ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Закономерности протекания химических реакций (тепловой эффект реакций, скорость реакций, химическое равновесие) из "Химия Для школьников старших классов и поступающих в ВУЗы" В двух предыдущих разделах глы рассматривали закономерности, определяющие строение и свойства отдельных, не взаимодействующих друг с другом атомов или молекул. Однако на практике приходится иметь дело не с изолированной частицей, а с большим числом частиц. Совокупность большого числа частиц (атомов, молекул или ионов) называется веществом. [c.69] Вследствие того, что частицы вещества взаимодействуют между собой, вещества имеют сложное строение. В зависимости от характера взаимодействия частиц, образз о-щих вещество, различают четыре агрегатных состояния твердое, жидкое, газообразное и плазменное. [c.69] Если вещество находится при очень низкой температуре, частицы его обычно образз от правильную геометрическую структуру, в таком случае энергии связей частиц больше энергии тепловых колебаний, которые не нарушают образовавшуюся структуру, — вещество существует в твердом состоянии. [c.69] При дальнейшем повышении температуры тепловые колебания увеличиваются, в результате частицы становятся практически не связанными друг с другом. Вещество переходит в газообразное состояние. В идеальном газе частицы свободно перемещаются во всех направлениях. [c.70] Следовательно, при повышении температуры вещества переходят из упорядоченного состояния (твердое) в неупорядоченное состояние (газообразное) жидкое состояние является промежуточным. [c.70] Четвертым состоянием вещества является плазма, которая представляет собой газ, состоящий из смеси нейтральных и ионизованных молекул и электронов. Изучением плазмы занимается специальная область химии — плазмохимия, однако химикам все же намного больше приходится иметь дело с веществами в твердом, жидком и газообразном состояниях. [c.70] Диаграммы состояния. Различные агрегатные состояния вещества определяются, прежде всего, температурой и давлением если давление мало, температура достаточно высока, то вещество будет находиться в газообразном состоянии, при низкой температуре вещество будет твердым, при умеренных (промежуточных) температурах — жидким. В соответствии с этим, для количественной характеристики агрегатных состояний вещества часто используется очень наглядная фазовая диаграмма вещества, которая показывает зависимость агрегатного состояния от давления и температуры. Примером может служить диаграмма состояния некоторого абстрактного вещества, представленная на рис. 4.1. [c.70] Диаграмма состоит из трех областей, отвечающих кристаллическому (К), жидкому (Ж) и газообразному (парообразному) (Г) состояниям. Эти области отделены друг от друга кривыми плавление кристаллизащхя ОЬ, кипение конденсация Ок и сублимация десублимация Оа. Точка пересечения этих кривых О называется тройной точкой при Р = Ро и Г = Го вещество может сосуществовать в трех агрегатных состояниях, причем жидкость и твердое вещество имеют одинаковое давление пара. Координаты Р = Ро и Г = Го тройной точки — это единственная пара значений давления и температуры, при которых одновременно могут сосуществовать три фазы. Например, на диаграмме состояния воды этой точке соответствуют давление 4,58 мм рт.ст. (0,61 кПа) и температура 273 К (О °С). [c.71] На рис. 4.1 видно, что при давлении, большем Ро. нагревание твердого вещества приводит к его плавлению (например, при Р1 плавление происходит в точке ). После того как все вещество расплавится, дальнейшее повышение давления приводит к повышению соответствующих температур кипения (например, при давлении Р] кипение жидкости происходит в точке е при температуре Тх). При давлении, меньшем Ро (например, при Рг), нагревание твердого вещества приводит к переходу из кристаллического состояния непосредственно в газообразное (в точке g), т.е. к сублимации. Для большинства веществ Ро Рнасыщ-паров- Лишь для немногих веществ Ро -Рнасыщ.паров И нагревание кристаллов приводит к их сублимации — примерами таких веществ являются иод и сухой лед — твердый диоксид углерода. [c.72] Далее мы подробно рассмотрим свойства газообразных веществ, поскольку газовые законы широко используются для решения многих химических проблем. [c.73] Если энергия притяжения между молекулами меньше их кинетической энергии, то совокупность таких молекул будет существовать в виде газа. Индивидуальное вещество в газообразном состоянии характеризуется следующими величинами Р — давлением Т или t — температурой, измеряемой в градусах Кельвина или Цельсия V — объемом т — массой всего газа М — молярной массой. Газовые законы устанавливают взаимосвязь между этими величинами. При этом используется простейшая модель газообразного состояния веществ — идеальный газ, которая основана на следующих допущениях 1) между частицами газа отсутствуют силы взаимодействия 2) сами частицы представляют собой материальные точки. [c.73] Вначале были установлены газовые законы, справедливые для постоянной массы данного газа (т.е. 7П=соп 1 и Лi= onst), и, кроме того, одна из оставшихся величин, (Р, V, Т) также поддерживается постоянной. [c.73] Подчеркнем, что объединенный газовый закон, как и частные законы, справедлив только для постоянной массы данного газа. [c.74] Действительно, объединенный газовый закон для любой постоянной массы газа (а значит, и для одного моля газа) имеет вид (4.5), но и для одного моля газа onst имеет одно и то же значение для всех реальных газов при таких условиях, при которых они ведут себя как идеальный газ. Обозначив эту постоянную R, получим зфавнение (4.6). [c.75] Газовая постоянная равна работе расширения 1 моля идеального газа при нагревании на 1 К при постоянном давлении. [c.75] Уравнение идеального газа в форме (4.7) и (4.8) называется уравнением Клапейрона—Менделеева, оно выражает взаимосвязь между всеми величинами, характеризующими газ, а поэтому является наиболее общим в приближении модели идеального газа. [c.75] Из уравнения Клапейрона—Менделеева можно вывести ряд простых, но важных следствий. [c.75] Уравнение (4.9) есть не что иное как закон Авогадро, который утверждает, что в равных объемах газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. [c.76] Это соотношение означает, что в замкнутом сосуде при заданных условиях давление зависит только от общего числа молекул газов. [c.76] Вернуться к основной статье