Свойства твердых веществ

Теория соединений переменного состава сформировалась на основе представлений о строении реального кристалла. Для идеального кристалла принято считать, что атомы (ионы) занимают все узлы кристаллической решетки и что вне этой системы точек атомов (ионов) нет. Как известно, экспериментально наблюдаемые свойства твердых веществ не всегда согласуются с этим представлением. В реальных [c.260]

После открытия Лауэ (1912 г.) дифракции рентгеновских лучей теория кристаллической решетки, которая начала развиваться еще в ХУП в., получила полное экспериментальное подтверждение. Методом рентгеноструктурного анализа были измерены межатомные расстояния и определено положение атомов в кристаллах. При этом было установлено, что структура кристаллов является плотнейшей упаковкой соответствующих структурных единиц и определяется прежде всего размерами этих структурных единиц. Согласно правилу Гольдшмидта (1927 г.), строение кристалла определяется числом его структурных единиц (ионов), отношением их радиусов, а также их поляризационными свойствами. Усиленное изучение связи состава и свойств твердых веществ с их кристаллической структурой привело к формированию новой отрасли химии — кристаллохимии. Кристаллохимические исследования, среди которых выдающееся значение имели работы Л. Полинга, А. В. Шубникова, Н. В. Белова, А. И. Китайгородского, помогли глубже понять природу твердых веществ, раскрыть закономерности, управляющие образованием кристаллических структур, в том числе таких сложных, как структуры силикатов и алюмосиликатов. [c.166]

Жидкости-ДОВОЛЬНО странные вещества. Законы, которым подчиняются свойства твердых веществ и газов, намного понятнее, чем законы, описывающие поведение жидкостей. Удивительно не то, что жидкости обладают присущими им свойствами, а что они существуют вообще. С теоретической точки зрения могло бы показаться естественнее, если бы кристаллическое вещество плавилось с образованием жидкости, молекулы которой первоначально касаются друг друга, а при дальнейшем нагревании вынуждены двигаться все быстрее и держаться на все большем расстоянии друг от друга, пока не образуется нечто подобное газу без какого-либо резкого изменения свойств жидкости в этом процессе. Такая теоретическая возможность изображена на рис. 18-1 при помощи графика зависимости молярного объема от температуры. [c.120]

Интенсивное изучение химических свойств твердых веществ, особенно развитие исследований в области сорбции (включая ионный обмен) и катализа, привело к накоплению большого фактического материала, который только формально укладывается в рамки современных представлений. [c.169]

Для выполнения первого этапа, кроме чисто эмпирических сведений, необходимы представления о механизме гетерогенного катализа и в первую очередь о связи его с химическими и физикохимическими свойствами твердого вещества — катализатора — и участников катализируемой реакции. Активный и селективный катализаторы, кроме химических, должны, как правило, обладать еще определенными структурными свойствами. [c.6]

Применение математической теории распознавания для прогноза каталитических свойств твердых веществ на основе существующих экспериментальных данных и информации о физико-химических параметрах этих веществ и реагирующих молекул. [c.158]

Статистические методы. Как было показано выше, до сих пор все еще нет достаточно универсального метода прогнозирования каталитических свойств твердых веществ и металлов. В то же время имеется значительный, но недостаточно точный экспериментальный материал о каталитических свойствах многочисленных катализаторов для различных химических превращений. По нашему мнению, это можно объяснить двумя причинами [c.164]

Многие важные экспериментальные данные, количественно характеризующие химические свойства твердых веществ, были получены исследователями процесса сорбции, т. е. процесса поглощения твердым веществом жидких, растворенных или газообразных веществ. Лэнгмюр (1915 г.) рассматривал химическую сорбцию, как химическую реакцию с участием твердого вещества, продуктом которой является мономолекулярный слой, состоящий из молекул или атомов сорбированного вещества, связанных с атомами поверхности твердого тела валентными связями. Этот взгляд на природу сорбционных соединений разделяли почти все позднейшие исследователи. [c.10]

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ТВЕРДОГО ВЕЩЕСТВА [c.105]

Электронная конфигурация, а следовательно, и свойства контактного соединения зависят от природы твердых тел, находящихся в контакте. Таким образом, путем подбора можно регулировать свойства твердых веществ, полученных способом атомарного контактирования, а в случае необходимости, в сочетании с молекулярным контактированием. Эта возможность щироко используется в технике при изготовлении полупроводниковых, термоэлектрических, вообще, электронных приборов различного типа. Последствия контакта разнородных твердых веществ необходимо учитывать при создании конструкций из разнородных материалов. Например, при сварке, в том числе при низкотемпературной диффузионной сварке, образуются контактные соединения, что может влиять не только на химическую стойкость конструкции, на ее коррозионную устойчивость, но и на ее термические и механические свойства. В то время как при атомарном контакте твердых веществ разного состава образуются блоксополимеры, при молекулярном контакте возникают всевозможные аддукты, в том числе пространственно разделенные аддукты (ПРА)—новый тип твердых химических соединений, о которых речь ниже. [c.117]

Еще до образования зародыша кристаллизации — частицы размером Го — проявляется характерное свойство твердого вещества — образовать твердые тела, которые могут существовать в метастабильном состоянии, т. е. при положительном значении функции (Х.2). Но знак этой функции, как мы видели, зависит от соотношения величин ее первого и второго членов. Чем прочнее межатомные связи в строении образующегося твердого тела, больше его размеры и меньше свободная поверхностная энергия, тем больше при данных условиях первый и меньше второй члены, тем выше стабильность данного твердого тела. Таким образом, о стабильности твердого тела можно судить по величине отношения объемного и поверхностного членов уравнения (Х.2) [c.149]

При изменении параметров состояния температуры и давления твердые вещества индивидуального состава могут переходить из одной структурной формы в другую без изменения стехиометрического состава. Примеры таких переходов — обратимые (энантиотропные) и необратимые (монотропные) превращения модификаций ряда простых веществ и соединений (разд. 33.2.2). Предпосылкой таких процессов является подвижность элементов решетки и перенос вещества, вызванный несовершенством строения твердой фазы. Некоторые свойства твердых веществ определяются не только их структурой и характером дефектов, но и строением микрокристаллитов, в том числе их формой, размерами и составом. Особенно большое влияние строение микрокристаллитов оказывает на механические свойства твердого тела, такие, как твердость, пределы пластической деформации. Проведением специально подобранной твердофазной реакции можно добиться направленного изменения структуры. В результате повышения температуры в достаточно длительного нагревания при постоянной температуре (отжига) можно ускорить рост отдельных кристаллических зерен до больших кристаллов и рекристаллизацию, что обеспечивает улучшение некоторых свойств материала. В отдельных случаях рекристаллизация играет отрицательную роль, например приводит к понижению активности некоторых катализаторов. [c.432]

Способность находиться неопределенно длительное время в метастабильном состоянии — характернейшее свойство твердого вещества. Как мы знаем, это свойство вытекает из коллективного характера межатомного взаимодействия в твердом веществе, благодаря которому большие порции поглощаемой им энергии сразу же распределяются между его п-Ю атомами, каждый из которых, таким образом, получает чаще всего лишь небольшую добавочную энергию. В то же время, чтобы превратить одно твердое вещество в другое, имеющее иную структуру, необходимо разорвать сразу огромное количество прочных связей. Вот почему твердое тело обладает термической, радиационной, химической устойчивостью. [c.157]

Мы приняли (см. гл. I), что индивидуальное твердое соединение состоит из твердых тел одного и того же состава, строения и молекулярной массы, а ряд твердых тел одного и того же строения и состава, но разных молекулярных масс, представляет собой гомологический ряд твердых соединений. Для тел, имеющих форму шара или куба, с диаметром или ребром, равным а, их удельная поверхность 5 является гиперболической функцией размера а. Мы отмечали, что многие свойства твердых веществ определяются величиной их удельной поверхности. Например, химическая активность связана с концентрацией функциональных групп, вносимых твердым веществом в систему реагирующих с ним веществ, последняя же пропорциональна величине 5 и, следовательно, обратно пропорциональна размерам частиц твердого тела а, если оно [c.185]

Так как свойства вещества — механические, электрические, оптические, химические — определяются энергетическим состоянием валентных электронов, то в первую очередь нас интересует соответствующий участок энергетического спектра. Параметры последнего — значения ширины валентной, запрещенной зон, зоны проводимости и положение различных локализованных уровней — могут быть определены путем изучения оптических спектров, электропроводности и других свойств твердого вещества (см. гл. IX). Зная эти параметры, можно решать обратную задачу определять по ним неизвестные нам свойства вещества. Не случайно общепринятое деление твердых веществ на изоляторы, проводники, полуметаллы и металлы основывается на значениях ширины запрещенной зоны. Возьмем, например, ряд простых веществ алмаз, кремний, германий, олово, свинец. Каждое из этих вещёств по-своему замечательно и каждое используется как незаменимый материал, но в совершенно различных областях техники, а кремний и германии находят применение в полупроводниковой технике. Природа данных веществ изменяется скачками, как атомные номера соответствующих элементов. Скачками изменяется и ширина запрещенной зоны при переходе от одного аналога к другому. Для алмаза эта величина составляет 5,6 эВ. Это — изолятор, самое твердое из веществ. Для кремния она равна 1,21 эВ. Такой энергетический барьер уже много доступнее для валентных элек- тронов отсюда полупроводниковые свойства данного вещества. Ширина запрещенной зоны германия 0,78 эВ — он полупроводник с высокой подвижностью носителей тока — электронов и дырок. Наконец, серое олово по ширине запрещенной зоны, равной всего 0,08 эВ, занимает последнее место в данном ряду и относится скорее к металлам, чем к полупроводникам, а белое олово — настоящий металл. Так с изменением ширины запрещенной зоны закономерно изменяется природа твердого вещества. [c.105]

ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ — твердые однородные кристаллические или аморфные вещества переменного состава. Способность к образованию Т. р. является одним из основных свойств твердого вещества, поэтому Т. р. распространены как среди природных, так и среди искусственно полученных веществ. Например, полевые шпаты, роговые обманки, слюды и т. п., а также гидриды, карбиды, нитриды имеют состав, изменяющийся в весьма широких пределах, причем все эти минералы остаются однородными. Особенно большое значение имеют Т. р. металлов, т. к. при их образовании [c.245]

Различия между тремя основными агрегатными состояниями вещества выражаются прежде всего в механических свойствах. Твердые вещества способны сохранять свой объем и форму, обладают упругостью, т. е. способностью восстанавливать форму после снятия внешней деформирующей силы. Жидкость имеет свой объем, ограниченный поверхностью, и сохраняет его при механическом движении. Однако она не обладает упругостью формы, является текучей. Значительное сопротивление жидкость оказывает лишь деформациям всестороннего сжатия или растяжения. Газообразное вещество распространяется по всему объему сосуда, в котором оно находится собственные объем и форма у газа отсутствуют. [c.154]

Поведение жидкостей зависит от их химической природы и внешних условий. Как правило, чем ниже температура и чем ближе температура жидкости к температуре ее кристаллизации, тем в большей степени некоторые свойства жидкости приближаются к свойствам твердых веществ. И, наоборот, чем выше температура и чем ближе она к температуре кипения, тем больше сходства в поведении жидкостей и газов. [c.72]

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ И СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ [c.199]

С использованием потенциальных (характеристических) кривых М. М. Дубинин разрешил проблему прогнозирования свойств микропористых сорбентов. При каталитических процессах, взаимодействии дисперсных материалов с полимерами и во многих других практически важных системах доля активной поверхности обычно составляет незначительную часть общей поверхности твердого вещества (часто менее 17о). В этих случаях для прогнозирования свойств твердых веществ необходимо относить адсорбционные характеристики к соответствующей доле активной поверхности, т. е. производить измерения при крайне низких давлениях или концентрациях адсорбтивов. Измерения упрощаются, если для исследования адсорбции компонентов окислительно-восстановительных систем использовать потенциометрию. При этом обязательным условием является химическая и электрохимическая обратимость процессов. Если твердое вещество обладает достаточной электронной проводимостью, то из него можно изготовить, например, прессованием, электрод и применить его как индикаторный при изучении адсорбционных характеристик. Более универсальна методика, основанная на применении индифферентного электрода в растворе солей железа (III) и (II), с помощью которой могут быть исследованы любые дисперсные и пористые материалы. [c.204]

Строение и свойства твердых веществ. . [c.470]

Важность применения понятия фазы к твердому состоянию заключается в том, что, как правило (за исключением молекулярных кристаллов), носителем всех свойств твердого вещества является фаза. В жидком и газообразном состояниях, а также в молекулярных кристаллах носитель химических свойств — молекула, [c.302]

Для оценки концентрации и поведения примесей в кристаллах изучение электрических свойств твердых веществ также играет важную роль. Если в металлах примеси несколько снижают электрическую проводимость (за счет увеличения рассеяния носителей тока и, следовательно, снижения их подвижности), то в полупроводниках ничтожные количества примеси (порядка 10" —10 %) резко увеличивают электрическую проводимость. Именно благодаря успехам в изучении полупроводниковых материалов стало возможным получение сверхчистых веществ, без которых немыслимо развитие ряда современных областей техники (полупроводниковой электроники, атомной энергетики и др.). [c.318]

