Агрегатные состояния. Межмолекулярное взаимодействие

Любое вещество может находиться в трех агрегатных состояниях газообразном, жидком и твердом. Наименьшее влияние сил межмолекулярного взаимодействия наблюдается в газообразном состоянии, так как плотность газов мала и молекулы их находятся на больших расстояниях друг от друга. Газы, находящиеся при температурах, значительно превышающих их критическую температуру, и при давлениях ниже критического, мы может считать идеальными . К идеальным газам применимы статистика Максвелла — Больцмана и уравнение состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева (с. 16). Однако при точных расчетах нужно вносить поправки на межмолекулярное взаимодействие (Рандалл, Льюис). Величины критической температуры (абсолютная температура кипения — Д. И. Менделеев) и критического давления зависят от строения молекул газа. При понижении температуры ниже Гкрит и при повышении давления газ начинает конденсироваться и под-действием межмолекулярных сил между отдельными молекулами вещество переходит в жидкое состояние. [c.93]

АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ [c.143]

Таким образом, при образовании истинных молекулярных растворов не возникает новых соединении, и в большинстве случаев раствор может быть легко разделен на исходные компоненты. Это означает, что молекулы в растворе взаимодействуют не химически, а между ними проявляется, как между молекулами тел в разных агрегатных состояниях, межмолекулярное взаимодействие. В зависимости от природы смешиваемых компонентов это взаимодействие может быть ориентационным, деформационным и дисперсионным (стр. 85) в растворе, при наличии определенных групп в молекулах, между ними могут возникать более прочные водородные связи. Межмолекулярные силы — это близкодействующие силы, сфера действия которых составляет 3—4 А (глава IV). [c.320]

Молекулы веществ, находящиеся в твердом, жидком и газообразном состоянии, взаимодействуют друг с другом с разными по энергии силами — силы Ван-дер-Ваальса, водородная связь, химическая связь и др. Такое взаимодействие определяет конденсированное состояние вещества. Эти силы приводят к появлению в жидкостях и газах сольватов и ассоциатов, обусловливают диссоциацию молекул и других частиц в любых агрегатных состояниях вещества, они же характеризуют появление структуры (полиэдры, ансамбли полиэдров или кластеры) в веществе в разных его агрегатных состояниях, определяя аморфную или кристаллическую структуру. Межмолекулярное взаимодействие частиц в системе приводит к отклонению их свойств от идеальных. Такие системы называют неидеальными или реальными. Свойства индивидуальных реальных систем (веществ в чистом виде) могут быть рассчитаны с помощью уравнений состояния вещества. Этих уравнений в литературе приведено несколько сотен. Свойства же смесей расчету пй уравнениям состоянию не поддаются. Это определяется сложностью изменения свойств смесей с изменением их состава. [c.220]

Влияние межмолекулярного взаимодействия среды и агрегатного состояния на колебательный спектр [c.178]

Если полимер находится в стеклообразном или высокоэластическом состоянии, то он, очевидно, под действием силы тяжести может сохранять форму, и поэтому мы говорим, что полимер находится в твердом агрегатном состоянии. Если полимер находится в вязкотекучем состоянии, то под действием силы тяжести он не сохраняет форму (медленно растекается), что соответствует жидкому агрегатному состоянию. Газообразное состояние для полимеров неизвестно в силу большой длины макромолекул. Теплота испарения макромолекул, т. е. энергия межмолекулярного взаимодействия, настолько велика, что превышает энергию разрыва углерод-углеродных связей в основной цепи молекулы. Легче осуществить термодеструкцию полимера, чем превратить его в газ. [c.104]

Ввиду того, что дисперсные системы имеют сильно развитую поверхность раздела фаз, их свойства существенно зависят от свойств поверхностного слоя. Поверхностный слой находится в особых условиях и поэтому обладает иными свойствами по сравнению с остальной частью системы. Причина различия заключается в том, что молекулы поверхностного слоя по-разному взаимодействуют с молекулами каждой фазы, так как фазы отличаются либо природой, либо агрегатным состоянием. Поэтому равнодействующая сил, действующих на молекулы поверхностного слоя, не равна нулю и направлена в сторону той фазы, с которой поверхностный слой взаимодействует сильнее. Для молекул, удаленных от поверхностного слоя, т.е. расположенных в объеме, равнодействующая межмолекулярных сил близка к нулю, так как они со всех сторон окружены одинаковыми молекулами. [c.5]

