Энергетическое состояние и физические свойства систем

Характерное свойство квантовых систем состоит в том, что отдельные частицы (электроны, атомы), а также система в целом имеют строго определенные дискретные энергетические состояния (уровни), которые определяют физические свойства системы. [c.69]

Общими физическими свойствами, характеризующими металлы, обладают в свободном состоянии 82 элемента из 105. Естественно предположить, что атомы этих элементов должны быть сходными и по строению. Атомы элементов главных подгрупп I—III групп периодической системы на внешнем энергетическом уровне имеют мало электронов (от одного до трех) и, стремясь принять более устойчивое состояние (структуру атомов благородных газов), сравнительно легко отдают эти электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы. Эта особенность обусловливает своеобразное строение кристаллической решетки металлов, которая состоит из положительных ионов и атомов, находящихся в узлах решетки. Между узлами находятся электроны, не принадлежащие каким-либо определенным атомам. Малые размеры электронов позволяют им более или менее свободно перемещаться по всему кристаллу металла, переходя от одного атома или иона к другому атому или иону. При достаточном сближении электронов с ионами образуются нейтральные атомы, которые снова распадаются на ионы и электроны. Следовательно, в кристалле металла существует своеобразное равновесие [c.390]

I. Законы фотохимии. В фотохимии рассматриваются закономерности влияния электромагнитных колебаний видимого и ультрафиолетового участков спектра на реакционную способность химических систем. Общая реакционная способность химической системы характеризуется значениями стандартного сродства реакций АО (Т) и стандартного сродства в процессе образования переходного состояния Значения А0 (7 ) и АС (7) изменяются с изменением температуры. При повышении температуры в системе изменяется кинетическая энергия поступательного и вращательного движения молекул и энергия колебательного движения ядер атомов. В области средних температур энергия движения электронов при изменении температуры практически остается постоянной. Чтобы перевести электроны на более высокие электронные энергетические уровни, надо нагреть систему до высоких температур, при которых многие реагенты разлагаются. При воздействии на химическую систему электромагнитными колебаниями с частотой видимого и ультрафиолетового участков спектра изменяется энергия движения электронов. Поглощая квант энергии, электроны переходят с ВЗМО на НО Ю. Образуется возбужденная молекула, обладающая избыточной энергией. Распределение электронной плотности в возбужденных молекулах существенно отличается от распределения электронной плотности в исходных молекулах. Повышается энергия колебательного движения ядер. Физические и химические свойства возбужденных молекул отличаются от свойств молекул в невозбужденном состоянии. Появляется возможность получения новых веществ, синтез которых невозможен при термическом воздействии на систему. [c.610]

Подводя итоги, следует подчеркнуть, что стадиальные изменения основных физических свойств в породах осадочных бассейнов не носят непрерывного характера, что в настоящее время отмечается многими исследователями. В ходе нелинейных преобразований возникают зоны разуплотнения. Они образуются при перераспределении энергии и вещества, прежде всего флюидов, дополнительные объемы которых генерируются в самих породах, а также поступают извне из глубоких зон земной коры и литосферы. Наличие цикличности строения толщ способствует развитию этих периодических процессов. Цикличность определяет характер преобразования пород в разрезе. Осадочные породы подвергаются необратимым изменениям. Каждая стадия преобразования имеет свои предельные значения характерных параметров, после достижения которых постепенные линейные изменения пород заканчиваются и они переходят в неустойчивое критическое состояние. На этих критических уровнях наиболее вероятным является перераспределение энергии и скачкообразное приобретение породами новых свойств. Коллекторы не исчезают вплоть до метагенеза, они вновь и вновь появляются в новых видах, природные резервуары приобретают новые формы, и это одна из черт, которая характеризует осадочные бассейны как постоянно развивающиеся системы с высоким энергетическим уровнем. [c.264]

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПСЕВДООЖИЖЕННОЙ СИСТЕМЫ И НЕКОТОРЫЕ ЕЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА [c.366]

Тот факт, что различные фазы, образующие систему, имеют разные макроскопические свойства, имеет более глубокий смысл, чем простая констатация того, что эти фазы имеют различные плотность, вязкость, теплопроводность и другие физические свойства. Материя существует в непрерывном изменении, в движении, которое является формой существования материи. Количественной и качественной мерой движения является энергия. Поэтому всякое изменение энергии системы или ее части сопровождается соответствующим изменением макроскопических свойств. Таким образом, те или иные макроскопические свойства фазы связаны с определенным ее энергетическим состоянием. Поэтому однородность макро-> скопических свойств фазы на всем ее протяжении является следствием того, что характер и количественная мера движения отдельных частей фазы, т. е. их энергия, одинаковы. С этой точки зрения фазу точнее определить как часть (или сумму частей) системы с однородными химическими свойствами и одинаковой энергией. Внешним проявлением этого является однородность физических свойств. [c.6]

