lec04 (1113302)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Биологический факультет (Специальность биофизика)2006/2007Общая и неорганическая химияЛЕКЦИИЛекция 4. Агрегатныесостояния вещества.Многокомпонентные системы. Растворы неэлектролитов.Агрегатные состояния веществаМногие вещества могут, в зависимости от внешних условий (температура,давление), находиться в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком игазообразном.Простейшее определение:газы не имеют постоянных объема и формы при постоянной температуре;жидкости имеют постоянный объем, но форма зависит от сосуда;твердые вещества имеют постоянную форму и объем.Наиболее проста теория (и математическое описание) газового состояния.

При“нормальных условиях” (0оС или 273,15 К и 1 атм. или 101325 Па) большинство газоввполне удовлетворительно описываются уравнением состояния идеального газа(уравнение Клапейрона[1]-Менделеева):pv = nRTИдеальный газ состоит из частиц (молекул), представляющих собой абсолютнотвердые упругие шарики бесконечно малого размера, взаимодействием междукоторыми (кроме редких упругих столкновений) можно пренебречь. Для многихприблизительных расчетов и решения учебных задач используется следствие из законаАвогадро – при н.у. 1 моль газа (6,022.1023 молекул) занимает объем, равный 22, 4 л.Для реальных газов используют уравнения состояния с поправками,учитывающими собственный размер молекул и взаимодействие между ними. Вомногих случаях достаточно приближенного уравнения Ван-дер-Ваальса [2]:(p +a/V2)(V - b) = RT2a/V – поправка, учитывающая взаимное притяжение молекул (“внутреннее давление”)b – поправка, учитывающая собственный объем молекул и их взаимное отталкивание.Реальные мольные объемы некоторых газов при н.у.:Водород22,428 лГелий22,424 лАммиак22,400 лАзот22,408 лКислород22,392 лУглекислый газ22,261 лХлороводород22,253 л.

Бенуа Поль Эмиль Клапейрон (1799-1864) - французский физик и инженер, в 1834 г. вывел уравнениесостояния идеального газа, которое обобщил в 1874 г. Д.И.Менделеев2. Иоханнес Дидерик Ван дер Ваальс (1837-1923) - нидерландский физик, в 1873 г. вывел уравнениесостояния реального газа11Теория жидкостей разработана гораздо хуже, чем газов, поскольку свойстважидкостей зависят от геометрии и полярности взаимно близко расположенныхмолекул. Кроме того, отсутствие определенной структуры жидкостей затрудняет ихформализованное описание – в большинстве учебников жидкостям уделено гораздоменьше места, чем газам и твердым кристаллическим веществам.Между жидкостями и газами нет резкой границы – она полностью исчезает вкритических точках.

Для каждого газа известна температура, выше которой он неможет быть жидким ни при каком давлении; при этой критической температуреисчезает граница (мениск) между жидкостью и ее насыщенным паром. Существованиекритической температуры (“температуры абсолютного кипения”) установилД.И.Менделеев в 1860 г.Критические параметры (tк, pк, Vк) некоторых веществВеществоHeH2N2O2CH4CO2NH3Cl2SO2H2Otк, оС-267,9-239,9-147,0-118,4-82,1+31,0132,3144,0157,5374,2pк, атм2,2612,833,5450,145,872,9111,376,177,8218,1Vк, см3/моль57,865,090,17899,094,072,512412256tплавлоС-271,4-259,2-210,01-218,76-182,49-56,16-77,76-101,0-75,480,0tкипоС-268,94-252,77-195,82-182,97-161,58-78,48(субл)-33,43-34,06-10,02100,0Твердые кристаллические вещества обладают упорядоченной структурой сповторяющимися элементами, что позволяет исследовать их методом дифракциирентгеновских лучей (метод рентгеноструктурного анализа, используется с 1912 г.) [3].Твердые вещества плавятся при фиксированной температуре.

