Сегодня исполнилось 75 лет Роберту Нигматулину – выдающемуся советскому и российскому ученому в области теплофизики и механики многофазных сред и волновой динамики, общественному деятелю, академику и почетному профессору многих зарубежных университетов, директору Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН.
О таланте и заслугах Роберта Искандеровича можно говорить бесконечно, но главное заключается в том, что это человек планетарного измерения во многих сферах науки и образования и в части гуманитарных инициатив. Его проницательный ум и рациональное мышление проявляются в феноменальной аналитике самых разных нюансов социокультурной повседневности человеческого бытия.
Характерный пример: Нигматулин не остался в стороне от недавней дискуссии в печати и социальных сетях о защите и спасении русского языка в национальных окраинах России, вылившейся в обращение к президенту России. Понимая, что этот неоднозначный и сложный вопрос многомерен, но, вопреки логике здравого смысла, не входит в дискурс приоритетных направлений стратегии национальной политики, академик и здесь сказал свое веское слово.
«Я, как и многие живущие в городах татары, башкиры и другие этносы России, по своим культурным и гражданским идеалам в большой степени стал русским… Однако это не означает необходимости порывать со своими корнями и языком предков, не позволяет рассматривать многоязычие и многоэтичность России как пережиток… Неправы как те, кто надеется укрепить единство страны, ограничив использование «нерусских» языков России, так и те, кто думает поднять значимость своего языка, сократив использование русского. Для подавляющего большинства «нерусских» соотечественников русский язык – один из родных. Он делает нас умнее и мощнее. И это хорошо. Плохо то, что для значительной части населения – это единственный язык. Утрата родного языка – боль многих этносов; ее нужно понять и прочувствовать всем, особенно русским, обсуждая межнациональные проблемы России» , - пишет он.
Эти слова большого ученого, на мой взгляд, созвучны с мыслями народного поэта Якутии Семена Данилова :
«Я ко всем наукам ключ имею,
Я со всей Вселенною знаком –
Это потому, что я владею
Русским всеохватным языком».
Роберт Нигматулин, по глубокому убеждению многих его друзей и соратников, является одним из самых дальновидных патриотов-гуманистов современной России. Он всецело поддерживает идею формирования устойчивой национально-культурной идентичности гражданского общества российского государства. И на этом пути считает принципиально важным учреждение научно-исследовательской и информационно-аналитической платформы системной реализации государственной национальной политики, ее высокопрофессиональное государственное управление и рациональную актуализацию социогуманитарного «русского вопроса» в приоритетных направлениях внутренней политики государства.
Эти тезисы весьма востребованы сегодня и, безусловно, требуют серьезного осмысления.
Присоединяюсь ко всем добросердечным пожеланиям своему товарищу.
С искренним уважением,
Алексей ТОМТОСОВ.
Справка:
Нигматуллин Роберт Искандерович родился в 1940 г.
Академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор. Директор Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН. Почетный член АН РТ. Крупный ученый в области механики, создатель признанной в мире ведущей научной школы по механике многофазных систем.
Закончил два вуза - МВТУ им. Баумана (энергомашиностроительный факультет), по специальности «инженер-механик по турбостроению» и МГУ им. Ломоносова (механико-математический факультет) по специальности «математика».
С 1963 г. работал в Институте механики младшим, с 1970 г. старшим научным сотрудником, с 1974 г. начальником сектора, с 1980 г. заведующим лабораторией механики многофазных сред.
По совместительству с 1972 г. работал профессором на кафедре волновой и газовой динамики механико-математического факультета МГУ им. Ломоносова.
В 1967 г. защитил кандидатскую, а в 1971 г. докторскую диссертации по физико-математическим наукам.
В 1986 г. по приглашению Сибирского отделения АН СССР с группой учеников переехал в г.Тюмень для организации Тюменского научного центра АН СССР.
Работал сначала в должностях заместителя директора Института проблем освоения Севера СО АН СССР и Института теплофизики СО АН СССР, а с 1989 г. директора-организатора Института механики многофазных систем СО АН СССР.
По совместительству в 1986 г. организовал кафедру механики многофазных сред в Тюменском государственном университете. Председатель Уфимского научного центра (УНЦ) РАН.
