Жидкости
занимают промежуточное положение между газами и твердыми телами.
Физическая химия это наука изучающая связь физических и химических свойств веществ, химических и физических явлений и процессов.
Изучение свойств веществ проще всего проводить на моделях. Для газообразного состояния такой моделью является идеальный газ – газ, находящийся в таком состоянии при котором можно пренебречь силами межмолекулярного взаимодействия (ммв) и объемом его молекул.
Молекулы
поверхностного слоя жидкости по физико-химическим свойствам отличаются от
молекул внутренних слоев. Каждая молекула внутри жидкости окружена такими же
молекулами и испытывает одинаковое воздействие со всех сторон. Равнодействующая
всех сил притяжение равна нулю.
Если
перемешивать жидкость (воду, подсолнечное масло, глицерин, сахарный сироп)
стеклянной палочкой, то будет ощущаться сопротивление движению палочки.
В результате фазовых переходов
вещества могут переходить из одного агрегатного состояния в другое без
изменения химического состава. Например, жидкость может переходить в
газообразное состояние (испарение).
Возможен и обратный переход из газообразного в жидкое состояние (конденсация). Твердое вещество может
переходить в газообразное (сублимация)
или жидкое (плавление). Жидкость
может переходить в твердое состояние (кристаллизация).
Растворение
вещества сопровождается изменением свойств растворителя и растворяемого вещества.
Растворимость газов зависит от природы газа и
растворителя, от температуры и давления. Растворимость повышается, если между
газом и растворителем возможно химическое взаимодействие. Например, при
нормальных условиях в 1 л
воды 0,002 г
водорода и 875 г
аммиака. Такие различия объясняются тем, что аммиак взаимодействует с
молекулами воды с образованием водородных связей.
При смешивании двух жидкостей возможно три
варианта взаимодействия:
а) неограниченная растворимость;
б) ограниченная растворимость;
в) полная нерастворимость.
Растворимость
твердых веществ определяется природой растворителя и растворяемого вещества,
температурой и площадью поверхности соприкосновения. Процесс растворения
включает в себя разрушение кристаллической решетки и диффузию вещества в объем
растворителя.
Если в
сосуд с концентрированным водным раствором сахара осторожно налить слой чистой
воды, то сначала между ними будет наблюдаться четкая граница раздела.
В
результате естественных процессов при стоянии раствора в нем протекают два
противоположных процесса – испарение и конденсация. Состояние равновесия между
этими процессами характеризуется давлением насыщенного пара над раствором.
При этом экспериментально доказано, что давление насыщенного пара над раствором
меньше чем над чистым растворителем.
От
давления пара над раствором зависят температуры кипения и замерзания. Согласно
закону Рауля растворы кипят при более высокой температуре и замерзают
(кристаллизуются) при более низкой температуре, чем чистый растворитель.
Дисперсными
системами называют
многофазные системы, в которых хотя бы
одна из фаз является раздробленной (т.е. представлена более или менее крупными
частицами) и распределена в другой (непрерывной) фазе.
Отличительной
чертой дисперсных систем является наличие поверхности
раздела, т.е. поверхности, приходящейся на единицу объема вещества. Все
основные процессы, происходящие в дисперсных системах протекают на поверхности
раздела и называются поверхностные явления.
Интенсивность адсорбции связана с величиной
поверхности адсорбента – чем она больше, тем интенсивнее идет адсорбция. Также
адсорбции способствует неоднородность поверхности твердого тела (наличие
выступов, углублений, неровностей), так как на таких участках адсорбция идет
более интенсивно. Такие участки
поверхности адсорбента называют адсорбционные
центры.
Золи – дисперсные
системы с размерами частиц 10-5–10-7 см, занимают промежуточное положение между
грубодисперсными системами и истинными растворами. В зависимости от вида
дисперсионной среды золи делят на аэрозоли (газовая дисперсионная
среда) и лиозоли (жидкая дисперсионная среда). Лиозоли в зависимости от
природы жидкости делят на гидрозоли, бензозоли и т.п. Наибольшее значение имеют
гидрозоли, в которых дисперсионной средой является вода.
Оптические
свойства коллоидных растворов существенно отличаются от свойств истинных
растворов и грубодисперсных систем. При прохождении света через дисперсную
систему он может отражаться, поглощаться и рассеиваться.
Нефелометрия,
турбидиметрия и ультрамикроскопия коллоидных систем
Поглощение (адсорбция)
света коллоидами. Окраска коллоидных растворов