Отвердевание - вещество
Cтраница 1
Отвердевание вещества следует рассматривать не как простой фазовый переход, а как процесс синтеза твердого соединения - молекулярного или атомного. Очень важно знать условия отвердевания вещества. Главнейшие из них определяются термодинамическими методами. При отвердевании вещество приобретает поверхность, отделяющую его от других веществ - образует твердые тела. [1]
При отвердевании вещества все происходит в обратном порядке: средняя кинетическая энергия и скорость молекул в охлажденном расплавленном веществе умень шаются. Силы притяжения теперь могут удерживать медленно движущиеся молекулы друг около друга. Вследствие этого расположение частиц становится упорядоченным - образуется кристалл. [2]
На второй стадии отвердевания матричного вещества, во всех возможных системах, к которым относятся реальные вяжущие вещества в микро - и макроструктурных строительных конгломератах, процессы завершаются большим или меньшим упорядочением, снижением энтропии, переходом системы в относительно более устойчивое, по возможности, в кристаллизационное состояние. Но вторая стадия не завершается только конденсацией веществ; на этой стадии прошли еще и процессы консолидации - уЪрочения, укрепления вновь образующейся структуры на микро - и макроуровнях. Процесс второй стадии отвердевания является следствием того, что происходят непрерывные качественные и количественные изменения жидкой среды ( с) и твердой фазы ( ф) в системе. [3]
При плавлении и отвердевании вещества наблюдается изменение его объема. Большинство веществ при плавлении расширяется, а при отвердевании сжимается. Это означает, что при кристаллизации средние расстояния между атомами уменьшаются, кристалл становится компактнее расплава того же вещества; исключение лед и чугун, которые в твердом состоянии образуют неплотно упакованную решетку, между атомами этих веществ при рентгеновском просвечивании обнаруживаются большие промежутки. Соответственно при плавлении средние расстояния между такими атомами уменьшаются, плотность жидкости больше плотности кристалла. При отвердевании лед расширяется, что позволяет ему плавать, а не опускаться на дно. [4]
Отметим, что при плавлении и отвердевании вещества всегда существует резкая граница между твердой и жидкой фазами. [5]
Выполняется ли закон сохранения энергии при плавлении и отвердевании веществ. [6]
На первый взгляд парадоксально, что ненаправленные связи направляют отвердевание вещества по пути образования симметричных плотных структур, отличающихся высокой степенью упорядоченности, тогда как направленная связь толкает этот процесс в сторону образования аморфных веществ, которые выглядят как максимально разупорядоченные вещества. В самом деле, благодаря ковалентной составляющей связи атомы соединяются друг с другом в определенном порядке и в определенных положениях по отношению друг к другу, притом в одних и тех же, при одних и тех же условиях отвердевания. Пространственные конфигурации электронной волновой функции определяют взаимное расположение и порядок соединения атомов. Аморфные вещества вовсе не следует рассматривать как бесструктурные. [7]
Хотя часто форма молекул неправильная, они образуют при отвердевании вещества плотнейшую правильную структуру молекулярных кристаллов. Такие структуры, согласно А. И. Китайгородскому, можно построить из срезанных шаров, размеры которых определяются молекулярными радиусами, а центры находятся на расстояниях, равных межатомным расстояниям. При этом шары не должны теснить ( перекрывать) друг друга, но между ними должно существовать как можно больше точек соприкосновения ( см. гл. [8]
Так как водородные связи тем не менее прочнее других межмолекулярных связей, то отвердевание веществ, молекулы которых могут образовывать водородные связи, идет не по пути обычной кристаллизации. Вмешательство водородных связей, которые возникают прежде более слабых ван-дер-ваальсовских связей, направляет процесс отвердевания не в сторону образования простейших наиболее плотно сложенных структур, как при простой кристаллизации, а, напротив, в сторону синтеза разуплотненных - структур каркасного типа, таких, например, как соединения включения. [9]
Нулевая энергия обычно значительно меньше энергии взаимодействия между частицами, так что она не мешает отвердеванию вещества. И только в одном-единственном случае, именно, в случае гелия, нулевая энергия играет настолько важную роль, что без действия внешнего давления отвердевание гелия становится невозможным. Все другие вещества отвердевают раньше, чем нулевая энергия сможет оказать существенное влияние на их свойства. [10]
Нулевая энергия обычно значительно меньше энергии взаимодействия между частицами, так что она не мешает отвердеванию вещества. И только в одном-единственном случае, именно, в случае гелия, нулевая энергия играет настолько важную роль, что без действия внешнего давления отвердевание гелия становится невозможным. Все другие вещества отвердевают раньше, чем нулевая энергия сможет оказать существенное влияние на их свойства. [11]
На рис. 1, 2 и 3 представлены кривые, схематически иллюстрирующие процесс нормального плавления и отвердевания химически однородного, истиннотвердого вещества и вещества стеклообразного. Анализируя кривую рис. 1, мы видим, что при постепенном нагревании температура растет плавно, почти по прямой аи, в точке Ъ ( точка плавления) линия получает перелом и идет параллельно оси абсцисс до точки с. [12]
Оно также позволяет осмыслить следующее обстоятельство: вопреки тому, что температура окрухающей среды ниже температуры отвердевания вещества, оно нередкс остается жидким. Этот парадоксальный факт объясняется гигроскопичностью. Например, уксусная кислота ( tnjl 16 7 С) и глицерин ( tnjl 19 С) не отвердевают даже при сравнительно низкой температуре в помещении. На снижении температур отвердевания раствора по сравнению с чистым растворителем основано действие соли, которой посыпают лед и снег ( при небольшом морозе) для их таяния. [13]
Таким образом, существует два взаимодействующих, но не просто складывающихся, а противоборствующих структурообразующих фактора: направленные ковалентные связи и ненаправленные ионные, металлические и ван-дер-ваальсовские связи. Если отвердевание вещества идет путем только межмолекулярного взаимодействия, образуются кристаллические вещества, состав которых подчиняется правилам стехиометрии. Но если одновременно с отвердеванием протекают еще и химические реакции, состав твердого вещества, естественно, становится более сложным. [14]
 |
Термограима реакции КаВШ и NaOH. [15] |
Страницы: 1 2