По совместительству (1995 – 2004) – президент Академии наук Республики Башкортостан. Член Президиума РАН.
Избирался депутатом Госсобрания Республики Башкортостан, а в 1999 г. был избран депутатом Государственной Думы РФ, был председателем Высшего экологического совета и состоял в депутатской группе «Российские регионы». Был автором нескольких законов, в том числе законов об обращении с облученным ядерным топливом. Представлял Государственную Думу в Парламентской ассамблее Совета Европы.
Имеет свыше 200 научных публикаций, среди которых 8 книг, является автором 21 авторского свидетельства (патента).
Среди учеников Р.И. Нигматулина 25 докторов и 50 кандидатов наук, три директора академических институтов, один член-корреспондент РАН.
Награжден орденом Почета, премией Ленинского комсомола за цикл научных работ по механике сплошных сред.
В 1983 г. удостоен Государственной премии СССР за цикл научных работ по волновой динамике газожидкостных сред.
Обладатель фамилии Нигматуллин, без сомнения, может гордиться своей фамилией, поскольку она является ярким свидетельством взаимодействия различных национальных культур.
Фамилия Нигматуллин имеет богатейшую историю и принадлежит к распространенному в России типу семейных именований арабско-мусульманского происхождения.
Известно, что русский народ на протяжении всей своей истории жил в тесном контакте с самыми разными народами - половцами, печенегами, позднее татарами, чувашами, башкирами, азербайджанцами, дагестанцами, казахами и другими народностями. Русские люди не только воевали с этими народами, но и постоянно общались, вступая в активные торговые отношения и родственные связи. В результате представители разных народов заимствовали друг у друга не только различные элементы быта, но и различные элементы языка, в том числе и личные именования.
Процесс формирования фамилий был длителен, и массовый характер он приобрел только в XIX веке, в связи с укреплением государственной власти, требующей более полного и точного учета населения. Этот процесс коснулся и россиян иноязычного происхождения, у которых до XIX века сохранялись особые системы именования, совершенно не похожие на славянскую. Но на рубеже XIX-XX веков они под влиянием русской администрации вынуждены были приобретать семейные именования, соответствующие русской модели создания фамилий - путем прибавления суффиксов -ов/-ев или -ин к старинным именам. В этот период и появилось множество молодых родовых именований, которые образовывались по русской модели от традиционных арабо-мусульманских имен.
Основная масса тюркских имен заимствована из арабского и персидского языков, вместе с религией ислама. Длительное пребывание этих имен в тюркских языках привело к тому, что былая чуждость многих из них забыта, и они воспринимаются как свои, национальные. Благородное тюркское имя Нигматулла пришло из древнего арабского языка и состоит из двух основ. Первая часть этого имени, арабское слово «нигмат», имеет несколько значений: «счастье, обилие, богатство; подарок», «удовольствие, наслаждение», а также «милосердие, сочувствие, жалость». Второй элемент этого именования, «-улла», очень часто встречается в сложных тюркских именах и означает «Аллах». Соответственно, именование Нигматулла можно перевести как «милосердие Аллаха», или как «счастье, подарок, данный Аллахом».
Такие имена издревле были самыми популярными среди правоверных мусульман, что объясняется указанием пророка Убу-иль-Кассим Мухаммада (570-632), содержащимся в главной священной книге мусульман - Коране: «В день суда призовут вас по именам вашим, выбирайте лучшие имена». Несомненно, что лучшими считались те имена, которые включали в себя упоминание Аллаха. Они должны были стать для маленького продолжателя рода знаком великого предназначения.
Таким образом, фамилия Нигматуллин является сравнительно молодой российской фамилией тюркско-арабского происхождения, отражающей в себе древние мусульманские верования и традиции именования людей.
Источники: Баскаков Н. А. Русские фамилии тюркского происхождения. М., 1979. Унбегаун Б.О. Русские фамилии. М., 1995. Гафуров А. Имя и история. Словарь. М., 1987. Суперанская А.В. Имя – через века и страны. М., 2007. Никонов В.А. География фамилий. М., 1988. Линда Нигматулина – звезда казахского кино и вокального искусства, полуофициально признанная самой красивой женщиной своей страны, дочь культовых актеров 80-х Талгата и Венеры Нигматулиных, которых боготворили зрители.
