Основы общей химии
жүктеу/скачать 2,31 Mb.
|
Температуры (С), энтальпия (Н0, кДж/моль) и энтропии (S0, Дж/мольК) фазовых переходов некоторых веществ при атмосферном давлении
Жидкое и твердое агрегатные состояния относят к конденсированному состоянию вещества. Оно отличается от газообразного тем, что энергия взаимодействия между частицами, образующими вещество, сравнима по величине или превышает энергию их теплового движения. Это приводит к тому, что среднее расстояние между частицами (между центрами частиц) в газе при нормальных условиях составляет величину ~ 10 их диаметров, тогда как в конденсированном состоянии оно сравнимо с их диаметром. Молярный объем любого газа при нормальных условиях равен 22,4 л/моль, тогда как молярные объемы твердых веществ и жидкостей примерно в 103 раз меньше (0,01–0,05 л/моль). Пример. Расчет средних размеров пространства, занимаемого одной частицей при атмосферном давлении. Газ Жидкость, кристалл Газ. 1 моль газа при нормальных условиях занимает объем V = 22,4 л/моль и содержит 6,021023 молекул (число Авогадро). Средний размер пространства, занимаемого одной частицей: , . Размер молекулы азота (две длины связи) d N2 3 Ǻ. Жидкость. 1 моль жидкого брома (Br2) занимает объем . М=160 г/моль – молярная масса брома, =3,12 г/см3 – плотность жидкого брома, V – молярный объем жидкого брома. Средний размер пространства, занимаемого одной частицей: , . Размер молекулы брома (две длины связи) d Br2 4,56 Ǻ. Кристалл. 1 моль металлического серебра занимает объем М=108 г/моль – молярная масса серебра, =10,50 г/см3 – плотность серебра, V – молярный объем серебра. Средний размер пространства, занимаемого одной частицей: , . Размер атома серебра (два металлических радиуса) d Ag 2,68 Ǻ. В газах частицы находятся в броуновском движении, при этом отсутствуют ближний и дальний порядок в положении частиц. Газ не имеет собственного объема и, соответственно, формы. В жидкостях броуновское движение осложнено наличием более или менее устойчивого ближнего порядка в положении частиц относительно друг друга за счет возникновения химических связей между отдельными частицами. Жидкость имеет собственный объем, но из-за слабого межмолекулярного взаимодействия под действием силы тяжести принимает форму сосуда, в котором она находится. В твердом состоянии вещества энергия взаимодействия между частицами намного превышает энергию теплового движения, что приводит к фиксированию положений частиц в пространстве, вокруг которых они совершают колебательные и вращательные движения. Это определяет наличие у твердых тел собственной формы и объема и большое сопротивление сдвигу. Сравнение энергетических характеристик фазовых переходов свидетельствует о существенно меньшей перестройке вещества при плавлении, чем при испарении. Как видно из табл. 3.1, для всех кристаллов с различным типом химической связи теплота (энтальпия) плавления много меньше теплоты испарения. Энтропия фазового перехода, характеризующая изменение степени упорядоченности системы, также для плавления много меньше, чем для испарения. В газообразном состоянии, где присутствуют слабо или совсем не взаимодействующие между собой молекулы вещества, химическая связь внутри них рассматривается с использованием моделей «классической» ковалентной связи. При рассмотрении конденсированного состояния вещества химическая связь описывается с использованием моделей ковалентной, ионной и металлической связи. При этом необходимо принимать во внимание близкое расположение частиц, образующих систему. Это обстоятельство в ряде случаев (жидкости, молекулярные кристаллы) обусловливает необходимость учитывать существенный вклад межмолекулярного взаимодействия в энергию химических связей. Необходимо отметить, что целый ряд веществ может не иметь одного из агрегатных состояний. Чаще всего это относится к жидкому и газообразному состояниям. Данное обстоятельство связано с соотношением между энергией, необходимой для перевода вещества из одного агрегатного состояния в другое, и энергией, достаточной для разрыва внутримолекулярных химических связей. Например, во многих нерастворимых в воде гидроксидах металлов при нагревании раньше протекает реакция дегидратации (Cu(OH)2 CuO + H2O), а затем происходит плавление вещества. жүктеу/скачать 2,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||