Химическая связь и строение вещества

Вещества в газообразном состоянии характеризуются большими, но сравнению с размерами молекул межмолекулярными расстояниями и пренебрежительно малыми силами взаимодействия между молекулами.

У веществ в конденсированном (жидком или твердом) состоянии расстояния между частицами вещества малы и силы взаимодействия, удерживающие их вместе, могут быть очень велики. Эти силы имеют электрическую природу, но прочность связи между частицами зависит от того, являются ли они молекулами, атомами, ионами и, следовательно, каков тип связи между ними — ковалентная, ионная, металлическая, водородная или ван-дер-ваальсова.

Общая характеристика жидкого состояния

Жидкости в отличие от газов обладают значительно большей плотностью, почти постоянным объемом. Сжимаемость жидкостей очень мала, что говорит о наличии сил межмолекулярного взаимодействия. Но отсутствие у жидкостей постоянной формы свидетельствует о сравнительной непрочности этих сил. Поэтому имея постоянный объем при данной температуре, жидкости обладают текучестью.

Объем жидкостей приблизительно равен сумме объемов атомов элементов, входящих в состав молекулы. При малых расстояниях между молекулами большую роль играет не только их объем, но и их строение. Если молекулы жидкости полярны, то они могут притягиваться противоположными полюсами и образовывать ассоциаты из двух или более молекул. Ассоциация может быть вызвана также образованием водородных связей. К ассоциированным жидкостям относятся вода, ацетон, сжиженный аммиак. Они отличаются большей теплотой испарения, меньшей летучестью.

Жидкости имеют поверхность раздела с газовой фазой. Поверхностный слой молекул обладает особенными свойствами, так как на эти молекулы действуют силы притяжения преимущественно со стороны жидкости, вследствие чего они как бы втягиваются внутрь жидкости, возникает поверхностное натяжение, под действием которого поверхностный слой стремится сократиться. Эта особенность поверхностных молекул связана с внутренним давлением жидкостей.

Молекулы жидкости, скорость и кинетическая энергия которых больше средней, могут, достигая поверхностного слоя, переходить в парообразную фазу, преодолев притяжение остальных молекул (испарение). Молекулы из парообразной фазы, сталкиваясь с поверхностью жидкости, могут переходить в жидкость {конденсация). Когда оба процесса протекают с одинаковой скоростью, устанавливается равновесие. Над жидкостью устанавливается равновесная концентрация пара (насыщенный пар), которая характеризуется давлением насыщенного пара. Если давление насыщенного пара равно внешнему давлению, то испарение протекает не только с поверхности, но и изнутри жидкости, путем образования пузырьков пара во всем объеме жидкости {кипение), что имеет место при температуре кипения. Температура, при которой поверхность раздела исчезает, — критическая температура. При этом исчезают различия между жидкостью и газом.