Молекулы движение при комнатной температуре

Одним из свойств простой углерод-углеродной связи является возможность относительно свободного вращения вокруг этой связи. Нетрудно представить себе, что, например, верхняя левая метильная группа в молекуле пропана, схематически изображенной на рис. 24.4, вращается относительно остальной структуры. Движения такого типа осуществляются в алканах при комнатной температуре с очень большой скоростью. В результате алканы с длинными цепочками постоянно совершают внутренние движения, приводящие к изменению их формы нечто подобное происходит с металлической цепочкой при встряхивании. [c.413]

Конформационные превращения в молекуле алкана определяются соотношением между потенциальным барьером внутреннего вращения (/ ) вокруг углерод — углеродной связи и кинетической энергией теплового движения. Значение энергетического барьера Е< кТ (при комнатной температуре энергии теплового движения молекул — 3,5 кДж/моль) соответствует свободному внутреннему вращению. Если Е кТ, то внутреннего вращения вокруг углерод — углеродной связи не происходит, а имеют место крутильные колебания. Барьер внутреннего вращения в этане составляет 12 кДж/моль [27]. В свободных молекулах изобутана барьер внутреннего вращения групп СН( равен 15 кДж/моль. [c.24]

Энергии активации при росте кристаллов составляют 15— 80 кДж/моль, Для сравнения укажем, что энергия теплового движения молекул при комнатной температуре равна 2,5 кДж/моль. [c.23]

В главе, посвященной кинетической теории газов, были рассмотрены теплоемкости газов (разд. 9.5) и то, каким образом принцип равного распределения приводит к правильному значению вращательного вклада в Су для двухатомных молекул при комнатной температуре, но колебательный вклад не рассматривался. Теперь можно видеть, как несостоятельность классической механики в этом вопросе была исправлена квантовой механикой. Колебательное движение квантовано, и заполнение колебательных уровней зависит от температуры. Лишь тогда, когда абсолютная температура имеет порядок 0 =/гу/А, колебание с частотой V дает заметный вклад в теплоемкость. На рис. 17.4 это показано для водорода. Кроме того, из рисунка видно, что для водорода 0г относительно высока. [c.540]

Поглощение небольшого количества энергии, соответствующего, например, броуновскому движению молекул при комнатной температуре или излучению в области СВЧ, может вызвать вращательные переходы без изменения колебательных или электронных состояний. [c.82]

Ионные, водородные и гидрофобные связи относятся к числу слабых их энергия ненамного превышает энергию теплового движения молекул при комнатной температуре. [c.11]

Скорость такого перераспределения энергии очень велика. Прн комнатной температуре для колебательного движения атомов в молекулах типа Нг, N2 она равна примерно 10 сек, а для вращательного движения молекул сек, [c.105]

Одпако чаще встречаются системы, в которых между цепями в той или другой степени имеются более прочные (большей частью водородные) связи. Преодоление их обычно уже не так легко осуществляется тепловым движением при комнатной температуре. Растворение облегчается, если молекулы растворителя могут образовывать подобные же или более прочные связи с макромолекулам, полимера. Сольватация макромолекул полимера как при таких, так даже и при более слабых взаимодействиях играет важную роль в процессах набухания и раствореиия. Но если такого взаимодействия не происходит или интенсивность его недостаточна, то этим кладется предел возможному в данных условиях набуханию и такой набухший полимер может находиться в состоянии динамического равновесия с данным растворителем (ограниченное набухание). Так, желатин в холодной воде набухает ограниченно. (Ограничение способности к набуханию может вызываться и другими причинами). [c.600]

Цепная молекула как часть термопластичного тела находится в тепловом взаимодействии с другими цепями, а при комнатной температуре пребывает в состоянии непрерывного движения. Атомы колеблются и принимают участие в более или менее заторможенных вращениях групп и даже сегментов цепей. В отсутствие внешних сил все имеющиеся молекулярные компоненты стремятся сблизиться н колебаться относительно своих наиболее стабильных положений равновесия. Действие внешних сил вызывает или поддерживает смещение цепи из подобных положений равновесия и вызывает появление противодействующих сил. Рассмотрим цепь или пучок цепей, находящихся в тепловом контакте с окружающей средой при постоянном объеме. Условие термодинамической стабильности подобной системы заключается в том, что свободная энергия [c.117]

