Высокая диэлектрическая проницаемость - вода
Cтраница 2
Данные рис. XII.3 показывают, что это правило выполняется в широких пределах: последовательность расположения материалов в трибоэлектрическом ряду оказывается точно такой, как и в ряду по величине их диэлектрической проницаемости. Диэлектрическая проницаемость гидрофильных полимеров сильно зависит от содержания влаги в связи с большим влиянием высокой диэлектрической проницаемости воды. Отсюда ясно, что эти полимеры ( например, шерсть) являются антистатиками во влажной среде, но способны накапливать статический заряд в очень сухом состоянии. Наибольшие наблюдаемые в эксперименте заряды ( 500 эл. [16]
Сопоставление данных табл. 9 и 10 показывает, что полярные вещества обычно имеют более высокую диэлектрическую проницаемость по сравнению с неполярными. Однако прямой функциональной диполъным моментом молекулы и проницаемостью жидкости, состоящей из этих молекул, найти не удалось. Высокая диэлектрическая проницаемость воды объясняет ее высокую растворяющую способность для ионных кристаллов и полярных веществ, а также диссоциацию на ионы растворенных солей и сильно полярных соединений. [17]
 |
Пространственная структура.| Молекулы воды в кристалле льда. [18] |
Вода является идеальным растворителем для биологических структур по сравнению с другими жидкостями. Такие вещества, как моно - и полисахариды, спирты, альдегиды и кетоны, прекрасно растворяются в воде, но практически нерастворимы в органических растворителях. Это обусловлено высокой диэлектрической проницаемостью воды, состоящей из ассоциированных друг с другом диполей. Диэлектрическая постоянная для воды равна 80, а для органических растворителей - в 3 - 4 раза меньше. Это означает, что силы взаимодействия в веществах, растворенных в воде, во столько же раз меньше, чем в органических растворителях. [19]
Известны многочисленные попытки применения выводов теории сильных электролитов к неводным растворам. В настоящее время можно считать бесспорным, что верхняя граница концентрационного интервала, к которому приложимо уравнение Дебая - Онза-гера, в случае неводных растворов примерно на порядок ниже, чем в случае водных растворов. Интересно, что не только высокая диэлектрическая проницаемость воды тому причиной. [20]
Металл экранирован галогенами, а последние взаимодействуют с окружающей водой довольно слабо. Если не считать того, что анионы имеют единичный положительный заряд, они напоминают СС14 по способности нарушать структуру воды и тенденции к переходу из водной фазы в любой органический растворитель, лишенный внутренней структуры. Заряд обусловливает вторичную ( электростатическую) сольватацию, которой благоприятствует высокая диэлектрическая проницаемость воды ( но не органический растворитель), однако комплексный анион настолько велик, что последний эффект относительно мал по сравнению с эффектом для хлорид-иона. [21]
Реакция ионов гидроксония с фторид-ионами протекает несколько быстрее, чем реакция ионов гидроксония с гидросульфид-ионами. Небольшое различие в наблюдаемых скоростях в этом случае может быть обусловлено действием чисто статистических факторов, поскольку фторид-ион располагает четырьмя парами электронов, способными присоединять протон, тогда как в гидросульфид-ионе таких пар только три. Электростатические взаимодействия оказывают лишь слабое влияние на константу скорости, что, по-видимому, связано с высокой диэлектрической проницаемостью воды, выполняющей здесь роль растворителя. В грубом приближении можно считать, что константа скорости переноса протона от иона гидроксония уменьшается в два раза при введении в молекулу каждого дополнительного положительного заряда, если размер молекулы при этом не изменяется. [22]
Рассмотрение, проведенное в § 1, дает немедленный ответ на вопрос, почему следует ожидать, что энергия ионов в кристалле и в воде окажется одинаковой. Если исходить из ионов в свободном пространстве, то основной выигрыш в энергии при объединении этих ионов в кристалл получается за счет уничтожения кулоновского поля за пределами ионных радиусов. Но при помещении тех же ионов в воду основной выигрыш в энергии также получается за счет уничтожения их кулоновского поля, в данном случае вследствие высокой диэлектрической проницаемости воды. [23]
В настоящее время диэлкометрию применяют для характеристики химических соединений, для определения концентрации примесей в растворах плохо проводящих жидкостей, для определения чистоты органических и неорганических веществ и др. Наиболее широко она применяется при определении содержания воды в твердых, жидких и газообразных веществах. Для определения влаги строят градуировочный график в координатах е - V, где V - содержание воды в объемных процентах. Это достигается путем ее добавления к хорошо высушенному основному веществу. Высокая диэлектрическая проницаемость воды ( Е 80 4 при 20 С) позволяет определять ее содержание с высокой точностью в органических растворителях и газах. Для этого в ячейку помещают вещество, поглощающее влагу, например P20s, и пропускают через нее исследуемый газ. По изменению емкости ячейки во времени и скорости протекания газа определяют содержание воды в газе. [24]
Наряду с силами, действующими между диполями ( диполь-дипольными), существуют также сильные взаимодействия между ионами и диполями - ионы притягиваются к тем концам дипольных молекул, которые имеют противоположный заряд. Именно по этой причине, каждый ион в водном растворе в той или иной степени гид-ратирован. Аналогично анионы притягивают положительные концы диполей молекул воды. При этом выделяется значительное количество энергии, и эта энергия гидратации ( наряду с ослаблением электростатических сил, обусловленным высокой диэлектрической проницаемостью воды) делает воду таким сильно ионизирующим растворителем. [25]
Характерной особенностью межмолекулярных водородных связей является их направленность: три атома Л, Н и В, участвующие в образовании водородной связи, расположены на одной прямой. В для различных веществ составляет 2 5 - - 2 8 А. Посредством водородных связей молекулы объединяются в димеры и полимеры. Такая ассоциация молекул приводит к повышению температуры плавления и кипения, увеличению теплоты парообразования, изменению растворяющей способности. Водородные связи обусловливают аномально высокую диэлектрическую проницаемость воды и спиртов по сравнению с диэлектрическими свойствами других жидкостей, молекулы которых имеют дипольные моменты того же порядка; взаимную ориентацию молекул в жидкостях и кристаллах; параллельное расположение полипептидных цепочек в структуре белка; поперечные связи в полимерах и в двойной спирали молекулы ДНК. Благодаря своей незначительной прочности водородная связь играет большую роль во многих биологических процессах. Характерно, что молекулы, соединенные водородными связями, сохраняют свою индивидуальность в твердых телах, жидкостях и газах. В то же время они могут вращаться, переходить таким путем из одного устойчивого положения в другое. Кроме водорода промежуточным атомом, соединяющим два различных атома, может служить дейтерий, который, как водород, расположен на линии А-D... При такой замене водорода на дейтерий энергия связи возрастает до десятков джоулей на 1 моль. [26]
Страницы: 1 2