Структура воды нормальных жидкостей

Это можно объяснить тем, что полифункциональная молекула является как бы жесткой матрицей , которая благодаря наличию многих центров связывания стабилизирует структуру окружающей воды в некой заданной конфигурации. В результате уменьшается релаксационная составляющая сжимаемости и теплоемкости. Температурная зависимость сжимаемости воды приближается к линейной, что свойственно нормальной жидкости. Заметим, что определению стабилизация структуры воды разные авторы придают различный смысл. Здесь под ним понимается сохранение геометрии водородных связей и уменьшение разнообразия возможных конфигураций. [c.55]

В таких растворах влияние ионов с отрицательной гидратацией на структуру воды исчезает. Когда концентрации становятся еще выше, область структурно нормальной воды в растворе перестает существовать. Ее структура по существу напоминает структуру расплавленной соли, искаженной присутствием воды (рис. 1.9,в). Это приводит к изменению многих свойств растворов, например растворяющей способности. Некоторые горные породы и минералы, практически не растворяющиеся в чистой воде, хорошо растворяются в концентрированных водных средах промывочных жидкостей. [c.27]

Структурные свойства интересующих нас водно-спиртовых и водно-диоксановых растворов, по-видимому, целесообразно описать, исходя из представлений о структуре чистых жидких компонентов [14]. Спирты, так же как и вода, относятся к ассоциированным жидкостям, т. е. таким, у которых силы, действующие между молекулами, имеют определенное направление в пространстве и локализованы в определенных частях молекулы. Ассоциация спиртов происходит благодаря способности их молекул к образованию водородных связей. Атом кислорода в молекуле спирта связан с протоном и имеет две пары свободных электронов, поэтому можно ожидать образования молекулой спирта от одной до трех водородных связей с соседними молекулами. Однако имеющиеся данные указывают на то, что образуется не более двух водородных связей, причем каждый атом кислорода при образовании одной связи действует как донор протона, а при образовании второй — как протонный акцептор. На основании результатов спектральных и рентгенографических исследований сделано заключение о том, что спирты ассоциированы в цепочки или плоские кольца. Координационные числа для нормальных спиртов С — С4 принимаются равными двум. Степень ассоциации спиртов уменьшается с увели- [c.253]

Обломки кристаллической структуры льда частично сохраняются и при повышении температуры (возможно, с этим связаны особые свойства, приписываемые талой воде). Это приводит к еще одной аномалии плотность воды при нагревании выше температуры плавления продолжает увеличиваться и достигает максимума при 4°С. При дальнейшем повышении температуры некоторое уплотнение за счет дальнейшего разрыва водородных связей и размещения молекул воды в еще не занятых пустотах уже не может конкурировать со снижением плотности в результате обычного теплового расширения в результате вьппе 4°С вода ведет себя, как все прочие нормальные жидкости, т.е. расширяется при нагревании. [c.134]

Как известно, для так называемых нормальных жидкостей скорость звука монотонно уменьшается, а сжимаемость монотонно увеличивается с ростом температуры. Ввиду этого ясно, что аномальные температурные зависимости этих свойств у воды обусловлены особенностями ее структуры, главным образом, изменением структуры с ростом температуры. [c.166]

Уменьшение при увеличении давления можно приписать изменениям в структуре воды. Вероятно, при низких давлениях вода имеет открытую структуру с координационным числом 4, и при этом для течения не требуется заметного дополнительного объема, т. е. п велико. По мере возрастания давления открытая структура, повидимому, разрушается, и при высоких давлениях для образования активированного состояния течения требуется дополнительный объем такой же относительной величины, как и в соединениях, не содержащих гидроксильной группы. При высоких давлениях величина п приближается к постоянному значению. При этом интересно отметить, что для значений п, лежащих между 4 и 5, отношение л / получается несколько меньшим 2, как и для нормальных жидкостей. Можно ожидать, что подобным же образом будут вести себя спирты и другие вещества, в которых в твердом состоянии имеются водородные связи. [c.487]

