон гідрогену – це протон, який зближуючись з електронною оболонкою іона флуору, електростатично притягується нею. І утворюється додатковий зв’язок, який обумовлює більш високий температурний перехід речовини з твердого стану в рідкий.

Деякі тверді речовини при підвищенні температури переходять відразу в газоподібний стан, минаючи рідкий стан. Наприклад, при нормальному атмосферному тиску йод не вдається отримати в рідкому стані – він одразу перетворюється в газ. Звичні сніг і лід за зиму випаровуються приблизно на третину без переходу в рідкий стан. Такого роду перехід отримав назву сублімація.

Діапазон температур, при якому речовина перебуває у вигляді рідини, може бути найрізноманітнішим. Наприклад, у гідроген ціаніду він становить трохи більше 10*С (точка плавлення -14*С, точка кипіння 25*С). А ось метал галій плавиться вже на долоні (при 28*С), зате кипить при 2200*С. Такий величезний температурний інтервал рідкого стану, звичайно, не залишився без уваги інженерів і знайшов застосування: галій використовується в рідинних термометрах для вимірювання високих температур. Чому ж галій має таку низьку температуру плавлення, тим більше що його сусіди по таблиці Менделєєва – алюміній і індій – плавляться при більш високих температурах? Зясувалося, що галій утворює молекулярну решітку, в вузлах якої знаходяться молекули Ga₂, в той час як у його вищезазначених сусідів в вузлах решітки знаходяться або іони, або атоми відповідного металу. Міцність зв’язків між молекулами галію визначається тільки відносно слабкою міжмолекулярною взаємодією, тоді як між іонами – електростатичною, а між атомами – іонно-ковалентною взаємодією; обидва види взаємодії утворюють більш міцні зв’язки. Тому кристалічна решітка галію легше руйнується, ніж аналогічні у алюмінію та індію.

Природа передбачила в своїх творіннях ще один, вельми цікавий варіант міжмолекулярних зв’язків. Уявіть довгу органічну молекулу, будова якої є такою, що кінцеві її групи здатні лише до утворення дуже слабких зв’язків, а бічні – до значно сильніших. Тоді можна буде очікувати, що при плавленні речовини утвореної з таких молекул спочатку настане такий момент, коли бічні зв’язки будуть ще досить міцно утримувати молекули в єдиному ансамблі, а кінцеві зв’язки будуть розірвані. Вийде щось на зразок паралельно розташованих коробок, щільно заповнених олівцями, причому самі “коробки” можуть переміщуватися одна відносно одної, а “олівці” не можуть роз’єднатися (див. малюнок).

Речовина в такому стані буде проявляти як властивості рідини, так і деякі властивості кристала (зокрема, матиме характерну для рідини плинність і характерну для кристалів стійкість за різними напрямками – анізотропія). Така речовина називається рідкий кристал. Вперше його спостерігав в 1888 р австрійський хімік Ф. Рейнитцер на прикладі холестерилбензоату. З’ясувалося, що при 145*С, в момент плавлення цієї сполуки, спочатку утворюється каламутна рідина, яка проявляє всі вищезгадані властивості рідкого кристала, і лише при 179*С, розплав стає абсолютно прозорим і поводиться, як звичайна рідина.

Область температур, при якій реалізується рідкокристалічний стан, отримала назву мезопауза: у холестерилбензоату мезопауза, становить 34*С. Відомо понад три тисячі подібних речовин, причому з мезопаузами від 0,01 до 100*С і температурою плавлення від -20* до 400*С.

Добре відомо, що рідини майже не стискаються. Якщо воду налити в досить міцний циліндричний стакан і стискати поршнем, бажаючи зменшити її об’єм, скажімо, на одну десяту вд початкового, то для цього доведеться докласти величезний тиск – близько чотирьох тисяч атмосфер. Це всього лише в два рази менше, ніж в тому випадку, якщо б замість води в склянці перебував лід. Зовсім інакша справа, якщо б в склянці був водяний пар при нормальному атмосферному тиску: тоді для зменшення його об’єму на одну десяту тиск потрібно було б збільшити приблизно в тій же мірі – на десять відсотків.

Описаний уявний експеримент показує, як близько розташовуються молекули рідини. Цікаво, що близьке оточення кожної молекули протягом певної миті, дуже малого проміжку часу стає настільки ж впорядкованим, як і в твердих тілах. Мить – і ця стрункість зруйнована, і молекула на якийсь час утворює впорядковану структуру з іншими молекулами… Така своєрідна організованість, яка простежується в деякому малому скупченні молекул на деякому малому проміжку часу, називається ближній порядок. Він характерний для рідин і забезпечуючи їх плинність. Твердим аморфним тілам також притаманний ближній порядок в співрозташуванні частинок – зрозуміло, більш стійкий в часі.

