Suyuqliklarning molekulyar tuzilishining xususiyatlari

Suyuqlik gazlar va qattiq kristall moddalar o'rtasida xossalari va tuzilishi bo'yicha oraliq pozitsiyani egallaydi. Shuning uchun u ham gazsimon, ham xossalariga ega qattiq moddalar. Molekulyar kinetik nazariyada moddaning turli agregat holatlari molekulalarning tartiblanishining boshqa darajasi bilan bog'liq. Qattiq jismlar uchun, deb atalmish uzoq muddatli buyurtma zarrachalarning joylashishida, ya'ni. ularning tartibli joylashishi, uzoq masofalarda takrorlanishi. Suyuqlikda, deb ataladigan narsa qisqa muddatli buyurtma zarrachalarning joylashishida, ya'ni. masofalarda takrorlanadigan ularning tartibli joylashishi atomlararo bo'lganlar bilan taqqoslanadi. Kristallanish haroratiga yaqin haroratlarda suyuqlik strukturasi qattiq jismning tuzilishiga yaqin bo'ladi. Yuqori haroratlarda, qaynash nuqtasiga yaqin, suyuqlikning tuzilishi gaz holatiga mos keladi - deyarli barcha molekulalar xaotik termal harakatda ishtirok etadi.

Suyuqliklar, qattiq moddalar kabi, ma'lum hajmga ega va gazlar kabi, ular joylashgan idishning shaklini oladi. Gaz molekulalari molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari bilan amalda bir-biriga bog'lanmagan va bu holda o'rtacha energiya termal harakat gaz molekulalari ular orasidagi tortishish kuchlari tufayli o'rtacha potentsial energiyadan ancha katta, shuning uchun gaz molekulalari turli yo'nalishlarda tarqaladi va gaz unga berilgan hajmni egallaydi. Qattiq va suyuq jismlarda molekulalar orasidagi tortishish kuchlari allaqachon sezilarli bo'lib, molekulalarni bir-biridan ma'lum masofada ushlab turadi. Bunda molekulalar issiqlik harakatining o'rtacha energiyasi molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari hisobiga o'rtacha potensial energiyadan kichik bo'ladi va molekulalar orasidagi tortishish kuchlarini engish uchun etarli emas, shuning uchun qattiq va suyuqliklar ma'lum hajmga ega. .

Suyuqliklardagi bosim harorat oshishi va hajmning kamayishi bilan juda keskin ortadi. Suyuqliklarning hajmli kengayishi bug 'va gazlarga qaraganda ancha kam, chunki suyuqlikdagi molekulalarni bog'laydigan kuchlar muhimroqdir; xuddi shu eslatma termal kengayish uchun ham amal qiladi.

Suyuqliklarning issiqlik sig'imlari odatda harorat bilan ortadi (bir oz bo'lsa ham). C p / C V nisbati amalda birga teng.

Suyuqlik nazariyasi hozirgi kunga qadar to'liq ishlab chiqilmagan. Suyuqlikning kompleks xossalarini o'rganishning bir qator muammolarini ishlab chiqish Ya.I. Frenkel (1894-1952). U suyuqlikdagi issiqlik harakatini har bir molekula ma'lum bir muvozanat holati atrofida ma'lum vaqt tebranishi, shundan so'ng u boshlang'ichdan atomlararo masofa tartibi masofasida joylashgan yangi holatga o'tishi bilan izohladi. Shunday qilib, suyuqlik molekulalari suyuqlik massasi bo'ylab juda sekin harakat qiladi. Suyuqlik haroratining oshishi bilan tebranish harakatining chastotasi keskin ortadi va molekulalarning harakatchanligi ortadi.

Frenkel modeliga asoslanib, ba'zilarini tushuntirish mumkin o'ziga xos xususiyatlar suyuqlikning xossalari. Shunday qilib, suyuqliklar, hatto kritik haroratga yaqin bo'lsa ham, ancha kattaroqdir yopishqoqlik gazlarga qaraganda va viskozite harorat ortishi bilan kamayadi (gazlardagi kabi o'sish o'rniga). Bu impuls uzatish jarayonining boshqa tabiati bilan izohlanadi: u bir muvozanat holatidan ikkinchisiga o'tadigan molekulalar tomonidan o'tkaziladi va bu sakrashlar harorat oshishi bilan ancha tez-tez bo'ladi. Diffuziya suyuqliklarda faqat molekulyar sakrashlar tufayli yuzaga keladi va u gazlarga qaraganda ancha sekinroq sodir bo'ladi. Issiqlik o'tkazuvchanligi suyuqliklar turli amplitudali muvozanat pozitsiyalari atrofida tebranayotgan zarralar orasidagi kinetik energiya almashinuvi bilan bog'liq; molekulalarning keskin sakrashlari sezilarli rol o'ynamaydi. Issiqlik o'tkazish mexanizmi uning gazlardagi mexanizmiga o'xshaydi. xarakterli xususiyat suyuqlik uning ega bo'lish qobiliyatidir erkin sirt(qattiq devorlar bilan cheklanmagan).

Suyuqliklarning molekulyar tuzilishi haqida bir qancha nazariyalar taklif qilingan.

1. Zona modeli. IN bu daqiqa Vaqt o'tishi bilan suyuqlikni molekulalari to'g'ri tartibda joylashgan va o'ziga xos mikrokristal (zona) hosil qiluvchi hududlardan iborat deb hisoblash mumkin. Bu joylar, xuddi gazsimon holatdagi modda bilan ajratilgan. Vaqt o'tishi bilan bu joylar boshqa joylarda shakllanadi va hokazo.

2. Kvazi-kristall tuzilish nazariyasi. Mutlaq nol haroratdagi kristallni ko'rib chiqing (9.9-rasmga qarang).

Biz undagi ixtiyoriy yo'nalishni tanlaymiz va boshlang'ichda joylashgan boshqa molekuladan ma'lum masofada joylashgan gaz molekulasini topish ehtimoli P ga bog'liqligini chizamiz (9.9-rasm). lekin), molekulalar esa kristall panjaraning tugunlarida joylashgan. Yuqori haroratda (9.9-rasm, b) molekulalar o'zgarmas muvozanat pozitsiyalari atrofida tebranadi, ular ko'p vaqtlarini shu joyda o'tkazadilar. Ideal kristalda ehtimollik maksimallarini takrorlashning qat'iy davriyligi tanlangan zarrachadan o'zboshimchalik bilan uzoqqa cho'ziladi; shuning uchun qattiq jismda "uzoq masofali tartib" mavjud deyish odat tusiga kiradi.

Suyuqlik holatida (9.9-rasm, ichida) har bir molekula yaqinida uning qo'shnilari ko'proq yoki kamroq muntazam joylashgan, lekin uzoqda bu tartib buziladi (qisqa masofali tartib). Grafikda masofalar molekula radiusining kasrlarida (r/r 0) o'lchanadi.

MOLEKULALARNING potentsial sohada TARQATISHI

OG'IRISH KUCHLARI (BOLTZMAN TARQATISHI)

Gazlar MKT va Maksvell taqsimotining asosiy tenglamasini chiqarishda tashqi kuchlar gaz molekulalariga ta'sir etmaydi, ya'ni molekulalar hajm bo'yicha bir xilda taqsimlanadi, deb taxmin qilingan. Biroq, har qanday gazning molekulalari doimo Yerning tortishish kuchining potentsial maydonida bo'ladi. Gravitatsiya, bir tomondan, molekulalarning issiqlik harakati, ikkinchi tomondan, ma'lum bir statsionar holatga olib keladi, bunda gaz bosimi balandlik ortishi bilan kamayadi.

Butun balandlikda: tortishish maydoni bir xil (g = const); harorat bir xil (T = const); barcha molekulalarning massalari bir xil.

Bosim p h balandlikda bo'lsin. Keyin h + dh balandlikda bosim p + dp bo'ladi. Bundan tashqari, agar dh > 0 bo'lsa, u holda dp< 0. (р + dp) – р = – r·g·dh. Из уравнения состояния Менделеева-Клапейрона, имеем:

Hozir yoki .

Keling, o'ng va chap tomonlarni birlashtiramiz:

; .

Qayerda, . (26)

Bu barometrik formula deb ataladi. Bu atmosfera bosimini dengiz sathidan balandlik funktsiyasi sifatida aniqlash imkonini beradi:

. (27)

Chunki bosim molekulalarning kontsentratsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lsa, u holda harorat balandlik bilan o'zgarmasligi sharti bilan molekulalar kontsentratsiyasining o'zgarishi qonunini olishingiz mumkin (T = const):

. (28)

(27) dan M = m∙N A va R = k∙N A ekanligini hisobga olsak:

Chunki mgh = U(h) h balandlikdagi bir molekulaning potentsial energiyasi, u holda

(30)

Boltsman taqsimoti hisoblanadi.

IDEAL GAZ MOLEKULALARINING TO'QNASHISHLAR SONI VA O'RTA ERKIN YO'LI.

Xaotik harakat natijasida gaz molekulalari doimiy ravishda bir-biri bilan to'qnashadi. Ikki ketma-ket to'qnashuv o'rtasida molekula ma'lum l yo'lni bosib o'tadi, bu o'rtacha erkin yo'l deb ataladi. . Umumiy holda, bu yo'lning uzunligi boshqacha, ammo beri to'qnashuvlar soni juda katta va harakat tasodifiy, keyin doimiy tashqi sharoitlarda biz haqida gapirish mumkin o'rta uzunlik erkin yugurish -. Agar berilgan gaz molekulalari o'rtacha 1 soniya to'qnashuvni boshdan kechirsa, u holda

molekulalarning o'rtacha arifmetik tezligi qayerda.

