Физико-химические свойства простых молекулярных систем

• Автор: Путинцев, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Мурманск
• Количество страниц: 207 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор 1О

1. Структурные характеристики вещества

1.1.1 Электронная конфигурация структурных частиц Ю

1Л .2. Геометрические модели структурных частиц

1.1.3. Кристаллическая решетка и коэффициент упаковки структурных 1 8 частиц

1.1.4. Функции радиального распределения РФР, число ближайших

соседей структурных частиц и межмолекулярные расстояния 2. Термодинамика и межмолекулярное взаимодействие

2.1. Классификация межмолекулярного взаимодействия

2.2. Термодинамика межмолекулярного взаимодействия

2.3. Потенциалы межмолекулярного взаимодействия
3. Теллофизические свойства вещества 4Не, Ие9 Лг9 Кг и Хе
4. Диэлектрические свойства вещества
4.1. Поляризация вещества и ее характеристики
4.2. Деформационная и электронная составляющие молярной поляризации
Выводы
Глава 2. Исследование свойств газового состояния
1 .Произведение РУ вдоль линии насыщения
2. Теорема вириала
2.2.1. Работа отключения взаимодействия и второй вириальный коэффициент
3. Расчет функций взаимодействия в газовой ветви линии насыщения 4. Метод определения параметров потенциала 6
5. Поляризация разреженных простых молекулярных газов Ю
Выводы
Глава 3. Структурные и энергетические свойства простых кристаллов 5 1. Энергия кристаллической решетки
2. Парный потенциал
3. Эффективный парный потенциал
4. Структурные особенности гелия 4Не
5. Влияние волновых свойств материи на свойства вещества
Выводы
Глава 4. Исследование термодинамических и структурных свойств простых жидкостей
1. Интерпретация термина структура жидкости
2. Метод расчета числа ближайших соседей в простых жидкостях
3. Интерпретация процесса нагревания простых жидкостей
4. Определение критериев устойчивости молекулярных систем
5. Диэлектрические свойства простых жидкостей
6. Молярная рефракция вещества
Выводы
Заключение
Список литературы


Число независимых параметров молекул, необходимых для определения геометрической структуры молекулы, равно 31 5 для линейных и 3п 6 для нелинейных молекул, где п число атомов в молекуле. У двухатомных молекул число независимых параметров равно 1этим параметром является межъядерное расстояние. В многоатомных молекулах возможны различные варианты в выборе п. Например, для нелинейной трехатомной молекулы в качестве независимых параметров могут быть ВЗЯТЫ межъядерные расстояния Г2, , Из или же расстояния Г2, 2з и валентный угол. С увеличением числа атомов в молекуле число возможных вариантов в выборе п увеличивается. Для демонстрации пространственного расположения структурных частиц вещества привлекаются различные модели. Слово модель обычно употребляется в двух смысловых значениях. Оба типа моделей являются моделями, потому что они не соответствуют точной физической реальности, а отражают лишь наши преставления о ней. Следует отметить, что в основе любой теории лежит какаялибо модель со своими приближениями и допущениями. Рис. Модели молекул метана, аммиака и воды. При теоретическом описании свойств вещества чаще всего используются геометрический образ структурной частицы геометрическая модель в виде твердой жесткой или нежесткой сферы рисунок 1. Рис. Схематическое изображение электронной оболочки атома водорода и его орбитали. Такая модель неплохо соответствует небольшим неполярным молекулам. Следует отметить, что с помощью сферической модели могут описываться геометрические характеристики полярных молекул, если последние участвуют в свободном или заторможенном вращениях. Согласно квантовым представлениям микрообъект одновременно обладает свойствами частиц и волн. Размер микрообъекга и его геометрические характеристики условные понятия, зависящие от способа определения. Методами квантовой теории может быть определен радиус максимальной плотности атома . Зависимость орбитальных радиусов от порядкового номера приведена на рисунке 1. Рис. Зависимость атомных радиусов от порядкового номера элемента. Зависимость 1пА. По типу взаимодействия различают вандерваальсовы, ковалентные, ионные и металлические радиусы. Металлический радиус равен половине кратчайшего расстояния между атомами в кристаллической структуре металла. Шкала металлических радиусов разработана Н. В. Беловым и Г. Б. Бокием . Металлические радиусы не являются константами и зависят от координационного числа, что объясняется, как правило, расталкиванием структурных частицсоседей при реализации состояний вещества с более высокими значениями координационных чисел. В настоящей работе мы будем иметь дело, в основном, с вандерваапьсовыми радиусами. Считается, что вандерваальсовы радиусы равны половине межъядерного расстояния между ближайшими соседями, не связанными химическими силами. На концепции вандерваальсовых радиусов основана теория плотной упаковки молекулярных кристаллов, предложенная А. И. Китайгородским ,. В теории плотной упаковки А. V объем элементарной ячейки кристалла. Шкалы вандерваальсовых радиусов предлагались I. Полингом и Ю. В. Зефировым и П. М. Зорким . В делается вывод, что вандерваальсовские радиусы, как и металлические, не являются константами. Предполагается, что значения вандерваальсовых радиусов зависят от окружения структурных частиц от координационных чисел, то есть зависят от температуры и плотности вещества. Значения вандерваальсовых радиусов определяют плотность, вязкость и энергию межмолекулярного взаимодействия, энтальпии фазовых переходов, эффективные сечения соударений молекул и хорошо коррелируют с радиусами максимальной электронной плотности . Значения различных радиусов инертных газов и щелочных металлов приведены в табл. Таблица 1. Вандер ваальс. АГа 1. К 2. Аг 1. Кг 1. Хе 2. В геометрической модели структуры вещества основными понятиями являются пространственная кристаллическая решетка и ее характеристики группа симметрии, коэффициент упаковки, число частиц в элементарной ячейке и т. В зависимости от степени симметрии различают семь кристаллографических систем, характеризующихся следующими признаками. Кубическая три равных взаимно перпендикулярных оси.