Користуючись новим терміном, ми можемо більш загально визначити поняття рідкого кристала: як і в рідинах, розташування його молекул підпорядковане лише ближнього порядку, проте в орієнтації осей симетрії молекул є дальній порядок, характерний для кристалів.

Орієнтувати осі молекул можна, наприклад, електричним полем. Саме цю властивість використовують щоб керувати зображенням на рідкокристалічних дисплеях.

Швидкість вільного переміщення частинок рідини не залежить від тиску і визначається лише температурою. Ось чому, стискаючи рідину, не вдається зафіксувати її молекули на певних місцях і тим самим перетворити її в тверде тіло. Одному лише тиску без допомоги температури таке завдання не під силу – в його силах лише трішки потіснити молекули, але аж ніяк не зібрати їх в упорядкований ансамбль.

Інша справа газ, який при досить низькій температурі, без будь-якого її подальшого зниження, одним лише нарощуванням тиску можна перетворити в рідину. Відрізняється в цьому відношенні рідина і від твердого тіла: в ньому під дією високого тиску може статися руйнування кристалічної решітки. Наприклад, під дією тиску в десятки тисяч атмосфер звичайний лід набуває здатності плавитися лише при температурі 85*С (так званий гарячий лід), а м’який графіт перетворюється в алмаз.

Важливий термін: фазовий перехід. До фазових переходів відносяться і зміни агрегатного стану речовини і перебудови кристалічної решітки твердого тіла. Все це – фазові переходи першого роду. Є ще і фазові переходи другого роду. Яскравий їх приклад, в кінці тридцятих років 20 століття, був показаний в експериментах фізика П. Л. Капіци – рідкий гелій. В умовах нормального атмосферного тиску гелій скраплюється при температурі 4,3К (-268,8*С). Якщо температуру знижувати і далі, то при 2,2*К властивості рідкого гелію раптом різко змінюються – зокрема, повністю зникає в’язкість. (Одного разу охолоджений до такої температури рідкий гелій налили в посудину з найтоншими мікропорами, через які вода могла б просочитися лише за мільярди років; рідкий гелій, на подив експериментаторів, просочився всього за кілька секунд.) Так само, стрибком, змінюються теплоємність і стисливість рідкого гелію, коефіцієнт його теплового розширення. Стрибкоподібна зміна названих характеристик речовини і є відмінною рисою фазових переходів другого роду.

Перехід рідкого гелію в надтекучий стан не єдиний приклад подібних перетворень. Спостерігаються вони і в твердих тілах – це, наприклад, перехід заліза з феромагнітного стану в парамагнітне (з намагніченим залізом це трапляється при нагріванні до температури 770*С – точка Кюрі).

Фазові переходи другого роду вивчає квантова фізика.

Газоподібний агрегатний стан

Якщо речовина складається з іонів, то з ростом їх заряду буде підвищуватися і температура кипіння речовини. Справді, іони оксигену і магнію мають приблизно ті ж розміри, що і іони флуору і літію, але мають вдвічі більші заряди, і, як наслідок, літій флуорид кипить при 1681*С, а магній оксид – при 3600*С, на дві тисячі градусів вище!

Як і в випадку плавлення, випаровування також вимагає певних витрат енергії, яка використовується для руйнування міжмолекулярних зв’язків. Тому, до повного переходу рідини в газ її температура не змінюється, подібно до того, як це спостерігається і при переході з твердого стану в рідке. Речовина яка перейшла в пар містить в собі певний надлишок енергії в порівнянні з рідиною тієї ж самої температури (ось чому опік водяною парою, що має температуру 100*С, набагато небезпечніше опіку гарячою водою тієї ж самої температури).

Ну, а як поводяться в цьому відношенні аморфні речовини? Вже зазначалося, що їх молекули, як правило, полімерні. Термічна стійкість таких зв’язків зазвичай нижча, ніж у низькомолекулярних речовин, і тому в переважній більшості їх молекули не “доживають” при нагріванні не те що до точки кипіння, але навіть і до точки плавлення. Такі, зокрема, всі найважливіші складові нашого організму – вуглеводи, жири, білки.

Якщо підвищувати температуру газу, то можна буде виявити ще один, так би мовити, «під стан». Цей “під стан” проявляється в процесі переходу від газоподібного стану до рідкого.

Як перевести газ в рідину? Очевидно, треба знизити його температуру нижче точки кипіння при даному тиску (для початку, припустимо, його нормальним, атмосферним). Правда, такий шлях є не дуже правильним, коли мова йде про скраплення низькокиплячих речовин, таких, як азот, водень, вуглекислий газ, які мають занадто низькі температури кипіння. Виявилося, що скраплювати гази можна шляхом збільшення зовнішнішнього тиску. Як вже говорилося, під його впливом молекули речовини починають ніби “прилипати” одна до одної, утворюючи рідину. Отже, справа лише за тиском?

Виявилося, що ні. Не все гази вдавалося перетворити на рідину подібним способом. Хлор, амоніак, вуглекислий газ хоч і з труднощами, але піддалися скрапленню під тиском, а ось кисень, азот, карбон(ІІ) оксид, водень, гелій не бажали скраплюватися.

Причину цього загадкового явища розкрив Д.І. Менделєєв. Він з’ясував, що у будь-якого газу, починаючи з деякої, так званої критичної, температури, швидкість руху молекул зростає до таких величин, що вже ніяким тиском ззовні зібрати їх в єдиний ансамбль не вдасться. Сил зчеплення, які виникають між молекулами за рахунок різних хімічних і фізико-хімічних зв’язків, не вистачить для того, шо стримати молекули. Вище цієї температури газ не скраплюється в рідину вже ні при якому тиску. Отже, для скраплення такого газу, його необхідно охолодити його до температури нижче критичної. У газів, які ніяк не бажали скраплюватися, вона виявилася дуже низькою (-118*С у кисню, -140*С у карбон(ІІ) оксиду, -240*С у водню; для порівняння скажемо, що у води ця кретична температура дорівнює 373*С) .

Доречно сказати кілька слів про інертні гази. Згодом їх все ж таки вдалося перевести спочатку в рідкий, а потім і в твердий стан. Залишалося, однак, незрозумілим, за рахунок яких сил ці стани реалізуються – адже ні іонних, ні ковалентних зв’язків між атомами інертних газів не виникає. Природу властивих їм сил зчеплення (вони отримали назву дисперсійні сили) вдалося з’ясувати лише зовсім недавно. Виявилося, що в даному випадку атоми поляризуються, всередині них відбувається поділ електричних зарядів: у цілому кожен атом залишається нейтральним, але в одній його частині на короткий час утворюється надлишок електронів, і одна частина заряджається негативно, інша ж частина, де виникає дефіцит електронів, заряджається позитивно. В результаті такої ось поляризації виникають слабкі взаємодії між атомами за рахунок взаємотяжіння їх частин, заряджених різнойменно.

Коли досліджувалося скраплення і затвердіння інертних газів, з’ясувалася цікава подробиця: рідкий гелій не бажає кристалізуватися навіть при температурі, яка дорівнювала майже абсолютному нулю: 0,0001*К! Але якщо на допомогу настільки жорстокому холоду закликати високий тиск не менше за 25 атмосфер, гелій переходить у твердий стан. Як тільки тиск знижують, гелій знову повертається в рідкий стан… Настільки цікава особливість пов’язана з тим, що навіть при абсолютному нулі не припиняється рух, так звані нульові коливання молекул, які хоч і слабкі, але при слабких силах взаємодії між молекулами інертних газів можуть перешкодити утворенню кристалічної решітки.

Зараз для багатьох речовин вже досить добре охарактеризовані ті умови, при яких вони існують в тому чи іншому агрегатному стані. Сукупність цих умов відображає діаграма агрегатних станів, де по осі абсцис відкладається тиск, а по осі ординат – температура. Деякі з цих діаграм наведені на малюнку.

Кожна така діаграма схожа на химерну-криву рогатку. Якщо ж відображати на такий діаграмі всі можливі кристалічні решітки, що реалізуються в твердому стані, сітка ліній ускладнюється.

Сірка існує у вигляді двох модифікацій – ромбічної і моноклінної, і замкнутий контур на діаграмі її станів якраз і показує ту область температур і тисків, в яких може існувати моноклінна сірка. Дуже складною виходить діаграма станів води: у льоду, виявляється, відомо шість модифікацій.

Перехід з одного стану в інший в речовині викликається, як правило, підвищенням температури. А що буде, якщо, довівши до газоподібного стану, підвищувати температуру речовини і далі?

Чим вище температура, тим стрімкіше рух частинок речовини. З нагріванням рано чи пізно молекули у взаємних зіткненнях, все більш енергійних, стануть розпадатися на атоми, а при температурах в декілька десятків тисяч градусів атоми будуть розсипатися на іони і електрони. Виникне плазма, яку називають четвертим станом речовини…