ОТ скорости потока жидкости. Зависимость эта возникает вследствие того, что течение даже при малых скоростях турбулентно. Для них не действителен закон Гагена—Пуазейля, выражающийся в том, что вязкость не зависит от скорости течения. Этот закон действителен для нормальных жидкостей, течение которых лишь при более высоких скоростях становится турбулентным и которые поэтому при малых и средних скоростях подчиняются данному закону. Исследования в этом отношении на олеате аммония см. [266— 268]. Очень высокая при малых скоростях вязкость сильно падает с ростом скорости, чтобы затем пройти минимум и снова возрастать. Качественно эти наблюдения находят свое объяснение в структуре мыльных растворов. Неупорядоченные сетки и скопления, а также неупорядоченные мицеллы создают значительное сопротивление при течении, с ростом же скорости течения происходит частичная ориентация в направлении потока, в результате чего вязкость понижается. При гораздо более высоких скоростях течения вязкость вновь возрастает вследствие усиливающейся турбулентности, как это имеет место и для очень быстротекущих нормальных жидкостей, функциональная зависимость между вязкостью и скоростью в этой области примерно такая же, как и для чистой воды, только абсолютное значение вязкости здесь выше. [c.352]

Диссипативная структура — это особое состояние сильно неравновесной системы. В таких системах происходит интенсивный перенос энергии, сопровождающийся ее потерями. Это может быть перенос теплоты от нагретого тела к холодному через слой жидкости или передача механической энергии одного движущегося тела другому через слой жидкости или самой жидкой среде. Это может быть также химическая реакция или передача энергии переменного поля частицам феррита и т. д. Течение этих процессов может принимать своеобразный, регулярный характер. Предпочтительность регулярного течения процесса обусловлена тем, что при прочих равных условиях (например разности температур) скорость переноса энергии увеличивается за счет включения дополнительных механизмов переноса. Классический пример диссипативной структуры — регулярные ячейки конвективных потоков среды при теплопередаче, если нагретое тело расположено внизу, а холодное — вверху. В этом случае теплопередача интенсифицируется за счет конвективного переноса теплоты в дополнение к нормальной теплопередаче неподвижной теплопроводной средой. Обычные волны на поверхности воды служат другим примером диссипативной структуры. Здесь, наряду с пространственной регулярностью возмущений поверхности, возникает и регулярность изменения состояния поверхности во времени. Пример чисто временной регулярности дают некоторые колебательные химические реакции. Внешне периодичность реакции может проявлять себя в том, что цвет раствора периодически с частотой несколько раз в минуту изменяется, например, с красного на синий и обратно. Такие колебания продолжаются до окончания реакции, длящейся десятки минут. [c.680]

Процессы кипения и плавления ассоциированной жидкости можно представить как поблочный переход вещества из одной фазы в другую, идущий с разрывом поверхностной пленки. В этом случае возникает аналогия между структурно-подобными соединениями - нормальными парафинами и водой, если предположить, что водородные связи локализованы на ГК-ассоциатах, а межблочное взаимодействие определяется исключительно дисперсионными силами (моделирование структуры ГК-ас-социатов воды по температурам кипения и плавления нормальных парафинов). Тогда, сопоставляя физические характеристики углеводородов нормального строения с аналогичными характеристиками воды можно определить молекулярную массу ГК-ассоциатов воды, исходя из того, что границу раздела фаз преодолевает не индивидуальная молекула воды, а относительно устойчивый ГК-ассоциат. Однако в ассоциированных жидкостях, по сравнению с жесткими структурами ковалентно связанных углеводородных агрегатов, необходимо учитывать своеобразную конформацию плоское распределение агрегатов в жидкости и объемное - в переходной области в процессе испарения воды, когда действием дисперсионных сил поверхности жидкости можно пренебречь. Из анализа температурных зависимостей плавления и кипения парафиновых углеводородов, построенных на основе известных данных [ 1 ], следует, что при температуре 100° С кипит условный у] леводород с молекулярной массой 101,9 а.е. (гексамер) (рис. 3.1) и плавится - углеводород с массой 864 а.е. (таблица 3.1). Температура 0° С соответствует температуре кипения условного углеводорода с молекулярной массой 56 а.е. (табл.3.1) и плавления - углеводорода с массой 191,9 а.е. (рис.3.1). Этим значениям констант условных [c.101]