Свою приверженность сразу к двум видам деятельности объясняет тем, что актерство – это ее сердце, а пение – душа. О творчестве Нигматулиной снят фильм «Душа, которая поет».
Детство и семья Линды Нигматулиной
Нигматулина появилась на свет 14 мая 1983 года в Алма-Ате. Ее мама, киноактриса, по мнению многих, оправданно носящая имя богини любви и красоты, наиболее известная по фильмам «Провинциальный роман», «Волчья яма», «Потерпевшие претензий не имеют». Отец, знаменитый актер и каскадер, исполнитель главных ролей в порядка шестидесяти картинах – «Вооружен и очень опасен», «Пираты ХХ века», «Приказ: перейти границу».Несколько необычное имя, для мамы-уйгурки и папы с узбекско-татарскими корнями, девочка получила в честь жены Брюса Ли и – кумира Талгата, и Линды Маккартни, жизнеописаниями которой зачитывалась Венера.
Когда Линде было около двух лет, ее отец, в стремлении познать неизведанное вступивший в секту под названием «Школа Четвертого пути», был убит с особой жестокостью псевдоцелителями из этой организации (за отказ от участия во внутренних разборках после ее раскола). Актриса считает отца по духу воином, сравнивает его с птицей соколом, который был обречен проиграть свой последний бой – сражение с самим собой.
Венера Нигматулина очень тяжело переживала уход мужа, не могла ни есть, ни пить. Но, ради дочери, смогла взять себя в руки и вернулась к жизни и кинокарьере (после того как мать Венеры, бабушка Линды, пригрозила сдать внучку в детский дом). В три года девочка вместе с мамой снималась в фильме «Зять из провинции», и получила за эту работу свой первый гонорар – 60 копеек. Правда своим дебютом в кинематографе девушка, то ли в шутку, то ли всерьез, считает съемки еще до появления на свет в картине «Волчья яма», где была занята Венера, будучи на шестом месяце беременной Линдой.
Нигматулина признается, что была проблемным ребенком. Она нередко обманывала свою мать, прогуливала уроки, грубила учителям и, вообще, отличалась агрессивным поведением. Например, известен случай демонстративного сожжения Линдой классного журнала, а также драки со сверстницей в школе с применением ножа. Нигматулина даже периодически состояла на учете в детской комнате милиции. За свои неблаговидные поступки в юности сегодня ей очень стыдно.
Мать же старалась оказывать дочери всяческую поддержку, привить чувство ответственности, дисциплины, воспитать физически развитым, самодостаточным и образованным человеком. Линда посещала музыкальную школу, занималась карате, плаванием, по настоянию матери, познакомилась с учением немецкого философа Мартина Хайдеггера, Фридриха Ницше, австрийского основателя психоанализа Зигмунда Фрейда.
Отношение Линды к отчиму
Когда актрисе было 13 лет, ее мать вторично вышла замуж за Руслана Самархановича, дзюдоиста, очень сильного, доброго и понимающего человека. Нигматулина не раз подчеркивала в интервью, что с отчимом ей очень повезло. Он относился к ней как к родной дочери, был внимательным и заботливым. Когда у девочки случались неприятности или периоды напряженных отношений с матерью, становился на ее защиту и всячески утешал. Линда считает Руслана настоящим и надежным человеком, без фальши, искренним и со светлой душой.Учеба в институте и личная жизнь Линды Нигматулиной
После окончания школы Нигматулина поступила в Казахский государственный институт театра и кино имени Т. К. Жургенова. Одновременно выступала в группе из пяти девушек «Ниссо», созданной по типу лондонской поп-группы Spice Girls. Во время совместных гастролей с популярным в Казахстане мужским музыкальным коллективом «Бублики», Линда влюбилась в одного из его участников, Мухтара. Молодые люди поженились, когда невесте было всего 17 лет, а жениху – 29. В 2000 году у них родился сын, имя которому дали по названию самой яркой звезды из созвездия Стрельца, под знаком которого он родился, – Альрами. Причем мать Линды почти одновременно с ней тоже родила своего второго в браке с Русланом сына. Он, как дядя, оказался на 22 дня моложе племянника. 
