Основы общей химии



бет42/57
Дата15.12.2023
өлшемі2,31 Mb.
#138613
түріУчебное пособие
1   ...   38   39   40   41   42   43   44   45   ...   57
Байланысты:
Химия ч1

Температуры (С), энтальпия (Н0, кДж/моль) и энтропии (S0, Дж/мольК) фазовых переходов некоторых веществ при атмосферном давлении



Вещество

Тип кристалла

Фазовый переход

Плавление -
кристаллизация

Кипение –
конденсация

tпл, С

Н0пл,

S0 пл,

tкип, С

Н0исп,

S0исп,

N2

Молекулярный

-210

0,721

11,4

-195,8

5,59

72,4

CH4

-//-

-182,5

0,938

10,4

-164

8,18

75,0

H2O

-//-

0

6,013

22,0

100

40,683

109,07

C6Н6

-//-

5,5

9,837

35,3

80,1

30,76

87,1

S()

-//-

119,3

1,72

4,4

445

9,2

12,8

Si

Ковалентный

1415

49,8

29,5

3300

356

99,6

AgCl

Ионный

455

13,2

18,1

1557

184

100,5

NaCl

-//-

801

28,2

26,3

1490

138

78,3

MgF2

-//-

1263

58

37,8

2270

274

107,7

Na

Металлический

97,9

2,60

7,01

886

90.1

77,7

Ag

-//-

960,5

11,3

9,2

2167

251

102,9

W

-//-

3420

35,1

9,5

5680

770

129,3

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 6,021023 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.




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   38   39   40   41   42   43   44   45   ...   57




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет