Раздел молекулярной физики, изучающий свойства вещества на основе представлений об их молекулярном строении и определенных законах взаимодействия между атомами (молекулами) , из которых состоит вещество. Считается, что частицы вещества находятся в непрерывном, беспорядочном движении и это их движение воспринимается как тепло. Молекулы взаимно притягиваются — в этом невозможно сомневаться.
Если бы на какое-то мгновение молекулы перестали притягиваться, то все жидкие и твердые тела распались бы и весь мир превратился в газ. Молекулы отталкиваются, и это несомненно, так как иначе жидкость сжималась бы так же легко, как и газ. Между молекулами действуют силы, во многом похожие на межатомные силы, о которых мы говорили выше. На больших расстояниях молекулы притягиваются слабо, при сближении сила их взаимодействия сначала растет, затем падает до нуля; при дальнейшем сближении молекулы отталкиваются. Кривая потенциальной энергии, которую мы только что рисовали для атомов, правильно передает и основные черты взаимодействия молекул. Однако между этими взаимодействиями имеются и существенные различия.
Сравним между собой, например, равновесное расстояние между атомами кислорода, образующими молекулу, и атомами кислорода двух соседних молекул, притянувшихся до равновесного расстояния. Различие будет очень заметным: атомы кислорода, образующие молекулу, устанавливаются на расстоянии 1,21 атомы кислорода разных молекул подойдут друг к другу на 2,8 . Равновесные расстояния атомов, связанных в молекулу, всегда меньше равновесных расстояний между теми же атомами, принадлежащими разным молекулам. На языке потенциальной кривой это значит: яма для атомов, связанных в молекулу, расположена ближе к началу координат, чем яма для атомов соседних молекул.
Итак, повторяем, атомы двух соседних молекул устанавливаются на более далеком расстоянии друг от друга, чем атомы, составляющие молекулу. Отсюда вытекает предположение, что молекулы легче оторвать друг от друга, чем атомы. Так оно и есть в действительности. Если энергия, необходимая для разрыва связи между атомами кислорода, образующими молекулу, равна, как говорилось выше, 116 тыс. калорий на моль, то энергия на «растаскивание» двух молекул кислорода равна всего 2 тыс. калорий на моль. Значит, на кривой потенциальной энергии молекул яма будет не только лежать дальше, но и будет менее глубокой.
Но этим не исчерпывается различие между взаимодействиями атомов, образующих молекулу, и взаимодействиями молекул. Химики показали, что атомы сцепляются в молекулу с ограниченным числом соседей. Если два атома водорода образовали молекулу, то третий атом уже не присоединится к ним для этой цели. Атом углерода не может образовать молекулу более чем с четырьмя соседями, и т. д. Это важное для химии свойство носит название валентности атомов.
Ничего подобного мы не находим в межмолекулярном взаимодействии. Притянув к себе одного соседа, молекула ни в какой степени не теряет своей «притягательной силы» . Подход соседей будет происходить до тех пор, пока хватит места.
Взаимодействие между молекулами может играть большую или меньшую роль в «жизни» молекул вещества. В свою очередь роль взаимодействия молекул вещества зависит от теплового движения. Чем тепловое движение интенсивнее, тем меньше проявляется молекулярное взаимодействие.
Три состояния вещества — газообразное, жидкое и твердое — различаются той ролью, которую играет в их существовании взаимодействие молекул.
Роста (ростом) в косую сажень. Плечи - косая сажень (в плечах косая сажень) . Поутру с сажень, в полдень - пядень, а к вечеру через поле хватает (тень) . Пять верст до небес и все лесом. Эка верста выросла (как Коломенская верста) . За семь верст киселя хлебать. Ты от дела на недельку, а оно от тебя на саженьку. Видеть на сажень сквозь землю. Загадка разгадка да семь верст правды. Каждый купец на свой аршин мерит. Прямой, будто аршин проглотил. Семи пядей во лбу. Сам с ноготок, а борода с локоток. От горшка два вершка, а уже указчик. Полено к полену - сажень. Москва верстой далека, а сердцу рядом. Любовь верстами не меряется. Сто верст молодцу не крюк. От слова до дела - целая верста. Верстой ближе - пятаком дешевле. Жили с локоть, а осталось с ноготь. В чужих руках ноготок с локоток. Дай с ноготок, запросит с локоток. Семь аршин говядины да три фунта лент (о бессмыслице) . Аршин на кафтан, два на заплаты. Нос с локоть, а ума с ноготь. Чужой земли не надо нам ни пяди, но и своей вершка не отдадим. Не уступить ни пяди. Для друга семь верст не околица. II. Меры объема, массы, веса. Мал золотник да дорог. Слава приходит золотниками, а уходит рублями. Человека узнаешь, когда с ним пуд соли расхлебаешь. Свой золотник чужого пуда дороже. Сено - на пуд, а золото - на золотники. Весной ведро воды - ложка грязи, осенью ложка воды - ведро грязи. В бездомную бочку