Μέγεθος ενός μορίου χλωρίου σε μικρά. Πώς το μέγεθος ενός μορίου επηρεάζει τις ελκτικές δυνάμεις; Το χλώριο είναι ο πιο πονηρός από τους ρύπους του νερού.

Όταν δύο ή περισσότερα άτομα εισέρχονται σε χημικούς δεσμούς μεταξύ τους, σχηματίζονται μόρια. Δεν έχει σημασία αν αυτά τα άτομα είναι ίδια ή αν είναι τελείως διαφορετικά μεταξύ τους τόσο σε σχήμα όσο και σε μέγεθος. Θα καταλάβουμε ποιο είναι το μέγεθος των μορίων και από τι εξαρτάται.

Τι είναι τα μόρια;

Για χιλιετίες, οι επιστήμονες έκαναν εικασίες για το μυστήριο της ζωής, για το τι ακριβώς συμβαίνει στην προέλευσή της. Σύμφωνα με τους αρχαιότερους πολιτισμούς, η ζωή και τα πάντα σε αυτόν τον κόσμο αποτελούνται από τα βασικά στοιχεία της φύσης - γη, αέρας, άνεμος, νερό και φωτιά. Ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου, πολλοί φιλόσοφοι άρχισαν να προβάλλουν την ιδέα ότι όλα τα πράγματα αποτελούνται από μικροσκοπικά, αδιαίρετα πράγματα που δεν μπορούν να δημιουργηθούν και να καταστραφούν.

Ωστόσο, μόνο μετά την εμφάνιση της ατομικής θεωρίας και της σύγχρονης χημείας, οι επιστήμονες άρχισαν να υποθέτουν ότι τα σωματίδια που λαμβάνονται μαζί προκάλεσαν τα βασικά δομικά στοιχεία όλων των πραγμάτων. Έτσι εμφανίστηκε ο όρος που στα πλαίσια της σύγχρονης σωματιδιακής θεωρίας αναφέρεται στις μικρότερες μονάδες μάζας.

Με τον κλασικό του ορισμό, ένα μόριο είναι το μικρότερο σωματίδιο μιας ουσίας που βοηθά στη διατήρηση των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων της. Αποτελείται από δύο ή περισσότερα άτομα, καθώς και από ομάδες ίδιων ή διαφορετικών ατόμων που συγκρατούνται μεταξύ τους από χημικές δυνάμεις.

Ποιο είναι το μέγεθος των μορίων; Στην 5η τάξη, η φυσική ιστορία (ένα σχολικό μάθημα) δίνει μόνο μια γενική ιδέα για τα μεγέθη και τα σχήματα, αυτό το θέμα μελετάται λεπτομερέστερα στα μαθήματα χημείας του γυμνασίου.

Παραδείγματα μορίων

Τα μόρια μπορεί να είναι απλά ή πολύπλοκα. Ορίστε μερικά παραδείγματα:

• H 2 O (νερό);
• Ν2 (άζωτο);
• O 3 (όζον);
• CaO (οξείδιο του ασβεστίου);
• C 6 H 12 O 6 (γλυκόζη).

Τα μόρια που αποτελούνται από δύο ή περισσότερα στοιχεία ονομάζονται ενώσεις. Άρα, το νερό, το οξείδιο του ασβεστίου και η γλυκόζη είναι σύνθετα. Δεν είναι όλες οι ενώσεις μόρια, αλλά όλα τα μόρια είναι ενώσεις. Πόσο μεγάλα μπορεί να είναι; Ποιο είναι το μέγεθος ενός μορίου; Είναι γνωστό ότι σχεδόν τα πάντα γύρω μας αποτελούνται από άτομα (εκτός από το φως και τον ήχο). Το συνολικό τους βάρος θα είναι η μάζα του μορίου.

Μοριακή μάζα

Όταν μιλάμε για το μέγεθος των μορίων, οι περισσότεροι επιστήμονες ξεκινούν από το μοριακό βάρος. Αυτό είναι το συνολικό βάρος όλων των συστατικών του ατόμων:

• Το νερό, που αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου (με μία μονάδα ατομικής μάζας το καθένα) και ένα άτομο οξυγόνου (16 μονάδες ατομικής μάζας), έχει μοριακό βάρος 18 (ακριβέστερα, 18,01528).
• Η γλυκόζη έχει μοριακό βάρος 180.
• Το DNA που είναι πολύ μακρύ μπορεί να έχει μοριακό βάρος που είναι περίπου 1010 (το κατά προσέγγιση βάρος ενός ανθρώπινου χρωμοσώματος).

Μέτρηση σε νανόμετρα

Εκτός από τη μάζα, μπορούμε επίσης να μετρήσουμε πόσο μεγάλα είναι τα μόρια σε νανόμετρα. Μια μονάδα νερού έχει διάμετρο περίπου 0,27 Nm. Το DNA έχει διάμετρο έως 2 nm και μπορεί να εκτείνεται έως και αρκετά μέτρα σε μήκος. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς μπορούν να χωρέσουν τέτοιες διαστάσεις σε ένα κελί. Η αναλογία μήκους προς πάχος του DNA είναι εκπληκτική. Είναι 1/100.000.000, που είναι σαν ανθρώπινη τρίχα όσο το μήκος ενός γηπέδου ποδοσφαίρου.

Σχήματα και μεγέθη

Ποιο είναι το μέγεθος των μορίων; Έρχονται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη. Το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα είναι από τα μικρότερα, οι πρωτεΐνες είναι από τα μεγαλύτερα. Τα μόρια είναι στοιχεία που αποτελούνται από άτομα που συνδέονται μεταξύ τους. Η κατανόηση της εμφάνισης των μορίων είναι παραδοσιακά μέρος της χημείας. Εκτός από την ακατανόητα περίεργη χημική τους συμπεριφορά, ένα από τα σημαντικά χαρακτηριστικά των μορίων είναι το μέγεθός τους.

Πού μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο να γνωρίζουμε πόσο μεγάλα είναι τα μόρια; Η απάντηση σε αυτό και σε πολλά άλλα ερωτήματα βοηθάει στον τομέα της νανοτεχνολογίας, καθώς η έννοια των νανορομπότ και των έξυπνων υλικών ασχολείται απαραίτητα με τις επιπτώσεις του μοριακού μεγέθους και του σχήματος.

Ποιο είναι το μέγεθος των μορίων;

Στον βαθμό 5, η φυσική ιστορία σε αυτό το θέμα δίνει μόνο γενικές πληροφορίες ότι όλα τα μόρια αποτελούνται από άτομα που βρίσκονται σε συνεχή τυχαία κίνηση. Στο γυμνάσιο, μπορείτε ήδη να δείτε δομικούς τύπους σε εγχειρίδια χημείας που μοιάζουν με το πραγματικό σχήμα των μορίων. Ωστόσο, είναι αδύνατο να μετρήσετε το μήκος τους με έναν συνηθισμένο χάρακα και για να το κάνετε αυτό, πρέπει να γνωρίζετε ότι τα μόρια είναι τρισδιάστατα αντικείμενα. Η εικόνα τους στο χαρτί είναι μια προβολή σε ένα δισδιάστατο επίπεδο. Το μήκος ενός μορίου μεταβάλλεται από τους δεσμούς των μηκών των γωνιών του. Υπάρχουν τρεις βασικοί:

• Η γωνία ενός τετραέδρου είναι 109° όταν όλοι οι δεσμοί αυτού του ατόμου με όλα τα άλλα άτομα είναι απλοί (μόνο μία παύλα).
• Η γωνία ενός εξαγώνου είναι 120° όταν ένα άτομο έχει έναν διπλό δεσμό με ένα άλλο άτομο.
• Η γωνία γραμμής είναι 180° όταν ένα άτομο έχει είτε δύο διπλούς δεσμούς είτε έναν τριπλό δεσμό με ένα άλλο άτομο.

Οι πραγματικές γωνίες συχνά διαφέρουν από αυτές τις γωνίες επειδή πρέπει να ληφθούν υπόψη μια ποικιλία επιδράσεων, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων.

