Caracteristici - starea lichidelor

Caracteristici - starea lichidelor

Substantele lichide ocupa o pozitie intermediara intre gaze si solide, atat in privinta proprietatilor, cat si in ce priveste structura lor. Apropierea mai mare a moleculelor are drept efect o densitate mai mare a lichidelor decat a gazelor.

In lichide, la fel ca si in solide, fortele de atractie predomina asupra fortelor de respingere corespunzatoare agitatiei termice si lichidele au un volum propriu.

Lichidele se deosebesc de solide prin mobilitatea particulelor. In timp ce la solide, particulele sunt localizate in retea si nu efectueaza miscari de translatie, la lichide particulele au o mobilitate destul de mare, iar miscarea lor de translatie se manifesta sub forma miscarii browniene la scara moleculara, iar la scara microscopica sta la baza proprietatii numite fluiditate. Datorita acestei fluiditati, lichidele curg sub actiunea unor forte exterioare, iar forma lor depinde de conditiile exterioare.

Un rol decisiv il are tensiunea superficiala a lichidelor care ia nastere datorita fortelor intermoleculare. In prezenta unui camp exterior, lichidul se aseaza intotdeauna in asa fel ca energia potentiala sa fie minima. Din aceasta cauza in campul gravitational al pamantului, lichidele se aseaza la baza vasului, luand forma acestuia.

Desi participa la o miscare browniana dezordonata, moleculele lichidului ocupa anumite pozitii determinate una fata de alta. Fiecare molecula tinde sa-si creeze o vecinatate de structura regulata, formata din molecule vecine. Aceste unitati structurale se numesc microroiuri sau grupe cibotactice. Agitatia termica a moleculelor provoaca fluctuatii si neregularitati in aranjamentul moleculelor si nu permite formarea unor structuri reticulare mai intinse, distrugand orice regularitate la distante mari. In lichide apare o ordine "la mica distanta".

Microroiurile nu sunt formatii stabile, ele se formeaza si se desfac cu viteze foarte mari dupa hazardul agitatiei termice. Viata medie a unui microroi numita timp de relaxare este de ordinul 10^-9 secunde. Totusi, existenta microroiurilor creeaza o asemanare intre lichide si solide.

In lichide se pot forma agregate mai stabile decat microroiurile care persista uneori chiar si in stare gazoasa. Aceste asociatii moleculare apar cand intre molecule actioneaza forte mai puternice si mai localizate decat cele van der Waals.

In cazul lichidelor cu forte de atractie slabe intre molecule, densitatea scade proportional cu cresterea temperaturii. Insa pentru lichidele cu forte de atractie puternice intre molecule, densitatea variaza anormal cu temperatura.

O serie de anomalii se observa la apa. Acestea constau in marirea de volum la solidificare si un maxim de densitate la 4C. De asemenea, coeficientul de dilatare in volum al apei creste cu presiunea, iar vascozitatea scade, exact invers decat la alte lichide.

Aceste anomalii ale apei au fost explicate pe baza structurii acesteia. Apa are o structura de roiuri cu simetrie tetraedrica, foarte afanata, identica cu cea a ghetii. Aceasta structura este in echilibru cu o alta structura mult mai compacta, de simetrie cubica. Cu cresterea temperaturii se degradeaza microroiurile tetraedrice si pe seama lor se formeaza cele cubice. Aceasta trecere implica o scadere de volum care se opune cresterii de volum corespunzatoare destramarii retelei cristaline. Maximul de densitate se observa la temperatura la care cei doi factori opusi se compenseaza reciproc.