Они достаточноподробно описаны в рекомендованных учебниках [4].Стеклообразное состояние – твердое аморфное состояние вещества, котороеполучается в результате глубокого переохлаждения жидкости. Это состояниенеравновесно, однако стекла могут существовать длительное время. Размягчениестекла происходит в некотором диапазоне температур – интервале стеклования,границы которого зависят от скорости охлаждения.

С увеличением скоростиохлаждения жидкости или пара возрастает вероятность получения данного вещества встеклообразном состоянии. Стекла текут, хотя и очень медленно [5].Лауреаты "шнобелевской" (Ig Nobel Prize (от английского ignoble "постыдный", "позорный") - за самые бесполезные и абсурдные научные исследования. теорию метода разработал нем. физик Макс Феликс Теодор фон Лауэ (1879-1960), первый анализструктуры (сфалерита ZnS) выполнили Генри Брэгг (1862-1942) и Лоуренс Брэгг (1890-1971).4. Общая химия под ред. Соколовской Е.М.

и Гузея Л.С., М., 1989Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. - издание 15 и следующие. - Л., 19835Лауреаты "шнобелевской" (Ig Nobel Prize (от английского ignoble - "постыдный", "позорный")) премии2005: http://www.newsru.com/world/07oct2005/ignobel.html#1(http://www.anekdot.ru/a/an0510/o051008;10.html)32и достижения.) премии 2005: ФИЗИКА: Премию получил Университет Квинсленда вАвстралии, специалисты которого начиная с 1927 года ведут наблюдения за тем, каккусок смолы, которая теоретически является жидкостью, однако ведет себя как твердоевещество, капает через воронку – со скоростью одна капля каждые девять лет.

Странно,что это единственное исследование данного типа сочли абсурдным.В конце 60-х годов XX века получены аморфные металлы (металлическиестекла) – для этого потребовалось охлаждать расплавленный металл со скоростью 106 108 град/с. Большинство аморфных металлов и сплавов кристаллизуются при нагревесвыше 300оС. Одно из важнейших применений – микроэлектроника (диффузионныебарьеры на границе металл-полупроводник) и магнитные накопители (головки ЖМД).Последнее – благодаря уникальной магнитомягкости (магнитная анизотропия меньшена два порядка, чем в обычных сплавах) [6].Жидкокристаллическое состояние – промежуточное между кристаллическим ижидкостью. Жидкие кристаллы обладают одновременно текучестью и анизотропией(оптической, электрической, магнитной).

Иногда это состояние называютмезоморфным (мезофазой) – из-за отсутствия дальнего порядка.Особые качества жидких кристаллов были открыты австрийским ботаникомФридрихом Райницером в 1888 г. Прошло 85 лет, прежде чем их свойства нашликоммерческое применение. В 1973 г.

японская компания Sharp Electronics выпустилапервое изделие с ЖК-панелью: электронный калькулятор с цифровым дисплеем [7].Верхний предел существования – температура просветления (изотропнаяжидкость).Термотропные (мезогенные) ЖК существуют выше определенной температуры.Типичные – цианобифенилы.Лиотропные – при растворении, например, водные растворы мыл,полипептидов, липидов, ДНК...Рисунок 1. Структура смектических (а и б) и нематических (в) жидкихкристаллов [8].. Золотухин И.В. Аморфные металлы В: Современное естествознание: Энциклопедия в 10 т.

- М.:Флинта: Наука, 1999-2000., т.1. Физическая химия. - 328 с.7. PC-magazine Алфред Пур Плоскопанельные дисплеи: методы изготовленияhttp://www.pcmag.ru/?ID=1837918. Химическая энциклопедия: В 5 т. – М.: Большая Российская энцикл.., 1998.63Рисунок 2. Структура дискотических жидких кристаллов:а – колончатая фаза; б – нематическая фаза.Смектические ЖК расположены слоями, нематические сохраняют толькоориентацию при беспорядочном расположении центров тяжести молекул.Холестерические ЖК образуют слои, с поворотом слоев (ориентаций молекул) наопределенный угол друг относительно друга.Рисунок 3. Структура холестерических жидких кристаллов.Жидкие кристаллы открыты в 1888 г.

