А. Ф. Новиков строение вещества
жүктеу/скачать 2,4 Mb. Pdf көрінісі
|
1022 3
|
Рис.46 61 Таким образом, конденсированное состояние вещества, включающее в себя жидкие, аморфные и твердые тела, характеризуется наличием ближнего или дальнего порядка. В газах такая упорядоченность отсутствует. Помимо изменения своего агрегатного состояния при изменении температуры или давления, некоторые вещества способны приобретать различную кристаллическую структуру при синтезе или изменять ее при определенных внешних воздействиях, при этом такие изменения совершаются скачкообразно. Данное явление получило название аллотропии. Каждую из отдельных структур, обнаруживаемых в твердой фазе, называют аллотропической модификацией данного вещества. К примеру, известны аллотропические модификации фосфора: белая, фиолетовая, черная. Углерод существует в нескольких основных аллотропических модификациях: алмаз, графит, карбин, фуллерен. Обычное серое олово при температуре немного ниже комнатной переходит в порошкообразное белое олово. При определенных температурах металлическое железо также может находиться в различных аллотропических модификациях. Аллотропические модификации обнаружены у многих металлов. Явление аллотропии у металлов и неметалллов нашло широкое применение во многих областях техники и технологии. Поскольку одни и те же элементы и соединения могут находиться в разных агрегатных состояниях и кристаллических аллотропических модификациях, при обозначении их недостаточно просто написать химические символы соответствующих элементов, необходимо также указать, в каком агрегатном состоянии (модификации) данное вещество находится. Например: Na тв ; Li ж ; Hg пар ; γ-Fe тв ; Р красн ; SiO 2 (кристобалит); С (алмаз) и т.д. В современной химии твердого тела используется понятие фазы вещества. Под фазой понимается внутренне гомогенная область в гетерогенной системе, обладающая определенным химическим составом и термодинамическими свойствами, принципиально отделимая от других областей, то есть ограниченная некоторой поверхностью раздела. При наложении на систему внешних воздействий (при изменении температуры, давления и проч.) она может переходить из одной фазы в другую. С термодинамической точки зрения различают фазовые переходы двоякого рода. К фазовым переходам первого рода относят переходы, при которых с изменением температуры или давления скачкообразно изменяются первые производные свободной энергии Гиббса, то есть объем и энтропия. Этот случай отображает график изменения объема кристалла при его плавлении на рис.46,а. Такие переходы, в частности, происходят при изменении агрегатного состояния воды с температурой, при переходе из серого олова в белое, из кварца в кристобалит. Фазовые переходы второго рода характеризуются появлением в точке перегиба зависимости термодинамических функций от температуры |