Изменение интенсивности теплового движения частиц и энергии межмолекулярного взаимодействия при повышении или понижении температуры вызывает изменение агрегатного состояния вещества. [c.123]

Взаимодействие между образовавшимися молекулами в конечном итоге приводит к образованию фаз (см. 1.7, 2.1), которые в зависимости от агрегатного состояния, состава и структуры веществ обладают определенными индивидуальными свойствами. Для объяснения свойств реальных газов Ван-дер-Ваальс впервые (1873) стал учитывать их возможное межмолекулярное взаимодействие (см. 1.9). Межмолекулярные силы поэтому называют обычно силами Ван-дер-Ваальса. Природа этих сил определяется электростатическим взаимодействием диполей (см. 5.4), механизм возникновения которых для разных веществ индивидуален. [c.125]

Нефтяные системы характеризуются сложным химическим составом и агрегатным состоянием отдельных компонентов, строением, свойствами и размерами частиц структурных образований, уровнем межмолекулярного взаимодействия в системе и имеют много различий с типичными коллоидными системами. Несмотря на это многие нефтяные и коллоидные системы объединяет одно общее свойство, заключающееся в том, что для них характерны высокоразвитые поверхности раздела фаз и все связанные с этим особенности их поведения в различных условиях существования. Изучение свойств таких систем и основных закономерностей, которым они подчиняются, является предметом коллоидной химии. [c.33]

Образование того или иного типа дисперсной системы (или раствора) обусловливается теми же силами, которые определяют возникно вение того или иного агрегатного состояния, т. е. интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого типа взаимодействия. Разница заключается только в том, что образование агрегатного состояния индивидуального вещества обусловливается взаимодействием частиц одного и того же вещества, а образование дисперсной системы обусловливается характером и интенсивностью взаимодействия частиц разных веществ. [c.158]

МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимодействие двух элек-тронейтральных молекул, вызываемое силами притяжения или отталкивания. Межмолекулярные силы притяжения, называемые иногда силами Ван дер Ваальса, много слабее валентных сил, но именно М. в. обусловливает откло нения от законов идеальных газов, переходы от газообразного состояния к жидкому, существование молекулярных кристаллов, явления переноса (диффузия, вязкость, теплопроводность), тушение люминесценции, уширение спектральных линий, адсорбции и др. М. в. всегда представляет собой первую стадию элементарного акта химической бимолекулярной реакции. При больших расстояниях между молекулами, когда их электронные оболочки не перекрываются, преобладают силы притяжения при малых расстояниях преобладают силы отталкивания. Короткодействующие силы имеют ту же природу, что и силы химической (валентной) связи и возникают при условии, когда электронные оболочки молекул сильно перекрываются. Частным случаем М. в. является водородная связь. М. в. определяет агрегатное состояние вещества и некоторые физические свойства соединений. [c.157]

Растворы можно различать по агрегатному состоянию — твердые, жидкие и даже говорят о газообразных растворах, имея в виду газовые смеси. Последним, точнее идеально-газовым смесям, было уделено некоторое внимание в гл, V в связи с химическим равновесием. О твердых растворах, являющихся предметом изучения, главным образом физики твердого тела и металловедения, будет более подробно упомянуто в следующей главе. В этой же главе будут обсуждаться лишь жидкие растворы — системы, весьма разнообразные по своей природе и характеру межмолекулярного взаимодействия. Так, при растворении серной кислоты в воде наблюдается выделение большого количества теплоты, отмечается образование ряда гидратов определенного состава. Отчасти на основании этих наблюдений Д. И. Менделеев развивал свою химическую теорию растворов. Несомненно, что силы, действующие в упомянутых гидратах серной кислоты, приближаются по св ему характеру к силам химической связи. В качестве другого крайнего случая можно указать на растворы веществ типа аргона и неона (илн других элементов нулевой группы), когда проявляется действие сил только физической природы — относительно слабых сил Ван-дер-Ваальса. [c.262]

Явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР), открытое в 1945 г. Ф. Блохом и Э. Перселлом, ныне лауреатами Нобелевской премии, легло в основу создания нового вида спектроскопии, который в очень короткий срок превратился в один нз самых информативных методов исследования молекулярной структуры и динамики молекул, межмолекулярных взаимодействий, механизмов химических реакций и количественного анализа веществ в различных агрегатных состояниях. Начиная с 1953 г., когда были выпущены первые спектрометры ЯМР, техника ЯМР непрерывно совершенствуется, лавинообразно нарастает поток исследований, возникают новые и расширяются традиционные области применения в химии, физике, биологии и медицине. В соответствии с этим быстро расширяется круг специалистов, активно стремящихся овладеть этим методом. [c.5]

Если система однородна, т. е. в пределах ее не происходит каких-либо скачкообразных изменений свойств, и в то же время состоит из нескольких различных типов частиц, то она называется раствором. В широком смысле этого слова растворы могут иметь любое агрегатное состояние — газовое, жидкое или твердое. Газы могут смешиваться при не слишком высоких давлениях в любых соотношениях и независимо от их химической природы. Смешение происходит в результате свойственной всем макроскопическим системам тенденции к переходу в более хаотичное состояние. Этот вопрос подробнее рассматривается в следующей главе. Здесь отметим лишь, что так как межмолекулярные взаимодействия в газе невелики, этой тенденции ничто не противодействует, что и приводит к неограниченной смешиваемости газов. Существуют растворы и в твердом состоянии, например многие сплавы металлов, однако возможности их образования ограничены. Как нетрудно понять из предыдущего параграфа, твердый раствор может образоваться лишь, если два сорта молекул атомов или ионов могут заменять друг друга в элементарной ячейке кристалла. В дальнейшем в этом курсе речь будет идти только о жидких [c.120]

Межмолекулярное взаимодействие. Силы взаимодействия между молекулами или атомами называются ван-дер-ваальсовскими. Они проявляются во всех агрегатных состояниях веществ. Чем ближе расстояние между молекулами, тем больше ван-дер-ваальсовское взаимодействие. Так как среднее расстояние между молекулами для газообразных веществ наибольшее, то силы ван-дер-ваальса для них относительно малы. Чем большее сжатие испытывает газ, тем больше ван-дер-ваальсовские силы при большие давлениях газы отступают от законов идеальных газов. [c.126]

Межмолекулярные силы. Как и всюду в природе, между молекулами действуют силы тяготения, прямо пропорциональные произведению масс взаимодействующих тел и обратно пропорциональные квадрату расстояния между их центрами (закон всемирного тяготения). Однако из-за ничтожности масс отдельных молекул силы эти настолько малы, что практически ими можно пренебречь. Между тем уже из наличия твердого и жидкого агрегатных состояний веществ вытекает, что взаимное притяжение молекул несомненно существует. [c.101]

Ограниченность классификации по агрегатному состоянию заключается в том, что в случае приближения размеров частиц к молекулярным теряет смысл не только понятие поверхности раздела, но и понятие агрегатного состояния дисперсной фазы. Дело в том, что к отдельной молекуле, даже больших размеров (к макромолекуле), понятие агрегатного состояния неприложимо, так как оно всецело определяется типом коллективного межмолекулярного взаимодействия молекул (состоянием агрегата молекул). [c.14]

Среди проводников электрического тока различают проводники 1-го и 2-го рода по механизму прохождения тока. В проводниках 1-го рода (металлы, сплавы, некоторые интерметаллические соединения) прохождение тока обусловливается перемещением электронов и не связано с переносом частиц самого вещества. Хорошая электронная проводимость этих тел — следствие металлической связи в них (о металлической связи см. гл. IV и IX). Проводники 2-го рода — соли, некоторые оксиды и гидроксиды — неэлектропроводны в твердом состоянии, но проводят ток в расплавленном виде. Носителями зарядов в них являются ионы, которые в расплаве приобретают подвижность. Прохождение тока через расплавы таких веществ сопровождается их разложением (электролиз). Этот механизм проводимости характерен для соединений с ионной связью. Известны неметаллические вещества с электронной проводимостью, возбуждаемой нагреванием, освещением и другими энергетическими воздействиями. Это полупроводники. В подавляющем большинстве они состоят из атомов с ковалентной связью между ними. Вещества, не являющиеся проводниками ни в одном из агрегатных состояний, имеют молекулярное строение. Это преимущественно соединения неметаллических элементов друг с другом. Между атомами в них действуют ковалентные связи, а межмолекулярное взаимодействие обусловлено силами Ван-дер-Ваальса (см. 13). Среди прочих типов связей наиболее распространены водородная и донорно-акцепторная, которая может рассматриваться как разновидность ковалентной связи. [c.86]

VI. Межмолекулярное взаимодействие усиливается вниз по группе, В связи с чем наблюдается изменение агрегатного состояния от фтора (слабо-желтый газ) и хлора (зеленый газ) к брому (коричневая летучая жидкость) и иоду (блестящие черные кристаллы, образующие при сублимации фиолетовые пары). [c.437]

Растворы бывают в жидком и твердом агрегатных состояниях. Газообразная смесь разных газов не является раствором, поскольку при смешении газов избирательности не наблюдается (без учета химических реакций), а межмолекулярные взаимодействия при больших [c.176]

Образование того или иного типа раствора обусловливается теми же силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния, т.е. интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого вида взаимодействия. Разница заключается в том, что образование раствора обусловливается характером и интенсивностью взаимодействия частиц разных веществ. [c.115]

Структура граничных слоев при прочих равных условиях обусловлена физико-химическими свойствами образующих ее веществ. По А. И. Китайгородскому, в межмолекулярных взаимодействиях основную роль играет форма молекул, иначе говоря, их локальные микрополя, а не результирующие силовые направления. Межмолекулярные силы в полимолекулярных граничных слоях в большинстве случаев имеют физическую природу. Среди межмолекулярных связей физической природы особый интерес представляют водородные связи, энергия которых сравнительно велика ( 10 ккал/моль). Этот вид связи составляет одну из неотъемлемых характеристик межмолекулярного взаимодействия молекул углеводородов. Такая связь наблюдается во всех агрегатных состояниях она определяет многочисленные виды ассоциаций молекул. [c.68]

В жидком агрегатном состоянии подвижность молекул пр мерно такая же как у газов, но вследствие значительно бол плотной упаковки молекулы взаимодействуют Друг с другом для их перемещения необходимо преодолеть силы межмодекуля ного взаимодействия. Таким образом, внутреннее трение жидк стей, так же как и твердых тел, имеет энергетическую прирол Чем больше энергия межмолекулярного взаимодействия, т< больше сила внутреннего трения жидкости. [c.158]

Существование веществ в различных агрегатных состояниях свидетельствует о том, что между частицами (атомами, ионами, молекулами) имеет место взаимодействие, обусловленное ван-дер-ваальсовыми силами притяжения. Они названы в честь голландского физика Ван-дер-Ваальса (1837—1923), который предложил уравнение состояния газов, учитывающего межмолекулярное взаимодействие. [c.84]

К. с. позволяют изучать не только внутримол. динамику, но и межмолекулярные взаимодействиА. Из них получают данные о пов-стях потенциальной энергии, внутр. вращении молекул, движениях атомов с большими амплитудами. По К. с. исследуют ассоциацию молекул и структуру комплексов разл. природы. К. с. зависят от агрегатного состояния в-ва, что позволяет получать информацию о структуре разл. конденсир, фаз. Частоты колебат переходов четко регистрируются для мол. форм с оче п. малым временем жизни (до 10 " с), напр, для конформеров при высоте потенциального барьера в неск. кДж/моль, Поэтому К. с. применяют для исследования конформац. изомерии и быстро устанавливающихся равновесий. [c.432]

