8.4.Заттың сұйық күйі. Сұйықтардың қасиеттері. Сұйық кристаллдар
Сұйық бөлшектердің жинақы орналасуымен сипатталады, бұл газбен салыстырғанда аз сығылғыштықты береді. Сұйықтарда бөлшектер бөлшектердің реттсіз орналасқан облыстарымен бөлінген лабилді реттелген агрегаттар түзеді («жақын реттілік»). Бөлшектер агрегаттары (және олар салыстырмалы әлсіз ван-дер-вальстік немесе жеткілікті мықты сутектік байланыстармен кішігірім топтарға біріктірілгендіктен оларды тағы кластерлер деп атайды) күрт шекаралары жоқ: сұйықтарда қозғала отырып олар бір бөлшектерін жоғалтады және басқаларын алады, толығымен жойылып және қайтадан пайда болуы мүмкін.
Температура төмендегенде бөлшектер агрегаттарының өлшемдері ұлғаяды, үлкен орнықтылыққа және орналасудағы реттілікке ие болады. Кристалдану температурасының маңында агрегаттар қатты фазаның кристалдануының дәнектеріне айналады.
Сұйық күйдің молекула-кинетикалық теориясына сай сұйық фазаның реттілік дәрежесі молекулалардың полярлығының артумен бірге артады.
Сұйықтар қатты фазадан бөлшектер қозғалғыштығымен және изотроптылықпен - жарық сәулесінің (сұйық арқылы өткенде) сыну коэффициентінің оптикалық остердің барлық бағытында бірдей болуымен ерекшеленеді.
Сұйықтардың қасиеттері:
1. Ван-дер-ваальс күштерінің мықты болмауының салдарынан сұйық молекулалары хаосты сипаттағы үздіксіз флуктуация, яғни жекелеген молекулалардың орын ауыстыру жылдамдығы мен кинетикалық энергиясы ерекшеленетін және үздіксіз өзгеретін броундық қозғалыс жасайды. Әйткенмен газдар секілді сұйықтар Масвел-Больцманның таралу заңына бағынады.
2. Салыстырмалы жоғары энергияға ие жекелеген молекулалар, сұйық фазадан шығып және газ тәріздес күйге өте алады. Бұл процесс сұйықтың булануы деп аталады. Сұйықтың булануға қабілеттілігі ұшқыштық деп аталады. Молекуларалық әсерлесу күштері неғұрлым аз болса ( яғни сұйық молекулалары неғұрлым аз полярлы болады) сұйықтың ұшқыштығы солғұрлым жоғары болады.
3. Булану нәтижесінде қарастырылған сұйықтың молекулаларының сұйықтың үстіндегі газ фазасындағы парциаль қысымы артады. Бұл өз кезегінде булануға қарама-қарсы сұйық бетінің газды фазадан өз молекулаларын қармау процесін туғызып- бу конденсациясы іске асады. Парциал қысымның қандай да бір мәнінде булану жылдамдығы мен бу конденсациясының жылдамдығы теңеседі. Мұндай қысым сұйықтың қаныққан бу қысымы деп аталады. Молекулалар арасындағы әсерлесу энергиясы артуымен бірге (берілген температурада) сұйықтың қаныққан бу қысымы азаяды (8.1 суретті қара).
8.1 сурет - Кейбір сұйықтардың қаныққан буының қысымы: ацетон (1), этанол (2), су (3), сірке қышқылы (4), этиленгликол (5). Қалыпты қысымдағы судың қайнау температурасы (6).
4. Қаныққан бу қысымы температураның артуымен бірге күрт аратады.
Сұйық буының қаныққан буларының атмосфералық қысымға тең парциаль қысымында сұйықтың өзінің ішінде сұйық буының көпіршіктері пайда болады, және қайнау басталады. Бұл күйге қол жеткізілетін температура сұйықтың қайнау температурасы Ткип. деп аталады. Сұйық молекулаларының арасында әсерлесу күштері неғұрлым үлкен болса, оның қайнау температурасы солғұрлым жоғары болады. Қайнау температурасы сыртқы қысымға да тәуелді: ол неғұрлым жоғары болса сұйық солғұрлым жоғары температурада қайнайды. Міне осыған байланысты жабық ыдыстарда асты дайындау жылдамдығы жоғары (процесс негғрлым жаоғары температураларда өтеді), және керісінше тауда жазықтағыға қарағанда бұған көп уақыт жұмсау керек.
5. Молекулалардың қозғалғыштық қасиетін сақтауы салдарынан сұйықтар аққыштыққа
( олардың өздері тұрған ыдыстың пішінін алу қабілеті) ие. Аққыштыққа сұйықтың кедргі келтіруі тұтқырлық деп аталады. Сұйықтың тұтқырлығы бөлшектердің әсерлесу энергиясының артуымен бірге жоғарылайды және молекулалардың кеңістіктік құрылысына қатты тәуелді. Сұйық температураның артуымен бірге тұтқырлығы кемиді.
6. Беттегі молекулалар арасындағы әсерлесу күштері (газ фазасымен бөліну шекарасында) теңеспеген, себебі газ тарапынан осы сұйықтың молекулалары өте аз. Сондықтан беттік молекулалардың қорытқы әсерлесу күші сұйықтың ішіне қарай бағытталған. Оның әсерінен сұйық бет ауданын кішірейтуге тырысады. Міне сондықтан сұйықтар тамшы пішініне ие, ал жіңішке капиллярларда мениск пайда болады
Сұйық бетінде пайда болатын молекулааралық әсерлесу күштері немесе жаңа бетті түзуге қажетті күштерді беттік керілу деп атайды (грек әрпі σ-мен белгіленеді, өлшем бірлігі Дж/м2).