В целом все изложенное показывает способность граничных слоев жидкостей, находясь в сфере действия поверхностных сил соседней фазы, изменять свою структуру и свойства — модифицироваться . Можно предположить, что эти изменения обратимы, т. е. если эти слои удаляются на достаточное расстояние от поверхности раздела фаз, то они вновь обретают нормальные объемные свойства. В некоторых случаях это непосредственно доказывает опыт. Например, вода, извлеченная из пор в аэросиле, согласно [c.37]

Двухструктурная модель впервые была выдвинута Холлом [355]. Согласно ей, в жидкой воде в равновесии находятся две структуры первая, воспроизводящая в пределах ближнего порядка решетку льда I (структура I) и вторая — более плотная (структура II). Последняя определяется различными авторами по-разному. Холл [355] считает, что структура II соответствует плотнейшей упаковке молекул воды. Гротхейм и Крог-Му [356] принимают за структуру II воду в гипотетическом состоянии нормальною жидкости. Михайлов и Сырников [357], Намиот [358] отождествляют эту структуру с решеткой льда, в которой все пустоты заполнены молекулами воды. В этом случае двухструктурная модель близка к льдоподобной. [c.163]

При высоких давлениях вязкость жидкостей значительно увеличивается, причем чем сложнее структура молекулы жидкости, тем больше влияние давления. Например, по данным Бриджмена, по сравнению с нормальным давлением при 1200 МПа, вязкость ртути увеличивается на 0,32, а изобутилового спирта на 790 вязкость воды возрастает всего в два раза. Графически эта зависимость почти линейна. Для расчета вязкости жидкостей при повы- 1,мПа-с [c.259]

Образование кристаллической структуры льда I из свободной воды при нормальном атмосферном давлении происходит при 0° С. Однако процесс кристаллизация воды в этих условиях имеет особенности, которые связаны с анизотропией физических свойств воды и различиями в мезо-генных свойствах ее ассоциированных фазовых состояний (ион-кристаллитах). Так можно наблюдать, как в ней образуются линейные включения в формирующейся структуре. Образование газовых структур, как это следует из анализа, проведенного в главе I, происходит в результате неравновесного фазового перехода отличной от льда I кристаллической структуры (аморфного типа) в воде. При этом микровключения цилиндрической формы во льду I испытывают большее охлаждение и распадаются при изменении сплошности граничащей со льдом пленки с образованием кристаллизационно-деформационно-тепловой неустойчивости. Подобное происходит, если температура фазового перехода микровключений и прилегающей к ассоциату жидкости ниже, чем температура перехода льда I при нормальном атмосферном давлении. [c.72]

Аналогичные выражения справедливы для теплоемкости п коэффициента теплового расширения. Структурные величины обычно сильно зависят от температуры. При комнатных (и более низких) температурах структурные вклады аномально велики. Так, в случае сжимаемости KstrlKoa ., b [170], в то время как для большинства других жидкостей это отношение меньше единицы [171]. В конечном счете все аномалии воды обусловлены лабильностью структуры воды в отношении воздействия теплом или давлением. В ряду наиболее характерных аномалий воды — резко нелинейная температурная зависимость объема, сжимаемости и теплоемкости с положительной второй производной. Это проиллюстрировано на рис. 3.7 на примере объема и сжимаемости воды и, для сравнения, сжимаемости нормальных жидкостей — спиртов и ртути [172—175]. [c.52]

Одним из наиболее четких критериев изменений, происходящих в структуре воды, является изменение температуры максимальной плотности водных растворов [28], при которой уменьшение объема, обусловленное разрушением структуры воды, компенсируется нормальным термическим расширением жидкости. При более высокой температуре термическое расширение оказывается большим, чем сжатие жидкости в результате разрушения структуры и перехода к более плотной упаковче молекул воды. При температурах ниже температуры максимальной плотности термическое расширение меньше, чем сжатие жидкости, вызванное разрушением клатратной ажурной структуры воды. Отсюда следует, что вещества, упрочняющие структуру воды при растворении, повышают, а вещества, разрушающие эту структуру, понижают температуру максимальной плотности раствора. Та- [c.16]

