nekrasovI (1114433), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Однако зависимость эта становится практически заметной лишь при высоких давлеиняк. га) Вообще говоря, помимо температуры и давления, иа химическое равновесие могут в большей или меньшей степени влиять и различные другие факторы. Например, было показано, что равновесие газообразной свстемы 2Нз+ Оз че 2НэО несколько смешается вправо под действием электрпчИгзсого поля. Обусловлена это полярным характером молекул Н,О прн иеполяриостн молекул Нэ и Оз. 19) Чем значительнее мы изменим какой-либо влияющий на равновесие фактор.
тем сильнее сместится химическое равновесие. Вместе с тем при изменении этого фактора на очень малую величину на очень малую величину сместится и равновесие. Таким образам, процесс его смешении представляется нам непрерывным. Однако эта непрерывность лишь кажущаяся: она обусловлена тем, что деже самое незначительное замечаемое нами химическое изменение связана с превращением миллиардов молекул.
Очевидна. что не может пронзойтн смешения равновесия меньшего, чем дает химическое изменение одной молекулы, а всякое иное должно соответствовать преврашеиию ц е л о г о числа молекул. Следовательно, в действительности смещеиме равновесия идет скачками, но настолько малымн, что для иас ряд таких скачков сливается в адни непрерывный процесс. 5 3. Вода.
Природные воды всегда содержат примеси. Одни из них находятся во взвешенном состоянии, другие — в растворенном. От большей части взвешенных частиц вода может быть освобождена отстаиванием или, быстрее, фильтрованием сквозь толстые слои песка и т. п. В лаборатории для этой цели обычно применяется ф и л ь т р о в а л ь н а я (непроклеенная) О бумага. От растворенных веществ воду обычно очищают перегонкой. Такая перегнанная вода называется ди стил ли рова иной. 'э лм.э' Вода состоит из 11,2 вес.е1а водорода и 88,8 вес.Ъ кислорода.
При образовании ее из элементов с одним объемом кислорода соединяются два объ- рнц 1тг-10. располоема водорода. В том же, конечно, соотношении иа- ядер ходятся объемы газов, получаемых при разложении воды на элементы.в Как видно из рис. эу'-1О, оба атома водорода в молекуле воды расположены по одну сторону от атома кислорода. Вследствие этого н высокой полярности связей Н вЂ” О молекула НзО в целом характеризуется значительной полярностью.' Результаты определения молекулярного веса водяного пара указывают на то, что ему соответствует простейшая формула — НэО.
Наоборот, в жидком состоянии вода ассоциирована, т. е. наряду с простыми молекулами содержит и более сложные образования, соответствующие общей формуле (НзО)„, где и = 2, 3, 4 и т. д. Подобные молекулярные агрегаты все время и возникают и вновь распадаются, что можно выразить схемой: пНэО ц=м (Н,О)„ При нагревании воды степень ее ассоциации уменьшается.'-т 71'. Водород.
Вода 132 Жидкая вода в тонких слоях бесцветна, а в толстых имеет голубовато-зеленый цвет. В противоположность почти всем другим веществам, плотность которых по мере охлаждения все время возрастает, вода имеет наибольшую плотность при +4' С Кдд (рис. 1Ч-111. а-" 1 1 Чистая вода почти не проводит электри! ! ческий ток. Она характеризуется наиболь- ЮМ шей из всех жидких и твердых веществ удельной теплое м костью, т.е. для надут ! гревания воды требуется затратить больше тепла, чем для нагревания на то же число ! градусов равного по массе количества какой- либо другой жидкости или твердого тела.
Рис. 1Ч-11. Изменение плот. Обратно, при охлаждении вода отдает ~осе~ иолы с температуроа больше тепла, чем равное количество любого твердого или жидкого вещества. и-!е При низких температурах вода испаряется сравнительно медленно, но при нагревании давление ее пара быстро возрастает: Температура, 'С .
...... 0 5 10 15 20 25 30 40 60 75 100 Лаиленне пара, мм рт. сг... 46 65 92 128 !75 238 31,8 55,3 925 289,1 7600 Если в каком-нибудь замкнутом пространстве над жидкой водой находится воздух, то парциальное давление в нем водяного пара соответствует приведенным значениям. Такой воздух будет н а с ы шеи водяным паром — больше содержаться в нем последнего при данной температуре не может. Обычно воздух содержит от 30 до 90% максимально возможного количества водяного пара.'7-" При охлаждении такого н е н а с ы щ е н н о г о водяным паром воздуха постепенно достигается состояние насыщения, после чего избыточнмй водяной пар начинает выделяться в виде тумана или — при резком охлаждении — в виде дождя. Если весь процесс проходит при более низких температурах, получается соответственно иней или снег.
На рис. 1Ч-12 показаны некоторые из тех красивых форм, которые имеют отдельные снежинян. Рнс. 1Ч-12 Формы снеисниок Когда давление пара жидкости становится равным внешнему давлению, она закипает. Для воды под нормальным атмосферным давлением (760 мм рт. сг.! температура кипения равна 100'С. Очевидно, что при уменьшении давления эта температура будет понижаться, при увеличении — повышаться. Некоторые данные для близких к нормальному и высоких давлений сопоставлены ниже: Атмосферное лаилеине, мм рг. ст. 730 740 750 760 770 780 Температура кипения, 'С..., . 98,9 993 99,6 100,0 100,4 100,7 Лааление, агм...........
2 5 1О 20 50 100 Температура кипения, 'С ..., . 120 151 179 211 263 310 Приведенные данные показывают, что по мере роста давления температура кипения воды повышается очень быстро."-'-".' В 3. Вода При охлаждении воды до 0'С она переходит в твердое состояние— лед. Плотность льда равна 0,92 г/сма, т. е. он легче воды, Это обстоятельство имеет громадное значение для жизни природы, так как благодаря ему образующийся в водоемах лед остается на поверхности воды и предохраняет более глубокие ее слои от дальнейшего охлаждения. Если бы лед был тяжелее воды, все водоемы холодного и умеренного поясов представляли бы собой массы льда, лишь в летнее время оттапвающпе с поверхности. Свойства воды в данном случае аномальны (т.
е. отклоняются от общего правила), так как у громадного большинства веществ плотность в твердом состоянии больше, чем в жидком.аа-та Подобно воде, испаряться может и лед. Хорошо известно, например, что мокрое белье сохнет даже прн больших морозах. Установлено также, что за зимний период испаряется до ЗОЪ всего выпавшего снега. Однако испарение льда идет гораздо медленнее, чем жидкой воды, так как давление водяного пара над льдом при низких температурах весьма мало: Температура, 'С. Давлеаве пара, кк рт, ет..
— ОΠ— 30 — 20 — !Π— 8 — 8 — 4 -2 0 0,03 0,3 0,8 09 2,3 2,8 3,3 3,9 4,6 Испарение льда отнюдь не является исключением. Некоторое (обычно ничтожное и не поддающееся непосредственному измерению) давление пара имеется над любым твердым веществом. Иногда оно настолько велико, что становится за- В метным. Примером может служить нафталин, применяемый для предохранения одежды от моли.
Так как в равновесной системе вода ам лед объем льда больше объема яс того же количества воды, аюжно ожи- й) г теа дать, что при увеличении давления равновесие сместится влево. Практически это значит, что при высоких давле- „'„ г;' ниях лед будет плавиться ниже О' С. р >с~ +ОШ "С темпераа яра Действительно, опыт показывает, что каждая атмосфера избыточного давления Рае. )чдз. Лаатрамма еоетоаапа понижает температуру плавления льда вопи приблизительно на 0,008 град.
Таким образом, смещение точки плавления весьма незначительно. Обусловлено это тем, что объем льда лишь немногим больше объема того же количества воды. м-аа На основе приведенных выше данных для испарения воды и льда и плавления последнего можно построить диаграмму состояния воды. По оси абсцисс при этом обычно откладывается температура, по осп ординат — давление. Схематическая (т. е. без соблюдения масштаба) диаграмма состояния воды дана на рис.
Ж-)3. Кривая АВ соответствует давлению пара жидкой воды, АБ — давлению пара льда, АГ— зависимости температуры плавления льда от давления. Как отмечалось выше (5 2), химической системой называется вещество или смесь веществ в определенном ограниченном объеме. Система может быть гомогенной и гетерогенной. Гомогенная система представляет собой ед и н ое по составу и внутренней структуре скопление частиц, либо одинаковых, либо разных, но полностью перемешанных 1У.
Водород. Вода друг с другом. Такой системой будет, например, вода, раствор сахара нлн соли, смесь газов, однородное твердое вещество н т. п. Наоборот, система является гетерогенной, если в ней одновременно содержатся различные по составу или внутренней структуре скопления частиц, отграниченные друг от друга поверхностями раздел а. К гетерогенным относятся, например, системы, состоящие из двух несмешивающихся жидкостей, льда и воды, смеси твердых веществ н т. д. Отграниченные друг от друга составные части гетерогенной системы носят название ее фаз.
Фазой, таким образом, называется гомогенна часть гетерогенной с и с те м ы. Например, система, состоящая из двух несмешивающихся жидкостей, двухфазна, смесь твердых веществ состоит нз стольких фаз, сколько имеется этих веществ, и т. д. Очевидно, что всякая гомогенная система является вместе с тем и однофазной. Если мы обратимся теперь к рис.
1Ч-13, то увидим, что вся площадь диаграммы разбита на три части, каждая из которых соответствует области устойчивости одного из агрегатных состояний воды, т. е. одной из фаз трехфазной системы: лед — вода — водяной пар. Разделяющие эти области линии отвечают тем условиям температуры и давления, при которых в устойчивом состоянии находятся две фазы: Лиыыв АВ .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
