2.Атомные процессы (испарение и растворение).

Помимо описания твердых, жидких и газообразных тел атомная гипотеза описывает и процессы.

Рассмотрим некоторые процессы с атомных позиций.

Первым делом речь пойдет о процессах происходящих на поверхности воды.

Что здесь происходит ?

Предположим, что над поверхностью воды находится воздух.

Состав воздуха:

1. азот - 78.2 % объёма,75.5 %массы

1. кислород - 20.9 % объёма , 23,2 % массы

1. вод. пар, углекислый газ, благородные газы - 0.9 % объема, 1.3 % массы

На рисунке 5 показана граница раздела вода-воздух

На этом рисунке мы видим молекулы образующие толщу воды но кроме того здесь изображена и её поверхность а над нею различные моле­кулы составляющие воздух: молекулы воды в виде пара молекулы кис­лорода ,молекулы азота

Итак что происходит на этом рисунке?

Молекулы воды непрерывно движутся

Время от времени какая-нибудь из молекул близ поверхности получа­ет толчок сильнее остальных и выскакивает вверх

На этом рисунке этого конечно не видно т к здесь всё неподвижно. Так молекула за молекулой вода исчезает - она испаряется

Если закрыть сосуд мы обнаружим среди молекул находящегося в нём воздуха множество молекул воды

То и дело некоторые из них снова попадают в воду и остаются там.

В закрытом сосуде с водой рано или поздно наступает динамическое равновесие между молекул воды в жидкой и газообразной фазах сколько молекул взлетает - столько и оседает

Если раскрыть сосуд и сдуть влажный воздух это равновесие нару­шится: число молекул покидающих воду остаётся прежним(оно ведь зависит только от их движения в воде ) а число возвращающихся молекул уменьшается т.к. их над водой уже почти не будет

Т.е. число улетающих молекул превышает число оседающих, вода начнёт испаряться

Мораль: если вам нужно испарять воду , включите вентилятор

Но это еще не всё Давайте подумаем какие молекулы вылетают из во­ды?

Т.к. энергия вылетающих молекул превосходит среднюю энергию молекул в воде, то энергия остающихся молекул ниже той, которая была до испарения.

Т.е. вода от испарения постепенно остывает.

Когда же молекула пара попадает в воду то по аналогии вода нагревается. Итак молекулы уходя уносят тепло, возвращаясь - при­носят.

Когда сосуд закрыт, баланс сходится. Если же дуть на во­ду, чтобы испарение превысило оседание молекул, то вода охлажда­ется.

Мораль: чтобы остудить суп., дуйте на него.

Вы понимаете конечно, что на самом деле все происходит го­раздо сложнее, чем здесь описано. Не только вода переходит в воз­дух но и молекулы кислорода и азота время от времени переходят в воду и "Теряются" в массе воды.

Перейдем теперь к другому процессу. На рис.6. мы видим как молекулы соли растворяющейся в воде. (С атомной точки зрения) соль растворяется в воде.

Что получается, если в воду бросить кристаллик соли? Соль твердое кристаллическое тело, в котором "атомы соли" расставлены правильными рядами. На рис.7 показано трехмерное строение обычной соли (хлористого натрия).

Строго говоря кристалл соли состоит не из атомов , а из ионов. Ионы в твердой соли скреплены друг с другом электрическим притяжением, но в воде некоторые из них, притянувшись к положи­тельному водороду или отрицательному кислороду начинают свободно двигаться. (рис.8)

На рис.6 виден освободившийся ион хлора и другие ионы плава­ющие в воде. На рисунках 6 и 8 нарочно подчеркнуты некоторые де­тали процесса. Заметьте например, что водородные концы молекул воды обычно обступают отрицательно заряженный ион хлора а возле ионов натрия или калия чаще оказывается кислород Можно ли из этих рисунков понять растворяется ли здесь соль в воде или же выкристаллизовывается ясно что нельзя часть атомов выходит из кристалла часть присоединяется к нему

Процесс этот динамический подобней испарению все зависит от того много ли или мало ли соли в воде, в какую сторону нарушено равновесие

Под равновесием понимается такое состояние когда количество уходящих атомов равно количеству приходящих

Если в воде почти нет соли то больше атомов уходят в воду чем возвращается из воды Соль растворяется

Если же атомов соли слишком много то приход превышает уход и соль выпадает в кристаллы Я мимоходом упомянул что понятие молеку­лы вещества не совсем точно и имеет смысл только для некоторых видов веществ Оно применимо к воде Н₂О но не подходит к хлориду нат­рия

Хлорид натрия- это ионы хлора и натрия образующие кубическую структуру (см рис.7) Нельзя естественным путем огруппировать эти ионы в "молекулу соли"

Вернемся к вопросу растворения и осаждения соли

Если повысить температуру раствора соли то возрастет и число растворяемых атомов и число осаждаемых атомов и число осаждаемых в общем случае трудно предсказать, в какую сторону сдвинется про­цесс, быстрее или медленнее пойдет растворение

С ростом температу­ры большинство веществ растворяются сильнее а у некоторых раство­римость падает