Cтраница 4
Указанное деление в значительной степени условно, так как при механической переработке материала часто меняются и его химические свойства. Так, например, некоторые металлы долгое время могут находиться на воздухе без заметного изменения. Это объясняется тем, что с измельчением вещества увеличивается его поверхностная энергия, а следовательно, повышается химическая активность вещества. [46]
Электроны, расположенные на внешних орбитах, связаны с ядром слабее, чем электроны, находящиеся на внутренних, близких к ядру орбитах. Поэтому под воздействием соседних атомов или вследствие других причин внешние электроны могут покинуть свою орбиту, что приводит к изменению электрического состояния атома. Электроны, расположенные на внешних орбитах, называются валентными. Они определяют химическую активность вещества, участвуют в создании химической связи между атомами. Электроны, освободившиеся от внутриатомных связей, получили название свободных. Они перемещаются внутри вещества между атомами в различных направлениях и с различными скоростями. При наличии внешнего электрического поля беспорядочное движение свободных электронов становится упорядоченным, направленным. В результате возникает электрический ток. Чем больше свободных электронов имеет вещество, тем выше его электропроводность. Этим и объясняется хорошая проводимость металлов, а также деление твердых тел по способности их проводить электрический ток на проводники, полупроводники и диэлектрики. [47]
Температура является одним из наиболее важных факторов, влияющих на скорость экзотермической реакции окисления. В реакцию с кислородом вступают те молекулы вещества и кислорода, суммарная энергия активации которых достигает энергии межатомной химической связи, в результате чего возникают условия для ее разрыва и образования свободных радикалов и новых молекул. Увеличение энергетического уровня молекул происходит при воздействии на них различных энергетических факторов. Чем меньше энергия межатомной химической связи молекул, тем сильнее проявляется химическая активность вещества при его нагревании или при воздействии других факторов, так как энергия активации молекул быстрее сравняется с энергией межатомной химической связи. [48]
Каждой подгруппе ( или нерасщепленной оболочке) соответствует определенный энергетический уровень. На рис. 1 - 1, а показано распределение электронов в атоме кремния Si по энергиям, где цифрами /, 2 и 3 отмечены уровни электронных оболочек в атоме. Электроны внешней оболочки атома называются валентными, их число определяет многие физико-химические свойства атома. Например, они участвуют в создании связей, объединяющих отдельные атомы в молекулы, играют важную роль в создании междумолекулярных связей, определяют химическую активность вещества, его электропроводность и некоторые другие свойства. Валентные электроны, как наиболее удаленные от ядра, имеют с ним наиболее слабую связь, и поэтому под воздействием электрического поля, тепла, света, ударов частиц и некоторых других причин могут отделяться от атома или молекулы и становиться свободными. [49]
Химическая технология за счет реакций приводит к качественным преобразованиям исходных веществ. В ней они проявляют свою внутреннюю активность в отличие от пассивной роли в механической технологии. Следовательно, в результате химического процесса изменяется не только форма, что может быть и в любом физико-механическом процессе, не только агрегатное состояние, что наблюдается при осуществлении физических процессов, но и молекулярная структура исходных веществ. Следовательно, в химической технологии протекают прежде всего процессы, приводящие к изменению состава, свойств, внутреннего строения и агрегатного состояния исходных веществ. Поэтому химическая технология позволяет использовать химическую активность веществ для получения новых соединений и материалов, которые отличаются по своим физико-химическим свойствам от исходных и могут быть использованы человеком. [50]
Такая же картина имеет место и при анализе воспламенения, в ходе которого наблюдается резкое увеличение скорости химического взаимодействия. При низких температурах столкновения целых молекул редко приводят к реакции. Она может протекать только с участием осколков молекул - радикалов или атомов. Воспламенение целиком определяется ростом числа радикалов или атомов, играющих роль активных центров, и имеет кинетический, цепной характер. Однако по мере нагрева горючей смеси в результате тепловыделения в ходе экзотермической реакции главное значение приобретает рост химической активности вещества в связи с повышением температуры. Особое значение при этом имеют условия теплового взаимодействия внутри воспламеняющейся системы и взаимодействия с окружающей средой. [51]