химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

казывает на то, что в ее молекулярной упаковке имеются пустоты, или дырки Повышение температуры способствует увеличению числа дырок и уменьшению ква-знкристаллической упорядоченности Наличие дыр'ок и обусловливает способность жидкости к течению и увеличению объема при плавлении

Д^ногие молекулы жидкости могут оказаться расположенными по соседству с дырками, как изображено на рис 111, 1 В энергетическом отношении такие молекулы находятся в потенциальной яме и отделены от других возможных равновесных положений энергетическим барьером Однако каждая из этих молекул, если она обладает достаточной энергией, может совершить скачок и занять находящуюся рядом дырку, перейдя в новое положение равновесия Естественно, что в результате такого скачка молекула оставит после себя дырку, в которую в свою очередь может перескочить другая молекула. Число возможных значков будет тем больше, чем больше число дырок и чем меньше высота энергетического барьера, который должна преодолеть молекула при переходе нз одного положения равновесия в другое.

Такое перескакивание молекул, очевидно, определяет возможность нх теплового перемещения в жидкости, или самоднффузнн. При увеличении температуры скорость самоднффузнн возрастает, так как при этом молекула, расположенная рядом с дыркой, имеет большую вероятность приобрести энергию, необходимую для преодоления энергетического барьера Помимо этого скорость диффузии растет с температурой из-за увеличения числа дырок в результате термического расширения жидностн Минимальная энергия, необходимая для того, чтобы молекула жидкости могла переместиться нз одного временного положения равновесия в другое, называется энергией активации диффузии. Эта

величина зависит от компактности упаковки молекул, нх размера и от межмолекуляриых сил.

В рассмотреинном выше случае самоднффузнн при отсутствии виешиого силового поля скачки молекул одинаково часты во всех направлениях, и поэтому подобный процесс не приводит к переносу вещества в каком-нибудь преимущественно одном направлении. При наличии внешнего

силового поля, например напряжения сдвига, более вероятен скачок в направлении действия поля, так как неиеобходимая для этого энергия активации будет меньше,

Рис. Ш, 1. Схема чем Для скачка в противоположном направлении. В рерасположеиня мо- зультате произойдет вынужденная диффузия, обусловлнлекул вблизи дыр- вающая вязкое течение жидкости (последнее рассмотрено

кн. в гл. X).

Аналогично объясняется и, диффузия молекул вещества, растворенного в жидкости. Молекулы вещества в растворе, совершая скачки примерно таким же образом, как и молекулы растворителя, в силу беспорядочности движения не могут оставаться в каком-либо определенном месте, а распределяются в среднем равномерно по всему объему жидкости. Согласно термодинамике это соответствует увеличению энтропии системы.

Можно сказать, что тепловое движение каждой молекулы жидкости состоит частично нз колебательных движений около положения равновесия и частично нз небольших поступательных движений, когда под влиянием особо сильного удара соседней молекулы нлн нескольких случайных ударов в близких друг другу направлениях молекула настолько далеко удаляется от равновесного положения, что оказывается ближе к некоторому новому положению равновесия. Таким образом, все молекулы жидкости как бы ведут кочевую жизнь, причем кратковременные «переезды» (скачки нз одного положения равновесия в другое) сменяются относительно продолжительными периодами «оседлой жнзин» (колебание вокруг положения равновесия). Именно сравнительно длительными периодами «оседлого» существования молекул в жидкостях объясняется, что диффузия в жидкостях происходит гораздо медленнее, чем в газах.

Важно отметить, что при высоких температурах жидкости по своим свойствам приближаются к газам В критическом состоянии различие между жидкостью и газом исчезает, а при температурах выше критической жидкость превращается в газ. Наоборот, при низких температурах, близких к температурам кристаллизации, жидкости по своим свойствам приближаются к кристаллам. Однако переход жидкости в кристаллическое состояние всегда происходит скачкообразно Когда жидкости по тем или иным причинам ие могут перейти в кристаллическое состояние, оин с понижением температуры переходят в стеклообразное (аморфное) состояние

Тепловое движение частиц в коллоидных и микрогетерогенных системах получило название броуновского движения в честь английского ботаника Р. Броуна, обнаружившего его в 1827 г, при наблюдении под микроскопом водной суспензии цветочной-пыльцы. Броун не смог объяснить природу этого явления, но установил, что движение частиц пыльцы не ослабевает со временем* не зависит от внешних источников энергии (света, сотрясений) и тем интенсивнее, чем выше температура. Позднее разные исследователи пытались объяснить броуновское движение жизнедея* тельностью пыльцы, наличием конвекционных токов в системе, электрическими явлениями, неравномерным смачиванием частиц ' средой. Однако первое предположение пришлось отбросить, так как броуновское движение оказалось свойственным не только суспензии пыльцы, но и вообще всем суспензиям, в том числе и суспензиям неорганических веществ. Объяснение броуновского движения существованием в жидкости микроскопических конвекционных токов оказалось несостоятельным, так как при этом соседние частицы должны были бы передвигаться с одинаковой скоростью-и параллельно друг другу. На самом же деле микроскопическое наблюдение показывает, что соседние частицы движутся с различными скоростями по траекториям, пересекающимся под разными углами. Несостоятельными оказались и объяснения броуновского движения с помощью электрических сил и неодинакового смачивания поверхности частиц дисперсионной средой.

Гуи (1888 г.) и Экснер (1900 г.) предположили, что броуновское движение имеет молекулярно-кинетическую природу, т. е. является следствием теплового движения. Правильность этой точки зрения была подтверждена теоретическими расчетами Эйнштейна и Смолуховского и экспериментальными работами Перрена, Свед-берга и ряда других исследователей. Теперь точно установлено, что движение коллоидных частиц является следствием беспорядочных ударов, наносимых им молекулами среды, находящимися в тепловом движении. Если частица достаточно мала, то число ударов на нее приходящихся с разных сторон обычно неодинаково и частица получает периодические импульсы, заставляющие ее двигаться в разных направлениях по очень сложной траектории. С увеличением размера и массы частицы вероятность компенсации ударов возрастает, а инерция частицы становится больше. Это приводит к тому, что большие частицы, порядка 5 мкм, совершают движения, воспринимаемые нами как колебания около некоторого центра. При диаметре частицы больше 5 мкм броуновское движение практически прекращается.

Следует указать, что кроме поступательного движения малые частицы вследствие ударов молекул претерпевают и вращательное броуновское движение.

В результате огромного числа ударов, которые наносят молекулы с

страница 19
< 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

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


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

 

 

Реклама
товары для ватерполо
вр-пк 300х300
кастрюля индукционная
ремонт холодильного оборудования где выучится

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
(23.07.2017)