Biz ideal gaz molekulalarini shar deb hisoblaymiz. Shubhasiz, agar ikkita molekula ikki radiusga teng masofaga yaqinlashsa, to'qnashuv sodir bo'ladi, ya'ni molekulalarning diametri d. Minimal masofa, to'qnashuv vaqtida ikkita molekulaning markazlari yaqinlashadi, molekulalarning samarali diametri deb ataladi. Bu parametr ga, shuning uchun gaz haroratiga bog'liq.

Aniqlash uchun samarali diametrli d molekulani tasavvur qiling, u boshqa molekulalar orasida tezlik bilan harakat qiladi va bir vaqtning o'zida harakatsiz qoladi. Bu molekula markazlari radiusi d bo'lgan "siniq" silindr ichida joylashgan barcha molekulalar bilan to'qnashadi. Bu shuni anglatadiki, bu silindr hajmidagi molekulalar soniga teng

Bu erda n - molekulalarning kontsentratsiyasi va V - silindrning hajmi: . Shuni hisobga olib -

. (32)

Boshqa molekulalarning harakatini hisobga olish to'qnashuvlar sonini bir marta oshiradi. Nihoyat, z uchun biz quyidagilarni olamiz:

. (33)

Keyin (34)

Chunki p ~ n, keyin boshqacha uchun tashqi sharoitlar bizda ... bor:

n.o. havo uchun. (p \u003d 760 mm Hg; t 0 \u003d 0 0 S): z \u003d 10 9 s -1, a \u003d 5 ∙ 10 -8 m.

TRANSFER HODISALARI

Termodinamik jihatdan muvozanatsiz tizimlarda, ya'ni. makroparametrlarning qiymatlari (T, p, ) turli nuqtalarida har xil bo'lgan tizimlarda qaytarilmas jarayonlar sodir bo'ladi, ular deyiladi. transport hodisalari . Bunday jarayonlar natijasida energiya tizimning bir mahalliy maydonidan ikkinchisiga (issiqlik o'tkazuvchanligi fenomeni), massa (diffuziya hodisasi), impuls (ichki ishqalanish), zaryad va boshqalarga o'tkaziladi. Bu tizim hajmi bo'yicha makroparametrlar qiymatlarini moslashtirishga olib keladi. Ko'rinib turibdiki, har qanday qiymatning o'tishi ma'lum miqdordagi zarrachalarning (molekulalar va atomlarning) tartibsiz harakati natijasida joydan ikkinchi joyga o'tishi bilan izohlanadi.

Biz ixtiyoriy yo'nalish bo'ylab umumiy transport tenglamasini olamiz. O'qni uning bo'ylab yo'naltiramiz X(3-rasm). Tekislikning O ga perpendikulyar maydoni ∆S bo'lgan elementini aqliy ravishda ajratib ko'rsatamiz X. ∆t dan ∆S gacha bo'lgan vaqt oralig'idagi harakatning tasodifiyligi tufayli O yo'nalishi bo'yicha. X N zarrani harakatga keltiring:

(1)

Bu erda n - molekulalarning (atomlarning) kontsentratsiyasi va ularning o'rtacha arifmetik tezligi. ∆S dan o'tib, har bir molekula o'ziga xos massa, zaryad, impuls, energiya yoki boshqa xususiyatlarni uzatadi. Bitta molekula olib yurgan miqdorning qiymatini ph harfi bilan belgilaymiz. Keyin ∆t vaqt ichida O o'qi yo'nalishi bo'yicha ∆S maydon orqali X miqdori o'tkaziladi jismoniy miqdor

(2).

Shubhasiz, agar o'ngdagi konsentratsiya ham n bo'lsa, unda bir xil miqdordagi zarrachalar o'ngdan chapga siljiydi. Bular. bu holatda olingan tashish nol: ∆N = 0 va ∆Nph ​​= 0.

Agar vosita bir hil bo'lmasa, ya'ni. yoki zarrachalar konsentratsiyasi yoki chap va o'ngdagi zarralar uchun ph qiymatlari bir xil bo'lmasa, (nph) qiymati katta bo'lgan hududlardan u kichikroq bo'lgan mintaqaga o'tish ehtimoli ko'proq bo'ladi. Agar (nph) 1 > (nph) 2 deb faraz qilsak, natijada ph qiymatining o'tkazilishi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi: . (3)

Minus belgisi (3) uzatish yo'nalishi bo'yicha qiymatning (nph) kamayib borishini aks ettiradi.

Keling, chap va o'ngdagi ∆S dan qancha masofada qiymatlarni (nph) olish kerakligini bilib olaylik. Chunki o'zgartirish jismoniy xususiyatlar molekulalar faqat to'qnashuv paytida sodir bo'ladi va to'qnashuvdan oldin molekulalarning har biri erkin yo'lga teng masofani bosib o'tgan bo'lsa, u holda (nph) molekulalar ∆ ning chap va o'ng tomonidagi erkin yo'lga teng masofada o'zgarishsiz qoladi deb taxmin qilishimiz mumkin. S. (3) ning o'ng tomonini 2 ga bo'ling va ko'paytiring:

Har qanday yo'nalish bo'yicha miqdorlarning taqsimlanishi gradient deb ataladigan xarakteristikaga ko'ra aniqlanadi. Gradient - bu uzunlik birligiga teng masofada kattalikning o'zgarishi.

Bunday holda, koordinatali nuqtada X 2 o'tkaziladigan qiymatning qiymati (nph) 2 va nuqtada X 1 - (nph) 1 , keyin nph qiymatining gradienti ostida, O o'qi bo'ylab uzatiladi X, munosabatlarni tushunish kerak:

.

Keyin nph ning ∆S hududidagi gradienti.

. (5)

(5) - umumiy uzatish tenglamasi.

Diffuziya - bu materiya massasining uzatilishi . Molekulalarning massalari bir xil (m 0 = const), gaz harorati hajmi bo'yicha bir xil (T = const) va tezliklarning taqsimlanishi hajm bo'yicha bir xil (= const) bo'lishi sharti bilan, massa o'rniga ph o'rniga (5) molekulasini olamiz:

Yoki . (6)

Bu Fik qonuni. D = diffuziya koeffitsienti. [D] \u003d m 2 / s.

Issiqlik o'tkazuvchanligi energiyani uzatishdir . Agar gazning butun hajmi bo'yicha molekulalarning kontsentratsiyasi (n \u003d const), molekulalarning massalari bir xil bo'lsa (m 0 \u003d const), tezliklarning hajm bo'yicha taqsimlanishi bir xil bo'lsa ( \u003d const), va bitta molekulaning translatsiya harakatining o'rtacha kinetik energiyasidan biz Furye qonunini olamiz:

, yoki . (7)

- issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti. [ch] \u003d Vt / (m K) \u003d kg m / (s 3 K).

Yopishqoqlik - tezliklarda tartibli harakatlanadigan parallel qatlamlar orasidagi impulsning o'tkazilishi u 1 Va u 2. Gazning butun hajmida molekulalarning kontsentratsiyasi n = const, molekulalarning massalari bir xil (m 0 = const), tezliklarning hajm bo'yicha taqsimlanishi bir xil ( = const) va impuls bo'lishi sharti bilan. qatlamlarning tartiblangan harakati tezligi bilan bog'liq bo'lgan bitta molekulaning moduli ph = p = m 0 u, qatlamlarning o'zaro ta'sir kuchining impulsi uchun bizda:

Yoki . ()

Bu Nyuton tenglamasi bo'lib, ichki ishqalanish kuchining (yopishqoqlik) kattaligini aniqlaydi. - yo'nalishdagi tezlikning o'zgarish tezligini tavsiflovchi ko'ndalang tezlik gradienti X ishqalanish qatlamlarining harakatiga perpendikulyar. ē – yopishqoqlikning dinamik koeffitsienti . [ē] = Pa s.

MOLEKULAR KUCHLAR

Molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari yoki ularni Van der Vaals kuchlari deb ham atashadi, tabiatan elektrdir. Bular atomlar va molekulalarni tashkil etuvchi zaryadlangan zarralarning o'zaro ta'sirining Kulon kuchlari. Ular molekulalarning o'lchamlariga mos keladigan masofalarda paydo bo'ladi va masofa ortishi bilan juda tez kamayadi. Shu bilan birga, jozibador kuchlar (qarama-qarshi zaryadlarning o'zaro ta'siri) va itaruvchi kuchlar (o'xshash zaryadlarning o'zaro ta'siri) bir vaqtning o'zida harakat qiladi. Chunki haqiqiy zarralar nuqta emas, keyin bu kuchlarning kattaligi turli yo'llar bilan ular orasidagi masofaga bog'liq.

Van der Vaals kuchlarining uch turi mavjud:

a) orientatsiya - qutbli molekulalar o'rtasida ta'sir qilish:

,

bu yerda r - zarrachalarning elektr dipol momenti, r - ular orasidagi masofa, k - Boltsman doimiysi, T - termodinamik harorat.

b) induksiya – molekulalarning o‘zaro ta’sirini, qutblanishni tasvirlab bering

qo'shni zarrachalarning elektr maydonlari ta'sirida paydo bo'ladigan zaryadlar:

.

Bu yerda: r ind = e 0 aE – zarrachalarning orttirilgan elektr dipol momenti; a - molekulalarning qutblanish qobiliyati.

ichida) dispersiya - elektronlarning orbita bo'ylab harakatlanishi jarayonida lahzali dipollarning paydo bo'lishiga olib keladigan assimetrik zaryad taqsimoti tasodifiy sodir bo'ladigan molekulalarning o'zaro ta'sirini aniqlash:

.

Umuman olganda, barcha uch turdagi kuchlar bir vaqtning o'zida harakat qilishi mumkin:

F m \u003d F o + F va + F d.

Molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlarining masofaga bog'liqligini ko'rib chiqaylik. F pr tortishish kuchlari manfiy, itarish F kuchlari esa ijobiy hisoblanadi. Ushbu kuchlarning yig'indisi natijani beradi - Fres = f (r). Bir oz masofada r 0 molekulalar orasida |F pr | = |F dan | va hosil bo'lgan kuch F \u003d F pr + F dan \u003d 0. Agar r bo'lsa< r 0 , то преобладают силы отталкивания. Если r >r 0, keyin tortishish kuchlari ustunlik qiladi. Biroq, r > 10 -9 m masofada van der Vaals kuchlari tezda nolga intiladi.

O'zaro ta'sir qiluvchi molekulalar tizimi r ga kompleks tarzda bog'liq bo'lgan potentsial energiyaning ma'lum bir zahirasi bilan tavsiflanadi, E p = f(r):

r → ∞ – E p → 0;

r > r 0 va r → r 0 - E p → E p min, E p< 0 ;

r \u003d r 0 - E p \u003d E p min, E p< 0;

r< r 0 и уменьшается – Е п → ∞, Е п > 0.

O'zaro ta'sirning eng kichik potentsial energiyasi molekulalarning bog'lanish energiyasi deb ataladi. Bu muvozanatda bo'lgan molekulalarni ajratish uchun tortishish kuchlariga qarshi bajarilishi kerak bo'lgan ishga teng.

Minimal potentsial energiyaning nisbati (E p min) va bir erkinlik darajasi uchun issiqlik harakatining ikki barobar o'rtacha energiyasi qiymati moddaning agregatsiya holatining mezoni hisoblanadi. Agar:

a) E p min<< kT – газ;

b) E p min » kT – suyuqlik;

c) E p min >> kT - qattiq jism.

Shunday qilib, har qanday modda, haroratga qarab, agregatsiyaning gazsimon, suyuq yoki qattiq holatida bo'lishi mumkin.

GAZLAR, SUYUQLAR VA QATTIQ JISMOLARNING TUZILIK XUSUSIYATLARI.

R.N.Grabovskiy. Fizika kursi. 1980 yil, 168-174-betlar.

REAL GAZLAR

Molekulyar kinetik nazariyaning tenglamalari etarlicha yuqori harorat va past bosimdagi haqiqiy gazlarning harakatini juda yaxshi tasvirlaydi. Bu tushunarli, chunki bunday davlat haqiqiy gaz ideal gaz modeliga eng yaqin, buning asosida MKTning barcha xulosalari olinadi. Biroq, bosimning oshishi va haroratning pasayishi bilan molekulalar orasidagi o'rtacha masofa kamayadi va molekulyar o'zaro ta'sir kuchlari ortadi. Masalan, n.o. molekulalarning hajmi gaz egallagan hajmning 1/10000 qismini tashkil qiladi va 500 atm (500 MPa) bosimda u allaqachon gazning umumiy hajmining yarmini tashkil qiladi. Ko'rinib turibdiki, bunday sharoitlarda MKT qonunlari ishlashni to'xtatadi, masalan, T = const da PV ¹ const.

Shunday qilib, vazifa molekulalarning hajmini va ularning o'zaro ta'sirini hisobga oladigan haqiqiy gaz uchun shunday holat tenglamasini olishdir.

©2015-2019 sayti
Barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli. Ushbu sayt mualliflik huquqiga da'vo qilmaydi, lekin bepul foydalanishni ta'minlaydi.
Sahifaning yaratilgan sanasi: 2016-02-13

Bu bo'limdagi masalalarda ular asosan gazlardagi molekulalar suyuqlik va qattiq jismlarga qaraganda katta masofada joylashganligi, ular orasidagi tortishish kuchlarining ahamiyatsizligi, shuning uchun gazlar katta hajmni egallashi haqidagi fikrlarni ta'kidlaydilar. (Suyuqlik va qattiq jismlarga nisbatan xuddi shunday bayonot, umuman olganda, noto'g'ri. Qattiq jismlar uchun molekulalarning tartibi ham katta ahamiyatga ega.)

VI sinfda bu bo`limdagi masalalarni yechishda hosil bo`ladigan ikkinchi tushuncha gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlardagi molekulalarning harakati tabiatidagi farqdir.

58(e). Kartoshka qurolidagi tiqinni tayoq bilan harakatlantirib (14-rasm) havo hajmining kamayishini kuzating. Xuddi shu tajribani bajaring, naychani suv bilan to'ldiring. Moddalarning molekulyar tuzilishiga asoslanib, suv va havo o'rtasidagi siqilish farqini tushuntiring.

59. Qaynayotgan suvdan hosil bo'lgan bug'ning qaynash nuqtasida suvdan taxminan 1700 marta ko'p hajm egallashini qanday tushuntirish mumkin?

Javob. Bug 'molekulalari bir-biridan shunchalik uzoq masofada joylashganki, ular orasidagi tortishish kuchlari ahamiyatsiz va shuning uchun ma'lum bir haroratda (ma'lum molekulyar tezlikda) bug 'kondensatsiyasini keltirib chiqara olmaydi.

60(e). Yarim suvni bir metrli shisha trubkaga to'kib tashlang, ustiga spirt va keyin ularni aralashtiring. Shundan keyin suyuqlik hajmi qanday o'zgargan? Sababini tushuntiring.

Javob. Molekulalarning zichroq qadoqlanishi natijasida umumiy hajm kamaydi.

61. Olim Bridgman yog‘ni po‘lat silindrga katta kuch bilan siqib chiqardi. Yog 'zarralari silindrning tashqi devorlarida yoriqlar bo'lmasa-da, chiqib ketishini qanday tushuntirish mumkin?

62. Agar siz qo'rg'oshin va oltin plitalarini bir-biriga bossangiz, bir muncha vaqt o'tgach, siz oltinda qo'rg'oshin molekulalarini, qo'rg'oshinda oltin molekulalarini topishingiz mumkin. Sababini tushuntiring.

61 va 62-masalalar yechimi. Qattiq va suyuqliklarda molekulalar zich o`ralganligiga qaramay, ular orasida kichik bo`shliqlar mavjud. Molekulalar asosan tebranish orqali harakatlanadi. Rasm gavjum avtobusdagi odamlarni eslatadi, ular tor bo'lishiga qaramay, aylanib yurib, bir-birlari bilan joy almashadilar yoki tasodifiy shakllangan yo'laklardan o'tadilar.

63(e). Slyuda plastinkasini ko'rib chiqing va uni ingichka barglarga bo'ling. Katta bo'laklarni sindirib, ko'rib chiqing osh tuzi. Slyuda va tuzning turli yo'nalishdagi teng bo'lmagan xossalarini moddaning molekulyar tuzilishi asosida qanday tushuntirish mumkin?

64(e). Qatlamning bir bo'lagini buzing va nima uchun tanaffus har doim silliq sirt hosil qilishini tushuntiring.

Javob. Var qalinlashgan suyuqlikdir, shuning uchun uning molekulalari kristall tanadagi kabi to'g'ri o'zgaruvchan qatlamlarni hosil qilmaydi.

Gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlarning tuzilishi. Eritmalarning tuzilishining xususiyatlari. "Reaktiv maydon" tushunchasi
Suyuqliklarning tuzilishi nazariyasi: gazlar va qattiq jismlarning tuzilishi bilan solishtirish Suyuqliklarning tuzilishi (tuzilishi). Hozirgi vaqtda suyuqliklarning tuzilishi fizik kimyogarlarning yaqindan o'rganish mavzusidir. Ushbu yo'nalishdagi tadqiqotlar uchun eng zamonaviy usullar, jumladan spektral (IR, NMR, turli to'lqin uzunlikdagi yorug'likning tarqalishi), rentgen nurlarining tarqalishi, kvant mexanik va statistik hisoblash usullari va boshqalar qo'llaniladi. Suyuqliklar nazariyasi gazlarnikiga qaraganda ancha kam rivojlangan, chunki suyuqliklarning xossalari bir-biriga yaqin joylashgan molekulalarning geometriyasi va qutbliligiga bog'liq. Bundan tashqari, suyuqliklarning o'ziga xos tuzilishining yo'qligi ularning tavsifini rasmiylashtirishni qiyinlashtiradi - aksariyat darsliklarda suyuqliklarga juda ko'p beriladi. kamroq joy gazlar va kristall qattiq moddalarga qaraganda. Moddaning uchta agregat holatining har birining xususiyatlari qanday: qattiq, suyuq va gaz. (jadval)
1) Qattiq: tana hajmi va shaklini saqlab qoladi
2) Suyuqliklar hajmini saqlaydi, lekin shaklini osongina o'zgartiradi.
3) Gazning shakli ham, hajmi ham yo'q.

Xuddi shu moddaning bu holatlari molekulalarning turida emas (bir xil), balki molekulalarning joylashishi va harakatlanishida farqlanadi.
1) Gazlarda molekulalar orasidagi masofa juda katta ko'proq o'lchamlar molekulalarning o'zlari
2) Suyuqlik molekulalari uzoq masofalarga ajralmaydi va suyuqlik normal sharoitda o'z hajmini saqlab qoladi.
3) Qattiq jismlarning zarralari ma'lum tartibda joylashgan. Har bir zarracha kristall panjaraning ma'lum bir nuqtasi atrofida soat mayatnikiga o'xshab harakat qiladi, ya'ni tebranadi.
Harorat pasayganda, suyuqliklar qattiqlashadi va qaynash nuqtasidan yuqoriga ko'tarilganda, ular gazsimon holatga o'tadi. Bu faktning o'ziyoq suyuqliklar gazlar va qattiq jismlar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallashini ko'rsatadi, bu ikkalasidan farq qiladi. Biroq, suyuqlik bu holatlarning har biri bilan o'xshashliklarga ega.
Gaz va suyuqlik o'rtasidagi chegara butunlay yo'qoladigan harorat mavjud. Bu tanqidiy nuqta deb ataladigan narsa. Har bir gaz uchun harorat ma'lum bo'lib, undan yuqorida u hech qanday bosimda suyuq bo'lolmaydi; bu muhim haroratda suyuqlik va uning to'yingan bug'lari orasidagi chegara (meniskus) yo'qoladi. Kritik haroratning ("mutlaq qaynash nuqtasi") mavjudligi 1860 yilda D.I.Mendeleev tomonidan o'rnatildi.Suyuqlik va gazlarni birlashtiruvchi ikkinchi xususiyat izotropiyadir. Ya'ni, birinchi qarashda suyuqliklar kristallardan ko'ra gazlarga yaqinroq deb taxmin qilish mumkin. Xuddi gazlar singari, suyuqliklar ham izotropdir, ya'ni. ularning xususiyatlari barcha yo'nalishlarda bir xil. Kristallar, aksincha, anizotropikdir: kristallarning sindirish ko'rsatkichi, siqilish qobiliyati, kuchi va boshqa ko'plab xususiyatlari turli yo'nalishlarda har xil bo'lib chiqadi. Qattiq kristall moddalar takrorlanuvchi elementlarga ega tartibli tuzilishga ega bo‘lib, bu ularni rentgen nurlari difraksiyasi orqali o‘rganish imkonini beradi (1912 yildan boshlab rentgen nurlanishini tahlil qilish usuli qo‘llaniladi).

