Тепловое движение - молекула - растворитель
Cтраница 2
 |
Путь коллоидной частицы за отрезок времени, равный одному наблюдению ( схема. [16] |
В основе броуновского движения лежит тепловое движение молекул дисперсионной среды. Иными словами, находящиеся в тепловом движении молекулы растворителя беспрерывно и беспорядочно ударяются о поверхности значительно превышающих их по размерам частиц дисперсной фазы. [17]
Температура экстрагируемого материала в процессе извлечения из него масла оказывает влияние на скорость диффузии. При повышении температуры материала, а следовательно и растворителя, происходит хаотичное тепловое движение молекул растворителя и масла, что приводит к ускорению переноса масла в растворитель. [18]
По Самойлову, эти изменения обусловлены взаимодействием ионов электролита с их непосредственным окружением, а также с влиянием ионов на более удаленные слои воды. Дальнее взаимодействие вызвано поляризацией слоев воды под действием электрического поля. Ближнее - связано с изменением характера теплового движения молекул растворителя, непосредственно прилегающих к иону. Влияние ионов в этом случае сказывается в первую очередь па анергии активации трансляционного движения ал. Величина и-л зависит от природы ионов; она может быть положительной и отрицательной. Таким образом, по концепции Самойлова, образование прочных гидратных оболочек-это не главное для процесса гидратации. Ионы, обладающие отрицательной идратацией, передвигаясь, не увлекают за собой окружающие их молекулы воды. Ионы с положительной гидратацией, например Ве2 и Mg2, перемещаются вместе с первым слоем, в котором трансляционное движение сильно подавлено. [19]
По Самойлову, эти изменения обусловлены взаимодействием ионов электролита с их непосредственным окружением, а также с влиянием ионов на более удаленные слои воды. Дальнее взаимодействие вызвано поляризацией слоев воды под действием электрического поля. Ближнее - связано с изменением характера теплового движения молекул растворителя, непосредственно прилегающих к иону. Влияние ионов в этом случае сказывается в первую очередь на энергии активации трансляционного движения иа. Величина Аиа зависит от природы ионов; она может быть положительной и отрицательной. Таким образом, по концепции Самойлова, образование прочных гидратных оболочек - это не главное для процесса гидратации. Ионы, обладающие отрицательной гидратацией, передвигаясь, не увлекают за собой окружающие их молекулы воды. Ионы с положительной гидратацией, например Ве2 и Mg2, перемещаются вместе с первым слоем, в котором трансляционное движение сильно подавлено. [20]
Молекулы полимера, соединенные прочными связями в единую сетку, пусть даже очень редкую, уже не могут диффундировать в растворитель. Процесс растворения таких полимеров ограничивается стадией набухания. К ним относится, например, резина, которая, поглощая большое количество растворителя, образует студни. Под действием теплового движения молекулы растворителя проникают в резину, разворачивают ее скрученные макромолекулы и стремятся растянуть высокоэластическую сетку. Последняя сначала поддается растяжению, и участки макромолекул между узлами сшивки рас-кручиваются. Затем сетка напрягается и начинает выдавливать из себя продиффундировавшие молекулы растворителя, это приводит к равновесной степени набухания сшитого полимера. Чем чаще сшиты макромолекулы, чем гуще сетка, тем, естественно, меньше равновесная степень набухания, которая характеризует максимальное количество растворителя, поглощенного полимером в данных условиях. [21]
Если бы растворитель представлял собой некоторую сплошную непрерывную податливую среду ( континуум), то ионы растворенного вещества были бы в нем расположены так же, как в кристаллической решетке, но расстояния между ними были бы больше. Электростатическое взаимодействие и стремится создать такое расположение ионов. Но так как ионы в растворе, удаленные друг от друга, находятся в тепловом движении и положение их в каждый данный момент зависит от теплового движения молекул растворителя, то вполне упорядоченное расположение сохраниться не может. [22]
Тепловое движение молекул растворителя является причиной броуновского движения молекул растворенного вещества. Сущность его заключается в том, что о поверхность молекулы непрерывно ударяются молекулы жидкости - растворителя. При каждом ударе молекуле передается некоторый импульс. Удары происходят беспорядочно во времени и по направлению. Броуновское движение отражает тепловое движение молекул растворителя. [23]
Уральский лесотехнический институт) установил, что воздействие магнитного поля, не изменяя структуру воды, влияет главным образом на свойства ионов. Ремпель предлагает следующую рабочую гипотезу. Растворенные в воде ионы солей, окруженные гидратными оболочками, образуют агрегат, совершающий тепловое движение как целое. Кроме того, ион взаимодействует с более удаленными молекулами воды. Величина гидратных оболочек ионов, упорядочение их структуры, а главное-соединение их в еще более упорядоченные агрегаты с другими гидратированными ионами ограничены тепловым движением молекул растворителя, поэтому большая упорядоченность носит лишь флюктуационный характер и сохраняются ничтожные доли секунды. Гид-ратным оболочкам можно помочь построить хотя бы на время более упорядоченную и поэтому более уплотненную структуру, но для этого нужно приложить усилия к ним, чтобы преодолеть разупорядочивающее действие теплового движения. Практически формирование и укрупнение структурных единиц осуществляется при протекании жидкости через магнитный зазор. После этого тепловое движение снова будет разрушать образующийся агрегат, но на это потребуется значительно большее время, исчисляемое, по мнению автора, часами. [24]