Уэлрафен соотнес межмолекулярные полосы с нормальными. модами колебания структуры воды, состоящей из ияти молекул, соединенных водородными связями (рис. 4.25). Эта модель была выбрана на основании рентгенографических данных (см. п. 4.2.1), которые показывают, что некоторая часть молекул воды имеет тетраэдральную конфигурацию в жидкости. Для простоты предполагается, что модель имеет симметрию -iv- Поскольку нор-.мальные моды включают три неси.мметричные деформации, соответствующие либрациям трех молекулярных -лю.ментов инерции, Уэлрафен [369, 371[ приписал три компонента , этим модам. Далее, модель предсказывает четыре моды растяжения водорол ЮЙ связи. Поэтому Уэлрафен отпес полосу вблизи 175 см к этим молам. Остальные нормальные моды относятся к симметричным деформациям, соответствующим изгибу водородных связей. Полоса при частоте 60 см была приписана к этим модам. Для мод симметричной деформации и изгиба водородных связей возможны только малые изотопные эффекты, так как целые молекулы воды, а пе отдельные атомы водорода являются колеблю-ш,имися массами в этих случаях. [c.247]

Для объяснения аномальности коэффициента термического расширения воды следует принять во внимание, что наблюдаемое термическое расширение меньше, чем можно ожидать, исходя из увеличения эффективного радиуса молекулы при термическом расширении структурного каркаса. Действительно, заполнение пустот при повышении температуры влияет на тепловое расширение противоположно тому, как влияет увеличение эффективных радиусов. Увеличение давления так же, как и увеличение температуры, способствуют заполнению структурных пустот. Таким образом, при высоких давлениях большинство пустот уже занято и увеличение температуры может привести к заполнению только еще небольшого числа свободных пустот. Следовательно, с повышением давления коэффициент термического расширения будет уменьшаться. Однако при очень высоких давлениях (когда большинство пустот уже заполнено) основным результатом повышения температуры будет увеличение эффективных радиусов молекул, а заполнение незначительного числа оставшихся пустот будет иметь второстепенное значение. В результате коэффициент термического расширения в этом интервале давлений будет возрастать. Из-за нарушения ближнего порядка в воде при температурах 40—50 °С льдоподобность структуры будет иметь меньшее значение для изменения объема под действием температуры и давления. Таким образом, при повышенных температурах коэффициент термичесгКого расширения воды уменьшается так же, как и для большинства нормальных жидкостей. Аналогичным образом можно объяснить поведение сжимаемости воды. [c.49]

Результаты исследования адсорбции различных веществ на цеолитах не всегда могут быть объяснены, исходя из представлений о полной регулярности решетки цеолитов. Нельзя, нанример, объяснить молекулярноситовым эффектом ограниченность адсорбции метилового и этилового спиртов на цеолите КА, не сделав заключения о недоступности для молекул СН3ОН и СаН ОН значительной части объема полостей в цеолите, доступных для адсорбции молекул воды, т. е. о структурной неравноценности разных частей этих объемов или, в противном случае, о значительных различиях плотности упаковки молекул в каналах цеолитов от их упаковки в нормальных жидкостях. Известно также, что синтетические мордениты, получаемые разными авторами при идентичности их состава и близости структуры, определяемой из рентгеновских данных, [c.238]

Особое место среди адсорбентов занимают цеолиты — алюмосиликаты с общей химической формулой Мег/пО А12О3Х X ЗЮг-г/Н О где Ме — катион щелочного металла (На, К, Са), п —его валентность. Они отличаются регулярной структурой пор, заполненных при нормальных температурах водой, которая легко удаляется при нагревании, уступая освободившийся объем другим жидкостям или газам. Это позволяет использовать цеолиты для осушки и разделения веществ. Особенность цеолитов состоит в том, что их адсорбционные полости соединены между собой окнами определенного диаметра, пропускающими, естественно, только молекулы меньшего размера, но задерживающими более крупные. Благодаря способности разделения смесей, состоящих из молекул различных размеров, цеолиты получили название молекулярныхсит. [c.618]