Основные понятия. Система — тело или группа тел, мысленно обособляемых от окружающего мира. Замкнутая (закрытая) система — система, для которой исключен какой бы то ни было материальный и энергетический обмен с окружающей средой. Открытой называют систему, для которой возможен обмен с окружающей средой как массой, так и энергией. Совокупность всех физических и химических свойств системы называется ее состоянием. В химической термодинамике используются только те свойства (на математическом языке — переменные), которые можно выразить количественно. Для характеристики термодинамической системы на основании опыта выбирают минимум независимых переменных, через которые можно выразить другие, зависимые свойства, а следовательно, состояние системы. В большинстве случаев такими переменными служат температура, объем, давление и концентрации. [c.643]

Взаимодействие системы с окружающей средой может выражаться в обмене веществом и энергией (открытые системы). Иногда весьма полезно рассматривать систему в идеализированном состоянии, когда ее взаимодействие с окружающей средой сведено к минимуму и объем сохраняется постоянным. В этом случае мы имеем дело с изолированными системами. В изолированных системах, несмотря на происходящие в них процессы и химические превращения, энергия остается неизменной. Изменение энергии системы может наблюдаться только в том случае, если будет нарушена ее изоляция и появится возможность энергетического взаимодействия с окружающей средой. Если система изолирована неполностью и имеет возможность изменять свой объем и обмениваться энергией с окружающей средой, то она называется (в отличие от изолированной) закрытой. Величины, характеризующие все физические и химические свойства системы, такие как температура, давление, объем, внутренняя энергия, энтропия, концентрация и т. д., называют термодинамическими параметрами состояния. [c.11]

Следовательно, представляется разумным провести вычисления изотопных эффектов реакций переноса протона в рамках модели, которая позволит выразить также через другие наблюдаемые характеристики системы. Такая модель должна в принципе учитывать следующие физические свойства начального и конечного состояний межъядерные расстояния, энергии и частоты валентных и деформационных колебаний. В качестве характеристики переходного состояния в теории должна фигурировать мнимая частота или кривизна энергетического барьера, которая, как будет позже показано, имеет важное значение гари рассмотрении туннельного эффекта. Тогда с помощью частот колебаний можно оценить изотопный эффект, а /по энергетическим характеристикам — изменение энергии реакции и энергию активации или, по крайней мере, изменение этих величин в зависимости от некоторого параметра модели. [c.317]

Физическая химия изучает химические системы, т. е. системы, в которых протекают химические реакции, в основном в двух аспектах термодинамическом и кинетическом. Первый, и до настоящего времени главный, аспект — термодинамический — позволяет на основе изучения энергетических свойств системы и ее энтропии определить равновесное состояние, т. е. возможный конечный результат химического взаимодействия. При этом очень часто полученное из термодинамического рассмотрения заключение об осуществимости процесса не означает, что данное взаимодействие, т. е. интересующая нас химическая реакция, в действительности осуществится в рассматриваемых условиях. Например, нас интересует превращение одной кристаллической модификации углерода — графита — в другую его модификацию — алмаз [c.7]

Уравнение Шредингера обладает замечательным свойством при интегрировании оно приводит к решениям, имеющим физический смысл, лишь в тех случаях, когда обш,ая энергия Е обладает определенными значениями их называют собственными значениями. Они вытекают как математическое условие из ограничения колебательной системы и указывают на существование дискретных энергетических состояний (без непрерывных переходов между ними) в атоме. [c.60]

При всякой тепловой обработке стекла в нем возникает целый ряд разнообразных процессов. Эти процессы приводят к изменению относительного содержания тех или иных структурных образований, к изменению размеров областей, занятых ими, и к возникновению совсем новых атомных группировок. В результате структура стекла в целом будет меняться, что приведет к изменению его физических и химических свойств. При разных температурах тепловой обработки энергетическое состояние системы разное, поэтому характер процессов, протекающих в стекло, может существенно меняться с изменением его температуры. Следовательно, и свойства стекол, подвергнутых разной обработке, также будут разными. [c.340]

Состояние вещества определяется его структурой и характером взаимодействия, между его частицами (атомами, молекулами или ионами), что позволяет объяснить все механические, многие физические и некоторые физико-химические свойства реально существующих материалов. Законы, которым подчиняются совокупности химических частиц и от которых зависит состояние тела, рассматривает термодинамика — наука, изучающая взаимопревращение разных форм энергии и ее обмен между системой и внещней средой, а также энергетические эффекты и возможность самопроизвольного протекания различных процессов. [c.80]