Πώς να φανταστείτε το μέγεθος των μορίων: παραδείγματα

Ποιο είναι το μέγεθος των μορίων; Στην 5η τάξη, οι απαντήσεις σε αυτή την ερώτηση, όπως έχουμε ήδη πει, είναι γενικής φύσεως. Οι μαθητές γνωρίζουν ότι το μέγεθος αυτών των συνδέσεων είναι πολύ μικρό. Για παράδειγμα, αν μετατρέψετε ένα μόριο άμμου σε έναν κόκκο άμμου σε ολόκληρο κόκκο άμμου, τότε κάτω από την προκύπτουσα μάζα θα μπορούσατε να κρύψετε ένα σπίτι με πέντε ορόφους. Ποιο είναι το μέγεθος των μορίων; Η σύντομη απάντηση, που είναι και πιο επιστημονική, είναι η εξής.

Το μοριακό βάρος εξισώνεται με την αναλογία της μάζας ολόκληρης της ουσίας προς τον αριθμό των μορίων της ουσίας ή την αναλογία της μοριακής μάζας προς τη σταθερά του Avogadro. Η μονάδα μέτρησης είναι το κιλό. Το μέσο μοριακό βάρος είναι 10 -23 -10 -26 kg. Ας πάρουμε για παράδειγμα το νερό. Το μοριακό του βάρος θα είναι 3 x 10 -26 kg.

Πώς το μέγεθος ενός μορίου επηρεάζει τις ελκτικές δυνάμεις;

Υπεύθυνη για την έλξη μεταξύ των μορίων είναι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η οποία εκδηλώνεται μέσω της έλξης των αντίθετων και της απώθησης παρόμοιων φορτίων. Η ηλεκτροστατική δύναμη που υπάρχει μεταξύ των αντίθετων φορτίων κυριαρχεί στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων και μεταξύ των μορίων. Η βαρυτική δύναμη είναι τόσο μικρή σε αυτή την περίπτωση που μπορεί να αγνοηθεί.

Σε αυτή την περίπτωση, το μέγεθος του μορίου επηρεάζει τη δύναμη έλξης μέσω του ηλεκτρονιακού νέφους των τυχαίων παραμορφώσεων που συμβαίνουν κατά την κατανομή των ηλεκτρονίων του μορίου. Στην περίπτωση των μη πολικών σωματιδίων που παρουσιάζουν μόνο ασθενείς αλληλεπιδράσεις van der Waals ή δυνάμεις διασποράς, το μέγεθος των μορίων έχει άμεση επίδραση στο μέγεθος του νέφους ηλεκτρονίων που περιβάλλει το καθορισμένο μόριο. Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο μεγαλύτερο είναι το φορτισμένο πεδίο που το περιβάλλει.

Ένα μεγαλύτερο νέφος ηλεκτρονίων σημαίνει ότι μπορούν να συμβούν περισσότερες ηλεκτρονικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ γειτονικών μορίων. Ως αποτέλεσμα, ένα μέρος του μορίου αναπτύσσει ένα προσωρινό θετικό μερικό φορτίο, ενώ το άλλο μέρος αναπτύσσει ένα αρνητικό. Όταν συμβεί αυτό, το μόριο μπορεί να πολώσει το ηλεκτρονιακό νέφος του γειτονικού. Η έλξη συμβαίνει επειδή η μερική θετική πλευρά ενός μορίου έλκεται από τη μερική αρνητική πλευρά του άλλου.

συμπέρασμα

Ποιο είναι λοιπόν το μέγεθος των μορίων; Στη φυσική επιστήμη, όπως ανακαλύψαμε, μπορεί κανείς να βρει μόνο μια εικονική ιδέα της μάζας και του μεγέθους αυτών των μικρότερων σωματιδίων. Γνωρίζουμε όμως ότι υπάρχουν απλές και σύνθετες ενώσεις. Και το δεύτερο μπορεί να περιλαμβάνει κάτι τέτοιο όπως ένα μακρομόριο. Είναι μια πολύ μεγάλη μονάδα, όπως μια πρωτεΐνη, η οποία συνήθως δημιουργείται από τον πολυμερισμό μικρότερων υπομονάδων (μονομερών). Συνήθως αποτελούνται από χιλιάδες άτομα ή περισσότερα.

Kikoin A.K. Μια απλή μέθοδος για τον προσδιορισμό του μεγέθους των μορίων // Kvant. - 1983. - Αρ. 9. - Γ.29-30.

Κατόπιν ειδικής συμφωνίας με τη συντακτική επιτροπή και τους συντάκτες του περιοδικού "Kvant"

Στη μοριακή φυσική, οι κύριοι «δρώντες» είναι τα μόρια, τα αφάνταστα μικρά σωματίδια που αποτελούν όλες τις ουσίες του κόσμου. Είναι σαφές ότι για τη μελέτη πολλών φαινομένων είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τι είναι, μόρια. Συγκεκριμένα ποιες είναι οι διαστάσεις τους.

Όταν μιλάμε για μόρια, συνήθως θεωρούνται μικρές, ελαστικές, σκληρές μπάλες. Επομένως, το να γνωρίζεις το μέγεθος των μορίων σημαίνει να γνωρίζεις την ακτίνα τους.

Παρά τη μικρότητα των μοριακών μεγεθών, οι φυσικοί έχουν καταφέρει να αναπτύξουν πολλούς τρόπους για να τα προσδιορίσουν. Το Physics 9 μιλάει για δύο από αυτά. Κάποιος εκμεταλλεύεται την ιδιότητα κάποιων (πολύ λίγων) υγρών να απλώνονται με τη μορφή φιλμ πάχους ενός μορίου. Σε ένα άλλο, το μέγεθος των σωματιδίων προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας μια σύνθετη συσκευή - έναν προβολέα ιόντων.

Υπάρχει, ωστόσο, ένας πολύ απλός, αν και όχι ο πιο ακριβής, τρόπος υπολογισμού των ακτίνων των μορίων (ή των ατόμων) Βασίζεται στο γεγονός ότι τα μόρια μιας ουσίας, όταν αυτή βρίσκεται σε στερεή ή υγρή κατάσταση, μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι στενά γειτονικά μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, για μια πρόχειρη εκτίμηση, μπορούμε να υποθέσουμε ότι ο όγκος Vκάποια μάζα Μουσία είναι απλώς ίση με το άθροισμα των όγκων των μορίων που περιέχονται σε αυτήν. Τότε παίρνουμε τον όγκο ενός μορίου διαιρώντας τον όγκο Vανά αριθμό μορίων Ν.

Ο αριθμός των μορίων σε ένα σώμα μάζας Μισούται με \(~N_a \frac(m)(M)\), όπου Μ- μοριακή μάζα της ουσίας ΝΤο A είναι ο αριθμός του Avogadro. Εξ ου και ο όγκος VΤο 0 ενός μορίου προσδιορίζεται από την ισότητα

\(~V_0 = \frac(V)(N) = \frac(V M)(m N_A)\) .

Αυτή η έκφραση περιλαμβάνει την αναλογία του όγκου μιας ουσίας προς τη μάζα της. Η αντίστροφη σχέση \(~\frac(m)(V) = \rho\) είναι η πυκνότητα της ύλης, έτσι ώστε

\(~V_0 = \frac(M)(\rho N_A)\) .

Η πυκνότητα σχεδόν οποιασδήποτε ουσίας μπορεί να βρεθεί σε πίνακες προσβάσιμους σε όλους. Η μοριακή μάζα είναι εύκολο να προσδιοριστεί εάν είναι γνωστός ο χημικός τύπος της ουσίας.

\(~\frac(4)(3) \pi r^3 = \frac(M)(\rho N_A)\) .

από όπου παίρνουμε την έκφραση για την ακτίνα του μορίου:

\(~r = \sqrt (\frac(3M)(4 \pi \rho N_A)) = \sqrt (\frac(3)(4 \pi N_A)) \sqrt (\frac(M)(\rho) )\) .

Η πρώτη από αυτές τις δύο ρίζες είναι σταθερή τιμή ίση με ≈ 7,4 10 -9 mol 1/3, οπότε ο τύπος για rπαίρνει τη μορφή

\(~r \περίπου 7,4 \cdot 10^(-9) \sqrt (\frac(M)(\rho)) (m)\) .

Για παράδειγμα, η ακτίνα ενός μορίου νερού που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο είναι r B ≈ 1,9 10 -10 m.

