普通化学/液体
液体之间存在一些分子间键合,但不像固体中的键合那么强。因此,分子彼此靠近,但没有紧密堆积。相反,它们可以自由地彼此滑动。液体发生在物质的熔点以上,但低于其沸点。在熔点,分子运动速度足够慢,可以形成刚性键并成为固体。在沸点,分子运动速度非常快,无法形成任何键并成为气体。
液体具有确定体积,但不定形状。当它们不在容器中时,它们可以自由地形成液滴和水坑。当液体在容器中时,它将呈现容器的形状。与气体不同,液体不会改变其体积以散布并完全充满容器。它们之间存在足够的分子间键合,赋予液体确定的体积。
液体是流体,能够流动并呈现任何形状。这是由于弱的分子间键合,允许分子自由地彼此滑动。由于是流体,液体表现出许多固体不具备的有趣性质,包括毛细现象和扩散。
液体与气体一样,在混合时会发生扩散。这可以通过将食用色素添加到水中观察到。不同的液体混合在一起时,将以混乱的方式散开并混合。当液体更热时,扩散会更快,因为增加的动能使分子运动更快,碰撞更频繁。
液体通常被认为是不可压缩的。分子已经彼此靠近,因此很难再压缩它们。在非常高的压力下,液体实际上会压缩,但不会压缩太多。
与气体不同,液体具有明显的表面——它们不需要呈现容器的形状。这使得形成液滴和水坑成为可能。
液体分子彼此吸引。这被称为内聚力。像甲烷这样的分子是非极性的,因此它们只通过范德华力相互结合在一起。这些分子将具有最小的内聚力。相反,水分子使用氢键,因此它们表现出很强的内聚力。内聚性液体将形成更球形的液滴,并具有更高的表面张力。
附着力是液体分子对其周围环境的吸引力。附着性液体将表现出毛细现象。它们也更“湿”。汞的内聚力很强,但附着力不强。因此,它在表面滚动时不会留下残留物。另一方面,水具有更大的附着力。当水在表面上滚动时,它会润湿该表面,因为一些分子会附着在它上面。
当水滴在不透水(防水)表面上时,它们往往会形成珠状。这是由于它们的表面张力。液体分子相互吸引,因此它们会减少其表面积。液体边界处的分子被拉入,导致液滴形状。当水在渗透表面上时,它会散开,就像在纸巾上一样。这种毛细现象解释了地面上的水是如何到达数百英尺高的树木顶端的。
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附着性液体(如水,但不是汞)将上升到狭窄的管子中。
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内聚性液体具有表面张力来将自身保持为液滴。
液体将均匀地分配压力。这个概念被称为帕斯卡定律,对于液压制动器等设备至关重要。这是它们不可压缩性的结果。
有帮助的小贴士! | |
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如果没有大气压(真空,如外太空),液体就无法形成。 |
液体会蒸发。虽然分子平均动能不足以克服键合而变成气体,但单个分子偶尔会具有高于平均值的能量,并从液体表面脱离。然后分子逸出到气相。然而,同时,气体分子可能会撞击液体表面,并减速到足以加入液体。一杯放在阳光下的水最终会变空。阳光为分子提供能量,使一些分子以气体形式逸出。最终,所有分子都会逸出。液体蒸发趋势取决于其分子间作用力。易挥发液体往往会快速蒸发,它们之间具有相对较弱的分子间作用力,使它们更容易从液相中逸出。相反,非易挥发液体由于存在非常强的分子间作用力,因此不会以任何可见程度蒸发。
蒸发随着温度升高而增加。它可以通过蒸汽压来测量,即蒸发气体在液体表面上方施加的压力量。蒸汽压随着温度升高而增加,一旦它达到周围大气压,液体就会沸腾。蒸汽压还取决于液体中分子间作用力的强度。
粘度指的是液体抵抗流动的特性。例如,枫糖浆与水相比粘度相对较高,因为枫糖浆比水流动得慢得多,而水流动相对快且容易。这两种液体之间粘度差异是由于特定液体内的吸引力造成的。为了流动,分子必须滚动并相互移动。具有较低吸引力的溶液将允许分子以更自由和轻松的方式移动,从而降低粘度。
在大多数情况下,液体的粘度随着液体温度升高而降低。升高液体温度会导致分子具有更高的动能。这种动能的增加会破坏液体中存在的分子间作用力。由于粘度取决于这些吸引力,因此当动能增加时,粘度会降低。