В отличие от упомянутых в предыдущем параграфе модельных, наглядных представлений о химической связи квантовомеханический подход есть способ математического описания состояния (энергетического, пространственного) электрона в той или иной-системе (атоме, молекуле, кристалле и т. п.). Естественно, что может существовать и на самом деле существует несколько математических методов решения одной и той же квантовомеханической задачи о движении электрона. Эти методы не очень строго называют теориями химической связи, хотя они тождественны в своей физической основе и опираются на один и тот же расчетный аппарат волновой механики при этом, однако, различаются исходные позиции и из-за вынужденной приближенности расчетов (как уже отмечалось в гл. 4, уравнение Шредингера точно решается в настоящее время только в случае одноэлектронной задачи) отличаются количественные результаты, получаемые при различных степенях приближения. Поэтому в зависимости от объекта рассмотрения (конкретной молекулы) или поставленной задачи используются разные более или менее равноправные методы. Здесь будут рассмотрены два из них метод валентных связей (ВС) и метод молекулярных орбиталей (МО) первый благодаря его большей наглядности и связи с предыдущими теориями хид и-ческой связи, в частности с теорией Льюиса—Ленгмюра электронных пар, а второй — из-за лучшего описания строения и свойств, молекул при использовании его простейшей формы. [c.107]

Фазовое состояние вещества определяется его структурой и характером взаимодействия между атомами и молекулами, а это, в свою очередь, позволяет объяснить все механические, многие физические и некоторые физико-химические свойства реально существующих материалов. Отсюда и практическая ценность изучения этих вопросов. Но прежде всего следует выяснить законы, которым подчиняются большие коллективы химических частиц и от которых зависит фазовое состояние тела. Эти законы рассматриваются термодинамикой — наукой, которая изучает взаимопревращения разных форм энергии и ее обмен между изучаемой системой и внешней средой, а также энергетические эффекты и возможности самопроизвольного протекания различных процессов, [c.91]

По современным представлениям, все веш,ества имеют магнитные свойства, которые изменяются в зависимости. от напряженности внешнего магнитного поля, ориентации относительно направления поля и др. Изменение магнитных свойств веш,ества приводит к изменению энергетического уровня его химических связей. Это создает и другие физические условия для взаимодействия веществ между собой, что должно привести к изменению характера обмена веществ. Вследствие химического взаимодействия веществ возникают электрические потенциалы— биотоки, которые, в свою очередь, влияют на изменение магнитных свойств веществ. Создается единство электромагнитного состояния живой системы, полярность живой материи, тканей, органов, клеток, органоидов клеток, т. е. всего организма в целом (А. В. Крылов). [c.435]

Таким образом, существует объективное противоречие между необходимостью моделирования сложных систем и дифференциальным, атомномолекулярным подходом к их описанию. В этом плане древние ученые обощли современных они чувствовали вещество как единое целое, понимали его психологическое и мистическое значение [18]. Утрата химиками и физиками чувства реального вещества - это проблема XX века. Если в старых химических монографиях вещество описывалось не только с позиции физически измеряемых свойств, но и цветовых, вкусовых нюансов, запаха, то теперь оно заменено моделями. Поэтому нельзя отрицать опыт алхимиков, более того, их опыт надо учесть при исследовании лекарственного вещества. Непрерывный подход к веществу, родивщийся в древности, воплотился в XIX веке в термодинамику, для которой важен не состав, а начальное и конечное усредненное энергетическое состояние вещества. Кибернетика также [29] оперирует начальным и конечным состоянием системы, которая является черным ящиком — неизвестным предметом. Успехи в области термодинамических исследований сложных физико-химических и биологических систем свидетельствуют о необходимости дальнейщего развития феноменологического подхода не только в термодинамике, но и при изучении физико-химических, технических и экологических систем. [c.25]

Знакомством с энтропией завершилось изучение основных законов тсрхгоди-намнки. Руководствуясь ими, можно производить полный анализ физико-химических процессов любой термодинамической системы определять энергетические эффекты, сопровождающие рассматриваемые процессы выяснять направление процессов предсказывать возможные физические изменения в системе и т. д. Но для решения поставленных задач необходимо, по крайней мере, иметь общие представления о физических свойствах рассматриваемой системы, а еще лучше — знать уравнение состояния этой системы. Без этих сведений невоз.уюжно получить конкретные результаты, а любые допущения приводят к соответствующим отклонениям от действительности. [c.102]

