Skysčiai ir kietos medžiagos

Skysčiai ir kietos medžiagos

Dujos Dujos, skysčiai ir kietos medžiagos Užima visą indo tūrį Yra lengvai suspaudžiamos Lengvai teka iš vieno indo į kitą Greitai difunduoja Kondensuotos fazės (būsenos): Skysčiai Užima dalį indo tūrio Mažai suspaudžiami Lengvai teka iš vieno indo į kitą Lėtai difunduoja Kietos medžiagos Turi savo formą ir užima dalį indo tūrio Nesuspaudžiamos Neteka iš vieno indo į kitą Nedifunduoja

Klampa Klampa medžiagų savybė: Medžiagų pasipriešinimas tekėjimui Medžiagų vidinė trintis Dažniausiai taikoma apibudinant skysčių savybes vanduo - mažai klampus medus - labai klampus

Klampa. Palyginimai Klampa medžiagų savybė klampumas, cps gyvsidabris etanolis CCl4 H2O benzenas oktanas dietilo eteris η, Pa s 1x10 8 1x10 6 1x10 4 1x10 2 1x10 0 1x10-2 derva medus vanduo oras

Dinaminės klampos matavimo vienetai : SI vienetas Pa s Puazas 1 P = 0.1 Pa s centipuazas 1 cp = 0.001 Pa s Klampos matavimas Kapiliarinis arba Ostwald o viskozimetras: matuojamas fiksuoto tūrio skysčio ištekėjimo laikas nustatoma santykinė klampa Viskozimetras prietaisas skysčių klampai matuoti matavimo žymės kapiliaras

Klampa. Vidinė trintis. Dipolių tarpusavio sąveika. vienas skysčio Kieta medžiaga (pvz. stiklinė indo sienelė) molekulių sluoksnis v 1 kitas skysčio molekulių sluoksnis v 2 t. t.... v 3 molekulių judėjimo greičiai v 1 < v 2 < v 3

Vandenilinis ryšys vandenyje ir amoniake vandenilinis ryšys vandenilinis ryšys

Klampa ir vandenilinis ryšys etilo alkoholis (etanolis) CH 3 -CH 2 -OH klampa esant 20 o C: 1,06 mpa s etilen glikolis (1,2-etandiolis) HO-CH 2 -CH 2 -OH klampa esant 20 o C: 19,9 mpa s glicerolis (1,2,3-propantriolis) HO-CH 2 -CH(OH)-CH 2 -OH klampa esant 20 o C: 1490 mpa s Išvada: kuo molekulėje daugiau cheminių grupių, galinčių sudaryti vandenilinį ryšį, tuo skystis yra klampesnis.

Klampa ir molekulių dydis heksanas C 6 H 14 klampa esant 20 o C: 0,294 mpa s oktanas C 8 H 18 klampa esant 20 o C: 0,542 mpa s dekanas C 10 H 22 klampa esant 20 o C: 0,920 mpa s Išvada: kuo ilgesnę anglies atomų grandinę turi molekulės tuo toks skystis yra labiau klampesnis, nes vyksta didesnė tarpusavio sąveika tarp tokių molekulių.

Tarpmolekulinės sąveikos jėgos ir skysčių savybės Kohezijos jėgos Molekulinės sąveikos jėgos tarp panašių molekulių. Adhezijos jėgos Molekulinės sąveikos jėgos tarp skirtingų molekulių. Paviršiaus įtempimas Energija arba darbas reikalingi skysčio paviršiaus ploto padidinimui.

Molekulinės jėgos vanduo ant riebaluoto stiklo vanduo ant švaraus stiklo nedrėkina paviršiaus drėkina paviršių vandenį ploname stikliniame vamzdelyje veikia kapiliarinė jėga H 2 O-stiklas adhezijos jėgos H 2 O Hg Hg-stiklas adhezijos jėgos H 2 O-H 2 O kohezijos jėgos Hg-Hg kohezijos jėgos

Molekulinės jėgos. Paviršiaus įtempimas Gerris paludum Paviršiaus įtempimas yra energija arba darbas reikalingas skysčio paviršiaus plotą padidinti vienu vienetu (pvz. 1 m 2 ). S.I. sistemos matavimo vienetas: J/m 2 Išvada: kuo sistemoje yra didesnis fazių sąlyčio paviršiaus plotas (pvz. tarp skysčio ir dujų), tuo sistemos vidinė energija yra didesnė.

Tarpmolekulinės sąveikos energija E p palyginimas + - jonas - jonas ~250 kj/mol + - + jonas - dipolis ~15 kj/mol - + - + dipolis - dipolis ~2 kj/mol - + - + indukuotas dipolis - indukuotas dipolis ~2 kj/mol vandenilinis ryšys ~20 kj/mol

potencinė energija E p Tarpmolekulinės sąveikos energija E p tarpmolekulinė sąveika tarpatominė sąveika joniniame arba kovalentiniame ryšyje atstumas r tarp molekulių ar atomų Dviejų, krūvį turinčių dalelių (pvz. jonų) tarpusavio sąveikos potencinė energija E p : E p tarp jono, kurio krūvis z ir polinės dalelės, kurios dipolio momentas µ E p tarp dviejų polinių dalelių, kurių dipolio momentai µ 1 irµ 2 E p tarp dviejų nepolinių dalelių, kurių poliarizuojamumas α 1 irα 2 dalelių krūviai E p = Q 1 Q 2 4 πε 0 r vakuumo dielektrinė skvarba jono krūvis E p z µ r 2 elektriniai dipolio momentai E p µ 1µ 2 r 3 poliarizuojamumas E p α 1α 2 r 6 atstumas tarp dalelių elektrinis dipolio momentas

Vandenilinis ryšys ir virimo temperatūra virimo temperatūra, K Molinė masė

Skysčių garavimas. Garų slėgis. Molekulės dujinėje būsenoje Garuojančios molekulės Besikondensuojančios molekulės skystis pradeda garuoti skystis garuoja, ir pradeda kondensuotis garai, tačiau pusiausvyra dar nepasiekta pusiausvyra Pusiausvyros metu garavimo ir kondensavimosi greičiai susilygina.

Garavimo entalpija H gar ΔH gar = H garų H skysčio = -ΔH kondensacijos H garų ΔH gar > 0 ΔH kondensacijos < 0 energija ΔH gar ΔH kondensacijos H skysčio Skystis Garavimo entalpijos pavyzdžiai, esant 298 K ΔH gar, kj/mol dietilo eteris metanolis etanolis vanduo H gar ( H kond ) priklauso nuo molekulinės masės ir vandenilinių ryšių skaičiaus

Skysčio garų slėgis: nuo ko jis priklauso, o nuo ko - ne? Gyvsidabrio barometras įpilame lakaus skysčio, pvz. H 2 O P garų nepriklauso nuo skysčio tūrio V skysčio P garų nepriklauso nuo dujų tūrio V dujų ir skysčio paviršiaus ploto P garų priklauso nuo tempertūros T

Sočių garų slėgio priklausomybė nuo temperatūros 1 atm slėgis Išvada: skystis pradeda virti kuomet jo sočių garų slėgis pasiekia aplinkos slėgį Slėgis, mmhg 35 o C eterio virimo temperatūra Temperatūra, C 100 o C vandens virimo temperatūra

Garų slėgio priklausomybė nuo temperatūros Pritaikius lygtį: ΔG = ΔG + RT ln Q ΔG gar = ΔG gar + RT ln Nusistovėjus pusiausvyrai ΔG gar = 0, tuomet: P Arba ln = - P o garavimo Gibso energija ΔG gar RT standartinė garavimo Gibso energija P P o garų slėgis standartinis garų slėgis 0 = ΔG gar + RT ln P P o Pritaikius lygtį: ΔG gar = ΔH gar - TΔS gar ln P P o = - ΔH gar RT + ΔS gar R

Garų slėgio priklausomybė nuo temperatūros 1 ln P P o = - ΔH gar RT + ΔS gar R 2 P ln 2 P o P - 1 ln P o = ΔH gar ΔS gar ΔS gar (- + ) ΔH - (- gar + ) RT 2 R RT 1 R Pertvarkius gauname Clausius-Clapeyron lygtį: P ln 2 = P 1 ΔH gar R 1 T 1 1 ( - ) T 2

užšalimas Kietų medžiagų savybės: lydymasis ir stingimas lydymasis temperatūra (sk) (sk) + (k) (k) temperatūra (sk) (k) + (sk) (k) Stingimo (užšalimo) temperatūra laikas lydymosi temperatūra laikas ΔH lydymosi = H skysčio H kietos medžiagos = -ΔH stingimo pvz. ΔH lydymosi (H 2 O) = + 6.01 kj/mol

Sublimacija ΔH sub = ΔH lydymosi + ΔH garavimo = -ΔH kondensacijos

Medžiagos būsenos (fazinė) diagrama Slėgis kietas būvis D lydymasis skystas būvis C stingimas garavimas p O kondensavimas trigubas taškas sublimavimas dujinis būvis B kondensavimas T Temperatūra trigubas taškas tam tikra temperatūra ir slėgis, kurioje visos trys agregatinės medžiagos būsenos yra pusiausvyroje.

Slėgis 50 atm Būsenos diagramos pavyzdys: CO 2 kietas būvis D skystas būvis Gesintuvo viduje C Kaip veikia CO 2 gesintuvas? 5,1atm 1atm O endoterminis procesas B o o -78,5 C -56,7 C dujinis būvis Temperatūra kambario temperatūra

slėgis > 1 atm Būsenos diagramos pavyzdys: H 2 O D vanduo C Kodėl ledas slidus? Slėgis, mmhg 760 4,58 ledas O garai B - 5 C o 0,0098 C Temperatūra

Būsenos diagramos pavyzdys: H 2 O ledas VI ledas VII ledas II ledas V ledas III slėgis ledas I (paprastas ledas) skystas vanduo temperatūra vandens garai