Η περιγραφόμενη μέθοδος προσδιορισμού των ακτίνων των μορίων δεν μπορεί να είναι ακριβής, μόνο και μόνο επειδή οι μπάλες δεν μπορούν να τοποθετηθούν έτσι ώστε να μην υπάρχουν κενά μεταξύ τους, ακόμη και αν βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους. Επιπλέον, με μια τέτοια «συσκευασία» μορίων μπάλας, οι μοριακές κινήσεις θα ήταν αδύνατες. Ωστόσο, οι υπολογισμοί των μεγεθών των μορίων σύμφωνα με τον τύπο που δίνεται παραπάνω δίνουν αποτελέσματα που σχεδόν συμπίπτουν με τα αποτελέσματα άλλων μεθόδων, οι οποίες είναι ασύγκριτα πιο ακριβείς.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΑΡΧΙΚΗ ΤΑΞΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΟΥΣΙΑΣ

Η επίλυση προβλημάτων σε αυτό το θέμα θα πρέπει να βοηθήσει τους μαθητές να αναπτύξουν αρχικές έννοιες σχετικά με τη μοριακή δομή των ουσιών.

Στα καθήκοντα, είναι απαραίτητο να εξεταστούν, πρώτα απ 'όλα, τέτοια γεγονότα, η επιστημονική εξήγηση των οποίων οδηγεί αναπόφευκτα στην ιδέα ότι τα σώματα αποτελούνται από τα μικρότερα σωματίδια - μόρια.

Στη συνέχεια, θα πρέπει να λυθούν ορισμένα προβλήματα που δίνουν την έννοια του μεγέθους των μορίων, καθώς και των ιδιοτήτων, της κίνησης και της αλληλεπίδρασής τους. Λόγω της ανεπαρκούς μαθηματικής προετοιμασίας των μαθητών, οι περισσότερες εργασίες θα πρέπει να είναι υψηλής ποιότητας.

Θα πρέπει επίσης να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή σε πειραματικά προβλήματα. Οι μαθητές μπορούν να εκτελέσουν απλές πειραματικές εργασίες στο σπίτι.

Οι πληροφορίες που λαμβάνονται σχετικά με τη μοριακή δομή των ουσιών χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να εξηγηθεί η διαφορά μεταξύ των στερεών, υγρών και αέριων καταστάσεων της ύλης.

1. Η ύπαρξη μορίων. Μεγέθη μορίων

Είναι χρήσιμο να αποσαφηνιστεί και να εμβαθύνει η αρχική έννοια των μορίων και των μεγεθών τους με τη βοήθεια εργασιών στις οποίες δίνονται φωτογραφίες μορίων που λαμβάνονται με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Η επίλυση προβλημάτων που δείχνουν τη σύνθετη δομή των μορίων είναι προαιρετική. Όμως σε ένα εισαγωγικό σχέδιο, ειδικά σε τάξεις με ισχυρές ακαδημαϊκές επιδόσεις, μπορούν να εξεταστούν 2-3 εργασίες, που δείχνουν ότι τα μόρια των σύνθετων ουσιών αποτελούνται από μικρότερα σωματίδια - άτομα.

Μαζί με τα ποιοτικά προβλήματα, είναι δυνατό να δοθούν εργασίες για απλούς υπολογισμούς των απόλυτων και σχετικών μεγεθών των μορίων.

43. Το σχήμα 11 δείχνει μια φωτογραφία ενός στερεού σωματιδίου που τραβήχτηκε με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Οι οποίες

Ρύζι. 11. (δείτε σάρωση)

μπορεί να εξαχθεί συμπέρασμα με βάση αυτή τη φωτογραφία για τη δομή ενός στερεού σώματος; Χρησιμοποιώντας την κλίμακα που υποδεικνύεται στη φωτογραφία, προσδιορίστε το μέγεθος ενός σωματιδίου - ενός μορίου.

Λύση. Εφιστάται η προσοχή στο γεγονός ότι όλα τα μόρια είναι ίδια, είναι διατεταγμένα σε ένα συμπαγές σώμα με μια ορισμένη σειρά και έχουν τόσο πυκνή συσκευασία που μόνο μικρά κενά παραμένουν μεταξύ τους.

Για τον προσδιορισμό της διαμέτρου των μορίων, μετράται ο αριθμός τους (50) σε καθορισμένη απόσταση 0,00017 cm και, υπολογίζοντας, βρίσκουν ότι η διάμετρος του μορίου είναι περίπου 0,000003 cm.

Πρέπει να πείτε στους μαθητές ότι αυτό είναι ένα γιγάντιο μόριο. Ένα μόριο νερού, για παράδειγμα, έχει διάμετρο περίπου εκατό φορές μικρότερη.

44. Ένα οπτικό μικροσκόπιο καθιστά δυνατή τη διάκριση αντικειμένων μεγέθους περίπου 0,00003 εκ. Είναι δυνατόν να δούμε σε ένα τέτοιο μικροσκόπιο μια σταγόνα νερού, κατά μήκος της διαμέτρου της οποίας χωρούν εκατό, χίλια, ένα εκατομμύριο μόρια; Η διάμετρος ενός μορίου νερού είναι περίπου

Επομένως, σε ένα οπτικό μικροσκόπιο, μπορεί κανείς να δει μόνο μια τέτοια σταγόνα νερού, η διάμετρος της οποίας είναι τουλάχιστον 1000 φορές μεγαλύτερη από τη διάμετρο ενός μορίου νερού. Τα ίδια τα μόρια του νερού δεν μπορούν να φανούν με ένα οπτικό μικροσκόπιο.

45. Ο αριθμός των μορίων στον αέρα σε κανονική πίεση και 0°C είναι . Υποθέτοντας ότι η διάμετρος ενός μορίου αερίου είναι περίπου 0,00000003 cm, υπολογίστε πόσο μακριά θα ήταν οι «χάντρες» εάν όλα αυτά τα μόρια μπορούσαν να κολληθούν σφιχτά σε ένα αόρατο νήμα.

Απάντηση. 8 εκατομμύρια χλμ.

46(ε). Βουτήξτε δύο δοκιμαστικούς σωλήνες ανάποδα στο νερό και τοποθετήστε μέσα τους γυμνά καλώδια που συνδέονται στους πόλους της μπαταρίας Παρατηρήστε τις φυσαλίδες αερίου και εξετάστε τη σύνθεσή τους με τη βοήθεια ενός λαμπερού θραύσματος. Από πού προήλθαν τα αέρια;

Λύση. Με το έντονο κάψιμο ενός θραύσματος σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και μια λάμψη σε έναν άλλο, συμπεραίνεται ότι στον ένα δοκιμαστικό σωλήνα υπήρχε οξυγόνο και στον άλλο υδρογόνο.

Εξηγούν ότι αέρια εμφανίστηκαν κατά την αποσύνθεση ενός μορίου νερού. Κατά συνέπεια, οι ιδιότητες του μορίου όταν χωρίζεται σε μικρότερα μέρη δεν διατηρούνται. Οι μαθητές μπορούν να πουν ότι το νερό αποσυντίθεται σε οξυγόνο και υδρογόνο επίσης όταν οι υδρατμοί θερμαίνονται σε πολύ υψηλή θερμοκρασία.