Уральский лесотехнический институт) установил, что воздействие магнитного поля, не изменяя структуру воды, влияет главным образом на свойства ионов. Ремпель предлагает следующую рабочую гипотезу. Растворенные в воде ионы солей, окруженные гидратными оболочками, образуют агрегат, совершающий тепловое движение как целое. Кроме того, ион взаимодействует с более удаленными молекулами воды. Величина гидратных оболочек ионов, упорядочение их структуры, а главное-соединение их в еще более упорядоченные агрегаты с другими гидратированными ионами ограничены тепловым движением молекул растворителя, поэтому большая упорядоченность носит лишь флюктуационный характер и сохраняются ничтожные доли секунды. Гид-ратным оболочкам можно помочь построить хотя бы на время более упорядоченную и поэтому более уплотненную структуру, но для этого нужно приложить усилия к ним, чтобы преодолеть разупорядочивающее действие теплового движения. Практически формирование и укрупнение структурных единиц осуществляется при протекании жидкости через магнитный зазор. После этого тепловое движение снова будет разрушать образующийся агрегат, но на это потребуется значительно большее время, исчисляемое, по мнению автора, часами. [25]
Учитывая отсутствие четко выраженной зависимости энергий сольватации от диэлектрической постоянной растворителя и от структуры его молекул, Измайлов пришел к заключению, что в основе процесса сольватации должны лежать не те причины, которые учитываются существующими модельными методами расчета. В этой связи необходимо упомянуть о теории растворов электролитов, разрабатываемой О. Я - Самойловым ( 1957), который исходит из молекулярно-кинетической теории жидкостей Я. И. Френкеля, в сочетании с теорией структуры воды Бернала и Фаулера. Следуя Мищенко, Самойлов определяет сольватацию, как сумму всех изменений в состоянии раствора, вызванных появлением в нем ионов электролита. По Самойлову, эти изменения обусловлены взаимодействием ионов электролита с их непосредственным окружением, а также с влиянием ионов на более удаленные слои воды. Дальнее взаимодействие имеет в своей основе поляризацию слоев воды под действием электрического поля. Ближнее взаимодействие связано с изменением характера теплового движения молекул растворителя, непосредственно прилегающих к иону. Влияние ионов в этом случае сказывается, в первую очередь, на энергии активации трансляционного движения. Величина Д [ / зависит от природы ионов и может быть положительной и отрицательной. Таким образом, по концепции Самойлова образование прочных гидратных оболочек - - это не главное для процесса гидратации. Ионы, обладающие отрицательной гидратацией, передвигаясь, не увлекают за собой окружающих их молекул воды. Ионы с положительной гидратацией, например Ве2 и Mg2, перемещаются вместе с первым слоем, в котором трансляционное движение сильно подавлено. [26]
Такая картина, несомненно, имеет место при реакциях с участием сложных молекул, претерпевающих значительные структурные изменения. Однако по современным представлениям основная природа активированного состояния другая. Собственно акт переноса заряженной частицы ( электрона, протона) носит квантово-механический характер и происходит путем их быстрого туннелирования несколько ниже максимума потенциального барьера. Условием осуществления такого переноса является равенство потенциальной энергии в начальном и конечном состояниях стадии переноса. Для этого энергия исходной системы должна быть повышена до требуемого для туннелирования уровня. Поскольку в реакции участвуют заряженные частицы, энергия их определяется взаимодействием с полярными молекулами растворителя. При определенных ориентациях этих молекул энергия взаимодействия становится выше среднего уровня. Из-за теплового движения молекул растворителя и возникающих при этом флуктуации, в каждый момент времени имеется определенное количество частиц с требуемой ориентацией и с требуемой энергией. После переноса заряда исходная ориентация молекул растворителя восстанавливается. [27]
 |
Распределение заряда. Первая Тормозящая сила, ДО. [28] |
Ионная атмосфера требует некоторого времени для установления сферической симметрии, соответствующей статистическому равновесию. Но это означает, что перед движущимся ионом слишком мало, а позади него - слишком много противоположных зарядов. Электростатические силы приведут поэтому к торможению. Эта дополнительная тормозящая сила названа релаксационной силой. К ней добавляется еще одна сила - электрофорная. При движении шарика в вязкой жидкости скодюсть жидкости у его поверхности, к которой она прилипает, равна скорости шарика и убывает ори удалении от него ( см. стр. Вблизи положительного иоца преобладают отрицательные ионы, движущиеся в противоположном направлении. Вследствие теплового движения молекулы растворителя могут перейти из непосредственной окрестности отрицательных ионов в сферу прилипания положительного иона. При этом они переносят некоторое количество движения, направленное противоположно движению рассматриваемого иона. Иначе говоря, последний движется не в покоящемся, а в медленно текущем навстречу растворителе. [29]
Из табл. 22 вытекает далее, что теплоты ( и особенно энергии) сольватации изменяются очень мало при переходе от одного растворителя к другому, хотя их диэлектрические постоянные в есьма различны. Учитывая отсутствие четко выраженной зависимости энергий сольватации от диэлектрической постоянной растворителя и от структуры его молекул, Измайлов пришел к заключению, что в основе процесса сольватации должны лежать не те причины, которые принимаются во внимание существующими модельными методами расчета. В этой связи необходимо упомянуть о теории растворов электролитов, разрабатываемой О. Следуя Мищенко, Самойлов определяет сольватацию как сумму всех изменений в состоянии раствора, вызванных появлением в нем ионов электролита. По Самойлову, эти изменения обусловлены взаимодействием ионов электролита с их непосредственным окружением, а также с влиянием ионов на более удаленные слои воды. Дальнее взаимодействие имеет в своей основе поляризацию слоев воды под действием электрического поля. Ближнее взаимодействие связано с изменением характера теплового движения молекул растворителя, непосредственно прилегающих к иону. [30]
Страницы: 1 2 3