ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические свойства элементарных веществ из "Введение в общую химию" Фазовые превращения. Элементарные вещества могут находиться в различных агрегатных состояниях. Основным стандартным состоянием вещества считается его состояние в наиболее термодинамически устойчивой форме при 25 °С (298,15 К) и давлении 101,3 кПа. Последовательность фазовых превращений с изменением температуры показывает, что вещество обладает наибольшим запасом энергии в газовом состоянии. [c.38] На рис. 1.3 показана диаграмма состояния, типичная для значительного большинства элементарных веществ. На ней отмечены области существования твердой, жидкой и паровой фаз в зависимости от температуры и давления. Точка О на диаграмме — тройная точка, соответствующая температуре равновесия твердой и жидкой фаз при давлении, равном давлению их насыщенного пара (температура плавления, или кристаллизации). Кривая ОВ показывает зависимость температуры плавления от давления. Как видно из диаграммы, для большинства элементарных веществ (у которых при плавлении плотность уменьшается) с увеличением давления температура плавления повышается. [c.38] В табл. 1.6 приведены температуры и теплоты фазовых превращений различных элементарных веществ. Температуры ( ) в таблице даны в °С, теплоты (АЯ) — в кДж/моль (в соответствии с приведенной формулой элементарного вещества). [c.41] Существенно важной характеристикой элементарных веществ в конденсированном состоянии является величина атомного или мольного объема — объем (обычно в см ) одного моля вещества. [c.42] Еще одно существенное механическое свойство элементарных веществ—вязкость. Различают вязкость кинематическую, измеряемую в м /с или в см /с, и абсолютную динамическую, измеряемую в Па-с или пуазах (П) и равную произведению кинематической вязкости на плотность. Вязкость веществ существенно зависит от температуры, причем вязкость газов с повышением температуры увеличивается, а вязкость жидкостей, наоборот, уменьшается. Величины вязкости различных элементарных веществ в жидком состоянии довольно сильно отличаются друг от друга. [c.42] Существенное значение имеет также поверхностное натяжение элементарных веществ в жидком состоянии, измеряемое в Н/м. Величины поверхностного натяжения различных элементарных веществ также сильно отличаются друг от друга. [c.42] Тепловые свойства. Важной тепловой характеристикой элементарных веществ является теплоемкость. Согласно известному правилу Дюлонга и Пти (см. 1.П), удельная теплоемкость элементарных веществ в кристаллическом состоянии обратно пропорциональна атомной массе соответствующего элемента. Так как атомные массы элементов изменяются в широких пределах, то, очевидно, в столь же широких пределах должны изменяться и значения удельной теплоемкости соответствующих элементарных веществ. Наоборот, значения атомной теплоемкости согласно этому правилу у всех элементарных веществ в кристаллическом состоянии должны быть одинаковыми. Однако, как мы увидим, на самом деле это не так, и правило Дюлонга и Пти справедливо лишь приблизительно. [c.43] Кроме теплоемкости, большое значение имеют термодинамические свойства, называемые также термодинамическими функциями, к которым относятся энтальпия, энтропия и энергия Гиббса (см. гл. И). Они в значительной мере связаны с химической природой элементарных веществ и обусловливают ход процессов, в которых элементарные вещества участвуют. [c.43] Из тепловых свойств элементарных веществ существенное значение имеет теплопроводность, измеряемая в Дж/м-с-К. Для металлов характерна относительно большая величина теплопроводности. [c.43] Электрические и оптические свойства. Наиболее важной из электрических характеристик элементарных веществ является их электропроводность. Их классификация в значительной мере основана на электропроводности металлы являются проводниками электричества первого рода, металлоиды — полупроводниками, элементарные окислители — диэлектриками, благородные газы — скользящими проводниками электричества. [c.43] Некоторые элементарные металлоиды отличаются полупроводниковыми свойствами. Эти свойства обусловлены особым состоянием электронов в кристаллической решетке полупроводников. Каждый атом металлоида в кристалле связан с другими атомами ковалентной связью. В кристаллах полупроводников валентные электроны закреплены в атомах непрочно и под влиянием нагревания или облучения могут, возбуждаясь, отрываться от связываемых ими атомов и свободными уходить в междуузлия решетки. Наличие свободных электронов в кристаллах металлоидов сообщает им некоторую электронную проводимость. При переходе электрона в свободное состояние у данного атома остается свободная орбиталь или так называемая д ы р к а . Эта дырка может заполниться при перескоке валентного электрона соседнего атома, в котором тогда возникает новая дырка. Если при наложении электрического поля свободные электроны будут передвигаться к положительному полюсу, то дырки будут передвигаться к отрицательному полюсу. Это передвижение дырок, равносильное передвижению положительных зарядов, сообщает кристаллам металлоидов еще так называемую дырочную проводимость. В совершенно чистом полупроводнике в каждый данный момент число дырок равно числу свободных электронов. Однако вследствие того, что подвижности электронов и дырок различны, значения электронной (п) и дырочной (р) проводимости в общей электропроводности чистого металлоида (значение которой очень невелико) не равны друг другу. Соотношение м жду числами свободных электронов и дырок в кристалле металлоида можно изменить, если в металлоид ввести даже очень незначительную примесь другого металлоида или, наоборот, металла. Полупроводимость отличается от обычной металлической электропроводности не только своей малой величиной. Она увеличивается с повышением температуры и сильно зависит от освещения полупроводника. Наиболее же существенным признаком полупрово-димости является крайняя чувствительность к наличию примесей даже в самых ничтожных количествах. [c.44] Способность элементарных веществ испускать электроны под воздействием электромагнитных волн — фотоэлектрический эффект — характерна для металлов. В этом случае она объясняется слабостью связи валентных электронов в атомах. Чем слабее связаны электроны в атомах, тем меньшая энергия кванта излучения требуется для их отрыва. В соответствии с этим фотоэлектрический эффект легче всего осуществляется у щелочных металлов, которые испускают электроны под воздействием не только ультрафиолетовых, но даже и длинноволновых лучей видимого света. [c.45] Способность преломлять свет, количественно выражаемая величиной показателя преломления, у различных элементарных веществ различна у элементарных окислителей, являющихся диэлектриками, и у благородных газов она невелика. У элементарных металлоидов, являющихся полупроводниками, она значительно повышается, а у элементарных металлов, по-существу, становится бесконечно большой. Металлы непрозрачны их гладкая поверхность отражает падающие на нее световые лучи (мелко раздробленный металл их поглощает), поэтому они обладают характерным металлическим блеском, интенсивность которого зависит от доли поглощаемого металлом света чем она меньше, тем ярче блеск. [c.45] Окраска металлов обусловлена тем, что они поглощают лучи волн различной длины не одинаково. Неметаллические элементарные вещества также кажутся окрашенными, если они способны поглощать видимый свет, хотя бы в определенной области частоты колебаний. Поглощение видимого света происходит в том случае, если в веществе есть электроны, которые посредством поглощения энергии могут быть подняты на более высокие уровни, с тем чтобы разность энергий оказалась равной энергии квантов видимого света. Если для того, чтобы поднять электроны на более высокий энергетический уровень, требуется большая энергия, то вещество бесцветно. [c.45] Из элементарных веществ способностью отражать радиоволны обладают металлы на этой способности металлов основана радиолокация, т. е. обнаружение металлических объектов с помощью радиоволн. [c.45] Вернуться к основной статье