Η διάμετρος ενός μορίου νερού είναι περίπου 0.0000.000 Scm.
Η διάμετρος ενός μορίου νερού, που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον αριθμό Avogadro, είναι τρία angstroms. Μια τέτοια βεβαιότητα είναι αντικειμενικά εγγενής στο μόριο οποιασδήποτε ουσίας. Αυτό σημαίνει ότι η δομή λειτουργεί ως χωρική διάταξη σωματιδίων σε ένα μόριο.
Η διάμετρος ενός μορίου νερού είναι 0 29 nm (2 9 Α), η οποία είναι συγκρίσιμη με το μέγεθος των πόρων και των ελαττωμάτων στα περισσότερα μη μεταλλικά υλικά. Αυτό καθορίζει την μάλλον υψηλή ικανότητα διείσδυσής του, ειδικά σε πορώδη πυριτικά υλικά και σύνθετα.
Η διάμετρος ενός μορίου νερού είναι μόνο 2 5 10 - 10 m και οι υδρατμοί διέρχονται από τους μικρότερους πόρους. Τα πυκνά, μη πορώδη υλικά δεν επιτρέπουν τη διέλευση υδρατμών και είναι μη υγροσκοπικά. Αυτά περιλαμβάνουν υαλοκεραμικά, γυαλί χαμηλής περιεκτικότητας σε αλκάλια, κεραμικά στεγανά σε κενό, εποξειδικές ρητίνες και μη πολικά πολυμερή.
Fiberglass σε συνδετικό εποξειδικού πολυεστέρα μετά από 9 ώρες βρασμού σε απεσταγμένο νερό.| Η δομή ενός χημικά ανθεκτικού υαλοβάμβακα με βάση τη ρητίνη PN-16 μετά από έκθεση για 1000 ώρες σε βραστό νερό (7500 ώρες. Εάν η διάμετρος ενός μορίου νερού είναι 0,276 nm, τότε η διάμετρος της ιοντικής ατμόσφαιρας, η οποία καθορίζει την αποτελεσματική μέγεθος ιόντων σε διάλυμα 0 6% NaCl , είναι περίπου 1 nm Μια αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος ηλεκτρολύτη προκαλεί αύξηση του πάχους της ιοντικής ατμόσφαιρας.
Η διάμετρός τους σε σημεία διαστολής υπερβαίνει τη διάμετρο των μορίων του νερού. Το λιώσιμο του πάγου συνοδεύεται από το σπάσιμο των δεσμών μεταξύ ορισμένων μορίων και την αστοχία τους στα κανάλια της δομής του πάγου. Η αύξηση της θερμοκρασίας συνοδεύεται από περαιτέρω καταστροφή της δομής.
Στην επιφάνεια του τελευταίου σχηματίζεται μια λεπτή μεμβράνη με πάχος δύο ή τριών διαμέτρων μορίων νερού. Όταν εμφανίζεται, απελευθερώνει τη θερμότητα της διαβροχής.
Με πάχος στρώματος προσροφημένης υγρασίας ίσο με 10 - 30 διαμέτρους μορίων νερού, σύμφωνα με το BV Deryagin, σχηματίζεται ένα στρώμα διαλυτώματος με μικρή ή καθόλου απελευθέρωση θερμότητας. Αυτό το στρώμα, όπως επισημαίνει ο F. E. Kolyasev, έχει επίσης ανώμαλες φυσικές και χημικές ιδιότητες σε σύγκριση με το χύμα υγρό.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα υλικά έχουν πορώδη δομή και τα μεγέθη των πόρων υπερβαίνουν τη διάμετρο των μορίων του νερού. Επιπλέον, σχηματίζονται τριχοειδή κατά μήκος των ακροδεκτών των στοιχείων στη διεπιφάνεια μεταξύ υλικών με διαφορετικούς συντελεστές γραμμικής διαστολής.
Το σωματικά δεσμευμένο νερό συγκρατείται στην επιφάνεια των ορυκτών σωματιδίων από τις δυνάμεις της μοριακής προσκόλλησης και έχει τη μορφή των λεπτότερων φιλμ έως και αρκετές εκατοντάδες διαμέτρους ενός μορίου νερού.
Το πάχος της μεμβράνης νερού στην επιφάνεια κυμαίνεται μεταξύ 0 5 - 3 0 - 10 6 εκ. Αν λάβουμε υπόψη ότι η διάμετρος του μορίου του νερού είναι 33, τότε, επομένως, ένα μέσο στρώμα νερού ίσο με 100 μόρια είναι σχηματίζεται στην επιφάνεια. Για να δημιουργηθεί ένα υδατοαπωθητικό στρώμα στην επιφάνεια των κεραμικών, είναι απαραίτητο να αντέχει το σχηματιζόμενο στρώμα νερού σε σχετική υγρασία 60 - 90% για 4 ώρες.
Νερό στους βράχους. Τα δεσμευμένα νερά συγκρατούνται στην επιφάνεια των ορυκτών σωματιδίων του βράχου από τις δυνάμεις της μοριακής πρόσφυσης, σχηματίζοντας ένα στρώμα, το πάχος του οποίου μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες διαμέτρους ενός μορίου νερού. Το εξωτερικό, μεγάλο, μέρος αυτού του στρώματος αντιπροσωπεύεται από χαλαρά δεσμευμένο (λυοροφημένο) νερό.