Suyuqliklar va gazlar qanday umumiyliklarga ega?
A) izotrop. Suyuqlikning xususiyatlari, gazlar kabi, barcha yo'nalishlarda bir xil, ya'ni. anizotrop bo'lgan kristallardan farqli o'laroq, izotropikdir.
B) Suyuqliklar ham gazlar kabi aniq shaklga ega emas va idish shaklini oladi (past yopishqoqlik va yuqori suyuqlik).
Molekulalar, suyuqliklar va gazlar bir-biri bilan to'qnashib, juda erkin harakat qiladi. Ilgari, suyuqlik egallagan hajmda, ularning radiuslari yig'indisidan oshib ketadigan har qanday masofa bir xil ehtimollik bilan qabul qilingan deb hisoblangan, ya'ni. molekulalarning tartibli joylashishiga moyillik rad etildi. Shunday qilib, ma'lum darajada suyuqliklar va gazlar kristallarga qarshi edi.
Tadqiqotlar davom etar ekan, Ko'proq faktlar suyuqlik va qattiq jismlarning tuzilishi o'rtasida o'xshashlik mavjudligini ko'rsatdi. Masalan, issiqlik sig'imlari va siqilish koeffitsientlarining qiymatlari, ayniqsa erish nuqtasi yaqinida, amalda bir-biriga mos keladi, suyuqlik va gaz uchun bu qiymatlar keskin farq qiladi.
Allaqachon bu misoldan xulosa qilish mumkinki, suyuqliklardagi issiqlik harakatining qattiqlashuv haroratiga yaqin haroratdagi rasmi gazlarda emas, balki qattiq jismlardagi termal harakatga o'xshaydi. Shu bilan birga, moddaning gazsimon va suyuq holatlari o'rtasidagi bunday sezilarli farqlarni ham qayd etish mumkin. Gazlarda molekulalar kosmosda butunlay tasodifiy tarzda taqsimlanadi, ya'ni. ikkinchisi tuzilmasiz ta'limning namunasi hisoblanadi. Suyuqlik hali ham ma'lum bir tuzilishga ega. Bu kamida bitta aniq maksimalni ko'rsatadigan rentgen nurlari diffraktsiyasi bilan eksperimental ravishda tasdiqlangan. Suyuqlikning tuzilishi uning molekulalarining kosmosda tarqalishidir. Jadvalda gaz va suyuqlik holatlari o'rtasidagi o'xshashlik va farqlar ko'rsatilgan.
Gaz fazasi Suyuq faza
1. l molekulalar orasidagi masofa odatda (past bosim uchun) molekula r radiusidan ancha katta bo ladi: l  r ; amalda gaz egallagan butun hajm V erkin hajmdir. Suyuq fazada, aksincha, l 2. 3/2kT ga teng zarrachalarning o'rtacha kinetik energiyasi ularning molekulalararo o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi U dan katta.Molekulalarning o'zaro ta'sirining potensial energiyasi o'rtachadan katta. ular harakatining kinetik energiyasi: U3/2 kT
3. Zarrachalar translatsiya harakati davomida to'qnashadi, to'qnashuv chastotasi koeffitsienti zarrachalar massasiga, ularning kattaligiga va haroratiga bog'liq.Har bir zarracha o'zini o'rab turgan molekulalar tomonidan yaratilgan katakda tebranadi. Tebranish amplitudasi a erkin hajmga bog'liq, a  (Vf/ L)1/3
4. Zarrachalarning diffuziyasi ularning translatsiya harakati natijasida sodir bo'ladi, diffuziya koeffitsienti D  0,1 - 1 sm2 / s (p  105 Pa) va gaz bosimiga bog'liq.
(D  p-1) Diffuziya zarrachaning aktivlanish energiyasi ED bilan bir hujayradan ikkinchisiga sakrashi natijasida yuzaga keladi,
D  e-ED/RT yopishqoq bo'lmagan suyuqliklarda
D  0,3 - 3 sm2 / kun.
5. Zarracha erkin aylanadi, aylanish chastotasi r faqat zarrachaning inersiya momenti va temperaturasi bilan aniqlanadi, aylanish chastotasi r T1/2 Er/RT.
Shu bilan birga, suyuq holat bir qator muhim ko'rsatkichlar bo'yicha qattiq holatga yaqin bo'ladi (kvazi-kristallik). Eksperimental faktlarning to'planishi shuni ko'rsatdiki, suyuqliklar va kristallar juda ko'p umumiyliklarga ega. Alohida suyuqliklarni fizikaviy va kimyoviy tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ularning deyarli barchasida kristall tuzilishning ba'zi elementlari mavjud.
Birinchidan, suyuqlikdagi molekulalararo masofa qattiq jismdagiga yaqin. Bu ikkinchisining erishi paytida moddaning hajmi unchalik katta bo'lmagan darajada o'zgarishi (odatda u 10% dan ko'p bo'lmagan ortadi) bilan isbotlanadi. Ikkinchidan, suyuqlikda va qattiq jismda molekulalararo o'zaro ta'sir energiyasi sezilarli darajada farq qiladi. Bu termoyadroviy issiqlik bug'lanish issiqligidan ancha past ekanligidan kelib chiqadi. Masalan, suv uchun Hpl= 6 kJ/mol va Hsp= 45 kJ/mol; benzol uchun Hpl = 11 kJ/mol va Htest = 48 kJ/mol.
Uchinchidan, erish paytida moddaning issiqlik sig'imi juda kam o'zgaradi, ya'ni. bu ikkala davlat uchun ham yaqin. Bundan kelib chiqadiki, suyuqlikdagi zarrachalar harakatining tabiati qattiq jismdagiga yaqin. To'rtinchidan, suyuqlik, xuddi qattiq jism kabi, katta tortishish kuchlariga sinmasdan bardosh bera oladi.
Suyuqlik va qattiq jism o'rtasidagi farq suyuqlikdadir: qattiq jism o'z shaklini saqlab qoladi, suyuqlik kichik harakat ta'sirida ham uni osongina o'zgartiradi. Bu xususiyatlar suyuqlik strukturasining kuchli molekulalararo o'zaro ta'siri, molekulalarning joylashishining qisqa masofali tartibi va molekulalarning o'z o'rnini nisbatan tez o'zgartirish qobiliyati kabi xususiyatlaridan kelib chiqadi. Suyuqlikni muzlash nuqtasidan qaynash nuqtasiga qizdirganda, uning xossalari silliq o'zgaradi, qizdirilganda, uning gaz bilan o'xshashligi asta-sekin ortadi.
Har birimiz suyuqlik deb hisoblagan ko'plab moddalarni osongina eslay olamiz. Biroq, materiyaning bu holatiga aniq ta'rif berish unchalik oson emas, chunki suyuqliklar shunday fizik xususiyatlarga egaki, ular ba'zi jihatlari bilan qattiq moddalarga, boshqalari esa gazlarga o'xshaydi. Suyuq va qattiq jismlar o'rtasidagi o'xshashlik shishasimon materiallarda ko'proq namoyon bo'ladi. Haroratning oshishi bilan ularning qattiqdan suyuqlikka o'tishi asta-sekin sodir bo'ladi va aniq erish nuqtasi sifatida emas, ular shunchaki yumshoqroq va yumshoqroq bo'ladi, shuning uchun ularni qaysi harorat oralig'ida qattiq moddalar deb atash kerakligini va qaysi haroratda bo'lishi kerakligini ko'rsatib bo'lmaydi. suyuqliklar deb ataladi. Aytishimiz mumkinki, shishasimon moddaning suyuq holatda yopishqoqligi qattiq holatga qaraganda kamroq. Shuning uchun qattiq ko'zoynaklar ko'pincha o'ta sovutilgan suyuqliklar deb ataladi. Ko'rinishidan, eng ko'p xarakterli xususiyat suyuqliklar, ularni qattiq moddalardan ajratib turadigan, ularning past viskozitesi, ya'ni. yuqori suyuqlik. Unga rahmat, ular quyilgan idishning shaklini oladi. Molekulyar darajada yuqori suyuqlik suyuqlik zarralarining nisbatan katta erkinligini bildiradi. Bunda suyuqliklar gazlarga o'xshaydi, garchi suyuqliklarning molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari kattaroq bo'lsa-da, molekulalar yaqinroq va harakatida cheklangan.
Aytilgan narsaga boshqa yo'l bilan yondashish mumkin - uzoq va qisqa muddatli tartib g'oyasi nuqtai nazaridan. Uzoq masofali tartib kristalli qattiq jismlarda mavjud bo'lib, ularning atomlari qat'iy tartibli tarzda joylashtirilgan, uch o'lchovli tuzilmalarni hosil qiladi, ularni birlik hujayraning takroriy takrorlanishi natijasida olish mumkin. Suyuqlik va shishada uzoq muddatli tartib yo'q. Biroq, bu ularning umuman buyurtma qilinmaganligini anglatmaydi. Barcha atomlar uchun eng yaqin qo'shnilar soni deyarli bir xil, ammo har qanday tanlangan pozitsiyadan uzoqlashganda atomlarning joylashishi tobora xaotik bo'lib qoladi. Shunday qilib, tartib faqat kichik masofalarda mavjud, shuning uchun nom: qisqa masofali tartib. Suyuqlik tuzilishining adekvat matematik tavsifini faqat statistik fizika yordamida berish mumkin. Masalan, agar suyuqlik bir xil sferik molekulalardan iborat bo'lsa, u holda uning strukturasini mos yozuvlar nuqtasi sifatida tanlangan, berilganidan r masofada joylashgan har qanday molekulani topish ehtimolini beruvchi radial taqsimot funktsiyasi g(r) bilan tavsiflanishi mumkin. . Eksperimental ravishda bu funktsiyani rentgen nurlari yoki neytronlarning difraksiyasini o'rganish orqali topish mumkin va yuqori tezlikda ishlaydigan kompyuterlar paydo bo'lishi bilan u usul bilan hisoblana boshladi. kompyuter simulyatsiyasi, molekulalar o'rtasida ta'sir qiluvchi kuchlarning tabiati haqidagi mavjud ma'lumotlarga yoki bu kuchlar haqidagi taxminlarga, shuningdek, Nyuton mexanikasi qonunlariga asoslanadi. Nazariy va eksperimental yo‘l bilan olingan radial taqsimot funksiyalarini solishtirib, molekulalararo kuchlarning tabiati haqidagi taxminlarning to‘g‘riligini tekshirish mumkin.
Molekulalari cho'zilgan shaklga ega bo'lgan organik moddalarda, u yoki bu harorat oralig'ida suyuqlik fazasining uzoq masofali orientatsiya tartibiga ega bo'lgan hududlari ba'zan topiladi, bu esa o'qning uzun o'qlarini parallel ravishda tekislash tendentsiyasida namoyon bo'ladi. molekulalar. Bunday holda, orientatsion tartib molekulyar markazlarning muvofiqlashtirish tartibi bilan birga bo'lishi mumkin. Ushbu turdagi suyuqlik fazalari odatda suyuq kristallar deb ataladi. Suyuq-kristal holati kristall va suyuqlik o'rtasida oraliqdir. Suyuq kristallar ham suyuqlik, ham anizotropiyaga ega (optik, elektr, magnit). Ba'zan bu holat uzoq masofali tartib yo'qligi sababli mezomorfik (mezofaz) deb ataladi. Mavjudlikning yuqori chegarasi - yorug'lik harorati (izotrop suyuqlik). Termotropik (mezogen) FA ma'lum bir haroratdan yuqori bo'ladi. Odatda siyanobifenillardir. Liotropik - eritilganda, masalan, sovun, polipeptidlar, lipidlar, DNKning suvli eritmalari. Suyuq kristallarni o'rganish (mezofaz - ikki bosqichda erish - bulutli eritma, keyin shaffof, kristalli fazadan anizotropik optik xususiyatlarga ega oraliq shakl orqali suyuqlikka o'tish) texnologiya maqsadlari uchun muhim ahamiyatga ega - suyuq kristalli ko'rsatkich.
Gazdagi molekulalar tasodifiy (tasodifiy) harakat qiladi. Gazlarda atomlar yoki molekulalar orasidagi masofa molekulalarning o'lchamlaridan o'rtacha ko'p marta kattaroqdir. Gazdagi molekulalar yuqori tezlikda (yuzlab m/s) harakatlanadi. To'qnashuvda ular mukammal elastik to'plar kabi bir-biridan sakrab, tezliklarning kattaligi va yo'nalishini o'zgartiradilar. Molekulalar orasidagi katta masofalarda tortishish kuchlari kichik va gaz molekulalarini bir-birining yonida ushlab turishga qodir emas. Shuning uchun gazlar cheksiz ravishda kengayishi mumkin. Gazlar osongina siqiladi, molekulalar orasidagi o'rtacha masofa kamayadi, lekin hali ham kattaligicha qoladi. Gazlar na shaklni, na hajmni saqlamaydi, ularning hajmi va shakli ular to'ldiradigan idishning hajmi va shakliga mos keladi. Idish devorlariga molekulalarning ko'p sonli ta'siri gaz bosimini hosil qiladi.
Qattiq jismlarning atomlari va molekulalari muayyan muvozanat pozitsiyalari atrofida tebranadi. Shuning uchun qattiq jismlar hajmi va shaklini saqlab qoladi. Agar siz qattiq jismning atomlari yoki ionlarining muvozanat pozitsiyalarining markazlarini aqliy ravishda bog'lasangiz, unda siz kristall panjara olasiz.
Suyuqlik molekulalari bir-biriga deyarli yaqin joylashgan. Shuning uchun suyuqliklar juda yomon siqiladi va hajmini saqlab qoladi. Suyuqlik molekulalari muvozanat holati atrofida tebranadi. Vaqti-vaqti bilan molekula, qoida tariqasida, tashqi kuchning ta'siri yo'nalishi bo'yicha bir turg'un holatdan ikkinchisiga o'tishni amalga oshiradi. Molekulaning turg`un holat vaqti kichik bo`lib, harorat oshishi bilan kamayadi, molekulaning yangi turg`un holatga o`tish vaqti esa undan ham qisqaroq bo`ladi. Shuning uchun suyuqliklar suyuq bo'lib, o'z shakllarini saqlamaydi va ular quyilgan idishning shaklini oladi.

Suyuqliklarning kinetik nazariyasi Ya.I.Frenkel tomonidan ishlab chiqilgan suyuqliklarning kinetik nazariyasi suyuqlikni shunday deb hisoblaydi. dinamik tizim qisman kristall holatga o'xshash zarralar. Erish nuqtasiga yaqin haroratlarda suyuqlikdagi issiqlik harakati asosan ma'lum o'rtacha muvozanat pozitsiyalari atrofidagi zarralarning garmonik tebranishlariga kamayadi. Kristal holatidan farqli o'laroq, suyuqlikdagi molekulalarning bu muvozanat pozitsiyalari har bir molekula uchun vaqtinchalikdir. Bir muvozanat holati atrofida ma'lum vaqt t tebranib turgandan so'ng, molekula qo'shni joyda joylashgan yangi holatga o'tadi. Bunday sakrash U energiya sarfi bilan sodir bo'ladi, shuning uchun "turg'un hayot" vaqti t haroratga quyidagicha bog'liq: t = t0 eU/RT, bu erda t0 - muvozanat holati atrofidagi bir tebranish davri. Xona haroratida suv uchun t » 10-10s, t0 = 1,4 x 10-12s, ya'ni bitta molekula 100 ga yaqin tebranishlarni amalga oshirib, yangi holatga o'tadi va u erda tebranishda davom etadi. Rentgen nurlari va neytronlarning tarqalishi haqidagi ma'lumotlardan markaz sifatida tanlangan bitta zarrachadan r masofasiga qarab zarrachalarning tarqalish zichligi funksiyasini  hisoblash mumkin. Kristalli qattiq jismda uzoq masofali tartib mavjudligida (r) funksiya bir qancha aniq maksimal va minimallarga ega. Zarrachalarning yuqori harakatchanligi tufayli suyuqlikda faqat qisqa masofali tartib saqlanib qoladi. Bu suyuqliklarning rentgenogrammalaridan aniq kelib chiqadi: suyuqlik uchun (r) funksiya aniq birinchi maksimalga, diffuz soniyaga, keyin esa (r) = constga ega. Kinetik nazariya erishni quyidagicha tavsiflaydi. Qattiq jismning kristall panjarasida doimo kristal atrofida asta-sekin aylanib yuradigan oz sonli bo'sh joylar (teshiklar) mavjud. Harorat erish haroratiga qanchalik yaqin bo'lsa, "teshiklar" kontsentratsiyasi shunchalik yuqori bo'ladi va ular namuna bo'ylab tezroq harakatlanadi. Erish nuqtasida "teshiklar" hosil bo'lish jarayoni ko'chkiga o'xshash kooperativ xususiyatga ega bo'ladi, zarralar tizimi dinamik bo'ladi, uzoq masofali tartib yo'qoladi va suyuqlik paydo bo'ladi. Eritmada hal qiluvchi rol suyuqlikdagi bo'sh hajmning shakllanishi bilan o'ynaydi, bu tizimni suyuqlikka aylantiradi. Suyuqlik va qattiq kristall jism o'rtasidagi eng muhim farq shundaki, suyuqlikda bo'sh hajm mavjud bo'lib, uning katta qismi tebranishlar ("teshiklar") ko'rinishiga ega bo'lib, uning suyuqlik orqali aylanib o'tishi unga shunday hajm beradi. suyuqlik kabi xarakterli sifat. Bunday "teshiklar" soni, ularning hajmi va harakatchanligi haroratga bog'liq. Past haroratda suyuqlik, agar u kristall jismga aylanmagan bo'lsa, "teshiklar" hajmining pasayishi va harakatchanligi tufayli juda past suyuqlikka ega bo'lgan amorf qattiq holatga aylanadi. Shu qatorda; shu bilan birga kinetik nazariya So'nggi o'n yilliklarda suyuqliklarning statistik nazariyasi muvaffaqiyatli ishlab chiqildi.

Muz va suvning tuzilishi. Oddiy sharoitlarda eng muhim va keng tarqalgan suyuqlik suvdir. Bu Yerdagi eng keng tarqalgan molekula! Bu ajoyib hal qiluvchi. Masalan, barcha biologik suyuqliklar suvdan iborat. Suv ko'plab noorganik (tuzlar, kislotalar, asoslar) va organik moddalarni (spirtli ichimliklar, shakar, karboksilik kislotalar, aminlar). Ushbu suyuqlikning tuzilishi qanday? Biz yana birinchi ma'ruzada ko'rib chiqqan masalaga, ya'ni vodorod aloqasi kabi o'ziga xos molekulalararo o'zaro ta'sirga qaytishimiz kerak. Suv ham suyuq, ham kristall shaklda, juda ko'p vodorod aloqalari mavjudligi sababli anomal xususiyatlarni namoyon qiladi. Bu qanday anomal xususiyatlar: yuqori qaynash nuqtasi, yuqori erish nuqtasi va bug'lanishning yuqori entalpiyasi. Keling, avval grafikni, keyin jadvalni, so'ngra ikkita suv molekulasi orasidagi vodorod aloqasining diagrammasini ko'rib chiqaylik. Darhaqiqat, har bir suv molekulasi o'z atrofida yana 4 ta suv molekulasini muvofiqlashtiradi: ikkitasi kislorod tufayli, ikkita yolg'iz elektron juftining donori sifatida ikkita protonlangan vodorodga va ikkitasi boshqa suv molekulalarining kislorodlari bilan muvofiqlashtirilgan protonlangan vodorod tufayli. Oldingi ma’ruzada VI guruh gidridlarining davrga qarab erish temperaturasi, qaynash temperaturasi va bug’lanish entalpiyasi grafiklari bilan slaydni ko’rsatgan edim. Ushbu bog'liqliklar kislorod gidridi uchun aniq anomaliyaga ega. Suv uchun bu barcha parametrlar oltingugurt, selen va tellurning quyidagi gidridlariga deyarli chiziqli bog'liqlikdan bashorat qilinganidan sezilarli darajada yuqori. Biz buni protonlangan vodorod va elektron zichligi qabul qiluvchi kislorod o'rtasida vodorod aloqasi mavjudligi bilan izohladik. Vodorod bilan bog'lanish vibratsiyali infraqizil spektroskopiya yordamida eng muvaffaqiyatli o'rganildi. Erkin OH guruhi o'ziga xos tebranish energiyasiga ega bo'lib, OH bog'ining navbatma-navbat uzayishi va qisqarishiga olib keladi, bu molekulaning infraqizil yutilish spektrida xarakterli chiziqni beradi. Biroq, agar OH guruhi vodorod bog'ida ishtirok etsa, vodorod atomi har ikki tomonning atomlari bilan bog'lanadi va shuning uchun uning tebranishi "so'ndiriladi" va chastota kamayadi. Quyidagi jadval vodorod bog'ining mustahkamligi va "kontsentratsiyasi" ning ortishi yutilish chastotasining pasayishiga olib kelishini ko'rsatadi. Rasmda 1-egri chiziq muzdagi O-H guruhlarining infraqizil yutilish spektrining maksimaliga to'g'ri keladi (barcha H-bog'lari bog'langan); egri 2 guruhlarning infraqizil yutilish spektrining maksimaliga mos keladi O-N individual CCl4 da erigan H2O molekulalari (H-bog'lari bo'lmagan joyda - H2O ning CCl4 dagi eritmasi juda suyultirilgan); va egri 3 suyuq suvning yutilish spektriga mos keladi. Agar suyuq suv ikkita bo'lsa O-N sinflari guruhlar - vodorod aloqalarini hosil qiladi va ularni hosil qilmaydi - va ba'zilari O-N guruhlari suvda ular xuddi muzda bo'lgani kabi (bir xil chastotada) tebranadi (ular H-bog'larini hosil qiladi) va boshqalar - CCl4 muhitidagi kabi (ular H-bog'larini hosil qilmaydi). Keyin suv spektri ikkitaga mos keladigan ikkita maksimalga ega bo'ladi O-H holatlari guruhlar, ularning ikkita xarakterli tebranish chastotasi: guruh qaysi chastotada tebranadi, shu bilan u yorug'likni yutadi. Ammo "ikkita maksimal" rasm kuzatilmaydi! Buning o'rniga, 3-egri chiziqda biz maksimal egri chiziqdan 2-chi egri chiziqgacha cho'zilgan bitta, juda xiralashgan maksimalni ko'ramiz. Bu shuni anglatadiki, suyuq suvdagi barcha OH guruhlari vodorod bog'larini hosil qiladi - lekin bu bog'larning barchasi boshqa energiyaga ega, " bo'shashmasdan" (boshqa energiyaga ega) va turli yo'llar bilan. Bu shuni ko'rsatadiki, suvdagi vodorod aloqalarining bir qismi buzilgan va ba'zilari saqlanib qolgan rasm, to'g'ri aytganda, noto'g'ri. Biroq, u suvning termodinamik xususiyatlarini tavsiflash uchun shunchalik sodda va qulayki, u keng qo'llaniladi - va biz unga ham murojaat qilamiz. Ammo shuni yodda tutingki, bu to'liq aniq emas.
Shunday qilib, IQ spektroskopiyasi vodorod bog'lanishini o'rganishning kuchli usuli bo'lib, ushbu spektral usul yordamida suyuqlik va qattiq jismlarning tuzilishi haqida ko'plab ma'lumotlar olingan. Natijada, suyuq suv uchun muzga o'xshash model (O.Ya.Samoilov modeli) eng mashhurlaridan biridir. Ushbu modelga ko'ra suyuq suv issiqlik harakati bilan buziladi (issiqlik harakatining dalillari va oqibatlari - Braun harakati, birinchi marta ingliz botanigi Robert Braun tomonidan 1827 yilda mikroskop ostida gulchanglar ustida kuzatilgan) muzga o'xshash tetraedral ramka (muz kristalidagi har bir suv molekulasi muzdagiga nisbatan kamroq energiya bilan vodorod aloqalari bilan bog'langan - "bo'sh". vodorod aloqalari) atrofidagi to'rtta suv molekulasi bilan), bu ramkaning bo'shliqlari qisman suv molekulalari bilan to'ldirilgan va muzga o'xshash karakaslarning bo'shliqlari va tugunlarida joylashgan suv molekulalari energiya jihatidan teng emas.

Suvdan farqli o'laroq, muz kristalida kristall panjaraning tugunlarida teng energiyaga ega suv molekulalari mavjud va ular faqat bajara oladi. tebranish harakatlari. Bunday kristallda ham qisqa, ham uzoq masofali tartib mavjud. Suyuq suvda (qutbli suyuqlikda bo'lgani kabi) kristall strukturaning ba'zi elementlari saqlanib qoladi (bundan tashqari, gaz fazasida ham suyuqlik molekulalari kichik beqaror klasterlarga tartiblangan), ammo uzoq masofali tartib yo'q. Shunday qilib, suyuqlikning tuzilishi qisqa masofali tartib mavjudligi bilan gazning tuzilishidan farq qiladi, lekin uzoq masofali tartib yo'qligi bilan u kristalning tuzilishidan farq qiladi. Buning eng ishonchli dalili rentgen nurlarining tarqalishini o'rganishdir. Suyuq suvdagi har bir molekulaning uchta qo'shnisi bir qatlamda joylashgan bo'lib, qo'shni qatlamdan (0,276 nm) to'rtinchi molekulaga qaraganda undan uzoqroq (0,294 nm) masofada joylashgan. Muzga o'xshash ramka tarkibidagi har bir suv molekulasi bitta ko'zgu simmetrik (kuchli) va uchta markaziy simmetrik (kamroq kuchli) bog'lanishlarni hosil qiladi. Birinchisi, ma'lum bir qatlamning suv molekulalari va qo'shni qatlamlar o'rtasidagi bog'lanishlarga, qolganlari - bir qatlamning suv molekulalari orasidagi bog'lanishlarga tegishli. Shuning uchun barcha bog'lanishlarning to'rtdan bir qismi oyna-simmetrik, to'rtdan uch qismi esa markaziy nosimmetrikdir. Suv molekulalarining tetraedral muhiti kontseptsiyasi uning strukturasi juda ochiq va unda o'lchamlari suv molekulalarining o'lchamlariga teng yoki undan katta bo'shliqlar mavjud degan xulosaga keldi.

Suyuq suv strukturasining elementlari. a - elementar suv tetraedri (yorug'lik doiralari - kislorod atomlari, qora yarmlar - vodorod aloqasidagi protonlarning mumkin bo'lgan pozitsiyalari); b - tetraedralarning oyna-simmetrik joylashuvi; c - markaziy nosimmetrik tartibga solish; d - oddiy muz tuzilishidagi kislorod markazlarining joylashishi. Suv fazoviy tarmoqni tashkil etuvchi vodorod aloqalari tufayli molekulalararo o'zaro ta'sirning muhim kuchlari bilan tavsiflanadi. Oldingi ma’ruzamizda aytganimizdek, vodorod bog‘i elektromanfiy elementga bog‘langan vodorod atomining boshqa molekulaning elektronmanfiy atomi bilan qo‘shimcha bog‘ hosil qilish qobiliyatiga bog‘liq. Vodorod aloqasi nisbatan kuchli va har bir mol uchun bir necha 20-30 kilojoulni tashkil qiladi. Kuchlilik nuqtai nazaridan u van der Vaals energiyasi va odatda ionli bog'lanish energiyasi o'rtasida oraliq o'rinni egallaydi. Suv molekulasidagi energiya kimyoviy bog'lanish H-O 456 kJ/mol, H…O ning vodorod aloqasi energiyasi esa 21 kJ/mol.

Vodorod birikmalari
Molekulyar og'irlik Harorat,  S
muzlab qaynatish
H2Te 130 -51 -4
H2Se 81 -64 -42
H2S 34 -82 -61
H2O 18 0! +100!

Muz tuzilishi. oddiy muz. Nuqtali chiziq - H-bog'lari. Muzning ochiq tuzilishida H2O molekulalari bilan o'ralgan kichik bo'shliqlar ko'rinadi.
Shunday qilib, muzning tuzilishi bir-biri bilan faqat vodorod aloqalari bilan bog'langan suv molekulalarining ochiq konstruktsiyasidir. Muz tarkibidagi suv molekulalarining joylashishi strukturada keng kanallar mavjudligini belgilaydi. Muzning erishi jarayonida suv molekulalari ushbu kanallarga "tushadi", bu esa muzning zichligi bilan solishtirganda suv zichligi oshishini tushuntiradi. Muz kristallari muntazam olti burchakli plitalar, jadvalli ajralishlar va murakkab shakldagi o'zaro o'sishlar shaklida paydo bo'ladi. Tuzilishi oddiy muz H-bog'lari tomonidan belgilanadi: bu bog'lanishlarning geometriyasi uchun yaxshi (O-H to'g'ridan-to'g'ri O ga qaraydi), lekin H2O molekulalarining van der Waals bilan qattiq aloqasi uchun unchalik yaxshi emas. Shuning uchun muzning tuzilishi ochiq ish bo'lib, undagi H2O molekulalari mikroskopik (hajmi H2O molekulasidan kamroq) teshiklarni o'rab oladi. Muzning ochiq tuzilishi ikkita taniqli ta'sirga olib keladi: (1) muz suvdan kamroq zichroq, u uning ichida suzib yuradi; va (2) kuchli bosim ostida - masalan, skeytning pichoqlari muzni eritadi. Muzda mavjud bo'lgan vodorod aloqalarining aksariyati suyuq suvda saqlanadi. Bu muzning erishi issiqligining (80 kal / g) qaynoq suvning issiqligiga (0 ° C da 600 kal / g) nisbatan kichikligidan kelib chiqadi. Aytish mumkinki, faqat 80/(600+80) = 12% H-bog'lari suyuq suvda muz parchalanadi. Biroq, bu rasm - suvdagi vodorod aloqalarining ba'zilari buzilgan va ba'zilari saqlanib qolgan - to'liq aniq emas: aksincha, suvdagi barcha vodorod aloqalari bo'shashadi. Buni quyidagi eksperimental ma'lumotlar yaxshi ko'rsatib turibdi.

Yechimlarning tuzilishi. Kimdan aniq misollar suv uchun, keling, boshqa suyuqliklarga o'tamiz. Turli xil suyuqliklar molekulalarning kattaligi va molekulalararo o'zaro ta'sirlarning tabiati bilan bir-biridan farq qiladi. Shunday qilib, har bir o'ziga xos suyuqlikda ma'lum bir psevdokristal struktura mavjud bo'lib, u qisqa masofali tartib bilan tavsiflanadi va ma'lum darajada suyuqlik muzlab qattiq holatga aylanganda olingan tuzilishga o'xshaydi. Boshqa moddani eritganda, ya'ni. eritma hosil bo'lganda molekulalararo o'zaro ta'sirlarning tabiati o'zgaradi va sof erituvchiga qaraganda zarrachalarning boshqacha joylashishi bilan yangi struktura paydo bo'ladi. Ushbu struktura eritmaning tarkibiga bog'liq va har bir alohida eritmaga xosdir. Suyuq eritmalarning hosil bo'lishi odatda solvatsiya jarayoni bilan birga keladi, ya'ni. molekulalararo kuchlar ta'sirida erituvchi molekulalarining erigan moddalar molekulalari atrofida tekislanishi. Yaqin va uzoq solvatsiyani ajrating, ya'ni. erigan moddaning molekulalari (zarralari) atrofida birlamchi va ikkilamchi solvat qobiqlari hosil bo'ladi. Birlamchi solvatsiya qobig'ida erituvchi molekulalari erigan moddaning molekulalari bilan birga harakatlanadigan yaqin joylashgan. Birlamchi solvatlanish qobig'idagi erituvchi molekulalarining soni solvatning koordinatsion soni deb ataladi, bu ham erituvchining tabiatiga, ham erigan moddaning tabiatiga bog'liq. Ikkilamchi solvatsiya qobig'ining tarkibiga ancha uzoq masofalarda joylashgan va birlamchi solvatatsiya qobig'i bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida eritmada sodir bo'ladigan jarayonlarga ta'sir qiluvchi erituvchi molekulalari kiradi.
Solvatlarning barqarorligini ko'rib chiqishda kinetik va termodinamik barqarorlik o'rtasida farqlanadi.
Suvli eritmalarda kinetik gidratlanishning miqdoriy xarakteristikalari (O.Ya.Samoilov) i /  va Ei = Ei-E qiymatlari bo'lib, bu erda i va  suv molekulalarining muvozanatdagi o'rtacha turish vaqtidir. i-ionga yaqin va ichida joylashgan toza suv, va Ei va E - almashinuv faollashuv energiyasi va suvdagi o'z-o'zidan diffuziya jarayonining faollashuv energiyasi. Bu miqdorlar bir-biri bilan taxminiy munosabat bilan bog'lanadi:
i/  exp(Ei/RT)
agar EI  0, i/  1 bo‘lsa (ionga eng yaqin suv molekulalarining almashinuvi toza suvdagi molekulalar orasidagi almashinishdan kamroq (sekinroq) sodir bo‘ladi) - musbat hidratsiya.
agar EI  0, i/  1 bo'lsa (ionga eng yaqin suv molekulalarining almashinuvi toza suvdagi molekulalar o'rtasidagi almashinuvga qaraganda tez-tez (tezroq) sodir bo'ladi) - salbiy hidratsiya

Demak, litiy ioni uchun EI = 1,7 kJ/mol, seziy ioni uchun Ei= - 1,4 kJ/mol, ya’ni. kichik "qattiq" litiy ioni suv molekulalarini bir xil zaryadga ega bo'lgan katta va "diffuz" seziy ioniga qaraganda kuchliroq ushlab turadi. Hosil boʻlgan solvatlarning termodinamik barqarorligi solvatlanish vaqtidagi Gibbs energiyasining oʻzgarishi (solvG) = (solvH) - T(solvS) bilan aniqlanadi. Bu qiymat qanchalik salbiy bo'lsa, solvat shunchalik barqaror bo'ladi. Asosan, bu aniqlanadi salbiy qiymatlar yechish entalpiyalari.
Yechimlar tushunchasi va yechimlar nazariyasi. Haqiqiy eritmalar ikki yoki undan ortiq moddalar aloqa qilganda, bir turdagi zarralar orasidagi bog'lanishlarning buzilishi va boshqa turdagi bog'larning paydo bo'lishi va diffuziya tufayli moddaning butun hajm bo'ylab tarqalishi tufayli o'z-o'zidan olinadi. Eritmalar xossalariga ko`ra ideal va real, elektrolitlar va noelektrolitlar eritmalari, suyultirilgan va konsentrlangan, to`yinmagan, to`yingan va o`ta to`yingan eritmalarga bo`linadi. Ratorlarning xossalari MMWning tabiati va kattaligiga bog'liq. Bu oʻzaro taʼsirlar fizik (van-der-Vaals kuchlari) va murakkab fizik-kimyoviy (vodorod bogʻi, ion-molekulyar bogʻ, zaryad oʻtkazish komplekslari va boshqalar) boʻlishi mumkin. Eritma hosil bo'lish jarayoni o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar o'rtasida bir vaqtning o'zida jozibali va itaruvchi kuchlarning namoyon bo'lishi bilan tavsiflanadi. Qaytaruvchi kuchlar bo‘lmaganda zarrachalar qo‘shilib ketadi (bir-biriga yopishadi) va suyuqliklar cheksiz siqilishi mumkin edi, tortishish kuchlari bo‘lmaganda suyuqlik yoki qattiq moddalarni olish mumkin bo‘lmaydi. Oldingi ma'ruzada biz eritmalarning fizik va kimyoviy nazariyalarini ko'rib chiqdik.
Biroq, yechimlarning yagona nazariyasini yaratish katta qiyinchiliklarga duch keladi va hozirda u hali yaratilmagan, garchi tadqiqot eng ko'p mutaxassislar tomonidan olib borilmoqda. zamonaviy usullar kvant mexanikasi, statistik termodinamika va fizika, kristall kimyosi, rentgen difraksion tahlili, optik usullar, NMR usullari. reaktiv maydon. Molekulyar o'zaro ta'sir kuchlarini ko'rib chiqishni davom ettirishda biz kondensatsiyalangan moddalar va real gazlarning tuzilishi va tuzilishini tushunish uchun muhim bo'lgan "reaktiv maydon" tushunchasini ko'rib chiqamiz, xususan, suyuqlik holati, va shuning uchun hammasi fizik kimyo suyuq eritmalar.
Reaktiv maydon qutbli va qutbsiz molekulalarning aralashmalarida, masalan, uglevodorodlar va naften kislotalari aralashmalarida paydo bo'ladi. Qutbli molekulalar ma'lum simmetriya maydoni (maydon simmetriyasi bo'sh molekulyar orbitallarning simmetriyasi bilan aniqlanadi) va qutbsiz molekulalarda H intensivligi bilan harakat qiladi. Ikkinchisi zaryadning ajralishi tufayli qutblangan bo'lib, bu dipolning paydo bo'lishiga (induksiyasi) olib keladi. Induktsiyalangan dipolga ega bo'lgan molekula, o'z navbatida, qutbli molekulaga ta'sir qiladi, uning elektromagnit maydonini o'zgartiradi, ya'ni. reaktiv (javob) maydonini qo'zg'atadi. Reaktiv maydonning paydo bo'lishi zarrachalarning o'zaro ta'sir energiyasining ortishiga olib keladi, bu qutbli va qutbsiz molekulalar aralashmasida qutb molekulalari uchun kuchli solvatsiya qobiqlarini yaratishda ifodalanadi.
Reaktiv maydon energiyasi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi: bu erda:
"-" belgisi - molekulalarning tortilishini aniqlaydi
S - statik elektr o'tkazuvchanligi
 cheksiz molekulalarning elektron va atom qutblanuvchanligi tufayli o'tkazuvchanlikdir
NA - Avogadro raqami
VM - izotrop suyuqlikdagi 1 mol qutbli moddaning egallagan hajmi v = dipol momenti
ER - eritmadagi 1 mol qutbli moddaning energiyasi
"Reaktiv maydon" tushunchasi sof suyuqliklar va eritmalarning tuzilishini yaxshiroq tushunishga imkon beradi. Reaktiv maydonni o'rganishga kvant-kimyoviy yondashuv M.V.ning asarlarida ishlab chiqilgan. L. Ya. Karpova Shunday qilib, suyuq holat muammosi yosh tadqiqotchilarni kutmoqda. Siz va sizning qo'lingizda kartalar.

Gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlarning tuzilishi.

Molekulyar kinetik nazariyaning asosiy qoidalari:

Barcha moddalar molekulalardan, molekulalar esa atomlardan tashkil topgan.

atomlar va molekulalar doimiy harakatda;

Molekulalar o'rtasida jozibali va itaruvchi kuchlar mavjud.

IN gazlar molekulalar tasodifiy harakat qiladi, molekulalar orasidagi masofalar katta, molekulyar kuchlar kichik, gaz unga berilgan butun hajmni egallaydi.

IN suyuqliklar molekulalar faqat kichik masofalarda tartibga solinadi va katta masofalarda joylashish tartibi (simmetriyasi) buziladi - "qisqa masofalar tartibi". Molekulyar tortishish kuchlari molekulalarni bir-biriga yaqin tutadi. Molekulalarning harakati bir turgʻun holatdan ikkinchisiga “sakrash”dir (odatda bir qatlam ichida. Bu harakat suyuqlikning suyuqligini tushuntiradi. Suyuqlikning shakli yoʻq, lekin hajmi bor.

Qattiq jismlar - o'z shaklini saqlaydigan moddalar kristall va amorf bo'linadi. kristalli qattiq jismlar kristall panjaraga ega bo'lib, ularning tugunlarida ionlar, molekulalar yoki atomlar bo'lishi mumkin.Ular barqaror muvozanat holatiga nisbatan tebranadi.Kristal panjaralar butun hajm bo'ylab muntazam tuzilishga ega - joylashishning "uzoq masofali tartibi".

Amorf jismlar shaklini saqlab qoladi, lekin kristall panjaraga ega emas va natijada aniq erish nuqtasiga ega emas. Ular muzlatilgan suyuqliklar deb ataladi, chunki ular suyuqlik kabi molekulyar joylashishning "yaqin" tartibiga ega.

Molekulalarning o'zaro ta'sir kuchlari

Moddaning barcha molekulalari bir-biri bilan tortishish va itarilish kuchlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Molekulalarning oʻzaro taʼsirining isboti: namlanish hodisasi, siqilish va choʻzilishga chidamliligi, qattiq va gazlarning past siqilishi va hokazo.Molekulalarning oʻzaro taʼsirining sababi moddadagi zaryadlangan zarrachalarning elektromagnit taʼsiridadir. Buni qanday tushuntirish kerak? Atom musbat zaryadlangan yadro va manfiy zaryadlangan elektron qobiqdan iborat. Yadroning zaryadi barcha elektronlarning umumiy zaryadiga teng, shuning uchun atom umuman elektr neytraldir. Bir yoki bir nechta atomlardan tashkil topgan molekula ham elektr neytral hisoblanadi. Ikki harakatsiz molekula misolida molekulalar orasidagi o'zaro ta'sirni ko'rib chiqing. Tabiatdagi jismlar o'rtasida tortishish va elektromagnit kuchlar mavjud bo'lishi mumkin. Molekulalarning massalari juda kichik bo'lganligi sababli, molekulalar orasidagi tortishish o'zaro ta'sirining ahamiyatsiz kuchlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin. Juda katta masofalarda molekulalar o'rtasida ham elektromagnit o'zaro ta'sir bo'lmaydi. Ammo molekulalar orasidagi masofaning qisqarishi bilan molekulalar o'zlarini shunday yo'naltira boshlaydilarki, ularning bir-biriga qaragan tomonlari turli belgilardagi zaryadlarga ega bo'ladi (umuman, molekulalar neytral bo'lib qoladi) va molekulalar o'rtasida jozibali kuchlar paydo bo'ladi. Molekulalar orasidagi masofaning yanada qisqarishi bilan molekulalar atomlarining manfiy zaryadlangan elektron qobiqlarining o'zaro ta'siri natijasida itaruvchi kuchlar paydo bo'ladi. Natijada, molekulaga tortishish va itarilish kuchlarining yig'indisi ta'sir qiladi. Katta masofalarda jozibador kuch (2-3 molekulyar diametrli masofada, tortishish maksimal), qisqa masofalarda, itaruvchi kuch ustunlik qiladi. Molekulalar o'rtasida shunday masofa borki, unda tortishish kuchlari itarilish kuchlariga teng bo'ladi. Molekulalarning bunday holati barqaror muvozanat holati deyiladi. Bir-biridan uzoqda joylashgan va elektromagnit kuchlar bilan bog'langan molekulalar potentsial energiyaga ega. Barqaror muvozanat holatida molekulalarning potentsial energiyasi minimal bo'ladi. Bir moddada har bir molekula bir vaqtning o'zida ko'plab qo'shni molekulalar bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu molekulalarning minimal potentsial energiyasining qiymatiga ham ta'sir qiladi. Bundan tashqari, moddaning barcha molekulalari uzluksiz harakatda, ya'ni. kinetik energiyaga ega. Shunday qilib, moddaning tuzilishi va uning xossalari (qattiq, suyuq va gazsimon jismlar) molekulalarning o'zaro ta'sirining minimal potentsial energiyasi va molekulalarning issiqlik harakatining kinetik energiyasi o'rtasidagi nisbat bilan belgilanadi.

Qattiq, suyuq va gazsimon jismlarning tuzilishi va xossalari

Jismlarning tuzilishi tana zarralarining o'zaro ta'siri va ularning issiqlik harakati tabiati bilan izohlanadi.

Qattiq

Qattiq jismlar doimiy shakl va hajmga ega, ular amalda siqilmaydi. Molekulalarning o'zaro ta'sirining minimal potentsial energiyasi molekulalarning kinetik energiyasidan katta. Zarrachalarning kuchli o'zaro ta'siri. Qattiq jismdagi molekulalarning issiqlik harakati faqat zarrachalarning (atomlar, molekulalar) barqaror muvozanat holati atrofidagi tebranishlari bilan ifodalanadi.

Katta tortishish kuchlari tufayli molekulalar moddadagi o'z pozitsiyasini deyarli o'zgartira olmaydi, bu qattiq jismlarning hajmi va shaklining o'zgarmasligini tushuntiradi. Aksariyat qattiq jismlar muntazam kristall panjara hosil qiluvchi zarrachalarning fazoviy tartiblangan joylashuviga ega. Moddaning zarralari (atomlar, molekulalar, ionlar) kristall panjaraning cho'qqilarida - tugunlarida joylashgan. Kristal panjaraning tugunlari zarrachalarning barqaror muvozanat holatiga to'g'ri keladi. Bunday qattiq jismlar kristall deyiladi.

Suyuqlik

Suyuqliklar ma'lum hajmga ega, lekin o'z shakliga ega emas, ular joylashgan idishning shaklini oladi. Molekulalarning o'zaro ta'sirining minimal potentsial energiyasi molekulalarning kinetik energiyasi bilan taqqoslanadi. Zaif zarrachalarning o'zaro ta'siri. Suyuqlikdagi molekulalarning issiqlik harakati uning qo'shnilari tomonidan molekulaga berilgan hajmdagi barqaror muvozanat holati atrofidagi tebranishlar bilan ifodalanadi. Molekulalar moddaning butun hajmi bo'ylab erkin harakatlana olmaydi, lekin molekulalarning qo'shni joylarga o'tishi mumkin. Bu suyuqlikning suyuqligini, shaklini o'zgartirish qobiliyatini tushuntiradi.

Suyuqliklarda molekulalar bir-biri bilan jozibali kuchlar bilan juda kuchli bog'langan, bu suyuqlik hajmining o'zgarmasligini tushuntiradi. Suyuqlikda molekulalar orasidagi masofa taxminan molekula diametriga teng. Molekulalar orasidagi masofaning pasayishi (suyuqlikni siqish) bilan itaruvchi kuchlar keskin ortadi, shuning uchun suyuqliklar siqilmaydi. Tuzilishi va issiqlik harakatining tabiati jihatidan suyuqliklar qattiq va gazlar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi. Suyuqlik va gaz o'rtasidagi farq suyuqlik va qattiq jismga qaraganda ancha katta bo'lsa-da. Masalan, erish yoki kristallanish jarayonida jismning hajmi bug'lanish yoki kondensatsiya paytidagidan ko'p marta kamroq o'zgaradi.

Gazlar doimiy hajmga ega emas va ular joylashgan idishning butun hajmini egallaydi. Molekulalarning o'zaro ta'sirining minimal potentsial energiyasi molekulalarning kinetik energiyasidan kichikdir. Moddaning zarralari amalda o'zaro ta'sir qilmaydi. Gazlar molekulalarning joylashishi va harakatining to'liq buzilishi bilan tavsiflanadi.

Gaz molekulalari orasidagi masofa molekulalarning o'lchamidan ko'p marta katta. Kichik tortishish kuchlari molekulalarni bir-biriga yaqin tuta olmaydi, shuning uchun gazlar cheksiz ravishda kengayishi mumkin. Gazlar tashqi bosim ta'sirida osongina siqiladi, chunki. molekulalar orasidagi masofalar katta, o'zaro ta'sir kuchlari esa ahamiyatsiz. Idishning devorlariga gazning bosimi harakatlanuvchi gaz molekulalarining ta'siridan hosil bo'ladi.