Совместная жизнь с Мухтаром у Линды была недолгой, около двух лет. Несмотря на то, что сегодня девушка оценивает его как идеального мужа и талантливого музыканта, они развелись из-за чрезмерной ревнивости Мухтара. Интересно, что о таком окончании их отношений Линду еще до замужества предупреждала Венера, которая, по мнению Линды, обладает даром предвидения. После неудачного опыта девушка заявляла, что в ближайшие сто лет замуж не собирается, а решила посвятить себя карьере.
Первые роли Линды Нигматулиной
Дебютом в кино взрослой Линды была роль в драматическом сериале «Перекресток», где она снялась вместе с мамой. В 2000 году сыграла в картине «Большая игра», а в 2003-м она получила главную роль в ленте «Грант на мечту» о девушке из провинции, приехавшей поступать на учебу в Москву.В 2005-м Нигматулина, испытывая потребность в самореализации и дальнейшем развитии своих потенциальных возможностей, переехала из Алма-Аты в столицу. Снялась в детективе «Виола Тараканова. В мире преступных страстей -2», боевике «Платина». Затем была приглашена на съемки в казахско-французский фильм «Кочевник» по книге Ильяса Есенберлина, где ей посчастливилось поработать вместе с такими мировыми звездами как Джейсон Скотт Ли и Марк Дакаскос , а также применить свои великолепные навыки верховой езды.
Лучшие фильмы с Линдой Нигматулиной
В 2007 году актрисе удалось достичь больших результатов в построении карьеры. Она живет насыщенной в профессиональном плане жизнью, много работает. На экраны выходят сразу несколько картин с ее участием. Это комедия «Неваляшка», боевик «Медвежья охота», где на предложенную Линде роль Марины пробовалось порядка пяти сотен актрис, но режиссер картины Валерий Николаев остановил свой выбор на восточной красавице. Можно отметить, что в этом фильме Нигматулина впервые приняла участие в постельной сцене, предварительно испросив разрешение у мамы. 
В этом же и следующем годах Линда снялась также в таких кинолентах как «Гаишники», «Битвы божьих коровок», «Час Волкова», «Золотой ключик», «Воротилы». Следует сказать, что особенную известность Линде принесла сыгранная в этот период роль Эмилии в «Сердцеедках». Актриса отмечала, что считает свою героиню настоящей женщиной, и хотела бы быть такой же, как она, женственной, нежной, но сильной.
Вероисповедание актрисы Линды Нигматулиной
Отец Линды, Талгат Нигматулин, был православным и хотел, чтобы и дочь исповедовала христианство. Актриса рассказывала, что в детстве серьезно болела – на третьей неделе от рождения перенесла трепанацию черепа. В дальнейшем была постоянным пациентом различных клиник. В семь лет больная с высокой температурой, в бреду, сама попросила ее окрестить. А уже через сутки после совершения обряда – чудесным образом выздоровела и надолго забыла о своих проблемах со здоровьем.Линда считает, что бог не просто дает ей силы – он ее любит, и не раз помогал избежать несчастий. В качестве одного из примеров таких ситуаций девушка вспоминает случай, когда на съемках ленты «Кочевник» ее понесла лошадь. Взбесившееся животное невозможно было остановить, угроза жизни была реальной. И только после произнесенной ею на полном скаку молитвы, кобыла встала как вкопанная.
Несмотря на превратности жизни, девушка считает себя счастливым человеком и старается быть достойной наследницей своих родителей.
Нигматуллин Ришат Гаязович (р. 20 апреля 1952, Кумертау) - российский учёный в области нефтехимии и химмотологии, доктор технических наук, профессор. Член отделения Академии Наук Республики Башкортостан, член-корреспондент Российской инженерной академии, академик Российской академии естествознания, заслуженный изобретатель Республики Башкортостан.
Биография
Ришат Гаязович Нигматуллин родился 20 апреля 1952 года в городе Кумертау Республики Башкортостан. В 1969 г. окончил школу № 12 города Кумертау. В 1974 г. окончил Уфимский нефтяной институт по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа». После окончания института устроился работать оператором на Новоуфимский нефтеперерабатывающий завод.
С 1975 г. работал секретарём комитета ВЛКСМ, вторым (1976 г.) и первым (1978 г.) секретарём Орджоникидзевского РК ВЛКСМ г. Уфы, инструктором (1981 г.), заместителем заведующего промышленно-транспортным отделом Уфимского ГК КПСС (1983 г.).
В 1984 г. вернулся на НУНПЗ, где работал начальником цеха, секретарём парткома (1986 г.), главным инженером научно-технологического центра (1990 г.), заместителем главного инженера (1996 г.).
За это время дважды избирался депутатом Орджоникидзевского районного Совета народных депутатов г. Уфы (1977-1985 гг.), и дважды - депутатом Уфимского городского совета народных депутатов (1985-1995 гг.).
В 1998 г. назначен начальником масляного производства холдинга «Башнефтехим». С 2001 г. занимал должность генерального директора, а с 2002 г. - начальника масляного производства НУНПЗ.
С 2004 г. работал директором Института проблем химмотологии и трибологии ООО «Хозрасчётный творческий центр УАИ», в это же время начал преподавательскую деятельность на кафедре оборудования и технологии сварочного производства УГАТУ.
В 2010 г. Ришат Гаязович Нигматуллин основал Общество с ограниченной ответственностью «Химмотолог», занимающееся научными исследованиями в области химмотологии и эксплуатации смазочных материалов, а также разработкой приборов для диагностики техники по анализу работающего масла.
Научная и преподавательская деятельность
В 1990 г. защитил кандидатскую, а в 1999 г. - докторскую диссертацию.
Основные научные интересы лежат в областях нефтепереработки и химмотологии. Основные работы связаны с исследованиями процессов селективной очистки нефтепродуктов и разработкой новых технологий получения нефтепродуктов. Нигматуллин Ришат Гаязович принимал участие в разработке технологии производства промывочно-обкаточного масла для автомобилей Волжского автомобильного завода, смазочного масла для газовых турбин турбореактивных самолётов отечественного производства, восковых продуктов для защиты резинотехнических изделий от озонного растрескивания; во внедрении на НУНПЗ метода селективной очистки масел N-метилпирролидоном (в России этот метод был применён впервые).
С 2001 г. Ришат Гаязович совмещает свою работу с преподаванием в крупнейших ВУЗах Уфы: УГНТУ, УГАТУ. Избирался членом докторского диссертационного совета при Уфимском государственном нефтяном техническом университете (2001-2009 гг.). С 2015 г. преподаёт в уфимском филиале Финансового университета.
Научные труды
- Нигматуллин Р. Г. Интенсификация процесса производства твёрдых углеводородов нефти (канд. дисс.)
- Нигматуллин Р. Г. Совершенствование технологий производства масел, парафинов и разработка новых нефтепродуктов (док. дисс.)
Награды и почётные звания
Награждён дипломом Министерства образования и науки Российской федерации за лучшую исследовательскую работу (2010 г.), почётным званием «Заслуженный изобретатель Республики Башкортостан» (2010 г.). Имеет орден «Labore et Scientia» («Трудом и Знанием»).
Н.Г. НИГМАТУЛЛИН
ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ
УДК 541.1 ББК 24.5/24.6
Утверждено Редакционно-издательским советом БГАУ в качестве учебного пособия.
Рецензенты: Уфимский государственный нефтяной технический университет, д.х.н., профессор Курамшин Э.М. Институт органической химии УНЦ РАН, д.х.н., профессор Фурлей И.И.
Лекции по физической и коллоидной химии Учебное пособие. – Уфа: БГАУ, 2011. – 125 с.
ISBN 5-7456-0063-2
В учебном пособии изложены основные разделы физической и коллоидной химии: агрегатное состояние вещества, химическая термодинамика и термохимия, кинентка и катализ, фотохимия, свойства растворов, электрохимия, адсорбция и коллоидные системы.
УДК 541.1 ББК 24.5/24.6
ISBN 5-7456-0063-2
© Башкирский государственный аграрный университет, 2011
© Нигматуллин Н.Г., 2011
ВВЕДЕНИЕ
Предлагаемое учебное пособие по физической и коллоидной химии предназначено для студентов агрономическихспециальностей сельскохозяйственных вузов. Оно включает только те разделы, которые предусмотрены программой по физической и коллоидной химии.
С одной стороны, эта дисциплина завершает общехимический цикл обучения. Поэтому для иллюстрации законов физической и коллоидной химии можно привлекать фактические материалы как неорганической и аналитической химии, так и органической химии.
Физическая химия – это наука, объясняющая химические явления на основании принципов и законов физики
Физическая химия ставит своей целью познание общих законов, лежащих на основе химической формы движения материи. Открываемые ею законы используются всеми науками, которые имеют дело с химическими явлениями. Таким образом, она является теоретическим фундаментом всех химических и многих смежных с ней наук. Изучение физико-химических закономерностей природных и производственных процессов позволяет выявить их внутренние механизмы и управлять ими.
Коллоидная химия изучает физико-химические свойства высокодисперсных (мелко раздробленных) систем и растворов высокомолекулярных соединений.
Большинство веществ и материалов, возникших естественным путем или созданных искусственно, находятся в высокодисперсном (коллоидном) состоянии
Коллоидно-химические закономерности проявляют системы, используемые в качестве сырья, полуфабрикатов и готовой продукции различных промышленных и сельскохозяйственных производств, а также строительные материалы растительных и животных организмов. Коллоидные системы встречаются практически, во всех сферах деятельности человека.
Поэтому коллоидная химия является одним из фундаментальных химических наук, знание которой обеспечивает успешную практическую деятельность специалистов различных отраслей народного хозяйства.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1 АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
В зависимости от внешних условий почти каждое вещество может находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом,
жидком и газообразном.
Важнейшими параметрами, определяющими агрегатные состояния веществ, являются величины сил межмолекулярных взаимодействий и размеры молекул. Чем больше эти величины, тем больше вероятность того, что вещество будет находиться в твердом состоянии.
1.1 МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Межмолекулярные взаимодействия – это взаимодействия моле-
кул между собой, которые не приводят к разрыву или образованию химических связей. От величины сил межмолекулярных взаимодействий зависят многие структурные, спектральные, термодинамические, теплофизические и другие свойства веществ. Уравнение состояния, учитывающее межмолекулярные взаимодействия и позволяющее объяснять свойства реальных газов и жидкостей, было предложено в 1873 году нидерландским физиком Й.Д.Ван-дер-Ваальсом. Поэтому силы межмолекулярного взаимодействия часто называют
ван-дер-ваальсовыми.
Виды межмолекулярных взаимодействий. Основу этих взаи-
модействий составляют кулоновские силы, которые возникают между электронами и ядрами одной молекулы и ядрами и электронами другой молекулы.
Ориентационные силы характеризуются наибольшей величиной. Они проявляются при взаимодействии полярных молекул или ионов и обусловлены наличием у них дипольных моментов.
Индукционные силы возникают при контакте полярных молекул или ионов с неполярными молекулами. В этом случае у последних может индуцироваться дипольный момент, и взаимодействие также
сводится к электростатическому взаимодействию. Однако проявляющиеся при этом силы будут значительно слабее.
Дисперсионные силы возникают между неполярными молекулами за счет образования «мгновенных диполей». Эти силы значительно слабее рассмотренных ранее индукционных и ориентационных сил.
1.2 ТВЕРДОЕ СОСТОЯНИЕ
Твердое вещество имеет определенную форму и оказывает сопротивление всякому действию, направленную на изменение его формы. Они могут быть кристаллическими и аморфными.
Аморфные вещества характеризуются:
Изотропностью – постоянством свойств (теплопроводности, электропроводности, механических свойств и другие) по всем направлениям внутри вещества;
- отсутствием определенного значения температуры плавления и наличием интервала размягчения (Ттв – Тж ), который может иметь значение порядка десятков и даже сотен градусов.
Кристаллические тела имеют:
- анизотропию свойств , то есть свойства вещества в объеме в различных направлениях неодинаковы;
- строго определенную температуру плавления;
- определенную внешнюю геометрическую форму, зависящую от типа кристаллической решетки.
Известно, что многие аморфные вещества можно получить в кристаллической форме и наоборот. Поэтому говорят не о кристаллических и аморфных веществах, а об аморфном и кристаллическом со-
стоянии вещества.
1.3 ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ
По своим свойствам жидкости занимают промежуточное положение между твердыми телами и газами. Как и твердые тела, они имеют высокую плотность и малую сжимаемость. Например, чтобы уменьшить объем воды на 1% требуется давление около 200 атм. Но, по-
добно газам, жидкости текучи и однородны по своим свойствам по всем направлениям, то есть изотропны. Силы межмолекулярного взаимодействия хотя и велики, но все же недостаточны, чтобы удерживать молекулы в определенных точках пространства. Поэтому молекулы ее совершают частые столкновения с ближайшими соседями и относительно более редкие перемещения, приводящие к смене окружения, чем в газах.
Если силы межмолекулярного взаимодействия соизмеримы с силами, обуславливающими тепловые колебания, то в жидкости могут образоваться ассоциаты – комплексы, содержащие несколько молекул. К ассоциированным жидкостям относятся вода, спирты, жидкий аммиак, ацетон и другие. Возникновению ассоциатов способствует образование водородных связей между молекулами. Энергия водородной связи составляет от 20 до 42 кДж/моль, что значительно ниже энергии химических связей (140-560 кДж/моль для одинарных связей), но выше энергии ван-дер-ваальсовых сил. Наличием водородной связи объясняется ряд особенностей веществ: повышение температур кипения и плавления, отклонения в растворимости, особенности в спектрах и другие.
Из физических свойств жидкостей для химии наибольшее значе-
ние имеют поверхностное натяжение, вязкость и давление насыщенного пара.
Поверхностное натяжение . Поверхностный слой жидкости по своим физико-химическим свойствам отличается от внутренних слоев. Силовое поле каждой молекулы внутри жидкости симметрично насыщено. В ином положении оказываются молекулы поверхностного слоя. На них действуют силы притяжения только молекул нижней полусферы. Равнодействующая межмолекулярных сил в этом случае не равна нулю и направлена вниз – в сторону объема жидкости. Поэтому молекулы поверхности находятся всегда под действием сил, стремящихся втянуть их внутрь жидкости. По этой причине поверхность жидкости всегда стремится сократиться.
Некомпенсированные межмолекулярные силы, возникающие на поверхности, обуславливают появление свободной поверхностной энергии . Величина этой энергии количественно характеризуетсяповерхностным натяжением (). Оно выражается величиной работыА
в джоулях, которую необходимо затратить для образования 1 м2 новой поверхности, или в единицах силы, действующей на единицу
длины поверхности (Н/м2 ):
А/S = Дж/м2 =(Н∙ м)/м2 = Н/м
Поверхностное натяжение растворов зависит от природы растворенного вещества и от концентрации раствора. Вещества, снижающие поверхностное натяжение данной жидкости, называются по- верхностно-активными (спирты, мыла, белки и другие). Добавление в воду таких веществ облегчает вспенивание. Вещества, повышающие поверхностное натяжение жидкости, называютсяповерхностнонеактивными (минеральные кислоты, щелочи, некоторые соли и другие).
Вязкость жидкостей . Вязкость – это свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению одних слоев относительно других.Сила сопротивления направлена перпендикулярно направлению движения жидкости. Количественная характеристика этой силы выражается законом Ньютона:
F = S v ,
где F – сила трения, Н; - коэффициент трения,(Н∙с)/м2 или П (пуаз);S – площадь контакта двух слоев, м2 ;v – разность скоростейv 2 иv 1 этих слоев, м/с;l – расстояние между слоями,м.
Вязкость жидкостей зависит от температуры: с повышением температуры вязкость жидкостей понижается. На вязкость также сильно влияет давление. Примерно до 2000 атм вязкость жидкостей растет линейно, а выше – возрастает в геометрической прогрессии.
Вязкостные характеристики растворов имеют значение при изучении свойств белков, углеводов и жиров. Вязкость растворов необходимо учитывать во многих технологических расчетах.
1.4 ГАЗООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ
Идеальным называется газ, находящийся в таких условиях, при которых можно пренебречь силами межмолекулярного взаимодействия и объемом молекул.
В реальных газах в какой-то степени проявляются силы межмолекулярного взаимодействия и необходимо принимать во внимание собственные объемы молекул.
Законы идеальных газов . Состояние идеального газа определяется тремя параметрами: давлениемр , объемомV и температуройТ . Эти величины связаны между собойуравнением состояния , которое вытекает иззаконов Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля :
pV = р О V O , T TO
где V – объем газа при давлении p и температуреT; V о – объем газа при давленииp о и температуреT о .
Соотношение p O V O не зависит от природы и количества газа. Эта
постоянная величина имеет размерность энергии (работы) и называ-
ется универсальной газовой постоянной(R). Ее числовое значение в системе СИ равно:
R = 8,314 Дж/(моль∙К).
Для одного моля идеального газа уравнение состояния может быть записано в виде:
Для n молей идеального газа оно записывается в виде:
рV = nRT (у равнение Клапейрона-Менделеева)
Данное уравнение применяют для определения молярной массы газа и приведения объема газа к нормальным условиям. В этом случае n заменяют его значением:
n = m ,
где m – масса газа;M – молярная масса газа. ТогдаpV =mRT . Отсюда
M = mRT . PV
Кинетическая теория газов дает возможность связать объем V и давлениер со средней квадратичной скоростью движения молекул:
где u 1 , u 2 , u 3 , u n – скорости движения отдельных молекул;u – средняя квадратичная скорость движения молекул;N 0 – число всех молекул. Если взять 1 моль газа, то
рV = 1 Mu 2 = RT
Выражая молярную массу М через массу отдельной молекулы газаm и число АвогадроN А ,можно написать:
рV = 2 NA mu 2 = RT
В этом уравнении
mu 2 = Ек ,
где Е к – кинетическая энергия 1 молекулы идеального газа. Учитывая это:
Ек = | ||||||
где k – газовая постоянная, отнесенная к одной молекуле, и называетсяпостоянной Больцмана . Для 1 моля газа уравнение имеет следующий вид:
Ек =3 RT
В реальных газах параметры, вычисленные по приведенным выше уравнениям, дают значительные отклонения от экспериментальных данных. Это проявляется в том, что произведение рV const при постоянной температуре и объем 1 моля реального газа при нормальных условиях не равен 22,4 л.
Силы межмолекулярного притяжения вызывают уменьшение объема газа и действуют на него, как некоторое добавочное давление к внешнему давлению, которое называют внутренним давлением . Оно пропорционально квадрату плотностир ’ =ad 2 , гдеа – величина, постоянная для данного газа. Поскольку плотность газа обратно пропорциональна его удельному объемуd = 1/V , тоp ’ =a/V 2 . Кроме того, с возрастанием давления объем межмолекулярного пространства сильно уменьшается и необходимо учитывать объемы самих молекул. С учетом этих факторов для реальных газов в уравнении МенделееваКлапейрона давление должно быть увеличено на некоторую величинуa/V 2 и объем уменьшен на некоторую величинуb . Величинаb
примерно в четыре раза больше собственного объема молекул и называется несжимаемым объемом. Полученное таким образом уравнение состояния реальных газов называетсяуравнением Ван-дер-
Ваальса:
(р + а )(V – b) = nRT,
где а – коэффициент, учитывающий силы межмолекулярного притяжения;b – коэффициент, учитывающий объемы молекул. Параметрыа иb зависят от природы газа и приводятся в справочной литературе.
2 ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
2.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
Термодинамика изучает взаимные превращения различных форм энергии.
Химическая термодинамика изучает превращение энергии в химических процессах, а также энергетические характеристики веществ.
Для успешного изучения вопросов, относящихся к химической термодинамике, необходимо уточнить некоторые понятия и термины.
Энергия – это мера способности тела совершать работу. Из всех форм энергии для характеристики химических процессов наиболееважнавнутренняя энергия (U ) системы. Она складывается из энергий движения молекул, атомов, электронов и ядер, энергии межмолекулярных взаимодействий, внутриядерной энергии и других. Поскольку в системе возможно присутствие и неизвестных науке видов энергии, то измерить абсолютное значение внутренней энегии невозможно. Несмотря на это значимость ее в химической термодинамике высокая, так как можно непосредственно измерить величину изменения внутренней энергии (U ) химических процессов:
U = U2 – U1 ,
где U 1 – внутренняя энергия начального состояния системы;U 2 – внутренняя энергия конечного состояния системы после завершения хи-