Όπως φαίνεται από τον πίνακα, η αναλογία R - r, m, e, η απόσταση μεταξύ των δύο σφαιρών του συμπλέγματος ένυδρου προς τη διάμετρο ενός μορίου νερού 2ga, σε πολλές περιπτώσεις είναι ίση με ένα, ή R - r - 2ra; Με άλλα λόγια, σε τέτοια σύμπλοκα, τα μόρια του νερού περιβάλλουν το κεντρικό ιόν, που βρίσκονται γύρω από ένα κέλυφος, ένα μόριο πάχους, σε ένα στρώμα.
Το πάχος της μεμβράνης νερού στην επιφάνεια ποικίλλει εντός 0 5 - 3 0 - 10 - 6 εκ. Αν λάβουμε υπόψη ότι η διάμετρος ενός μορίου νερού είναι 3Α, τότε, επομένως, ένα μέσο στρώμα νερού ίσο με 100 μόρια σχηματίζεται στην επιφάνεια. Για να δημιουργηθεί ένα υδατοαπωθητικό στρώμα στην επιφάνεια των κεραμικών, είναι απαραίτητο να αντέχει το σχηματιζόμενο στρώμα νερού σε σχετική υγρασία 60 - 90% για 4 ώρες.
Επιπλέον, για παρέκταση σε r oo, η αντίστροφη συνάρτηση μόνο του r δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί λόγω της επίδρασης του όρου που καθορίζεται από την ακτίνα ή τη διάμετρο του μορίου του νερού. Ένας πληρέστερος υπολογισμός της ενθαλπίας της ενυδάτωσης, παρόμοιος με αυτόν που προτείνει το Μπάκιγχαμ, ο οποίος λαμβάνει υπόψη τους όρους που σχετίζονται με τις αλληλεπιδράσεις ιόντος-διπόλου, διπόλου-διπόλου και διπόλου-τετραπόλου και την επίδραση των επαγόμενων διπολικών ροπών, οδηγεί σε ακόμη περισσότερο μιγαδικός εκθέτης της αμοιβαίας συνάρτησης της ιοντικής ακτίνας . Οι Halliwell και Nyburg πραγματοποίησαν επίσης έναν κάπως πιο κομψό υπολογισμό με βάση τη δυνατότητα αριθμών συντονισμού 6 ή 4 στο κύριο κέλυφος ενυδάτωσης και μοντέλα σκληρών και μαλακών σφαιρών για επαφή ιόντων-διαλύτη.
Η απορρόφηση υγρασίας τέτοιων ετερογενών συστημάτων όπως το fiberglass μπορεί να θεωρηθεί ως δύο πλευρές μιας διαδικασίας - η διείσδυση ενός κινούμενου μέσου με μικρή διάμετρο μορίων (η διάμετρος των μορίων του νερού είναι 27 A) στο οργανικό υλικό λόγω της ύπαρξης μοριακών τρύπες σε αυτό, καθώς και μικροπόροι στη διεπαφή ινών - ρητίνη και άλλα δομικά ελαττώματα. Εάν οι μικροσκοπικοί και υπομικροσκοπικοί πόροι, οι ρωγμές και τα τριχοειδή εξαρτώνται κυρίως από τεχνολογικούς λόγους και είναι τυχαίες στη φύση, τότε οι διαμοριακές οπές είναι πάντα εγγενείς στα οργανικά υλικά. Επομένως, για πολυμερή με μεγάλες μοριακές διαμέτρους, η διαπερατότητα υδρατμών είναι ουσιαστικά αναπόφευκτη. Για πολυμερή με κρυσταλλική δομή, κρυσταλλικούς κορεσμένους υδρογονάνθρακες και άκαμπτα πολυμερή χαμηλής πολικότητας, η ποσότητα της υγρασίας που απορροφάται θα είναι αμελητέα.
Για τα πολυατομικά ιόντα (για παράδειγμα, για το MnO), η ιοντική ακτίνα θεωρείται ίση με την κρυσταλλογραφική ακτίνα και για τα μονοατομικά ιόντα, η διάμετρος ενός μορίου νερού προστίθεται στην κρυσταλλογραφική ακτίνα.
Το πάχος της μεμβράνης του δεσμευμένου νερού στη μέγιστη χωρητικότητα μοριακής υγρασίας δεν είναι μικρότερο από 0005 - 001 μικρά, που αντιστοιχεί σε περίπου 20 - 40 διαμέτρους μορίων νερού.
Helmholtz το 1853. Πίστευε ότι ένα διπλό ηλεκτρικό στρώμα αποτελείται από δύο στρώματα φορτίων με αντίθετο πρόσημο, που βρίσκονται σε απόσταση της τάξης της διαμέτρου ενός μορίου νερού μεταξύ τους: ένα στρώμα φορτίων στο μέταλλο και ένα στρώμα από ιόντα που έλκονται από αυτό. Ταυτόχρονα, θεωρήθηκε ότι τα φορτία και στα δύο αυτά στρώματα κατανέμονται ομοιόμορφα κατά μήκος της επιφάνειας, έτσι ώστε να μπορεί να γίνει μια πλήρης αναλογία μεταξύ ενός διπλού στρώματος και ενός συνηθισμένου επίπεδου πυκνωτή.
Αν υποθέσουμε ότι η διάμετρος του ιόντος υδρονίου είναι ίση με τη διάμετρο του μορίου του νερού, τότε η απόσταση μεταξύ δύο ιόντων ποσειδώνιου θα είναι ίση με 10 3 A χρησιμοποιώντας τις τιμές που δίνονται στο έργο των Coen, Sullivan, Amis και Hyndman για την ακτίνα των ιόντων ποσειδώνιου και τη διάμετρο του μορίου του νερού.
Το πρώτο απλούστερο μοντέλο διπλού ηλεκτρικού στρώματος προτάθηκε από τον Helmholtz το 1853. Σύμφωνα με τον Helmholtz, ένα διπλό στρώμα στη διεπαφή μεταξύ ενός μεταλλικού ηλεκτροδίου και ενός διαλύματος αποτελείται από δύο στρώματα φορτίων που βρίσκονται σε απόσταση της τάξης της διαμέτρου του ένα μόριο νερού. Το ένα στρώμα φορτίων βρίσκεται στο μέταλλο, το άλλο είναι σε διάλυμα και αποτελείται από αντίθετα φορτισμένα ιόντα που έλκονται στο ηλεκτρόδιο. Θα πρέπει να σημειωθεί αμέσως ότι η υπόθεση μιας λερωμένης φόρτισης ισχύει μόνο για μεταλλική επένδυση. Για μια ιοντική πλάκα, τόσο καλύτερο, όσο πιο συμπυκνωμένο είναι το διάλυμα και τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα φορτίου στις πλάκες.
Έτσι, η θεωρία Born είναι μια καλή πρώτη προσέγγιση, φυσικά, αν δεν λάβουμε υπόψη ότι οι ενεργές ακτίνες των ιόντων θεωρούνται τιμές που, όπως επισημαίνουν οι Ely και Evans, υπερβαίνουν τις ακτίνες στον κρύσταλλο κατά τη μισή διάμετρο των μορίων του νερού ή ενός ατόμου οξυγόνου. Μια βελτίωση στην απλή ηλεκτροστατική θεωρία θα μπορούσε να είναι η εξέταση της δομής του νερού που μοιάζει με χαλαζία αντί για ένα ομοιογενές διηλεκτρικό. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να εισαχθούν πρόσθετοι όροι ενέργειας που λαμβάνουν υπόψη την αλληλεπίδραση του ιόντος με τα δίπολα του διαλύτη και τη διαμοριακή απώθηση, η οποία αυξάνεται με την αλλαγή του προσανατολισμού των διπόλων του διαλύτη κοντά στο ιόν.
Φάνηκε 82, 83 ότι η κύρια συνεισφορά στην ελεύθερη ενέργεια του συστήματος πολυπεπτιδίου-διαλύτη γίνεται από αλληλεπιδράσεις με τα πλησιέστερα μόρια διαλύτη. Σε γενικές γραμμές, αν d είναι η διάμετρος ενός μορίου νερού, τότε σε αποστάσεις μεταξύ του θεωρούμενου ζεύγους ατόμων rd / o (/ o είναι το άθροισμα των ακτίνων van der Waals), τα μόρια του νερού μετατοπίζονται και η συμβολή στην ελεύθερη ενέργεια γίνεται μηδέν. Από την άλλη πλευρά, εάν φέρουμε ένα άτομο πιο κοντά στο άλλο, τότε θα μετατοπίσει έναν ορισμένο αριθμό μορίων διαλύτη ανάλογο με τον όγκο αυτού του ατόμου U, αλλά αν η απόσταση γίνει μικρότερη από d r0, τότε η ποσότητα του εκτοπισμένου διαλύτη θα πρακτικά δεν αυξάνεται. Αυτό το είδος συλλογισμού οδήγησε τους Gibson και Sherag να αναζητήσουν αναλυτικές εκφράσεις για την ενέργεια της ενυδάτωσης.
Με βάση την υπόθεση ότι τα σωματίδια της στερεάς φάσης καλύπτονται με ένα μονομοριακό στρώμα νερού, προσδιορίζεται η ποσότητα του δεσμευμένου με προσρόφηση νερού. Το πάχος του μονομοριακού στρώματος πρέπει να είναι ίσο με τη διάμετρο του μορίου του νερού (h 2 76 10 - 8 cm), καθώς κάθε άτομο οξυγόνου περιβάλλεται τετραεδρικά από τέσσερα άλλα άτομα οξυγόνου σε απόσταση 2 76 A.
Για μέταλλα με ατομική διάμετρο 2 76 Α, η υπέρταση υδρογόνου είναι η μικρότερη και η υπέρταση οξυγόνου είναι η μεγαλύτερη. Η τιμή 2 76 A συμπίπτει με τη διάμετρο ενός μορίου νερού. Η πυκνότερη πλήρωση της επιφάνειας του ηλεκτροδίου με δίπολα νερού αυξάνει τη βαθμίδα δυναμικού στο στρώμα σχεδόν ηλεκτροδίου.
Το μοριακό στρώμα του νερού είναι πιο σταθερά συνδεδεμένο με τη στερεά φάση του εδάφους. Το πάχος του στρώματος πολυμοριακής προσρόφησης μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες διαμέτρους μορίων νερού. Καθώς απομακρύνεστε από τη στερεά φάση, ο δεσμός του νερού γίνεται λιγότερο ισχυρός. Οι πρώτες σειρές μορίων σχηματίζουν στενά συνδεδεμένο ή υγροσκοπικό νερό. Όσο πιο διασκορπισμένο το έδαφος, τόσο περισσότερο νερό θα απορροφηθεί. Το υγροσκοπικό νερό φτάνει σε πυκνότητα 1 4 g / cm3, δεν περιέχει διαλυμένες ουσίες, δεν είναι σε θέση να μεταφέρει ηλεκτρισμό και να κινείται στο έδαφος. Η ποσότητα νερού που μπορεί να κρατήσει το έδαφος ή το έδαφος σε μια δεδομένη θερμοκρασία και υγρασία αέρα καθορίζει την υγροσκοπική περιεκτικότητα σε υγρασία του εδάφους.

Τα δεδομένα σχετικά με την εξάρτηση της έντασης σκέδασης των ακτίνων Χ στο νερό από τη γωνία μεταξύ της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας και της προσπίπτουσας δέσμης ακτίνων κατέστησαν δυνατό να φανεί ότι στο πλησιέστερο περιβάλλον κάθε μορίου νερού σε ένα υγρό υπάρχουν κατά μέσο όρο 4 4 - 4 8 μόρια νερού, που σε γενικές γραμμές συμφωνεί με όσα είχε ήδη πει ο Bernal και την ιδέα του Fowler για την τετραεδρική δομή του νερού σε πολύ κοντινές αποστάσεις, ωστόσο, κάπως παραμορφωμένη σε σύγκριση με την κρυσταλλική δομή του πάγου. Αυτή η δομή εξακολουθεί να υπάρχει σε απόσταση περίπου 16 διαμέτρων ενός μορίου νερού από το μόριο που θεωρείται ως το κεντρικό, αλλά ήδη σε απόσταση 08 nm, η διάταξη της υγρής δομής πρακτικά εξαφανίζεται. Η ισχύς των δεσμών υδρογόνου στο υγρό νερό είναι μικρότερη από ό,τι σε έναν κρύσταλλο πάγου και αυτοί οι δεσμοί μπορούν να λυγίσουν και να τεντωθούν αρκετά χωρίς να σπάσουν όταν ένα μόριο περιστρέφεται σε σχέση με ένα άλλο που εμπλέκεται στον δεσμό υδρογόνου.
Τα δεδομένα σχετικά με την εξάρτηση της έντασης της σκέδασης ακτίνων Χ στο νερό από τη γωνία μεταξύ της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας και της προσπίπτουσας δέσμης ακτίνων κατέστησαν δυνατό να φανεί ότι στο πλησιέστερο περιβάλλον κάθε μορίου νερού σε ένα υγρό υπάρχουν κατά μέσο όρο 4 4 - 4 8 μόρια νερού, τα οποία σε γενικές γραμμές συμφωνούν με ό,τι ήδη αναφέρθηκε από την ιδέα των Bernal και Fowler για την τετραεδρική δομή του νερού σε πολύ κοντινές αποστάσεις, ωστόσο, κάπως παραμορφωμένα σε σύγκριση με την κρυσταλλική δομή του πάγου. Αυτή η δομή εξακολουθεί να υπάρχει σε απόσταση περίπου 16 διαμέτρων ενός μορίου νερού από το μόριο που θεωρείται ως το κεντρικό, αλλά ήδη σε απόσταση 08 nm, η διάταξη της υγρής δομής πρακτικά εξαφανίζεται. Η ισχύς των δεσμών υδρογόνου στο υγρό νερό είναι μικρότερη από ό,τι σε έναν κρύσταλλο πάγου και αυτοί οι δεσμοί μπορούν να λυγίσουν και να τεντωθούν αρκετά χωρίς να σπάσουν όταν ένα μόριο περιστρέφεται σε σχέση με ένα άλλο που εμπλέκεται στον δεσμό υδρογόνου.
Η εξίσωση Born (IV.25), η οποία δεν λαμβάνει υπόψη την αλληλεπίδραση δότη-δέκτη ενός ιόντος με έναν διαλύτη, δίνει ένα ανακριβές αποτέλεσμα κατά τον υπολογισμό της συνολικής ενέργειας ενυδάτωσης, αλλά είναι αρκετά κατάλληλη για τον υπολογισμό της ενέργειας δευτερογενούς ενυδάτωσης . Για τον υπολογισμό του DO, στην εξίσωση (IV.25) θα πρέπει να αντικατασταθεί η ακτίνα του συμπλόκου ένυδρου, που θα σχηματιστεί από την ακτίνα του ιόντος και τη διάμετρο του μορίου του νερού, Nai.
Το πάχος του στρώματος υγροσκοπικού νερού δεν είναι αυστηρά καθορισμένο. Οι περισσότεροι ερευνητές θεωρούν ότι αυτό το στρώμα είναι πολυμοριακό, επομένως, σύμφωνα με τον B.V. Deryagin, το πάχος του είναι 23 - 27 διαμέτρους μορίων νερού.
ΑΛΛΑ; με την αύξηση ή τη μείωση της, η υπέρταση φυσικά αυξάνεται. Ο Khomutov στις επόμενες εργασίες του επέστησε την προσοχή στο γεγονός ότι η διατομική απόσταση στην οποία η υπέρταση είναι ελάχιστη είναι κοντά στη διάμετρο ενός μορίου νερού και πρότεινε μια μέθοδο μοντέλου για τον υπολογισμό του συντελεστή b στον τύπο Hafel.
Τετρα ισόθερμη προσρόφησης - MI9PVOD9b Με ενέργεια κοντά στο μετπλοκταϊβενζολοσουλφονικό νάτριο kJ/mol. Η τιμή των υδατικών διαλυμάτων σε μια θερμοκρασία - η τελευταία υπερβαίνει μια μείωση 25e C στο aerosil. μοριακή ελεύθερη ενέργεια. Το μήκος της ρίζας υδρογονάνθρακα αυτού του ιόντος είναι 18 1 Α, η διάμετρος της πολικής ομάδας σε ένα υδατικό διάλυμα στο C9 CCMC είναι 8 88 Α και η διάμετρος του μορίου του νερού είναι 3 1 Α.
Η δομή ενός διπλού ηλεκτρικού στρώματος στη διεπαφή μετάλλου-διαλύματος περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Ρώσο επιστήμονα R. A. Colley το 1878. Σύμφωνα με τις ιδέες του, το διπλό στρώμα είναι παρόμοιο με έναν επίπεδο πυκνωτή, οι πλάκες του οποίου βρίσκονται σε απόσταση τη διάμετρο ενός μορίου νερού. Η εξωτερική επένδυση σχηματίζεται από ένα στρώμα προσροφημένων ιόντων. Έδειξαν ότι η θερμική κίνηση οδηγεί στην εκρόφηση μέρους των ιόντων από την επιφάνεια του μετάλλου (Εικ. 49) 1, τα οποία σχηματίζουν ένα διάχυτο (διάσπαρτο) στρώμα. Το τελευταίο συμπιέζεται σε ένα ορισμένο πάχος από το ηλεκτρικό πεδίο του φορτισμένου μετάλλου. Το πάχος του μειώνεται με την αύξηση του φορτίου του μετάλλου και της συγκέντρωσης των ιόντων στο διάλυμα και αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Το πάχος του στρώματος προσρόφησης είναι ίσο με την ακτίνα του ενυδατωμένου ιόντος. Το διάχυτο στρώμα απουσιάζει εάν το μέταλλο δεν φέρει περίσσεια ηλεκτρικού φορτίου, καθώς και σε πυκνά διαλύματα ηλεκτρολυτών.
Οι φυσικές ιδιότητες των υδρόφιλων ινών, όπως το μαλλί, τα μαλλιά, το νάιλον, το ρεγιόν, εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την ποσότητα του προσροφημένου νερού. Αυτές οι αλλαγές στις ιδιότητες των ινών οφείλονται στην υψηλή ικανότητα πόλωσης του νερού (και, κατά συνέπεια, στις μεγάλες τιμές της επαγόμενης διπολικής ροπής), στην ικανότητα ενός μορίου νερού να σχηματίζει σχετικά ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου και στο σχετικά μικρό του μέγεθος - η διάμετρος ενός μορίου νερού είναι περίπου 27 Α.
Πλαστική θήκη. Επιπλέον, το νερό είναι μια χημικά δραστική ουσία που προάγει το σχηματισμό διαλυμάτων αλάτων, οξέων, αλκαλίων, κολλοειδών διαλυμάτων. Δεδομένου ότι η διάμετρος των μορίων του νερού είναι 3 Α, η υγρασία μπορεί να διεισδύσει μέσω μικροπόρων και μικρορωγμών σε προστατευτικά υλικά και μεμβράνες.
Γράφημα συνάρτησης κατανομής. Οι επιτυχίες της σύγχρονης επιστήμης σε αυτόν τον τομέα μας επιτρέπουν να ισχυριστούμε ότι τόσο τα μεγέθη όσο και οι μάζες των μεμονωμένων μορίων είναι σταθερά εδραιωμένα. Εάν φανταστούμε υπό όρους τα μόρια με τη μορφή σφαιρών, τότε οι διάμετροί τους στις περισσότερες περιπτώσεις θα είναι αρκετά angstroms. Για παράδειγμα, η διάμετρος ενός μορίου νερού (H2O) είναι 2 6 - 10 - 10 m 2 6 A.
Οι πιο σημαντικές από τις δυνάμεις που καθορίζουν την ενέργεια προσρόφησης του τσιμέντου είναι οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των ιόντων της επιφάνειας των σωματιδίων και των διπόλων του νερού. Αυτές οι δυνάμεις έχουν μια ασήμαντη ακτίνα δράσης, που δεν ξεπερνά τα λίγα angstroms. Σε αποστάσεις από την επιφάνεια των σωματιδίων μεγαλύτερες από τη διάμετρο των μορίων του νερού, οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης συμπληρώνονται από δυνάμεις πόλωσης ή διασποράς van der Waals λόγω των στιγμιαίων διπόλων που προκύπτουν λόγω της κίνησης των ηλεκτρονίων σε ένα μόριο.
Εάν οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης των μορίων του νερού με ένα υλικό είναι μεγαλύτερες από τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης των μορίων του νερού μεταξύ τους, τότε το νερό θα διαβρέξει καλά αυτό το υλικό. Εάν υπάρχουν δομικά ελαττώματα στην επιφάνεια του υλικού που είναι ανάλογα με τη διάμετρο ενός μορίου νερού (0 29 nm), τότε τα μόρια του νερού μπορούν να διεισδύσουν στον όγκο του υλικού και, παρουσία του ίδιου πορώδους (ελαττωματικό) στον όγκο του υλικού, θα διαχέεται σύμφωνα με τον μηχανισμό της ενεργοποιημένης διάχυσης, παρόμοια με τα αέρια διάχυσης. Τα πυριτικά γυαλιά είναι ικανά να απορροφούν εντελώς ελεύθερα τους υδρατμούς, καθώς το μέγεθος των ελαττωμάτων σε αυτά κυμαίνεται από 0,7 έως 1,7 nm.

Η εξίσωση Born (IV.25), η οποία δεν λαμβάνει υπόψη την αλληλεπίδραση δότη-δέκτη ενός ιόντος με έναν διαλύτη, δίνει ένα ανακριβές αποτέλεσμα κατά τον υπολογισμό της συνολικής ενέργειας ενυδάτωσης, αλλά είναι αρκετά κατάλληλη για τον υπολογισμό της ενέργειας δευτερογενούς ενυδάτωσης . Για τον υπολογισμό του DO, η ακτίνα του συμπλόκου ένυδρου θα πρέπει να αντικατασταθεί με την εξίσωση (IV.25), η οποία είναι το άθροισμα της ακτίνας του ιόντος και της διαμέτρου του μορίου του νερού.
Σχέδιο της σχετικής διάταξης των επιπέδων που αντιστοιχούν σε ασυνέχειες στη διαπερατότητα (r 0 και r Aj), στην προσρόφηση ιόντων (r r0 και στην πλησιέστερη προσέγγιση των μη προσροφημένων ιόντων (r h. Ως αποτέλεσμα, τα κέντρα όλων των προσροφημένων Τα ιόντα πρέπει να βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο (συχνά αναφέρεται ως εσωτερικό επίπεδο Helmholtz) σε απόσταση z0 από την επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Από την άλλη πλευρά, τα ιόντα που δεν μπορούν να προσροφηθούν ή δεν έχουν ακόμη προσροφηθεί διατηρούν σταθερά τουλάχιστον ένα κέλυφος νερού μόρια.Η απόσταση της πλησιέστερης προσέγγισής τους στην επιφάνεια, η οποία συμβολίζεται με hQ, πρέπει να είναι περίπου ίση με το άθροισμα της ιοντικής ακτίνας και της διαμέτρου των μορίων του νερού.
Ο Kobozev (1947) και επίσης ο Bockris (1951) καθιέρωσαν τη σχέση μεταξύ της συνάρτησης εργασίας ηλεκτρονίων και της υπέρτασης υδρογόνου. Ο Khomutov (1950), συγκρίνοντας το μέγεθος της υπέρτασης του υδρογόνου με την ελάχιστη απόσταση μεταξύ των ατόμων στα μέταλλα, βρήκε ότι η μικρότερη υπέρταση παρατηρείται σε μέταλλα με διατομική απόσταση. περίπου 27 Α; με την αύξηση ή τη μείωση της, η υπέρταση φυσικά αυξάνεται. Ο Khomutov στις επόμενες εργασίες του επέστησε την προσοχή στο γεγονός ότι η διατομική απόσταση στην οποία η υπέρταση είναι ελάχιστη είναι κοντά στη διάμετρο ενός μορίου νερού και πρότεινε μια μέθοδο μοντέλου για τον υπολογισμό του συντελεστή b στον τύπο Tafel.
Ο Khomutov (1950), συγκρίνοντας την υπέρταση του υδρογόνου με την ελάχιστη απόσταση μεταξύ των ατόμων στα μέταλλα, διαπίστωσε ότι η μικρότερη υπέρταση παρατηρείται σε μέταλλα με διατομική απόσταση κοντά στα 27 A. με την αύξηση ή τη μείωση της, η υπέρταση φυσικά αυξάνεται. Στις επόμενες εργασίες του, επέστησε την προσοχή στο γεγονός ότι η διατομική απόσταση στην οποία η υπέρταση είναι ελάχιστη είναι κοντά στη διάμετρο ενός μορίου νερού και πρότεινε μια μέθοδο μοντέλου για τον υπολογισμό του συντελεστή b στον τύπο Tafel.
Η τελική έκφραση για τη συνάρτηση /(t) δεν δίνεται λόγω της δυσκίνητης μορφής της. Ορίζοντας διαφορετικές τιμές του ij, με τις εξισώσεις (23.14) και (23.15) είναι δυνατό να προσδιοριστούν οι τιμές C και φ0 που αντιστοιχούν μεταξύ τους και, έτσι, να κατασκευαστεί μια καμπύλη C, φ0. Κατά τον υπολογισμό, υποτέθηκε ότι το KG είναι 20 μF/cm2, το Kt είναι 38 μF/cm και το μέσο πάχος του πυκνού στρώματος d λήφθηκε ίσο με τη διάμετρο ενός μορίου νερού.
Η τελική έκφραση για τη συνάρτηση / (tyi) δεν δίνεται λόγω της δυσκίνητης μορφής της. Ορίζοντας διαφορετικές τιμές του r, σύμφωνα με τις εξισώσεις (23.14) και (23.15), είναι δυνατό να προσδιοριστούν οι τιμές C και φ0 που αντιστοιχούν μεταξύ τους και, επομένως, να κατασκευαστεί μια καμπύλη C, φ0. Στον υπολογισμό υποτέθηκε ότι τα Ki0 2Q F/m2, /Cr0 38 f/m2 και το μέσο πάχος του πυκνού στρώματος d λήφθηκαν ίσα με τη διάμετρο ενός μορίου νερού.

Μοριακή μάζα νερού:

Εάν τα μόρια σε ένα υγρό είναι σφιχτά συσκευασμένα και καθένα από αυτά χωράει σε έναν κύβο όγκου V 1με μια πλευρά ρε, έπειτα .

Ο όγκος ενός μορίου: , όπου: Vmένας τυφλοπόντικας Ν Αείναι ο αριθμός του Avogadro.

Ο όγκος ενός mol υγρού: , όπου: Μ-Η μοριακή του μάζα είναι η πυκνότητά του.

Διάμετρος μορίου:

Υπολογίζοντας έχουμε:

Σχετικό μοριακό βάρος αλουμινίου Mr=27. Προσδιορίστε τα κύρια μοριακά χαρακτηριστικά του.

1.Μοριακή μάζα αλουμινίου: M=Mr. 10 -3 M = 27. 10-3

Δεν γνωρίζουμε αν η θερμοκρασία του αέρα στη φυσαλίδα παραμένει η ίδια. Αν είναι το ίδιο, τότε η διαδικασία ανόδου περιγράφεται από την εξίσωση pV=const. Αν αλλάξει, τότε η εξίσωση pV/T=const.

Ας υπολογίσουμε αν κάνουμε μεγάλο λάθος αν παραμελήσουμε την αλλαγή της θερμοκρασίας.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε το πιο δυσμενές αποτέλεσμα.Ας είναι πολύ ζεστός ο καιρός και η θερμοκρασία του νερού στην επιφάνεια της δεξαμενής φτάνει τους +25 0 C (298 K). Στο κάτω μέρος, η θερμοκρασία δεν μπορεί να είναι χαμηλότερη από +4 0 C (277 K), καθώς αυτή η θερμοκρασία αντιστοιχεί στη μέγιστη πυκνότητα του νερού. Έτσι, η διαφορά θερμοκρασίας είναι 21 Κ. Σε σχέση με την αρχική θερμοκρασία αυτή η τιμή είναι %% Είναι απίθανο να συναντήσουμε μια τέτοια δεξαμενή, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του πυθμένα της οποίας είναι ίση με την ονομαζόμενη τιμή. Επιπλέον, η φούσκα ανεβαίνει αρκετά γρήγορα και είναι απίθανο κατά την ανάβαση να έχει χρόνο να ζεσταθεί πλήρως. Έτσι, το πραγματικό σφάλμα θα είναι πολύ μικρότερο και μπορούμε να παραβλέψουμε εντελώς την αλλαγή της θερμοκρασίας του αέρα στη φούσκα και να χρησιμοποιήσουμε τον νόμο Boyle-Mariotte για να περιγράψουμε τη διαδικασία: p 1 V 1 \u003d p 2 V 2, όπου: p1- πίεση αέρα στη φυσαλίδα στο βάθος h (p 1 = p atm. + rgh), p 2είναι η πίεση αέρα στη φυσαλίδα κοντά στην επιφάνεια. p 2 = p atm.

(p atm + rgh)V =p atm 2V; ;

Το ποτήρι γυρισμένο ανάποδα γεμίζει με αέρα. Το πρόβλημα αναφέρει ότι το ποτήρι αρχίζει να βυθίζεται μόνο σε ένα συγκεκριμένο βάθος. Προφανώς, εάν απελευθερωθεί σε βάθος μικρότερο από κάποιο κρίσιμο βάθος, θα επιπλέει (υποτίθεται ότι το γυαλί βρίσκεται αυστηρά κάθετα και δεν ανατρέπεται).

