25900 авторів і 91 редактор відповіли на 98952 питання,
розмістивши 129771 посилання на 81900 сайтів, приєднуйтесь!

Реклама партнерів:

Що таке когезия?

РедагуватиУ обранеДрук

Когезия (Від лат. cohaesus - пов'язаний, зчеплений), зчеплення молекул (атомів, іонів) фізичного тіла під дією сил тяжіння. Це сили міжмолекулярної взаємодії, водневого зв'язку і (або) хімічного зв'язку. Вони визначають сукупність фізичних і фізико-хімічних властивостей речовини: агрегатний стан, летючість, розчинність, механічні властивості і т.д.

Інтенсивність міжмолекулярної і міжатомної взаємодії (а, отже, сили когезії) різко зменшується з відстанню. Найбільш сильна когезия в твердих тілах і рідинах, тобто в конденсованих фазах, де відстань між молекулами (атомами, іонами) малі - близько декількох атомів.

У газах середні відстані між молекулами великі в порівнянні з їх розмірами, і тому когезия в них незначна.

Роботою когезии називають вільну енергію поділу тіла на частини і видалення їх на таку відстань, коли порушується цілісність тіла. Роботу когезии Wc визначають як роботу оборотного ізотермічного руйнування тіла: Wc= 2gamma-, де gamma- - питома поверхнева енергія (для твердих тіл) або поверхневий натяг (для рідин).

Співвідношення Wc та роботи адгезії Wa, характеризує зчеплення різнорідних тіл (адгезія), служить для визначення здатності рідин змочувати тверді тіла: при Wa<½-Wc має місце незмочування, при frac12-Wcac - змочування, при Wa> Wc розтікання рідини по поверхні твердого тіла. Широко використовується також поняття щільності енергії когезії Eз, яку ототожнюють з внутрішньою енергією випаровування (або сублімації) Uісп, віднесеної до молярному обсягом речовини Vт: Fc= Uісп/ Vm. За значеннями Ез можна розрахувати параметр розчинності Гільдебранда: Ec= Sigma-2 (Розчинність).

Для низькомолекулярних сполук енергію когезії розглядають як надлишок потенційної енергії рідини над потенційною енергією пара, чисельно рівний внутрішньої енергії випаровування Е при тиску р і температурі Т:

E = -Delta-Uісп= Р (Vг-Vж) -Delta-Hісп, (1)

де Delta-Hісп - ентальпія випаровування, індекси «г» і «ж» означають газоподібне та рідке стану речовини відповідно.

При Vг>> Vж та за умов, коли пар поводиться як ідеальний газ, справедливе співвідношення:

E = RT-Delta-Hісп, (2)

де R - газова стала.

Значення Е і Ез визначають експериментально за даними калоріметріі- використовують також емпіричне співвідношення Гильдебранда: Delta-Hісп= 0,02Т2ксп+27,3Ткип-2950. Наближені розрахунки Ез засновані на припущенні про адитивності вкладів у щільність енергії когезії енергій хімічних зв'язків, що з'єднують атоми (інкрементів) Delta-Еi: Когезия низькомолекулярних речовин пов'язана з їх агрегатним станом Ec= Sum-iDelta-Ei, і служить для оцінки властивостей (термодинамічних, механічних і ін.).



Когезійні характеристики низькомолекулярних рідин і твердих тіл чутливі до їх хімічної природі. Так, введення в молекули вуглеводнів атомів галогенів призводить до збільшення Ез від 8-25 до 10-44 кДж / моль, азоту - до 14-42 кДж / моль, сірки - до 12-52 кДж / моль.

При введенні гідроксильних, карбонільних і карбоксильних груп Ез збільшується відповідно до 20-60, 11-30 і 22-35 кДж / моль. При цьому аналогічно змінюються властивості речовин (температури кипіння, плавлення і сублімації, в'язкість, діелектрична проникність, поверхневий натяг та ін.).

Для високомолекулярних сполук поняття Delta-Hісп позбавлене фізичного змісту і співвідношення (2) не застосовано.

На практиці зазвичай параметр розчинності полімеру sigma-ВМС приймають рівним параметру розчинності низкомолекулярной рідини, яка є для полімеру кращим розчинником з усіх наявних (про розчинність полімеру судять за об'ємною набухання або характеристичної в'язкості розчину).

У випадках, якщо відома структурна формула повторюваного складеного (або мономерного) ланки макромолекули, можна розрахувати Ез, використовуючи метод інкрементів. Відомо близько 10 наборів значень Delta-Ei дозволяють забезпечити гарний збіг з експериментальними даними (розбіжність не перевищує 5-10%). Точність розрахунку збільшується, якщо врахувати вільний об'єм полімеру. Такий підхід справедливий і для енергії когезії Еsc сегментів макромолекул. Знайдені когезійні характеристики використовують для кореляції з механічною міцністю, температурами плавлення і стеклования, характеристиками розчинності, набухання, смачиваемости, сумісності та ін. Властивостей полімерних матеріалів, важливих при їх переробці та практичного використання.

Експериментальні дані підтверджують зв'язок когезіонньгх характеристик полімерів з їх хімічною природою і будовою. Так, в ряду полиолефини, поліаміди, поліакрилати, Поліарілат, полігетероарілени Ез збільшується від 9-25 до 40-100, 16-130, 100-160 і 90-200 кДж / моль відповідно, Еsc змінюється від 15-500 до 200-700, 90-2100, 250-10000 і 550-15000 кДж / моль. Для поліпептидів, що відрізняються великою молекулярною масою і регулярним будовою молекул, Ез досягає 350, а Еsc - 50000-70000 кДж / моль.

Подальше поглиблення уявлень про когезии передбачає розгляд окремих складових щільності енергії когезії (параметра розчинності), обумовлених різними міжмолекулярними взаємодіями. Зазвичай виділяють складові, пов'язані з диполь-дипольним (полярним) взаємодією (sigma-р), Дисперсійним взаємодією (sigma-d) І водневої зв'язком (sigma-Н). Загальне (сумарне) значення параметра розчинності sigma-sum- визначається співвідношенням: sigma-2sum-= Sigma-2p+sigma-2d+sigma-2H.

Для води значення sigma-sum- визначається в основному наявністю водневого зв'язку і диполь-дипольним взаємодією (sigma-Н= 34,2, sigma-р= 31,3, sigma-d= 12,3 МДж0,5/ М1,5).

Для вуглеводневих рідин з полярними галогенні азотовмісними молекулами sigma-р відповідно в 2 і 5-10 разів більше, ніж для незаміщених вуглеводнів.

Для технічного вуглецю sigma-d= 21,1, sigma-р= 12,3, sigma-Н= 11,2 МДж0,5/ М1,5.

Для полімерів окремі складові sigma-sum- виділити труднее- мабуть, через великих розмірів макромолекул нівелюються відмінності в міжмолекулярних взаємодіях функціональних груп.

Реклама партнерів:

РедагуватиУ обранеДрук


«Що таке когезия?»

В інших пошукових системах:

GoogleЯndexRamblerВікіпедія

» » Що таке когезия?