Для большинства ВМС потенциальный барьер невелик и может быть преодолен при комнатной температуре за счет энергии теплового движения, т. е. при А пот<Л7 молекулы гибкие. [c.193]

Молекулы СО2 линейны. Поэтому без учета энергии колебательного движения атомов в молекуле Ср = 7/2 =3,5-8,314= =29,1 дж/моль-град. Значение 37,1 дж/моль-град получается потому, что у двуокиси углерода уже при комнатной температуре достаточно велика энергия колебательного движения. [c.8]

Внешнее магнитное поле Нд стремится упорядочить ориентации ядерных диполей, а хаотические воздействия молекулярного движения расстраивают этот порядок, не дают перейти всем ядерным диполям в основное состояние. Воздействие внешнего магнитного поля, которое выстраивает ядерные диполи вдоль поля, т. е. ориентирует их (поляризует) в определенном направлении, оказывается ничтожно малым по сравнению с воздействием хаотических толчков со стороны молекул, стремящихся внести беспорядок и в ориентацию спинов. Это обусловлено тем, что энергия спиновых переходов даже в сильных магнитных полях (в поле 7,96 10 А/м энергия для протонов составляет всего 0,0418 Дж/моль) примерно на пять порядков меньше средней энергии теплового движения молекул (которая при комнатной температуре составляет примерно 4,2 кДж/моль). В результате этого избыток ядер на нижнем энергетическом уровне оказывается незначительным. [c.19]

Несмотря на отмеченные различия, в закономерностях изменения свойств, а также физической природе веществ, находящихся в твердом и жидком состояниях, много общего, поэтому их часто объединяют под общим термином конденсированное состояние. В результате испарения жидкостей или возгонки (сублимации) твердых тел вещества способны переходить в газообразное агрегатное состояние. При этом физико-химические свойства системы совершают качественный скачок. Кинетическая энергия молекул в этом состоянии максимальна, а энергия их взаимодействия минимальна. Главным видом движения молекул в газах является поступательное движение. При этом они испытывают огромное число соударений для одного моля газа более чем 10 соударений в секунду при комнатной температуре. Находясь в газообразном состоянии, вещество стремится занять весь предоставляемый ему объем. Молекулы в газах движутся хаотически, и распределение энергии между ними подчиняется закону распределения Больцмана [c.71]

Кинетическая энергия молекул в этом состоянии максимальна, а энергия их взаимодействия минимальна. Главным видом движения молекул в газах является поступательное движение. При этом они испытывают огромное число соударений для одного моля газа более чем 10 ° соударений в секунду при комнатной температуре. Молекулы в газах движутся хаотически. Они сохраняют свою химическую индивидуальность, поэтому многие физико-химические свойства таких систем могут быть получены по правилу аддитивности суммированием характеристик образующих их молекул. Так, давление р, объем V и число молей п идеального газа связаны между собой уравнением Менделеева — Клапейрона [c.61]

Молекулы СО2 линейны. Поэтому без учета энергии колебательного движения атомов в молекуле Ср = /г Д=3,5-8,314 = = 29,1 Дж/(моль-К). Значение 37,1 Дж/(моль-К) получается потому, что у СО2 уже при комнатной температуре достаточно велика энергия колебательного движения, так как две из четырех характеристических температур достаточно малы и дают при этой температуре заметный вклад в колебательную часть теплоемкости. [c.9]

Сравнительно низкая плотность льда объясняется наличием пустот в его структуре. При плавлении льда с усилением теплового движения молекул происходит разрушение его ажурной структуры и заполнение пустот. Это приводит к увеличению плотности. В жидкой воде имеются осколки кристаллической решетки льда, которые можно рассматривать как нестойкие полимеры (Н20) . Поэтому при повышении температуры вплоть до 4°С, несмотря на увеличение теплового движения молекул, происходит разрушение фрагментов кристаллических решеток и дальнейшее уплотнение жидкости. Выше 4°С тепловое движение становится столь сильным, что плотность воды начинает понижаться. Установлено, что даже при комнатной температуре вода находится в основном в полимерном состоянии и количество мономерных молекул составляет всего 1%. [c.278]