Το επίπεδο, πάνω από το οποίο επιπλέει το γυαλί και κάτω από το οποίο βυθίζεται, χαρακτηρίζεται από την ισότητα των δυνάμεων που ασκούνται στο γυαλί από διαφορετικές πλευρές.

Οι δυνάμεις που ασκούνται στο γυαλί στην κατακόρυφη διεύθυνση είναι η δύναμη της βαρύτητας προς τα κάτω και η δύναμη άνωσης προς τα πάνω.

Η δύναμη άνωσης σχετίζεται με την πυκνότητα του υγρού στο οποίο τοποθετείται το γυαλί και τον όγκο του υγρού που μετατοπίζεται από αυτό.

Η δύναμη της βαρύτητας που ασκεί ένα ποτήρι είναι ευθέως ανάλογη με τη μάζα του.

Από το πλαίσιο του προβλήματος προκύπτει ότι καθώς το γυαλί βυθίζεται, η δύναμη προς τα πάνω μειώνεται. Μια μείωση της δύναμης άνωσης μπορεί να συμβεί μόνο λόγω μείωσης του όγκου του εκτοπισμένου υγρού, καθώς τα υγρά είναι πρακτικά ασυμπίεστα και η πυκνότητα του νερού στην επιφάνεια και σε κάποιο βάθος είναι η ίδια.

Μια μείωση στον όγκο του εκτοπισμένου υγρού μπορεί να συμβεί λόγω συμπίεσης του αέρα στο γυαλί, η οποία, με τη σειρά της, μπορεί να συμβεί λόγω αύξησης της πίεσης. Η αλλαγή της θερμοκρασίας καθώς βυθίζεται το γυαλί μπορεί να αγνοηθεί εάν δεν μας ενδιαφέρει η πολύ υψηλή ακρίβεια του αποτελέσματος. Η αντίστοιχη αιτιολόγηση δίνεται στο προηγούμενο παράδειγμα.

Η σχέση μεταξύ της πίεσης ενός αερίου και του όγκου του σε σταθερή θερμοκρασία εκφράζεται με τον νόμο Boyle-Mariotte.

Η πίεση του υγρού πραγματικά αυξάνεται με το βάθος και μεταδίδεται εξίσου προς όλες τις κατευθύνσεις, συμπεριλαμβανομένων και προς τα πάνω.

Η υδροστατική πίεση είναι ευθέως ανάλογη με την πυκνότητα του υγρού και το ύψος του (βάθος βύθισης).

Έχοντας καταγράψει ως αρχική εξίσωση την εξίσωση που χαρακτηρίζει την κατάσταση ισορροπίας του γυαλιού, αντικαθιστώντας διαδοχικά σε αυτήν τις εκφράσεις που βρέθηκαν κατά την ανάλυση του προβλήματος και λύνοντας την εξίσωση που προκύπτει ως προς το επιθυμητό βάθος, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι για για να λάβουμε μια αριθμητική απάντηση, πρέπει να γνωρίζουμε τις τιμές της πυκνότητας του νερού, της ατμοσφαιρικής πίεσης, της μάζας του γυαλιού, του όγκου του και της επιτάχυνσης ελεύθερης πτώσης.

Όλα τα παραπάνω συλλογιστικά μπορούν να εμφανιστούν ως εξής:

Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν δεδομένα στο κείμενο της εργασίας, θα το ορίσουμε μόνοι μας.

Δεδομένος:

Πυκνότητα νερού r=10 3 kg/m 3 .

Ατμοσφαιρική πίεση 10 5 Pa.

Ο όγκος του ποτηριού είναι 200 ​​ml = 200. 10 -3 l \u003d 2. 10 -4 m 3.

Η μάζα του ποτηριού είναι 50 g = 5. 10-2 κιλά.

Επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης g = 10 m/s 2 .

Αριθμητική λύση:

Το πρόβλημα της ανύψωσης ενός μπαλονιού, όπως το πρόβλημα ενός ποτηριού που βυθίζεται, μπορεί να ταξινομηθεί ως στατικό πρόβλημα.

Η μπάλα θα αρχίσει να ανεβαίνει με τον ίδιο τρόπο που βυθίζεται το γυαλί, μόλις παραβιαστεί η ισότητα των δυνάμεων που εφαρμόζονται σε αυτά τα σώματα και κατευθύνονται πάνω-κάτω. Η μπάλα, όπως και το γυαλί, υπόκειται στη δύναμη της βαρύτητας που κατευθύνεται προς τα κάτω και στην άνωση προς τα πάνω.

Η άνωση σχετίζεται με την πυκνότητα του ψυχρού αέρα που περιβάλλει την μπάλα. Αυτή η πυκνότητα μπορεί να βρεθεί από την εξίσωση Mendeleev-Clapeyron.

Η δύναμη της βαρύτητας είναι ευθέως ανάλογη με τη μάζα της μπάλας. Η μάζα της μπάλας, με τη σειρά της, αποτελείται από τη μάζα του κελύφους και τη μάζα του θερμού αέρα μέσα σε αυτό. Η μάζα του θερμού αέρα μπορεί επίσης να βρεθεί από την εξίσωση Mendeleev-Clapeyron.

Σχηματικά, ο συλλογισμός μπορεί να εμφανιστεί ως εξής:

Από την εξίσωση, μπορεί κανείς να εκφράσει την επιθυμητή τιμή, να υπολογίσει τις πιθανές τιμές των ποσοτήτων που είναι απαραίτητες για να ληφθεί μια αριθμητική λύση στο πρόβλημα, να αντικαταστήσει αυτές τις ποσότητες στην εξίσωση που προκύπτει και να βρει την απάντηση σε αριθμητική μορφή.

1. Εκφράστε τη μάζα του αερίου σε SI.

2. Ποιο είναι το σχετικό μοριακό βάρος αυτού του αερίου;

3. Ποια είναι η μοριακή μάζα αυτού του αερίου (σε SI);

4. Ποια είναι η ποσότητα της ουσίας που περιέχεται στο δοχείο;

5. Πόσα μόρια αερίου υπάρχουν στο δοχείο;

6. Πόση είναι η μάζα ενός μορίου ενός δεδομένου αερίου;

7. Ονομάστε τις διεργασίες στις ενότητες 1-2, 2-3, 3-1.

8. Προσδιορίστε τον όγκο του αερίου στα σημεία 1,2, 3, 4 σε ml, l, m 3.

9. Προσδιορίστε τη θερμοκρασία του αερίου στα σημεία 1,2, 3, 4 στους 0 C, K.

10. Προσδιορίστε την πίεση του αερίου στα σημεία 1, 2, 3, 4 σε mm. rt. Τέχνη. , atm, Pa.

11. Σχεδιάστε αυτή τη διαδικασία σε ένα γράφημα πίεσης έναντι απόλυτης θερμοκρασίας.

12. Σχεδιάστε αυτή τη διαδικασία σε ένα γράφημα πίεσης έναντι όγκου.

Οδηγίες λύσης:

1. Δείτε συνθήκη.

2. Το σχετικό μοριακό βάρος ενός στοιχείου προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα.

3. M=M r 10 -3 kg/mol.

7. Π=const - ισοβαρικό; V=const-ισοχωρικός; Τ=const - ισοθερμικό.

8. 1 m 3 \u003d 10 3 l; 1 l \u003d 10 3 ml. 9. T = t+ 273.10.1 atm. \u003d 10 5 Pa \u003d 760 mm Hg. Τέχνη.

8-10. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση Mendeleev-Clapeyron ή τους νόμους των αερίων των Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles.

Απαντήσεις στο πρόβλημα

m = 0,2 kg
M r = 4
Μ = 4 10 -3 kg/mol
n = 50 mol
N = 3 10 25
m = 6,7 10 -27 kg
1 - 2 - ισοβαρικό
2 - 3 - ισοχωρικό
3 - 1 - ισοθερμικό
№	ml	μεγάλο	m 3
	2 10 5		0,2
	7 10 5		0,7
	7 10 5		0,7
	4 10 5		0,4
№	0 С	Προς την
№	mmHg.	ΑΤΜ	Pa
	7,6 10 3		10 6
	7,6 10 3		10 6
	2,28 10 3		0,3 10 6
	3,8 10 3		0,5 10 6