Юный техник 1981-03, страница 20
профессор Я И. Френкель. Вкратце главные ее принципы были таковы. Каждая частица жидкости непрерывно колеблется вокруг какого-то своего центра равновесия, подобно атомам в твердом теле. Но, например, в металле плотная упаковка атомов ограничивает размах колебаний до ничтожно малых амплитуд — переход в другое равновесное положение крайне затруднен, если только рядом нет своеобразной дырки — свободного места в кристаллической решетке. В воде молекулам такие дырки не нужны, так как структура ее более рыхлая. (Принято считать воду несжимаемой, но в действительности это не так. Рыхлая структура воды позволяет сжать ее, хотя и в небольших пределах.) Отдельные молекулы воды и даже их группы могут совершать далекие путешествия внутри объема, перескакивая в ноем*; равновесные положения. Н мнждом т«»ком скачке молекула д<»»рж1М преодолевать так назы-и.м'ммн ншенциальныи барьер, к* си». ). nopitdTb связи, сцеп-ляющм; *ц? t соседними молекулами. l».»{>Mft сравнительно невелик, и длч с-ю преодоления бы-fctver до» точно внутренней энергии гепповшо движения молекул. Всо перемещения происходят так быстра, ч о хотя молекула и успевает сделать возле своего равновесного положения около тысячи колебаний, она проводит в нем всего 10-'2 с. Даже свет успевает преодолеть за это время лишь сотые доли миллиметра! Потому на рентгеновском снимке воды получаются только расплывчатые тени. Но вот в этот хаос теплового малостесненного движения попадает ион. Сила притяжения у него в десятки и сотни раз больше, и тепловое движение молекул воды сразу сковывается настолько, что переход молекул в новое положение становится почти невозможным. Круг - замкнулся. Самойлов пришел к тому, с чего начал: в теории вроде бы все очень логично, а в экспериментах происходит непонятная путаница с гидрата-ционными числами и вязкостью растворов. Как вырваться из этого круга?.. Олег Яковлевич снова переходит к экспериментам, вновь и вновь скрупулезно анализирует их результаты. И вот наконец рождается первый счастливый вопрос-догадка: почему в роли «нарушителей» теории особенно выделяются калий, бром, натрий, рубидий?.. Все эти ионы отличаются крупными размерами и сильным электрическим зарядом. Значит, поля их довольно медленно убывают с расстоянием. Молекула перемещается в поле иона от одного центра равновесия к соседнему. Это путь всего в 1,4 ангстрема. Следовательно, для «скачка» молекуле здесь нужно преодолеть не полную величину поля иона, а лишь небольшое изменение этого поля в пределах ее перемещения. Иными словами, молекуле совершенно необязательно перемещаться в поле иона сразу на бесконечно большое расстояние, ведь новое положение равновесия рядом — до него всего 1,4 ангстрема. Посмотрите рисунок. Ордината на графике — энергия связи, абсцисса — расстояние. Представим, что в начале координат молекула воды. Вторая молекула находится в своеобразной потенциальной яме. Приблизиться к соседке она не может — мешает сила отталкивания между электронными оболочками молекул, а чтобы ей оторваться от первой и перейти в новое положение, нужно преодолеть потенциальный барьер Е. Теперь мысленно поместим в начало координат рядом с первой молекулой ион. Под графиком дана кривая напряженности создаваемого им поля. Полная энергия связи молекул с ионом II |