Чтобы описать положение N ядер в молекуле, необходимо ввести ЗМ координат. Три из них определяют положение и поступательное движение центра тяжести молекулы, оставшиеся три координаты — угловое положение нелинейной молекулы относительно некоторой системы координат. Например, ориентацию молекулы воды можно описать, задавая два угла, чтобы установить направление оси Сг (разд. 13.3), и угол плоскости, в которой находится молекула. Для линейной молекулы необходимо определить только два угла. Таким образом, остается ЪМ — 6 координат для описания колебаний в нелинейной молекуле и ЗЛ — 5 координат для линейной молекулы. Обычно их называют внутренними степенями свободы и с их помощью описывают колебания и внутреннее вращение. Когда имеется значительная потенциальная энергия для внутреннего вращения вокруг некоторой связи, будет происходить колебание относительно среднего положения. Молекула этилена СНг=СН2 имеет большой потенциальный барьер внутреннего вращения, поэтому относительно связи С = С происходят только слабые колебания. В некоторых случаях, подобных молекуле СНз—СНз, потенциальный барьер достаточно мал, и тогда говорят, что внутреннее вращение является свободным при комнатной температуре. [c.474]

Люминесценция характеризуется длительностью возбужденного состояния, которая у различных веществ имеет определенную среднюю величину. Поглощенная энергия некоторое время остается в возбужденной частице. Это время — средняя длительность возбужденного состояния (т) — определяется свойствами возбужденной частицы и действием иа нее внещней окружающей среды. В отличие от температурного излучения люминесценция — неравновесный процесс, Люми-несцирующая молекула, потерявшая избыточную энергию возбуждения, при комнатной температуре не может восстановить ее при соударениях с невозбуждеиными молекулами. Таким образом, возбужденное электронное состояние молекулы при комнатной температуре не находится в равновесии с тепловым полем и с энергией движения частиц вещества. При возбуждении энергия поглощенного кванта частично расходуется на изменение конфигурации электронного облака молекулы, на колебание ее ядер и на изменение ее вращения. Поэтому квант люминесценции в целом меньше поглощенного кванта и представляет собой сложную комбинацию кванта электронного перехода и квантов измергения колебательного и вращательного состояний молекулы. [c.88]

Комнатным температурам отвечают весьма малые величины TIQ o (дЛя водорода, например, при Т = 300 К, Г/9кол = 0,05), и на графике Скол —Т/Экол точки, отвечающие комнатным температурам, лежат вблизи начала координат. Вклад колебательного движения в теплоемкость двухатомных молекул при комнатных температурах оказывается очень малым и в первом приближении его можно не учитывать вовсе. [c.229]

В движущейся жидкости молекулы перемещаются совсем не так, как поток они находятся в хаотическом тепловом движении. Как правило, скорость потока составляет малую часть больших скоростей молекул (при комнатной температуре скорости молекул — величины порядка сотен и даже тысяч м/с, а скорости потоков в химических аппаратах — обычно доли или немногие десятки м/с). Когда говорят о движении частицы жидкости, имеют в виду некоторую часть потока, которая в данный момент движется как единое цеюе. [c.41]

На рис. 9.6,6 приведен спектр неупругого рассеяния нейтронов под углом 90° в воде при комнатной температуре. Максимум около 5,2 МэВ представляет собой энергетический спектр падающего нейтронного пучка, монохроматизированного поликристаллическим бериллием. Максимумы при энергиях 66 26 13 10 МэВ соответствуют различным типам квантовых движений молекул в воде. Максимум при 66 МэВ можно приписать заторможенным вращениям молекул Н2О, а максиму мы при 13 и 10 МэВ — максимальной частоте заторможенных транс ляций, аналогичных акустическим колебаниям кристаллической ре шетки льда. Внутримолекулярные колебания молекулы Н2О с энерги ями примерно 200 и 400 МэВ в данном эксперименте не проявились В случае тяжелой воды максимумы в энергетическом спектре рассеян ных нейтронов обнаружены при 52 20 14 и 10 МэВ. Более низкое зна [c.235]

Существует некоторое граничное значение межфазного натяжения (ащ), ниже которого повьпиение межфазной энергии, происходящее при диспергировании капель, полностью компенсируется повышением энтропии системы. Такие эмульсии термодинамически устойчивы, диспергирование в них протекает самопроизвольно, без внешних механических сил за счет теплового движения молекул (при комнатной температуре) стщ Ю Дж/м . В соответствии с этим все диспе юные системы были разделены на две группы лио-фильные, для которых ст < ащ, и лио юбные, для которых а > ащ. [c.54]

Обычная для колебательных спектров длина волны составляет тысячи или десятки тысяч нм, чему соответствует энергия порядка единиц или десятков кДж/моль, по величине близкая, как говорят физики, к катэ — кТ, эиергии теплового движения молекул при комнатной температуре. Это отнюдь не случайность колебания атомов в молекуле — тоже тепловой процесс ), а лучи, поглощаемые или выделяемые при этом, находятся в инфракрасно.м (те1,-ловом) диапазоне. [c.98]

Основную роль в образовании третичной структуры играют нековалентные взаимодействия между радикалами аминокислот — водородные, ионные, гидрофобные связи. Аминокислоты, входяш ие в белки, различаются по физико-химическим свойствам радикалов. Между аминокислотами с неполярными (гидрофобными) радикалами возможны гидрофобные взаимодействия между полярными радикалами возникают водородные связи, а между заряженными полярными радикалами — ионные (рис. 1.16). Все эти связи относятся к числу слабых их энергия в водной среде не слишком сильно превышает энергию теплового движения молекул при комнатной температуре, и поэтому их образование и разрушение — легкообратимые процессы. [c.31]

Это соответствует максимальной энергии взаимодействия. При 0 = я /(г) = = —5,1 ккал/молъ, что соответствует минимуму. В последнем положении энергетический барьер вращательного движения составляет величину около 5,1/57 90 кал/град, так что связи в молекуле воды не могут свободно вращаться при комнатной температуре. Все эти величины имеют минимально возможшле значения, так как поправки на поляризуемость и определенные размеры частиц приводят к увеличению силы взаимодействия. [c.445]

И может быть свободным. Опыт показывает, что при комнатной температуре это движение тормозится. Причина торможения, в основном, — отталкивание, возникающее от перекрывания орбиталей С—Н-связей двух фрагментов СН3 при их поворотах. Если СНз-груп-пы расположены так, как показано на рис. 43,а (шахматная форма), атомы Н максимально удалены друг от друга, их отталкивание минимально (молекула рассматривается вдоль связи С—С). Такое расположение ядер отвечает устойчивой равновесной конфигурации с минимумом потенциальной энергии. При затененной форме расположения (рис. 43, б) атомы И сближены до предела, отталкивание между двумя фрагментами СН3 максимально, и потенциальная энергия достигает наивысшего значения II 1/тах)- Величина Утах называется тормозящим потенциалом внутреннего вращения. Если энергия вращения фрагментов ниже Ушах, они совершают крутильные колебания около положения равновесия. Для молекулы этана тормозящий потенциал составляет всего - 13 кДж/моль и преодолевается легко при повышении температуры. Явление заторможенного внутреннего вращения наблюдается помимо этана в перекиси водорода, в молекулах замещенных углеводородов и многих других молекулах. [c.106]

Для ТОГО чтобы оценить значение Д Од с соц. рассмотрим по отдельности каждый из членов правой части уравнения (1.2). Для оценки А сближ примем, что эта величина определяется в первом приближении потерями энтропии связываемой молекулы . В этом случае энтропию сближения (Д5сближ) просто оценить для комплексообразования с белком жесткой сферической молекулы [33]. При некоторых допущениях о стерическом факторе (ограничивающем площадь соприкосновения частиц и их вращательное движение) можно прийти к значениям — 7А5сближ 3—5 ккал/моль (12,6—21 кДж/моль) [33] (здесь и далее в этом параграфе примем значение Т, близкое к комнатной температуре). Если же связывание сопровождают существенные потери также и внутренних вращательных степеней свободы, ассоциация может стать по энтропий еще менее выгодной. Так, оценка энтропии ассоциации с белком линейного дианиона [c.25]

