ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структура жидкостей из "Введение в молекулярную теорию растворов" Структура жидкости—это способ распределения ее частиц в пространстве. Если взаимное расположение молекул, атомов или ионов, входящих в состав жидкости, изучено, то ее структура становится известной. Мы увидим далее, что структура жидкости определяется силами, действующими между ее атомами, молекулами или ионами. [c.110] Жидкости, встречающиеся в природе, как правило, представляют собой растворы. Чистые жидкости можно считать частным случаем растворов, полагая, что концентрация растворенных компонентов стремится к нулю. В структуре жидких растворов и чистых жидкостей много общего. Но структура чистых жидкостей проще, чем структура растворов. Поэтому мы сначала рассмотрим характерные черты структуры чистых жидкостей, а затем перейдем к растворам. [c.110] При понижении температуры жидкости затвердевают, а при повышении температуры выше точки кипения переходят в газообразное состояние. Уже этот факт указывает на то, что жидкости занимают промежуточное положение между твердыми телами и газами. На первый взгляд можно предположить, что жидкости по структуре ближе к газам, чем к кристаллам. Так же как и газы, жидкости в большинстве случаев изотропны, т. е. их свойства во всех направлениях одинаковы. Кристаллы, напротив, анизотропны. Показатель преломления, сжимаемость, прочность и многие другие свойства кристаллов в разных направлениях оказываются неодинаковыми. [c.110] Жидкости подобно газам не имеют определенной формы. Они приобретают форму того сосуда, в котором находятся. Кристаллы же обладают правильной геометрической формой. [c.110] Открытие Менделеевым (1860) и затем Эндрюсом (1869) возможности непрерывного перехода между жидким и газообразным состояниями получило вскоре теоретическое обобщение в работах Ван-дер-Ваальса (1873). Предложенное Ван-дер-Ваальсом уравнение состояния применялось и к газам и к жидкостям. Возможность применять одно и то же уравнение состояния и к газам и к жидкостям истолковывалось как следствие глубокой общности в их структуре. [c.111] Наличие межмолекулярных взаимодействий учитывалось лишь с помощью сил внутреннего (молекулярного) давления. Считалось, что жидкость следует рассматривать как сильно сжатый газ, находящийся главным образом под действием внутреннего давления, достигающего нескольких тысяч атмосфер. С этой точки зрения размещение молекул в жидкостях и газах предполагалось одинаково хаотическим. [c.111] В пределах объема, занимаемого жидкостью, любое расстояние между молекулами, превышающее сумму их радиусов, принималось равновероятным. Существование тенденции к упорядоченному расположению молекул отрицалось. [c.111] Тем самым жидкости и газы до известной степени противопоставлялись кристаллам, поскольку в кристаллах молекулы (атомы или ионы) расположены в определенном порядке. Следы указанного противопоставления обнаруживаются в терминах флюид или флюидное состояние , выражавших стремление объединить жидкости и газы в одну категорию тел, резко отличающихся от кристаллов. [c.111] Однако отрицание общности в структуре жидкостей и кристаллов не покоилось на вполне прочных экспериментальных и теоретических основаниях. По мере развития исследований все большее и большее число фактов указывало на наличие сходства между строением жидкостей и твердых тел. Отметим здесь некоторые из фактов. [c.111] Опыт показывает, что Су одноатомных жидкостей также близка к 6 кал. Так, например, жидкая ртуть при 0° имеет атомную теплоемкость Ср=6,72 если мы приведем эту величину к постоянному объему, то получим Су=5,90. В качестве второго примера можно привести аргон, который ведет себя аналогичным образом. Жидкий аргон вблизи своей точки кипения при постоянном давлении обладает атомной теплоемкостью Ср=10,5. Но как показали А. Эйкен и П. Гаук, его теплоемкость, приведенная к постоянному объему, Су=5,50. Таким образом теплоемкости одноатомных жидкостей почти достигают значения 6 калорий. На основании этого мы можем заключить, что атомы в одноатомных жидкостях обладают значительной средней потенциальной энергией, и потому поведение их не должно значительно отличаться от поведения атомов в твердых телах [3]. [c.113] Ценные указания о характере движения молекул в жидкости дают исследования рассеяния света. Пусть монохроматический пучок света проходит через газ, жидкость или твердое тело. Если молекулы рассеивающей среды связаны друг с другом упругим взаимодействием, то согласно теории, разработанной Мандельштамом и Бриллюэном, в рассеянном свете должно наблюдаться расщепление первичной спектральной линии на отдельные компоненты, длины волн которых отличаются друг от друга на величину порядка 0,1 А (при длине волны исходного пучка света 5000 А). Если же молекулы рассеивающей среды не связаны друг с другом, а движутся хаотически, то расщепления первичной спектральной пинии на компоненты не должно быть. Вместо этого должно наблюдаться расширение спектральной линии. [c.113] Опыт показывает, что при рассеянии монохроматического пучка света в газах происходит не расщепление, а расширение первичной спектральной линии. Наоборот, в твердых телах и жидкостях наблюдается расщепление первичной спектральной линии на компоненты. Этот факт был впервые установлен Е. Ф. Гроссом [4]. Следовательно, движение молекул в жидкости отличается от движения молекул в газе. В жидкости, так же как и в твердом теле, движение молекул тесно связано с движением соседних молекул. [c.113] К выводу об упорядоченности в расположении молекул жидкости приводят исследования диэлектрической проницаемости полярных жидкостей, изучение энтропии чистых жидкостей и жидких растворов, измерения спектров поглощения света и спектров комбинационного рассеяния и многие другие наблюдения (см., например, [7]). [c.114] Большое значение для выяснения структуры жидкостей тиеют измерения рассеяния рентгеновских лучей. Результаты этих исследований мы рассмотрим несколько подробнее. [c.114] Вернуться к основной статье