Однако, вероятно, самым важным из уникальных свойств радиационных процессов является действие радиации на твердые вещества. Это свойств представляет большой интерес для технологии нефтепереработки в связи с возможностью использования радиации для изменения структуры и характеристик твердых катализаторов. Каталитические свойства твердых теп в некоторой стенени зависят от их электронных и физических свойств. Кристаллическая структура, дислокации, вакантные места или дефекты в структурной решетке и между слоями решетки играют весьма важную роль в химии твердого состояния [26]. Кроме того, по мнению многих исследователей, подвижность электронов в решетке или электронные свойства катализаторов дают важный ключ к пониманию характеристик катализаторов [И]. Поскольку на эти физические и электронные изменения в твердых телах требуется значительно меньшая затрата энергии чем 10 эв, радиоактивные излучения обладают достаточной энергией для того, чтобы вызывать их. Следовательно, они могут влиять на каталитические свойства твердых веществ. [c.120]

Хотя физические изменения, возникающие в твердых веществах под действием ядерных излучений, весьма детально изучены [31—33], имеются лишь весьма ограниченные сведения о влиянии облучения на каталитические свойства твердых веществ. Эти явления настолько сложны, что, если судить по литературным данным, каталитическая активность твердых веществ может как увеличиваться, так и уменьшаться или оставаться неизменной [4, 19, 38, 39, 45]. [c.159]

Именно высокая упорядоченность расположения частиц вещества в твердых телах отличает их от жидкостей и газов. Вследствие этого свойства твердых веществ резко отличаются от свойств жидкостей и газов, и поэтому мы начнем с ознакомления с некоторыми из их типичных свойств. [c.168]

Свойства твердых веществ [c.168]

Наиболее характерное свойство твердых веществ—их способность сохранять форму. Силы, существующие внутри твердых веществ, способны противостоять значительным внешним нагрузкам. В отличие от этого силы земного притяжения достаточно, чтобы заставить любую жидкость принять форму сосуда, в котором она находится. Силы, действующие между частицами газов, настолько незначительны, что любая сколь угодно малая порция газа способна равномерно распределиться внутри сосуда сколь угодно большого объема. [c.169]

Эти два примера иллюстрируют современное состояние химии твердого тела, когда от методов поиска типа проб и ошибок переходят к целенаправленному синтезу новых материалов на базе изучения закономерностей, определяющих зависимость комплекса свойств твердых веществ от их состава и реальной структуры. [c.50]

ЗАВиСИМОСТЬ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ свойств ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ ОТ СТРОЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ [c.243]

Высокую удельную поверхность сырого катализатора трудно сохранить при прокаливании. Убыль свободной поверхностной энергии твердого тела термодинамически обусловлена. Твердые вещества с высокой удельной поверхностью всегда спекаются. Скорость этого процесса зависит от температуры, газовой среды, физических и химических свойств твердого вещества. Прп достаточно низких тедшературах скорость спекания незначительна. В за-впсимости от механизма спекания скорость нагрева по-разному влияет на катализатор. Если при прокаливании образуется жидкая фаза, то быстрый нагрев может предотвратить быстрое спекание. При медленном нагреве жидкость, покрывая частицы, способствует пх уплотнению. Медленный нагрев может понизить скорость спекания и в тех случаях, когда спекание определяется диффузией в твердой фазе. При низких температурах медленный нагрев позволяет за счет поверхностной диффузии снизить кривизну шеек между частицами, а это уменьшает движущую силу спекания при температурах, при которых лимитирующей стадией становится диффузия в объеме. [c.124]

Высокую удельную поверхность сырого катализатора трудно сохранить при прокаливании. Убыль свободной поверхностной энергии твердого тела термодинамически обусловлена. Поэтому твердые вещества с высокой удельной поверхностью всегда спекаются. Скорость этого процесса зависит от температуры, газовой среды, физических и химических свойств твердого вещества. При достаточно низких температурах скорость спекания незначительна. Обычно спекание начинается с поверхностной диффузии и резко ускоряется, когда температура поверхностп достигает одной трети абсолютной температуры плавления. По мере повышения температуры, как правило, происходит смена лимитирующей стадии спекания — с диффузии по границам зерен на диффузию в объеме решетки. Взаимная ориентировка частиц и пористая структура сильно изменяются. При еще более высоких температурах большое значение приобретают процессы испарения и конденсацпи. [c.26]

Мы видим, что и1ирина запрещенной зоны указывает величину многих параметров, характеризующих важнейшие свойства твердого вещества твердость, прочность, температуру плавления, электропроводность и др. Поэтому, зная ширину запрещенной зоны данного вещества, можно прогнозировать возможность его применения в качестве материала определенного назначения, например материала, преобразующего энергию излучения в электрическую энергию. Для выбора последнего можно воспользоваться тем, что коэффициент полезного преобразования энергии зависит от ширины запрещенной зоны. Так как в технологии целесообразнее иметь дело с более легкоплавкими веществами, то стремятся получить вещество, обладающее одновременно достаточно большой шириной запрещенной зоны и возможно низкой температурой плавления. К сожалению, в ряду однотипных веществ, например типа А , о которых шла речь выше, большая ширина запрещенной зоны связана с высокой температурой плавления. [c.108]

Теория соединений переменного состава сформировалась на основе представлений о строении реального кристалла. Представление об идеальном кристалле предполагает, что атомы (ионы) занимают все узлы кристаллической решетки и что в н е этой системы точек атомов (ионов) нет. Однако экспериментально наблюдаемые многие свойства твердых веществ не согласуются с этим представлением. В реальных кристаллах, например бинарного соединения АВ, могут быть незанятыми узлы решетки, отвечающие атомам (ионам) А или В кроме того, в междоузлиях решетки могут располагаться избыточные атомы (ионы) А или В. Например, кристаллическая решетка карбида титана Т1С сохраняется, если в ней недостает даже 40% атомов углерода. Поэтому состав карбида титана может изменяться от Т1Со,е до Т1С и зависит от условий синтеза. [c.283]

Свойства твердых веществ часто характеризуют термодинамическими величинами, например энергией адсорбционных процессов. Если твердое вещество считать однокомпонентной фазой, то исчерпывающей энергетической характеристикой адсорбционного процесса является его термодинамическая поверхность. Сечения такой поверхности плоскостями при постоянной температуре представляют собой потенциальные кривые — зависимости изобарно-изотермического потенциала от давления или концентрации адсорбтива. [c.204]

Важность применения понятия фазы к твердому состоянию заключается в том, что, как правило (за исключением молекулярных кристаллов), носителем всех свойств твердого вещества является фаза. В жидком и газообразном состояниях, а также в молекулярных кристаллах носитель химических свойств — молекула, хотя представление о фазе к ним приложимо. В связи с этим твердая фаза представляет собой высшую ступень химической организации вещества. Рассмотрим взаимосвязь и характерные особенности различных форм организации вещества на примерах иода, кремния и диоксида кремния (рис. 86). Изолированный атом не является конкретным носителем химических свойств вещества в обычных условиях, а у SiOa (сложное вещество) организация на атомном уровне отсутствует вообще. Для иода первичным носителем химических свойств выступает молекула. При образовании молекулярного кристалла Ь, в котором молекулы связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, возникающая твердая фаза не будет специфическим носителем свойств иода, так как последние целиком определяются [c.185]

Электрохимия, как, впрочем, и многие другие разделы химии, может показаться окончательно завершенной наукой. В самом деле, Дэви, Фарадей, Нернст и другие ученые разработали теорию и методологию электрохимии еще в прошлом столетии, и иногда создается впечатление, что в дальнейшем их основополагающие открытия лишь использовались применительно к новым объектам исследования. Такая точка зрения глубоко ошибочна. Сегодня изучением электрохимии занимается гораздо больше химиков, чем когда-либо прежде. Они пытаются применить основные законы электрохимии, ко многим чрезвычайно интересным проблемам. К числу таких проблем относятся, в частности, прямое превращение топливных веществ, например угля и природ1Юго газа, в электрическую энергию разработка специальных аккумуляторов для создания электроавтомобиля накопление и передача электроэнергии при очень высоких и, наоборот, очень низких температурах изучение влияния мельчайших примесей на электрические свойства твердых веществ и другие вопросы. [c.294]

Торсионный реометр РЬ-ОМТА может одновременно определять реологические и диэлектрические свойства твердых веществ, гелей и жидкостей [24]. В нем использованы параллельные или конусные пластины для жидкостей и кольцеобразные или цилиндрические -для твердых тел, с компенсацией расширения или усадки материала. [c.446]

Свойства. Твердое вещество оранжево-желтого цвета. Водный раствор, н.меющий при комнатной те.мпературе желтую окраску, становится красны.м при температуре кипения. Соединение начинает спекаться при 145 °С. К284 не имеет четко выраженной те.мпературы плавления плавление происходит около 159 С с образованием темно-красного расплава. При охлаждении этот расплав затвердевает подобно стеклу. Стекловидная. масса окрашена в темнокрасный цвет. Стеклообразный очень чистый (полученный из жидкого а.м.миа-ка) препарат КгЗ кристаллизуется в процессе отжига при 110 С. Окраска продукта при это.м вновь становится оранжево-желтой, однако несколько более интенсивной, чем до плавления. [c.413]