Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 1
Для понимания сущности и закономерностей процесса плавления необходимо, естественно, представлять себе сходство и различие в строении и свойствах твердых тел и жидкостей.
До сравнительно недавнего времени считалось, что структура жидкостей даже при температурах, близких к температуре кристаллизации, лишена какой-либо правильности, т. е. что в смысле расположения своих частиц (атомов, ионов, молекул) жидкости так же аморфны, как и газы.
Это представление, подкреплявшееся сближением между жидким и газообразным состоянием, по теории Ван-дер-Ваальса, являлось идеализацией жидкостей, приближающейся к действительности лишь при очень высоких температурах и больших объемах. В действительности, в отличие от кристаллов так называемый «дальний порядок» в расположении молекул или атомов жидкости отсутствует. Однако имеется «ближний порядок», т. е. правильность их расположения в непосредственной близости от любого данного атома (или молекулы), резко затухающая с расстоянием. При не очень высоких температурах жидкость по своему строению является кристаллообразной, она подобна микрокристаллическому твердому телу. Правильность в строении жидкостей или степень кристаллообразности возрастает по мере приближения к температуре кристаллизации и вблизи этой температуры мало отличается от правильности строения твердого тела.
Это подтверждается данными многочисленных наблюдений. Известно, что в переохлажденных жидкостях образуются центры кристаллизации. Эти центры кристаллизации, особенно легко обнаруживаемые в сложных жидкостях с очень большими молекулами, являются, очевидно, субмикроскопическими кристалликами.
Далее, рентгенографическим и электронографическим исследованиями многих жидкостей, в частности воды, ртути, расплавленных силикатов, установлено их близкое к кристаллическому строение [178—180].
Рентгенограммы жидкой ртути показывают, что несколько первых слоев атомов, окружающих любой произвольно выбранный атом, располагаются вокруг него преимущественно на тех же расстояниях, как и в монокристалле. Таким образом, «ближний порядок» в расположении атомов в основном сохраняется. При этом наблюдается некоторый разброс атомов по сравнению с тем их расположением, которого можно было бы ожидать в случае идеального кристаллического строения ртути. Значение среднего смещения атомов (по сравнению с идеальным их размещением) возрастает пропорционально корню квадратному из расстояния, так что «дальнего порядка» в строении жидкой ртути не имеется.
Заметим, что кристаллообразная структура жидкости иногда отличается от кристаллической структуры того же вещества. Так, ртуть в твердом состоянии кристаллизуется в виде ромбоэдрической решетки, а в жидком приближается к гексагональной решетке плотно упакованного типа; лед имеет
кристаллическую структуру, аналогичную структуре тридимита, а вода в этом отношении сходна с кварцем.
Структура воды и отличие ее от структуры льда точно установлены рентгенографическими исследованиями (см. рис. 33, заимствованный из работы Бернала и Фаулера [180]) и подтверждаются сравнением их физических свойств (в частности, плотности) и энергетическими расчетами [50].
Другие части:
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 1
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 2
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 3
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 4
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 5
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 6
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 7
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 8
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 9
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 10
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 11
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 12
Плавление. Гетерогенные равновесия . Часть 13