химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

выбранная за центральную, влияет на распределение частиц в своей окрестности, так что локальная плотность этих частиц не совпадает со средней плотностью р и является функцией расстояния г до центральной молекулы;

dN (г) = pg (г) • 4лг2 dr. (IV. 95)

Здесь g(r) —радиальная функция распределения; pg(r) —локальная плотность в сферическом слое радиуса г.

Отличие функции g(r) от единицы свидетельствует о корреляциях в положениях частиц. Функция g(r) зависит от природы системы, температуры и плотности.

Рис. IV. 17. Радиальная функция распре-деления для жидкостей.

Функция g(r) может быть

экспериментально определена

из данных о рассеянии рентгеновских лучей. В последние

годы для нахождения этой Гт^' Гта*'Гт1п*Гтл*г Гт"чГ™**1

функции служат также исследования дифракции нейтронов.

Для кристаллов функция g(r) имеет вид четких, узких, разделенных друг от друга, пиков. Общий вид функции g(r) для жидкостей представлен на рис. IV 17. Нулевое значение g(r) при малых г обусловлено тем, что силы отталкивания ставят предел возможному сближению частиц. На больших расстояниях корреляции в положениях частиц жидкости утрачиваются: lim g(r)= 1.

Г-> ОО

Наличие максимумов и минимумов на кривой g{r) свидетельствует о том, что имеются предпочтительные расстояния между молекулами, своего рода координационные сферы. Положения максимумов на кривой g(r) rmaXt и rmaXj определяют

радиусы первой и второй координационных сфер; среднее число частиц в первой координационной сфере, т. е. на расстояниях г^гтшг> можно назвать координационным числом жидкости.

Опыт показывает, что для жидкостей вблизи точки плавления радиусы первой и второй координационных сфер, а также значения координационных чисел близки к аналогичным характеристикам для кристалла (для воды, например, координационное число близко к четырем; для сжиженного аргона — к двенадцати и т. д.). В то же время картина ближнего порядка в жидкости по сравнению с кристаллом смазана, значения чисел частиц в координационных сферах испытывают значительные флуктуации. На больших расстояниях корреляции утрачиваются, дальний порядок отсутствует.

Структурные особенности жидкости и вид радиальной функции для нее хорошо передаются представлением о так называемой случайной плотной упаковке (напомним, что для молекулярных кристаллов характерна регулярная плотная упаковка). Случайную упаковку шаров получают, например, при. встряхивании их в баллонах с нерегулярной шероховатой поверхностью. При этом объем сфер составляет да 0,64 от общего объема, тогда как коэффициент заполнения для регулярной плотной упаковки 0,74. Относительное увеличение объема при плавлении аргона приблизительно и соответствует различию плотностей регулярной и случайной плотной упаковок шаров. Функция g(r) аргона близка к радиальной функции распределения для случайной плотной упаковки твердых сфер

Таким образом, фазовый переход твердая фаза — жидкость, т. е. переход от пространственно упорядоченной системы к сиа схеме без дальнего порядка в расположениях центров масс, может быть связан с изменением фактора упаковки. Заметим, что переход типа плавления обнаруживается теоретически для модельной системы твердых непритягивающихся сфер, тогда как переход жидкость—пар возможен лишь в системах с притяжением между молекулами. Это подчеркивает важность геометрического фактора в фазовом переходе твердое тело — жидкость, роль собственного объема молекул, т. е. отталкива-тельных взаимодействий, в формировании структуры жидкости и кристалла.

Из сказанного выше следует, что по структуре жидкость отличается от кристалла отсутствием дальнего порядка. В ней, в отличие от кристалла, нельзя выделить фиксированную сетку правильных положений для частиц. Можно говорить лишь о временных положениях равновесия, зависящих от конфигурации окружения и перемещающихся по объему. Молекула с равной вероятностью может попасть в любой элемент объема жидкости, так что для г-й молекулы, например, вероятность

находиться в элементе объема dri около точки с радиусом-век-->

тором п, составляет:

dwfa^dt./V. (IV. 96)

Выражение (IV. 96) описывает равномерное распределение частиц по объему (корреляции сказываются лишь на вероятностях различных относительных положений частиц). Все элементы объема жидкости равновероятны, свойства ее во всех направлениях одинаковы, жидкость однородна, изотропна. Изотропность— общее свойство обычных жидкостей.

Заметим, однако, что для некоторых веществ возможно состояние, называемое жидкокристаллическим (его определяют иногда как четвертое состояние вещества). В данном состоянии вещество текуче, т. е. является жидкостью, но анизотропно, напоминая в этом отношении кристалл. Текучесть свидетельствует о подвижности центров масс молекул, анизотропия — О наличии в системе дальнего порядка. Вещества, способные образовывать жидкие кристаллы, обычно имеют вытянутые молекулы, несущие полярные группы.

В жидких кристаллах, называемых нематическими, дальняя упорядоченность чисто ориентационная. Она характеризуется тем, что существует преимущественное направление ориентации осей молекул, но центры масс расположены беспорядочно Крис. IV. 18,а). Возможность образования такой структуры Определяется геометрическими характеристиками молекул, асимметрией их формы. Показано, что дальняя ориентационная упорядоченность возникает (в некотором интервале значений плотности) во флюиде из твердых стержней без притяжения, но на структуру реальных нематиков влияют, безусловно, и силы межмолекулярного притяжения. В жидких кристаллах, называемых смектическими, имеется одномерная или двумер111 \ \П I )\ 1/11

\ \ \\ \ \ \ / \ / I

[\{\\\ \ i \\ it

рис. IV. 18. Расположение молекул:

a —- в немзтическом жидком кристалле; б — в одном из типов смектического жидкого кристалла (смектик А).

ная упорядоченность в расположении центров масв (рис. IV. 18,6).

Жидкие кристаллы, получающиеся из индивидуальных веществ в определенной области температур, называют термо-тропными (например, метоксибензилиденбутиланилин). Лио-тропные жидкие кристаллы образуются с участием растворителя (в частности, это водные растворы мыл). Если индивидуальное вещество способно образовывать и нематическую, и смектическую фазы, то при повышении температуры фазовые переходы происходят в следующей последовательности:

твердая фаза -> смектический жидкий кристалл -> нематический жидкий

кристалл -> изотропная жидкость.

Высокая чувствительность структуры жидких кристаллов к изменениям температуры и внешним полям, влияние структурных перестроек на оптические, электрические и другие свойства обусловили широкое применение жидких кристаллов в различных областях современной техники.

Далее речь пойдет об обычных изотропных жидкостях. Перед тем, как перейти к более детальному рассмотрению их свойств, отметим, что жидкие системы и в природе, и в промышленности являются наиболее важной средой для протекания химических реакций. Благодаря интенсивности меж молекулярных взаимодействий и структурной подвижности жидкая среда

страница 60
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы ppt
Kairos Wall Clocks KS-937-B
сигнализация фараон lc-100 инструкция цена спб
уличные урны

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)