Правые части уравнений (УП1.37) —(УП1.38) обращаются в нуль, если для чистой жидкости и раствора одинаковы величины Рпост... <3яд, VI и и°. При этом ОЧСНЬ ВаЖНО, что VI может сколь угодно сильно отличаться от У/М и возможны любые значения и°= 0. Иными словами, уравнение состояния системы может быть любым, тем не менее термодинамические функции раствора могут описываться такими же уравнениями, как и для смесей идеальных газов, если при образовании раствора для каждого компонента не изменяются свободный объем и/ и энергия и°. Это может произойти только в том случае, когда для компонентов совпадают все параметры уравнения для энергии межмолекулярного взаимодействия (УП1.30). Для смесей химически аналогичных соединений, близких по своим физическим свойствам, это часто выполняется приближенно. В подобных случаях растворы по своим свойствам близки к идеальным. По этой же причине свойствами почти идеальных растворов при любом строении обладают изотопные смеси во всех агрегатных состояниях. [c.264]

Растворы бывают в жидком и твердом агрегатных состояниях. Газообразная смесь разных газов не является раствором, поскольку при смешении газов избирательности не наблюдается (без учета химических реакций), а межмолекулярные взаимодействия при больших расстояниях между молекулами слишком малы и не учитываются. Вблизи критического состояния (ркрит, Ткрнт) газовые смеси следует рассматривать как растворы. Это необходимо учиты- [c.169]

Большинство простых веществ могут существовать в одном из трех агрегатных состояний—газообразном, жидком или твердом. Мы уже познакомились с газовым состоянием, выяснили строение газов и узнали, каким законам они подчиняются все это привело нас к выводу о наличии в газах слабых сил межмолекулярного взаимодействия, называемых вандерваальсовыми силами. Затем мы установили, что для твердого состояния характерно наличие высокой упорядоченности здесь мы также столкнулись с межмолекулярными силами, которые существуют в металлах, ионных кристаллах и молекулярных веществах. Теперь настало время обратиться к жидкому состоянию, изучение которого дает еще больше сведений о межмолекулярных силах. [c.187]

Теоретические исследования жидкого состояния посвящены в основном различным проявлениям межмолекулярных сил к сожалению, существующие теории жидкого состояния настолько сложны, что из них нельзя извлечь модельного представления о структуре жидкостей. Одним из немногих эффективных представлений о жидком состоянии, позволяющим объяснить различные его свойства, является так называемый свободный объем. Это представление может быть использовано также и для рассмотрения структурных особенностей других агрегатных состояний вещества. Например, в применении к газам свободный объем может рассматриваться как объем, не занятый молекулами, что соответствует члену V— Ь в уравнении Ван-дер-Ваальса. При сжатии газа его свободный объем уменьшается в соответствии с законом Бойля — Мариотта. Хотя плотность жидкости намного больше плотности газа, в ней сохраняется предположительно 3% свободного объема. При повьш1ении температуры жидкости кинетическая энергия ее молекул увеличивается, и это приводит к ее расширению в результате возрастания свободного объема. Увеличение объема сопровождается увеличением среднего расстояния между молекулами и, следовательно, уменьшением сил межмолекулярного взаимодействия. Подвергая жидкость постепенно увеличивающемуся сжатию, можно уменьшить ее первоначальный объем до 97%. Для дальнейшего уменьшения объема жидкости требуются гораздо большие давления (рис. 11.2). [c.188]

Существование законов природы указывает на то, что окружающий нас мир, во всяком случае его значительная часть, - это не хаотическое нагромождение тел, а система, имеющая сложную структурную организацию. В основе ее построения и развития лежат два принципа, определяющие взаимодействия между элементами системы, - унификационный принцип строения простых составляющих и комбинационный принцип более сложных. Так, малое число одних и тех же элементарных частиц образует ограниченное количество атомных систем - элементов, которые, взаимодействуя друг с другом, составляют практически бесконечное множество соединений - молекулярных систем. Все атомы имеют однотипную, водородоподобную структурную организацию, известную как модель Резерфорда-Бора. Образование из атомов молекулярных систем подчиняется единым закономерностям. У всех веществ, независимо от агрегатного состояния, универсальны по своей природе межмолекулярные и внутримолекулярные взаимодействия атомов. [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология