ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные сведения о газах и жидкостях из "Свойства газов и жидкостей" Третий случай — самый сложный. Если значения физико-химической величины никогда экспериментально не определялись, то получить надежные и точные расчетные данные невозможно. Применяют обычно один из двух методов 1) рассчитывают требуемую величину суммированием долей, приходящихся на все атомы, связи или группы атомов химического соединения (свойство конститутивности или аддитивности 2) пользуются аналогией свойств различных вещес1в (например, с помощью теории соответственных состояний и общих зависимостей). [c.15] Обзор и систематизация методов расчета приведены в работе Карапетьянца и Чен Хуанг-ю [2]. [c.15] Прежде чем ознакомиться с применяемыми на практике методами расчета физико-химических величин газов и жидкостей, целесообразно вспомнить основные теоретические положения. [c.15] Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое может происходить под влиянием изменения температуры Т и давления р. Условия равновесного существования твердой, жидкой и газовой фаз представлены на рис. 1-1 (плоская диаграмма состояния). Каждой из фаз соответствует определенная область возможных сочетаний р и Т. Любая точка на пограничных линиях ОА (кривая сублимации), ОВ (кривая плавления) и ОС (кривая испарения) при незакончив-шемся фазовом переходе отвечает совместному существованию двух фаз в системе. Положение тройной точки О — возможного сосуществования всех трех фаз — неизменно. [c.15] В реальных кристаллах твердых тел всегда наблюдаются отклонения от идеального строения в решетке оказываются изъяны, либо охватывающие большое число ее элементарных частей (макродефекты), либо заключающиеся в том, что в узле отсутствует или дополнительно включен в решетку ион, атом, молекула (микродефекты). [c.16] Элементы, находящиеся в узлах пространственной решетки, непрерывно колеблются. Величина амплитуды колебания увеличивается с повышением температуры тела, и ири некотором значении последней — температуре плавления Т п.ч — решетка разрушается, тело изменяет свое агрегатное состояние, превращаясь в жидкость. [c.16] О строении жидкостей известно немного. Подвижность жидкости свидетельствует о том, что ее молекулы могут свободно перемещаться, причем длина среднего свободного пробега молекул очень мала. Из свойства сохранять определенный объем следует сделать вывод, что между молекулами жидкости действуют уравновешивающиеся силы взаимного притяжения и отталкивания. Исследования показывают, что размещение молекул в жидкости не хаотично, а отдаленно напоминает расположение молекул в кристаллической решетке, только оно гораздо менее правильное и с довольно большими пространствами, не заполненными молекулами. От величины этих пространств зависят некоторые свойства жидкостей, например температура кипения и др. [c.16] МЫ K N в направлении ЯЗ, тем в большей степени форма изотерм 1 приближается к форме изотермы идеального газа. Кривая АСВ называется пограничной на ветви АС лежат точки кипения, на ветви СВ — точки росы. [c.17] Если переход из одного агрегатного состояния в другое осуществляется при пересечении критической изотермы между точками /С и С, то поверхность раздела фаз не образуется, т. е. можно непрерывно превранхать жидкость в пар или пар в жидкость. Это обстоятельство, доказывающее, что жидкое и газовое агрегатные состояния — только очень отдаленные друг от друга состояния жидкости, отметил еще Эндрьюс (1889). [c.17] Свойства реального газа приближаются к свойствам идеального лишь в том случае, когда газ находится в области температур и давлений, далеких от критической точки. На рис. 1-2 этой области соответствуют точки, лежащие вблизи 5, т. е. в правой нижней части поля КСМ8Н (в значительном отдалении от критической изотермы СЫ). [c.18] Необходимо отметить, что описанное равновесие жидкой и газовой фаз очень упрощено. В действительности следует говорить не о критической точке , а о критической области изменений температуры и давления. Газ вблизи этой области значительно отличается по свойствам от идеального газа. [c.18] Свойства молекул зависят от типа связей, соединяющих атомы или группы атомов в молекуле. Пробле.ма химической связи — одна из труднейших. В настоящее время известны лишь приближенные количественные решения наиболее простых случаев. Поэтому мы вынуждены ограничиться лишь очень упрощенным изложением, не даю цим исчерпывающего представления о сущности образования химических соединений [3]. [c.18] Ионные связи (полярные, гетерополярпые, электровалентные). Ионны е связи образуются с результате простого электростатического (кулоновского) притяжения ионов друг к другу, когда один атом легко отдает электрон или несколько электронов, а другой атом легко их присоединяет. Такие связи обычно взаимно насыщены и не проявляют направленности действия. Они характеризуются большими координационными числами и наблюдаются как в твердом, так и жидком агрегатных состояниях вещества. Примеры соединений с преобладающей ионной связью СзР, МаС1. [c.18] Металлические связи. Металлы состоят из положительных ионов (узлы пространственной решетки) и подвижных свободных электронов — электронный газ . Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и врашаются вокруг ядра то одного атома, то другого. Металлическая связь определяется наличием ковалентной связи между нейтральными атомами и одновременным электростатическим (кулоновским) притяжением между ионами и свободными электронами. Металлическая связь характеризуется отсутствием направленности действия и большим координационным числом. Это значит, что каждый атом окружен большим числом ближайших соседних атомов. Металлическая связь наблюдается как в твердом, так и в жидком агрегатных состояниях вешества. [c.19] Водородная связь (водородный мостик). Атом водорода имеет один электрон и потому может участвовать только в одной ковалентной связи. Однако в некоторых груннах, например в О—Н или С—О, связи имеют характер частично ковалентных, частично ионных связей. Атом водорода, отдав свой электрон, остается в виде ядра очень малого размера, почти лишенного электронной оболочки. Он не испытывает отталкивания от электронной оболочки другого атома и, притягиваясь ею, может вступать с ней во взаимодействие. Новая связь, образующаяся между атомом водорода одной молекулы и атомами кислорода, азота, фтора, хлора или серы другой (или той же) молекулы, является одной из причин ассоциации или сольватации молекул. Энергия водородных связей составляет 3,5—10 ккал1моль. [c.19] Молекулы газов. Большинство молекул простых газообразных веществ состоит из двух атомов, соединенных атомной связью. Молекула озона построена из трех атомов кислорода, образуюи их треугольник, один из углов которого приблизительно равен 117°. Л1олекуле фосфора прп температуре кипения (275° С) соответствует формула 4 (атомы образуют тетраэдр) и только при температуре - 1000° С молекулы распадаются на двухатомные. [c.20] Для воспроизведения модели молекулы необходимо знать расстояния между атомами (рассчитанные, нанример, суммированием ковалентных радиусов, — см. табл. 1-4) и углы между направлениями связей. При определении этих углов и положения атомов в молекуле может помочь правило, сформулированное Полтора-ком [5] в молекуле типа А(Х,)п возникает высшая симметрия, если валентность атома А (центрального атома молекулы или группы в большой молекуле) равна номеру группы периодической системы элементов, к которой принадлежит А если это условие не соблюдено, то симметрия будет низшей . Высшей симметрии соответствуют группировки линейная для АХг, плоский треугольник для АХз, тетраэдр для АХ4. Низшей симметрии соответствуют группировки угловая для АХг, пирамидальная для АХд, квадратная для АХ4. Когда к атому А присоединены разные радикалы, то общая система симметрии сохраняется, а углы между направлениями связей — в пределах данного тииа симметрии — могут быть различными. [c.20] Вернуться к основной статье