воды не натаскаешь. Ложка дегтя в бочке меда. Свой грех - с орех, а чужой - с ведро. Пустая бочка пуще гремит. Бездонную бочку не наполнишь, жадное брюхо не накормишь. Не худо, что просвира с полпуда. Худое валит пудами, а хорошее золотниками. Пудовое горе с плеч свалишь, а золотником подавишься. Велик пень, да у него в голове ни на ползолотника мозгу. III. Меры денежного обращения. Добрая слава рубля дороже. Гроша не стоит, а выглядит рублем. Без копейки рубль не живет. Из копеек рубли складываются. Копейка рубль бережет. Не было не гроша, да вдруг алтын. Хорош, пригож, а дела ни на грош. У нашего Андрюши нет ни полушки. Лучше понести на гривну убытку, чем на алтын стыда. Ворованная копеечка карман дерет: сама уйдет и рубль уведет. Ломаного (медного) гроша не стоит. Трудовая копейка дорогого стоит. Денег ни гроша, зато слава хороша. За душой копейки нет. Кто не богат, тот и рублю рад (алтыну) . Наживной рубль дорог, даровой - дешев. Ум без догадки гроша не стоит. Рыжий да рябой - самый дорогой: что ни рябина, то полтина. алтына - рублем прост будешь. Скупому душа дешевле гроша. Не жалей алтына: отдашь полтину. Пропал ни за грош. Счастье бедному - алтын; богатому - миллион. Ни ломаного гроша, ни слепой полушки. Из худого кармана и последний грош валится. Хлебу мера, деньгам - счет. Всюду вхож, как медный грош. Работнику полтина, мастеру рубль. Швецу гривна, закройщику рубль. Был бы ум, будет и рубль; не будет ума, не будет и рубля. Совести и на копейку нет. Судьба - индейка, а жизнь - копейка. Переводит рубли на пятаки. Рубль наживает, а два проживает. За морем телушка - полушка, да рубль перевоз. Ни в грош не ставит. Приданого - частый гребень, да веник, да алтын денег.
Молекулы взаимно притягиваются — в этом невозможно сомневаться.
Если бы на какое-то мгновение молекулы перестали притягиваться, то все жидкие и твердые тела распались бы и весь мир превратился в газ. Молекулы отталкиваются, и это несомненно, так как иначе жидкость сжималась бы так же легко, как и газ. Между молекулами действуют силы, во многом похожие на межатомные силы, о которых мы говорили выше. На больших расстояниях молекулы притягиваются слабо, при сближении сила их взаимодействия сначала растет, затем падает до нуля; при дальнейшем сближении молекулы отталкиваются. Кривая потенциальной энергии, которую мы только что рисовали для атомов, правильно передает и основные черты взаимодействия молекул. Однако между этими взаимодействиями имеются и существенные различия.
Сравним между собой, например, равновесное расстояние между атомами кислорода, образующими молекулу, и атомами кислорода двух соседних молекул, притянувшихся до равновесного расстояния. Различие будет очень заметным: атомы кислорода, образующие молекулу, устанавливаются на расстоянии 1,21 атомы кислорода разных молекул подойдут друг к другу на 2,8 . Равновесные расстояния атомов, связанных в молекулу, всегда меньше равновесных расстояний между теми же атомами, принадлежащими разным молекулам. На языке потенциальной кривой это значит: яма для атомов, связанных в молекулу, расположена ближе к началу координат, чем яма для атомов соседних молекул.
Итак, повторяем, атомы двух соседних молекул устанавливаются на более далеком расстоянии друг от друга, чем атомы, составляющие молекулу. Отсюда вытекает предположение, что молекулы легче оторвать друг от друга, чем атомы. Так оно и есть в действительности. Если энергия, необходимая для разрыва связи между атомами кислорода, образующими молекулу, равна, как говорилось выше, 116 тыс. калорий на моль, то энергия на «растаскивание» двух молекул кислорода равна всего 2 тыс. калорий на моль. Значит, на кривой потенциальной энергии молекул яма будет не только лежать дальше, но и будет менее глубокой.
Но этим не исчерпывается различие между взаимодействиями атомов, образующих молекулу, и взаимодействиями молекул. Химики показали, что атомы сцепляются в молекулу с ограниченным числом соседей. Если два атома водорода образовали молекулу, то третий атом уже не присоединится к ним для этой цели. Атом углерода не может образовать молекулу более чем с четырьмя соседями, и т. д. Это важное для химии свойство носит название валентности атомов.
Ничего подобного мы не находим в межмолекулярном взаимодействии. Притянув к себе одного соседа, молекула ни в какой степени не теряет своей «притягательной силы» . Подход соседей будет происходить до тех пор, пока хватит места.
Взаимодействие между молекулами может играть большую или меньшую роль в «жизни» молекул вещества. В свою очередь роль взаимодействия молекул вещества зависит от теплового движения. Чем тепловое движение интенсивнее, тем меньше проявляется молекулярное взаимодействие.
Три состояния вещества — газообразное, жидкое и твердое — различаются той ролью, которую играет в их существовании взаимодействие молекул.