Электронное облако ст-связ,и С—С имеет осевую симметрию, поэтому внутреннее вращение одгсой группы СНз в молекуле относительно другой не должно вы швать де([)ормации связи и может быть свободным. Опыт показывает, что при комнатной температуре это движение тормозится. Причина торможения — взаимодействие несвязанных между собой атомов Н в двух СНз-группах, выраженное в отталкивании электрон ной плотности связей. Если СБ 3-группы расположены так, как показано на рис. 85, а (шахматная форма), атомы Н максимально удалены друг от друга, их отталкивание минимально. Такое расположение ядер отвечает устойчивой равновесной конфигурации с минимумом пдтенциаль-ной энергии. При расположении затененной формы (см. рис. 85, б) атомы Н сближены до предела, отталкивание между двумя фрагментами СН3 максимально и потенциальная энерг 1я достигает наивысшего значения ( тах)- При других положениях величина потенциальной энергии молекулы оказывается промежуточной между двумя экстремальными значениями. Величина называется тормозящим потенциалом внутрен- [c.205]

Ван-дер-ваальсовы молекулы. Как видно из рис. 109, расстоянию 0 отвечает минимум потенциальной энергии. На этом расстоянии система из двух молекул стабильнее, чем молекулы, взятые порознь. Можно ли назвать пару частил в этих условиях молекулярным соединением Ответ определяется соотношением между глубиной потенциальной ямы и о и энергией теплового движения к Т. Последняя при комнатной температуре равна 2500 Дж/моль. Если кТ<и , соединение [c.263]

Следует, однако, отметить, что при комнатной температуре перечисленные парафины находятся в неодинаковых термодинамических состояниях комнатная температура для одних парафинов ближе к точке плавления, для других —далека от нее. Например, СхуНзв плавится при +22°С, тогда как температура плавления СеНи равна —94°С. Повышение температуры гексана от точки плавления до комнатной должно привести к понижению интенсивности межмолекулярной составляющей рассеяния за счет усиления теплового движения молекул, что подтверждается на опыте. [c.218]

В соответствии с (VI. ) различают три типа молекулярных спектров— электронные, колебательные (вибрационные) я вращательные (ротационные) спектры.. Энергии теплового движения достаточно для возбул<дения вращения молекул. Поэтому все молекулы газа уже в условиях комнатной температуры вращаются. Вращательный спектр лежит в дальней инфракрасной области, так как энергии вращательных переходов имеют наименьшую величину (10 — эВ). Колебательные переходы характеризуются энергией при- [c.174]

Эти две формы и неопределенное число промежуточных между ними структур называются конформациями молекулы этана. Таким образом, под конформациями мы будем понимать, различные расположения одной и той же группы атомов в пространстве, которые могут переходить одно в другое без разрыва связей. Очевидно, что из двух изображенных конформаций заторможенная конформация более стабильна, поскольку в ней атомы водорода максимально удалены друг от друга (3,1 А) и любое, так называемое, несвязывающее взаимодействие между ними сведено к минимуму. В случае же заслоненной конформации они расположены ближе всего друг к другу (2,3 А, что лишь немногим меньше суммы их ван-дер-ваальсовых радиусов). Давно известный принцип свободного вращения вокруг просто углерод-углеродной связи в случае этана не нарушается. Как показывают расчеты, заслоненная и заторможенная конформации отличаются по энергии всего лишь на 3 ккал/моль эта разница в энергии достаточно мала и не препятствует свободному превращению одной формы в другую при комнатной температуре за счет энергии обычного теплового движения (вращательная частота при 25 С составляет приблизительно 10 2 в секунду). [c.23]

Поскольку фуллерены достаточно легко растворяются и испаряются, оставаясь устойчивыми на воздухе, их можно исследовать самыми разнообразными методами. Один из наиболее мощных методов - ядерный магнитный резонанс, с помощью которого была подтверждена важная особенность структуры все 60 атомов углерода в молекуле go абсолютно идентичны. Они располагаются так симметрично, чтобы все напряжения были распределены равномерно. Такое равномерное распределение обусловливает довольно сильные углерод-углеродные связи и соответственно достаточную устойчивость. Молекула Сбо-самая симметричная и самая круглая из всех возможных в евклидовом пространстве структура без фаней, заряда и свободных связей. Как показали результаты ЯМР, она свободно вращается, совершая более 100 млн.об./мин. Этим же методом показано, что Сто имеет форму, подобную мячу для регби при комнатной температуре она бысфо вращается вокруг своей длинной оси и прекращает это движение только при температурах ниже температуры жидкого азота. [c.129]