3. Жидкое состояние веществ.

В жидком состоянии расстояние между молекулами значительно меньше, чем в газах, и между ними возникают дисперсионные, диполь-дипольные, индукционные и другие взаимодей­ствия. Они удерживают молекулы друг около друга и приводят к некоторому их упорядочению или объединению.

Жидкое состояние характеризуется меньшим свободным пробегом молекул, они теряют способность перемещаться независимо и не удаляются значительно друг от друга. Жидкое веще­ство легко меняет свою форму, но незначительно изменяет объем.

Небольшие группы молекул, объединенные теми или иными силами, называют кластера­ми, а в случае одинаковых молекул - ассоциатами. Таким образом, в жидкостях существует

«ближний порядок», т.е. в среднем вокруг каждой молекулы ее соседи расположены не хаотично, а более или менее упорядоченно.

То есть формируется «квазикристалл», в котором постоянно возникают и распадаются группы правильно ориентированных частиц. Молекулы жидкости относительно долгое время на­ходятся внутри такой группы и лишь изредка совершают скачек на расстояние, превышающее среднее расстояние между молекулами.

Существует жидкокристаллическое состояние, которое рассматривают как промежуточное между жидким и кристаллическим.

При понижении температуры жидкости могут затвердевать без упорядочения структуры, т.е. вещество находится в твердом состоянии, но его структура приближена к структуре жидко­сти. Такое состояние называется аморфным, например, стекло, некоторые смолы.

Жидкости обладают поверхностью раздела и поверхностной энергией.

При любой температуре в замкнутом объеме над поверхностью жидкости устанавливается равновесие между скоростью испарения жидкости и скоростью конденсации пара в жидкость. Над жидкостью устанавливается некоторая постоянная концентрация пара и этот пар называют насыщенным, а его давление - давлением насыщенного пара жидкости.

Давление насыщенного пара зависит от температуры и не зависит от количества жидкости и газа. Если температуру повышать, давление насыщенного пара станет равно внешнему давле­нию, и пар по мере испарения удалять (давление не растет), то испарение будет протекать не только с поверхности, но и в объеме жидкости, т.е. будет происходить кипение. Температуру, при которой это происходит, называют температурой (точкой) кипения.

Температура, при которой жидкость кипит под давлением (760 мм.рт.ст.) называется нор­мальной температурой кипения.

Если температуру уменьшать, то давление насыщенного пара будет уменьшаться. При температуре, когда это давление упадет настолько, что станет равным давлению пара над по­верхностью твердого тела этого же вещества, произойдет переход жидкости в твердое состояние. Такую температуру называют температурой замерзания.

4. Твердое состояние веществ.

Твердым называют вещество, имеющее определенную и неизменную форму и оказываю­щее сопротивление любому внешнему воздействию, направленному на изменение этой формы. У таких веществ степень хаотизации структурных единиц минимальна.

Все твердые вещества можно разделить на кристаллические, которые имеют упорядочен­ное внутреннее строение, и аморфные, имеющие неупорядоченное внутреннее строение. Аморф­ные можно рассматривать как жидкости с бесконечно большой вязкостью. Свойства кристалли­ческих и аморфных твердых веществ различны.

Твердые кристаллические вещества характеризуются определенным дальним порядком расположения структурных единиц (атомов, молекул, ионов), что приводит к образованию кри­сталлических решеток, т.е. трехмерных периодичных структур по всему объему твердого тела.

Поскольку у кристаллических веществ периодичность расположения структурных единиц в различных направлениях различна, то для них характерна анизотропия свойств, т.е. некоторые свойства по различным направлениям неодинаковы.

В частности, для кристаллических веществ наблюдается анизотропия механических, теплофизических, электрофизических, оптических и др. свойств.

Кристаллические вещества обладают определенной температурой плавления, при превы­шении которой происходит быстрое разрушение кристаллической решетки и вещество переходит в жидкое состояние в очень узком температурной диапазоне. Например, при температуре чуть выше 0°С кристаллический лед переходит в жидкую воду.

Для некоторых кристаллических веществ не существует температуры плавления. При на­гревании они из твердого состояния переходят сразу в газообразное, т.е. происходит возгонка, интенсивность которой возрастает с повышением температуры, например СО2 или Ь.

В отличие от них аморфные вещества не имеют температуры плавления. При нагревании в определенном диапазоне температур они постепенно размягчаются (т.е. уменьшается вязкость), пока не перейдут в жидкое состояние. Поэтому аморфные вещества рассматривают как переох­лажденные жидкости, находящиеся в неустойчивом состоянии. Возгонка также не характерна для аморфных веществ, они постепенно с той или иной скоростью испаряются.

Для аморфных веществ характерна изотропия - т.е. все их свойства в различных направ­лениях одинаковы.

Большинство аморфных веществ можно получить в кристаллической форме, и наоборот кристаллические - в аморфной форме. Поэтому будет правильным говорить не о кристалличе­ских и аморфных веществах, а о кристаллическом и аморфном состоянии веществ.

Подавляющее большинство твердых веществ в природе находится в кристаллическом со­стоянии.