|
|
|
Главная --> Справочник терминов Агрегатным состоянием Молекулярная подвижность в полимерах и их физические состояния. В ряду макроскопических свойств полимерных материалов, определяющих области их применения, особая роль принадлежит механическим свойствам. Они у полимеров являются уникальными, не характерными для обычных низкомолекулярных веществ. Это обусловило выделение высокомолекулярных соединений в особый класс материалов, поведение которых не может быть охарактеризовано на основе обычных представлений об агрегатных состояниях вещества. Как известно, в молекулярной физике эти состояния определяют в зависимости от интенсивности и характера теплового движения его основных структурных и кинетических единиц. В случае низкомолекулярных веществ оба типа единиц совпадают, для полимеров же такое совпадение не имеет места. .структурной единицей является макромолекула, но перемещение макромолекулы —• это не единовременный акт, а совокупность последовательных перемещений отдельных сравнительно независимых субчастей цепи — кинетических сегментов. Такой сегмент, содержащий от нескольких единиц до нескольких десятков мономерных звеньев, и является основным типом кинетических единиц в полимере. Стремление к переходу в наиболее вероятное состояние характерно и для более простых систем, состоящих не из разных, а из одинаковых молекул. Так, вода может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком или газообразном. Однако наиболее вероятным, наиболее выгодным состоянием молекул воды является газообразное (вспомните стремление льда сублимироваться, а воды — испаряться). Причина этого заключается в том, что именно в газообразном состоянии каждая молекула воды может осуществлять непрерывное, хаотическое, беспорядочное перемещение относительно других молекул. В конденсированных состояниях (жидком и твердом) такая способность у молекул воды уже в значительной мере утрачена. Переход в газообразное состояние из жидкого или твердого сопровождается значительным расходом теплоты (т. е. является эндотермическим процессом). Однако такой переход самопроизвольно происходит в случае, когда газообразное состояние является при данных условиях (например, при высоких температурах) единственно возможным агрегатным состоянием (так, при t>100 °C и р<105 Па вода существует только в газообразном состоянии). продувают через отверстия снизу аппарата, а находящиеся в нем твердые исходные вещества при этом как бы кипят, находясь все время во взвешенном состоянии. Этот принцип получил широкое распространение в химической промышленности для интенсификации гетерогенных процессов, т. е. химического или физического взаимодействия веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях (обжиг пирита в производстве серной кислоты, каталитический крекинг нефтепродуктов, сушка влажных материалов, сорбция из газовых смесей и растворов и т. д.). терную особенность СНГ — возможность их существования в жидкой и газообразной фазах. Для распределения и накопления СНГ весьма важно знать физические свойства жидкой фазы, для процессов сжигания, конструирования горелок — физические свойства газовой фазы. Потребителям баллонного СНГ необходимо знать свойства обоих агрегатных состояний: плотность жидкой фазы, удельный выход газовой фазы из жидкой, теплоту сгорания газа и т. п. Физические свойства СНГ в разных агрегатных состояниях, а также физические свойства насыщенных паров над жидкой фазой, находящейся под давлением насыщенных паров, и ре-газифицированной фазой при давлении 101,325 кПа и температуре 15°С численно различны и должны рассматриваться отдельно. Во-вторых, это способы ассоциации макромолекул волокно-образующего полимера в жидком и твердом агрегатных состояниях. В отличие от низкомолекулярных соединений полимеры существуют только в конденсированных агрегатных состояниях: жидком и твердом. Однако фундаментальное свойство высокомолекулярных соединений - гибкость макромолекул - обусловливает возможность реализации различных способов взаимной упаковки полимерных цепей и, следовательно, разнообразие фазовых состояний. Известно, что вещества могут находиться в четырех агрегатных состояниях - твердом, жидком, газообразном и в виде плазмы, причем два последних состояния для полимеров не реализуются. Вопрос. Почему полимеры не могут существовать в агрегатных состояниях газа и плазмы? Реология - это раздел физической механики, посвященный изучению процесса течения. Однако в настоящее время она включает в себя почти все аспекты процесса деформирования материалов под влиянием приложенных внешних напряжений. По существу реология изучает особенности восприимчивости материалов (в том числе и полимерных), находящихся в различных агрегатных состояниях, к приложению внешнего поля сил. Если напряжение прикладывается к твердому телу, то начинается его деформирование. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не наступит равновесие между внешними и возникшими Аморфное состояние полимеров - фазовое состояние (см.) полимеров, характеризующееся наличием только ближнего порядка (см.) во взаимном расположении элементов структуры. Наблюдается в твердом и жидком агрегатных состояниях (см.). По формуле (I, 157) определяют теплоту сгорания органических соединений в жидком состоянии. Если же требуется вычислить теплоту сгорания органических соединений, находящихся в других агрегатных состояниях, необходимо вносить соответствующие поправки, учитывающие теплоту плавления, теплоту испарения или теплоту растворения. С учетом поправки на агрегатное состояние <7аг. теплота образования соединения q0 будет равна Стремление к переходу в наиболее вероятное состояние характерно и для более простых систем, состоящих не из разных, а из одинаковых молекул. Так, вода может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком или газообразном. Однако наиболее вероятным, наиболее выгодным состоянием молекул воды является газообразное (вспомните стремление льда сублимироваться, а воды — испаряться). Причина этого заключается в том, что именно в газообразном состоянии каждая молекула воды может осуществлять непрерывное, хаотическое, беспорядочное перемещение относительно других молекул. В конденсированных состояниях (жидком и твердом) такая способность у молекул воды уже в значительной мере утрачена. Переход в газообразное состояние из жидкого или твердого сопровождается значительным расходом теплоты (т. е. является эндотермическим процессом). Однако такой переход самопроизвольно происходит в случае, когда газообразное состояние является при данных условиях (например, при высоких температурах) единственно возможным агрегатным состоянием (так, при t>100 °C и р<105 Па вода существует только в газообразном состоянии). Агрегатное состояние реагирующих веществ и вязкость реакционной массы следует учитывать при выборе не только принципа устройства аппарата, но и некоторых его деталей. Так, оформление поверхности теплообмена в аппаратах определяется вязкостью реакционной массы и агрегатным состоянием реагентов. Для легкоподвижных невязких жидкостей применим любой способ оформления поверхности теплообмена (двойные стенки, змеевики, трубчатые элементы и т. д.). В случае малоподвижных и вязких жидкостей можно оформлять поверхность теплообмена лишь в виде плоских двойных стенок или сферических двойных стенок со сравнительно большим радиусом кривизны поверхности (теплообменные рубашки:. Конструкция аппаратов для приготовления нитрующих смесей (смесителей) определяется в основном агрегатным состоянием кислот, интенсивностью перемешивания и теплообмена, тепловым эффектом процесса и химическими свойствами перерабатываемых веществ. Их смешивают в любых отношениях; следовательно, смесителями могут служить резервуары с вынос ними змеевиками, трубчатки, котлы с мешалками и другие аппараты, в которых возможно интенсивное смешение обрабатываемых веществ. Интенсивное перемешивание ускоряет процесс смешения, устраняет возможность местных перегревов и способствует повышению коэффициента теплопередачи, увеличивая тем самым производительность аппаратуры. Процессы конденсации в присутствии хлористого алюминия обычно проводятся при 40—80° без применения давления и без выделения особенно большого количества тепла. Таким образом, в отношении температурных условий, давления и интенсивности теплообмена к аппаратуре не предъявляется особых требований, конструкция аппаратов определяется лишь агрегатным состоянием перерабатываемых материалов и требуемой интенсивностью перемешивания. i Вещества, полученные после/очистки, содержат, как правило, следы растворителей (воду, спирт, эфир и др.), которые удаляют высушиванием. Способ высушивания определяется природой вещества, его агрегатным состоянием и характером растворителя. Эти процессы отличаются друг от друга также природой и агрегатным состоянием используемых связующих, которые можно вводить в виде раствора или порошка. Технологические параметры формования приведены в табл. 16.1. Аппаратурное оформление процесса, помимо сказанного, определяется также н агрегатным состоянием перерабатываемых материалов. Конструкции применяемых аппаратов должны быть простыми, связанными в компактные, легко управляемые установки. Посте нитрования полученный нитропродукт должен быть отделен or отработанной кислоты. Конструкции аппаратов, предназначенных для этих целей, весьма разнообразны. Принципиальное различие этих конструкций определяется агрегатным состоянием разделяемых компонентов. Естн ннтропродукт жидкий и имеет уде!ьный вес. отличный от отработанной кислоты, то отделение его от отработанной кислоты может быть осуществлено путем отстаивания. Рели нитропродукт твердый, то отработанную кислоту отделяют фильтрованием или отжимом. Органические реакции чаще всего протекают одновременно в нескольких направлениях с различной скоростью, вследствие чего в конечном продукте всегда имеются примеси других веществ, которые мешают его идентификации. Кроме того, на скорость и направление реакции значительное влияние оказывает чистота исходных веществ и растворителей. Из этого вытекает необходимость тщательной очистки как всех исходных компонентов (реагентов, растворителей), так и продукта реакции. Метод очистки определяется прежде всего агрегатным состоянием основного вещества и примесей, их химической природой и концентрацией. Выделение продуктов реакции определяется их агрегатным состоянием: жидкие вещества экстрагируют из реакционной массы подходящим растворителем, твердые выделяют фильтрованием. Отклонения от идеальности вызываются не только структурными изменениями в макромолекуле, например наличием разветвлений или фрагментов, уменьшающих гибкость цепи (ароматические кольца, гетероциклы), но -и воздействием внешних сил, а также агрегатным состоянием полимера (подробнее см. раздел 1.4).  Альдегиды ароматические Альдегиды получаются Абсорбционных установках Альдегида получается Альдегида растворяют Альдегидов окисление Альдегидов протекает Альдольного присоединения Альтернантных углеводородов |
- |
Навигация