Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 2. СТРУКТУРА ЖИДКОСТИТермин «структура жидкости» весьма распространен. В отличие от кристаллической структуры твердого тела под структурой жидкости следует понимать статистическую закономерность межмолекулярных расстояний и ориентаций, характерную для любой плотноупакованной системы. Благодаря конечному размеру молекул силам межмолекулярного взаимодействия любой жидкости свойствен ближний порядок в расположении частиц и отсутствие дальнего порядка. Отсутствие дальнего порядка означает, что порядок в одном месте никак не действует на порядок в другом. Удобным методом описания структуры простой жидкости является функция радиального распределения, которая может быть рассчитана на основании данных по расстоянию рентгеновских лучей и нейтронов. Вероятность того, что элемент объема Если же расстояние между молекулами приближается к диаметру молекулы
где
Число молекул в сферической области толщины
где
Метод исследования структуры жидкости посредством функции радиального распределения был предложен в 1920 г. Дебаем и Менке. На рис. 39а представлена функция радиального распределения для ртути (Дебай, 1930). В 1934 г. Морелл и Гильдебранд получили аналогичную функцию распределения на очень красивой модели. Они изготовили много одинаковых шариков из горячего раствора желатина, капая его в холодное масло.
Рис. 38. Расположение ближайших соседей в простых жидкостях
Рис. 39. Функция радиального распределения для ртути (а), для желатиновых шариков при комнатной температуре (б) и для желатиновых шариков при более высокой температуре (в) Некоторое их количество покрасили ламповой сажей. Все шарики плотно упаковали в растворе желатина. При этом, так как показатель преломления раствора и некрашенных шариков был одинаковым, в сосуде были видны только крашеные шарики. Сосуд сильно встряхивали, делали фотографии в двух проекциях одновременно с помощью зеркала и измеряли расстояние между крашеными шариками. Затем опять встряхивали сосуд и фотографировали, и так много раз. На основании полученных результатов авторы построили зависимость 39б, очень похожа на функцию радиального распределения ртути. Рядом авторов (Гильдебрандт, 1939; Томас, 1938; Кампбелл, 1943) было показано, что для всех простых жидкостей в соответственном состоянии функции радиального распределения оказываются одинаковыми (рис. 40). Из функции радиального распределения было определено число ближайших соседей. В кристалле из простых молекул при плотной упаковке максимальное число соседей —
где V — объем моля жидкости,
Рис. 40. Функция радиального распределения для ряда простых жидкостей в одинаковом соответственном состоянии
Рис. 41, Функция радиального распределения аргона и воды Зависимость числа ближайших соседей в Xе от температуры и давления имеет следующий вид:
Подобные результаты были получены и для других жидкостей. Прохоренко и Фишер (1959) дали детальную теорию флуктуаций координационного числа простых жидкостей. Они заключили, что полученные ими результаты противоречат квазикристаллическим моделям простых жидкостей и свидетельствуют в пользу статистического распределения молекул в жидкости. В 1953 г. Гильдебрандт опубликовал рядом два графика, представляющие функцию радиального распределения рассеяния рентгеновских лучей галлием при одной и той же температуре. В одном случае исследовалось рассеяние рентгеновских лучей мелким порошком Функция радиального распределения для сложных многоатомных молекул естественно не совпадает с радиальной функцией распределения сферически симметричных простых молекул. Прежде всего это связано с тем, что для несимметричных молекул функция распределения является функцией не только расстояния, но и углов. На рис. 41 представлена функция радиального распределения аргона (сплошная кривая) и воды (Бен-Нейм, 1969). Большое теоретическое значение функции радиального распределения состоит в следующем. Во-первых, она непосредственно экспериментально связана с функцией рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов. Во-вторых, если известна температурная зависимость
Причем Кирквуд (1935) показал, что Однако до сих пор 1) точный вид функции 2) точной связи 3) роль многочастичных взаимодействии остается не выясненной, и проблема жидкого состояния ждет разрешения.
|
1 |
Оглавление
|