Свойства эмульсоидных растворов (стр. 173) и структура молекулы целлюлозы (стр. 160) заставили предположить, что чрез вычайно высокая вязкость растворов эфиров целлюлозы вызывается ценеобразиыми молекулами с большим молекулярным весом. Если принять во внимание, что нри гидролизе целлюлозы происходит ее деградация, то станет ясно, что таким образом, т. е. производя гидролиз до или после этерификации, можно понизить вязкость раствора эфиров целлюлозы. Было найдено, что при нагревании нормальной нитроцеллюлозы до 130°С в воде иод давлением она претерпевает измеиеиия, не сопровождающиеся заметным понижением содержания азота (составляющего приблизительно от 11 до 12%), но выражающиеся в значительном иони-я еиии вязкости ее растворов, В этом состоял первый ван иый шаг па пути к широкому практическому использованию целлюлозных лаков. Однако такая деградация приводит к ухудшению качества нленки, так что нежелательно вести процесс дальше, чем это необходимо. Добавлением к раствору жидкости, смешивающейся с растворителем, но не являющейся растворителем для нитроцеллюлозы, может быть достигнуто и дальнейшее понижение вязкости растворов. Это можно объяснить десольватацией молекул целлюлозы, о которой уже была речь на стр. 187. Комбинированием этих двух процессов создается возможность получать растворы эфиров целлюлозы в достаточно высокой концентрации и с умеренной вязкостью. [c.324]

Большой интерес представляет эффект превращения эмульсии типа А/В в эмульсию типа В/А. Вообще говоря, такое обращение можно вызвать, создав условия, при которых эмульсия противоположного типа нормально устойчива. Во-первых, если внутренняя фаза состоит из однородных жестких сферических частиц, то эмульсия должна обращаться при ф больше 0,74. Как указывалось в разд. ХП-З, этой величине ф соответствует плотная упаковка частиц. На самом деле капельки эмульсии, конечно, способны к деформации и не являются моно-дисиерсными, поэтому приведенный критерий обратимости имеет лишь ограниченное применение. В работе [15] обращение стабилизированных стеаратом натрия эмульсий бензол — вода из М/В в В/М наблюдалось при увеличении ф почти до идеального значения 0,74. По данным работы [43], кремы холодного приготовления обращаются при ф = 0,45. По данным Робертсона [44], критическая величина ф достигает 0,9, а Пиккеринг [45], используя в качестве эмульгируюп его агента мыло, получил эмульсии типа М/В, содержащие до 99 об. % масла. Таким образом, хотя введение в эмульсию дополнительного количества внутренней фазы и может приводить к ее обращению, нельзя с уверенностью сказать, что это произойдет именно при теоретическом значении ф, равном 0,74. Как показал Себба [45а], в предельном случае возможно образование двухжидкостных пен — эмульсий, в которых капельки внутренней жидкости образуют ячеистую структуру с тонкими прослойками внешней жидкости. Внешне такие эмульсии выглядят как пены. [c.400]

При обработке геля водой происходит значительное изменение структуры пор. Лэмберт и его сотрудники ] нашли, что в геле окиси яшлеза, обработанном водой, объем капиллярных пор меньше, чем в необработанном геле. Количества спирта и бензола, адсорбированные при насыщении, составляли соответственно 0,284, 0,274 см жидкости на 1 г для нормального геля и 0,215 и 0,205 сл /г для геля, обработанного водой, С другой стороны, средний диаметр капилляров геля, обработанного водой, в 5—6 раз больше, чем в исходном геле, как было указано выше. Подобные результаты не противоречат друг другу они просто указывают на то, что в геле, обработанном водой, количество пор уменьшается, [c.564]

Эти явления были известны давно. Много исследований в этой области выполнено Солнером [G49, S51, 64, 75, 76, 84], который измерял аномальный осмос, сравнивая скорости движения жидкости через заряженные мембраны, разделяющие воду и раствор электролита, со скоростями потоков, получающимися при использовании растворов неэлектролитов сравниваемой концентрации. Такие динамические методы необходимы ввиду того, что измерение давления в статической системе почти невозможно, так как диффузия электролита через мембрану препятствует наступлению равновесия. Как показали Дрей и сотр. IS75J, Гримм и Солнер [G49], лучшим методом опраделения величины аномального осмоса является применение в двух сериях поточных измерений с одним и тем же раствором электролита мембраны, которой можно придать обратный знак заряда и которая не изменяет геометрическую структуру при переходе от заряженного к незаряженному состоянию. Поскольку с незаряженной мембраной наблюдается только нормальный осмос, разница между двумя скоростями составляет аномальную часть потока. [c.116]