Для других твердых растворов между комплектными монокарбидами металлов 1Уа и Уа подгрупп модель квазижесткой полосы в широких интервалах энергии (и, следовательно, квэ) вряд ли правомерна. В частности, для УС характерна четко выделяющаяся Ме — Ме-полоса, в то время как для НГС имеет место большое перекрывание Ме—Ме- и Ме—С-разрыхляющей полос. В связи с этим для описания свойств квазибинарной системы УС — —Н С эту модель можно использовать лишь в узкой энергетической области, примыкающей к минимуму плотностей состояний. Сказанное относится, например, и к твердым растворам (N5, Т1)С, что согласуется с экспериментальными данными [43] об их физических свойствах. [c.275]

Монография посвящена вопросам физической химии глинистых минералов и структурообразо-вания в их водных дисперсиях. В ней изложены результаты влияния ионного обмена на деформационные свойства коагуляционных структур исходных дисперсных фаз, показаны особенности развития пространственных тиксотропных каркасов в смесях глинистых минералов различного кристаллического строения, рассмотрено влияние внешних воздействий на образование коагуляционных сеток в таких системах. Впервые излагаются закономерности формирования последних с учетом энергетического состояния глинистых дисперсий. [c.2]

Выходными переменными ХТС служат физические параметры материальных и энергетических потоков химических продуктов на выходе ХТС. Эти параметры подразде.ляют па параметры состояния (массовый расход, концентрации химических компонентов, давление, температура, энтальпия и т. д.) и параметры свойств потоков (теплоемкость, вязкость, плотность и т. д.). Состояние системы зависит от цараметров ХТС, параметров технологического режима элементов и от воздействия на ХТС входных материальных и энергетических потоков сырья или исходных продуктов. [c.12]

При подготовке этого издания были учтены основные изменения в программе курса физической химии и тенденции ее развития. Было учтено также стремление усилить общую теоретическую подготовку инженера-химика и химика-технолога Последовательность глав соответствует более строгой логической структуре курса, изучение геометрических параметров и энергетических характеристик молекул (гл. I—V), далее изучение свойств веществ в идеальном газообразном состоянии, от идеального газообразного состояния сделан переход к реальному газообразному состоянию и к конденсированному состоянию индивидуального вещества (гл X—ХИ) После ознакомления со свойствами индивидуального вещества сделан переход к системам многокомпонентным однофазным и многокомпонентным многофазным (гл XIII—ХУП) Более сложные системы, в когорых происходят химические превращения, рассмотрены и в условиях равновесия (гл. XIX—XXI) и в динамике (гл. ХХ1П—XXXI) Вновь введенные главы отражают современное развитие физической химии [c.3]

Как для физической адсорбции, так и для хемосорбции можно различать две крайние модели состояния вещества, зависящие от того, будет ли адсорбированное вещество очень ограничено в своих движениях на поверхности или оно будет полностью подвижным. Согласно представлениям о неподвижной адсорбции, т. е. адсорбции на определенных центрах или локализованной адсорбции, — все эти три термина являются синонимами, — адсорбированные молекулы закреплены на определенных адсорбционных центрах поверхности. В этой модели число молекул, которые могут быть адсорбированы в полностью завершенном монослое, определяется числом центров на поверхности, и прежде всего структурой поверхности твердого тела. Согласно представлениям о подвижной адсорбции (или нелокализован-ной адсорбции), адсорбированное вещество ведет себя как двумерный газ, свободно перемещающийся по поверхности. В этой модели число молекул, которые могут быть адсорбированы в монослое, определяется размерами самих адсорбированных молекул. На практике поведение любых адсорбированных веществ нельзя отнести ни к подвижной, ни к неподвижной адсорбции, оно соответствует какому-то промежуточному случаю. Если энергетические барьеры между адсорбционными центрами очень низки, а энергия теплового движения молекул велика, то будет наблюдаться сильная тенденция перехода к подвижной адсорбции (ср. разд. 2.4.3). Если же энергия активации для движения вдоль поверхности Е- в уравнении (106) гл. 2) значительно больше энергии теплового движения (Ё > QltT), то система по своим свойствам будет приближаться к модели неподвижной адсорбции. [c.109]

В связи с этим и исходя из новых физических представлений о воде как гетерофазной ион-кристаллической системе под термином активация следует понимать процесс изменения структурно-физических, энергетических и магнито-электрических свойств гетерофаз связанного состояния вещества (гетерофаза - метастабильная фаза с двумерной организацией структуры) в составе жидкофазных систем, включая воду, водные растворы, жидкие кристаллы, аморфные материалы, полимеры и металлы под действием физических полей. [c.353]