Ф.Рейнитцером и О.Леманом.Студни – системы полимер-растворитель, характеризующиеся большимиобратимыми деформациями при практически полном отсутствии вязкого течения.Иногда используют термин “гели”, который в коллоидной химии обозначаетскоагулированные золи.Наиболее важны студни на основе сетчатых полимеров с разной степеньюпоперечной сшитости.При изменении температуры и давления возможен синерезис – отделение частижидкости.Студни на основе сополимеров акриловой кислоты и акриламида используютдля создания мембран с регулируемой проницаемостью, депо для лекарств в организме,в качестве сорбентов (в средствах гигиены) и как модели в биологических4исследованиях [9]. Сильная адсорбция воды (несколько сотен граммов на граммполимера) обусловлена наличием в геле свободных противоионов, которые непокидают его структуру из-за электростатического притяжения, но стремятся окружитьсебя многими слоями полярных молекул воды.Если в системе есть реальные поверхности раздела, отделяющие друг от другачасти системы, различающиеся по свойствам, то система называется гетерогенной(насыщенный раствор с осадком), если таких поверхностей нет, система называетсягомогенной (истинный раствор).

Гетерогенные системы содержат не менее двух фаз.Фаза – совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых по составу ипо всем физическим и химическим свойствам (не зависящим от количества вещества) иотграниченных от других частей системы поверхностью раздела. Внутри одной фазысвойства могут изменяться непрерывно, но на поверхности раздела между фазамисвойства меняются скачком. Пример двухфазной системы – поверхность реки вледоход.Компонентами называют вещества, минимально необходимые для составленияданной системы (минимум один). Число компонентов в системе равно числу веществ вней присутствующих, минус число связывающих эти вещества независимыхуравнений.Компонентом называют вещество, которое может быть выделено из даннойсистемы и количество которого можно менять (хотя бы в некоторых пределах)независимо от других.Дисперсные системы – гетерогенные системы из двух или большего числа фазс сильно развитой поверхностью раздела между ними.

Одна из фаз образуетнепрерывную дисперсионную среду, в которой распределена дисперсная фаза в видемелких кристаллов, твердых аморфных частиц, капель или пузырьков.Грубодисперсные системы имеют размеры частиц выше 1 мкм, (удельнаяповерхность не более 1 м2 /г), тонко(высоко)дисперсные или коллоидные системысодержат частицы от 1 нм до 1 мкм (удельная поверхность – сотни м2 /г).По агрегатному состоянию делят на:газодисперсионные – аэрозоли (дымы, пыли, туманы), порошки, волокнистыематериалы;жидкодисперсионные с твердой дисперсной фазой – грубодисперсные суспензии ипасты, высокодисперсные золи и гели;жидкодисперсионные с жидкой дисперсной фазой – грубодисперсные эмульсии,высокодисперсные эмульсии и латексы;жидкодисперсионные с газовой дисперсной фазой – грубодисперсные газовыеэмульсии и пены;твердодисперсионные – например, рубиновые стекла, минералы типа опала,микропористые материалы.Золи (нем.

ед.ч. Sol) (лиозоли, коллоидные растворы) – высокодисперсныеколлоидные системы с жидкой дисперсионной средой. Частицы дисперсной фазы золявместе с окружающей их сольватной оболочкой из молекул (ионов) дисперсионнойсреды называют мицеллами. Размер частиц лиозоля в пределах 10-7 – 10-5 см.Мицеллы лиофильных золей состоят из дифильных (например, состоящих изгидрофильной и гидрофобной части) молекул, которые находятся в.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций