关于液体结构模型介绍

[拼音]：yeti jiegou moxing

[外文]：structural models of liquid

与无定形固体的结构特点类似，液体中存在着短程秩序，不存在长程秩序。在远低于临界温度的温度下，液体中每个原子周围的近邻分子的数目都有一个明确的平均值，称为配位数。此处的平均指的是三维空间上的平均和时间上的平均。液体中的原子有平动自由度，它可以不断地改变它的近邻。这一点与无定形固体有本质的不同。曾经为液体的结构提出了若干种模型。根据这些模型，用统计力学的方法可以计算出液体的各种性质。计算值与实验值的符合程度，即是模型优劣的评价标准。

一种很有影响的胞腔模型。胞腔的中心形成某种规则的格子，胞腔内含有一个可以独立运动的分子。该分子可以脱离胞腔运动至远处，但在绝大部分时间内留在胞腔中。一个分子在胞腔内自由移动时，其中心可达到的体积称为自由体积。胞腔内的分子是在周围分子形成的位能场中运动的。实际的位能场很复杂，且随时间而变。可以假设用一个平均位能场代替之，并进一步假设该位能场是一个对胞腔中心有圆球对称性的场。由这种模型算出的液体临界参数与几种液体的实验值符合得较好。

假设一部分胞腔是空的，因而胞腔的数目将大于分子的数目，自由体积原则上将与近邻的空胞腔的比率有关。

假设胞腔为细长管状，细管的直径与分子的尺寸同数量级，一个胞腔可以容纳一串分子，分子的运动可以分解为纵向与横向两个独立的成分。

后两种模型实际上是在伦纳德－琼斯和德文希尔模型基础上的改进。就其与液体性质的实验值符合程度而言，没有太大的改善。

对空穴模型的重要改进。这种模型中的空穴被看作是流动的空隙（见图）。

液体中一般位置上的分子，基本上在自己的平衡位置附近振动，而与空穴为邻的分子却有平动自由度。当它平动时，看起来似乎是空穴在朝相反方向运动。空穴的这种运动很类似于空气中分子的运动。与其他胞腔模型相比，有效结构模型所预言的液体性质与实验值符合得更好，应用范围也更宽。

参考书目

1. Y. Marcus，Introduction to Liquid State Chemistry， John Wiley & Sons，London，1977.