На оксиде алюминия часто проводят разделение смесей постоянных газов или углеводородов С1 — С4, на силикагеле — разделение смесей СО, СО2, N2, углеводородов С1 — С4, оксидов азота и т. д., на молекулярных ситах — разделение смесей редких газов, О2, N2, нормальных парафинов и т. д. Некоторые пористые полимеры используются как специальные типы хроматографических адсорбентов. Хорошо известны сополимеры стирола и дивинилбензола, поступающие в продажу под названиями порапак (Р, Q, Р, 5, Т, Ы), хромосорб 101—105 и сина-хром. Они характеризуются определенной удельной поверхностью (100—500 м /г), однородной структурой пор, относительно хорошей термостабильностью (обычно до 250 °С). Порапаки Риф — неполярные сорбенты, а порапаки К, 5, Т и N — сорбенты средней полярности. Их поверхность модифицирована специальными мономерами. Синахром похож на порапак Р и хромосорб 102. Механизм разделения на этих сорбентах выяснен не полностью, предполагается, что в системах газ — жидкость и газ — твердый носитель физико-химические взаимодействия сочетаются с чисто химическими. Сорбенты этого типа предпочтительны при разделении полярных соединений, например воды, свободных жирных кислот, спиртов и т. д., на большинстве других адсорбентов их четкого разделения добиться не удается (образуются хвосты). [c.187]

Общие свойства алкиламинов. Свойства аминов зависят как от числа атомов углерода в радикале, так и от структуры молекулы. С увеличением молекулярного веса амина ослабевает типичный, напоминающий аммиак запах и уменьщается его растворимость в воде. Низкомолекулярные соединения (различные метиламины и этиламин) при нормальных условиях представляют собой газы, а амины со средним молекулярным весом (пропиламин или диэтиламин) являются жидкостями. Температуры вспышки низших и средних аминов сравнительно низки. Пары аминов образуют с воздухом взрывчатые смеси. Амины сравнительно чувствительны к действию окислителей. [c.315]

Радикал R в этом соединении может быть остатком низших алифатических спиртов и циклических, или простых гликолевых эфиров. Несмотря на наличие большого числа атомов кислорода в структуре этих карбонатов, они очень слабо растворяются в воде. Ацилирование лактатов хлорформиатом проводят в присутствии пиридина и серного эфира при температуре около — 18° С. Эти сложные эфиры представляют собой большей частью бесцветные вязкие жидкости. Зависимость вязкости от строения спиртового остатка (радикал R) приведена в табл. 235. В ряду спиртов жирного ряда нормального строения или простых к-алкилгли-колевых эфиров вязкость уменьшается с увеличением длины цени. С разветвлением спиртового остатка, с введением радикала циклической структуры или гетероатома вязкость всегда возрастает. Отношение вязкостей при 40 и 20° С возрастает для гомологического ряда с увеличением числа атомов углерода в спиртовых остатках. Вязкость изомеров всегда выше вязкости соответствующих соединений нормального строения. Сложные метиловые, метоксиэтиловые и тетрагидрофурфуриловые эфиры малоустойчивы к кипящей воде. [c.679]

Из общего Е ида уравнения (1) ясно, что при /С<1 для кривых, и.меющих максимум 0,,/0 , константа В положительна, а константа Л отрицательна. Следовательно, в данном уравнении чл( и ВР ответственен за аномальное, по сравненню с неассоциированными жидкостями, увеличение коэффициента самодиффузии молекул воды с ростом давления. По величине В можно судить о степени этой аномальности, т. е., в конечном счете, о степеии сохранности льдоподобной структуры. Член ЛР описывает нормальное уменьшение 0,,10 при увеличении гидростатического сжатия. [c.109]

Согласно полученным в [45] результатам зародышами кавитации могут быть бабстонные кластеры, стабильно присутствующие в растворах жидкость + газ (например, дистиллированная вода), в том числе при наличии в них следов ионогенных ПАВ. Звуковое облучение кластера стимулирует (в фазе отрицательного давления) его быструю коалесценцию с образованием газового пузырька, имеющего радиус в водном растворе при нормальных условиях 50 нм. Представления о бабстонно-кластерной структуре, по мнению авторов, также объясняют картину возникновения всплывающих газовых пузырьков на начальном этапе нагрева жидкости, когда ее температура еще далека от точки кипения и вероятность образования поровых зародышей мала. [c.22]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология