كتلة وحجم الجزيئات. الأحكام الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية
تعتمد النظرية الحركية الجزيئية لتركيب المادة على ثلاثة أحكام ، كل منها تم إثباته من خلال التجارب: المادة تتكون من جسيمات. هذه الجسيمات تتحرك بشكل عشوائي. تتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض.
يتم تحديد خصائص وسلوك الأجسام ، بدءًا من الغازات المتخلخلة في الغلاف الجوي العلوي وانتهاءً بالأجسام الصلبة على الأرض ، فضلاً عن النوى فائقة الكثافة للكواكب والنجوم ، من خلال حركة الجسيمات المتفاعلة التي تشكل جميع الأجسام - الجزيئات أو الذرات أو حتى التكوينات الأصغر - الجسيمات الأولية.
تقدير أحجام الجزيئات.من أجل الثقة الكاملة في حقيقة وجود الجزيئات ، من الضروري تحديد أحجامها.
دعونا نفكر في طريقة بسيطة نسبيًا لتقدير حجم الجزيئات. من المعروف أنه من المستحيل إجبار قطرة من زيت الزيتون على الانتشار على سطح الماء بحيث تحتل مساحة تزيد عن 1. ويمكن الافتراض أنه عند انتشار الزيت على أقصى مساحة ، فإنه تشكل طبقة بسمك جزيء واحد فقط. من السهل تحديد سمك هذه الطبقة وبالتالي تقدير حجم جزيء زيت الزيتون.
دعونا نقسم عقليًا مكعبًا من الحجم إلى طبقات مربعة من مساحة كل منها حتى تتمكن من تغطية المنطقة (الشكل 2). عدد هذه الطبقات سيكون مساويًا لـ: يمكن إيجاد سماكة طبقة الزيت ، ومن ثم حجم جزيء زيت الزيتون ، بقسمة حافة مكعب يبلغ 0.1 سم على عدد الطبقات: سم.
جهاز عرض أيوني.في الوقت الحاضر ، ليست هناك حاجة لتعداد جميع الطرق الممكنة لإثبات وجود الذرات والجزيئات. تتيح الأدوات الحديثة إمكانية مراقبة صور الذرات والجزيئات الفردية. في كتاب الفيزياء للصف السادس ، توجد صورة تم التقاطها بالمجهر الإلكتروني ، حيث يمكنك رؤية ترتيب الذرات الفردية على سطح بلورة ذهبية.
لكن المجهر الإلكتروني جهاز معقد للغاية. سنتعرف على جهاز أبسط بكثير يسمح لنا بالحصول على صور للذرات الفردية وتقدير حجمها. يسمى هذا الجهاز بروجيكتور أيوني أو مجهر أيوني. وهي مرتبة على النحو التالي: في وسط وعاء كروي نصف قطره حوالي 10 سم ، يقع طرف إبرة التنغستن (الشكل 3). يتم جعل نصف قطر انحناء الطرف صغيرًا قدر الإمكان باستخدام تقنية تشغيل المعادن الحديثة - حوالي 5-10 6 سم. السطح الداخلي للكرة مغطى بطبقة رقيقة موصلة يمكن أن تتوهج ، مثل شاشة أنبوب التلفزيون ، تحت تأثير الجسيمات السريعة. يتم إنشاء جهد يبلغ عدة مئات من الفولتات بين الطرف المشحون بشحنة موجبة والطبقة الموصلة سالبة الشحنة. تمتلئ الوعاء بالهيليوم عند ضغط منخفض قدره 100 باسكال (0.75 ملم زئبق).
تشكل ذرات التنغستن على سطح النقطة "نتوءات" مجهرية (الشكل 4). عند الاقتراب بشكل عشوائي
تتحرك ذرات الهليوم مع ذرات التنجستن ، وهو مجال كهربائي ، وخاصةً قوية بالقرب من الذرات على سطح الطرف ، يمزق الإلكترونات من ذرات الهيليوم ويحول هذه الذرات إلى أيونات. يتم طرد أيونات الهيليوم من الطرف الموجب الشحنة وتتحرك بسرعة عالية على طول نصف قطر الكرة. تصطدم الأيونات بسطح الكرة وتتسبب في توهجها. نتيجة لذلك ، تظهر على الشاشة صورة مكبرة لترتيب ذرات التنجستن على الحافة (الشكل 5). النقاط المضيئة على الشاشة عبارة عن صور لذرات فردية.
تبين أن تكبير جهاز العرض - نسبة المسافة بين صور الذرات إلى المسافة بين الذرات نفسها - يساوي نسبة نصف قطر الوعاء إلى نصف قطر الطرف ويصل إلى مليوني. هذا هو السبب في أنه من الممكن رؤية الذرات الفردية.
يتضح أن قطر ذرة التنغستن ، التي يتم تحديدها باستخدام جهاز عرض أيوني ، يبلغ حوالي سم ، ويتضح أن أحجام الذرات التي تم العثور عليها بالطرق الأخرى هي نفسها تقريبًا. تكون أحجام الجزيئات التي تتكون من العديد من الذرات أكبر بشكل طبيعي.
مع كل استنشاق ، تلتقط الكثير من الجزيئات في رئتيك لدرجة أنه إذا تم توزيعها جميعًا بالتساوي في الغلاف الجوي للأرض بعد الزفير ، فسيحصل كل ساكن على الكوكب على جزيئين كانا في رئتيك أثناء الاستنشاق.
>> الفيزياء: أسس النظرية الحركية الجزيئية. أحجام الجزيئات
الجزيئات صغيرة جدًا ، لكن انظر إلى مدى سهولة تقدير حجمها وكتلتها. تكفي ملاحظة واحدة وحسابات بسيطة. صحيح ، ما زلنا بحاجة لمعرفة كيفية القيام بذلك.
تستند النظرية الحركية الجزيئية لتركيب المادة على ثلاث عبارات: المادة مكونة من جزيئات ؛ هذه الجسيمات تتحرك بشكل عشوائي. تتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض. تم إثبات كل تأكيد بشكل صارم عن طريق التجارب.
يتم تحديد خصائص وسلوك جميع الأجسام دون استثناء ، من الشركات العملاقة إلى النجوم ، من خلال حركة الجسيمات التي تتفاعل مع بعضها البعض: الجزيئات ، أو الذرات ، أو حتى التكوينات الأصغر - الجسيمات الأولية.
تقدير أحجام الجزيئات.للتأكد تمامًا من وجود الجزيئات ، من الضروري تحديد أحجامها.
أسهل طريقة للقيام بذلك هي ملاحظة انتشار قطرة من الزيت ، مثل زيت الزيتون ، على سطح الماء. لن يشغل الزيت السطح بالكامل أبدًا إذا كان الوعاء كبيرًا ( شكل 8.1). من المستحيل عمل قطيرة بحجم 1 مم 3 منتشرة بحيث تحتل مساحة أكبر من 0.6 م 2. يمكن الافتراض أنه عندما ينتشر الزيت فوق المنطقة القصوى ، فإنه يشكل طبقة بسمك جزيء واحد فقط - "طبقة أحادية الجزيء". من السهل تحديد سمك هذه الطبقة وبالتالي تقدير حجم جزيء زيت الزيتون.
مقدار الخامسطبقة الزيت تساوي ناتج مساحة سطحها سللسمك دطبقة ، أي V = SD. لذلك فإن حجم جزيء زيت الزيتون هو:
ليست هناك حاجة الآن إلى تعداد كل الطرق الممكنة لإثبات وجود الذرات والجزيئات. تتيح الأدوات الحديثة رؤية صور الذرات والجزيئات الفردية. يوضح الشكل 8.2 صورة مجهرية لسطح رقاقة السيليكون ، حيث تكون النتوءات عبارة عن ذرات سيليكون فردية. تم تعلم هذه الصور لأول مرة ليتم الحصول عليها في عام 1981 باستخدام مجاهر بصرية غير عادية ، ولكن باستخدام مجاهر نفقية معقدة.
الجزيئات ، بما في ذلك زيت الزيتون ، أكبر من الذرات. يبلغ قطر أي ذرة تقريبًا 10 -8 سم ، وهذه الأبعاد صغيرة جدًا بحيث يصعب تخيلها. في مثل هذه الحالات ، يتم استخدام المقارنات.
هنا هو واحد. إذا كانت الأصابع مشدودة في قبضة وتم تكبيرها إلى حجم الكرة الأرضية ، فإن الذرة ، بنفس نسبة التكبير ، ستصبح بحجم قبضة اليد.
عدد الجزيئات.مع وجود أحجام صغيرة جدًا من الجزيئات ، يكون عددها في أي جسم مجهري هائلًا. دعونا نحسب العدد التقريبي للجزيئات في قطرة ماء كتلتها 1 جم ، وبالتالي حجمها 1 سم 3.
يبلغ قطر جزيء الماء حوالي 3 10-8 سم. بافتراض أن كل جزيء ماء به عبوة كثيفة من الجزيئات يشغل حجمًا (3 10-8 سم) 3 ، يمكنك إيجاد عدد الجزيئات في القطرة بقسمة انخفاض الحجم (1 سم 3) بالحجم ، لكل جزيء:
مع كل استنشاق ، يمكنك التقاط الكثير من الجزيئات التي إذا تم توزيعها جميعًا بالتساوي في الغلاف الجوي للأرض بعد الزفير ، فسيستقبل كل ساكن على الكوكب جزيئين أو ثلاثة جزيئات كانت موجودة في رئتيك أثناء الاستنشاق.
أبعاد الذرة صغيرة:.
ستتم مناقشة البنود الثلاثة الرئيسية لنظرية الحركية الجزيئية بشكل متكرر.
???
1. ما هي القياسات التي يجب اتخاذها لتقدير حجم جزيء زيت الزيتون؟
2. إذا زادت الذرة إلى حجم بذرة الخشخاش (0.1 مم) ، فما هو حجم الجسم الذي ستصل إليه الحبوب بنفس التكبير؟
3. ضع قائمة بالأدلة على وجود جزيئات معروفة لديك ولم يرد ذكرها في النص.
جي يا مياكيشيف ، بي بي بوكوفتسيف ، إن إن سوتسكي ، الفيزياء للصف العاشر
محتوى الدرس ملخص الدرسدعم إطار عرض الدرس بأساليب متسارعة تقنيات تفاعلية ممارسة مهام وتمارين امتحان ذاتي ورش عمل ، تدريبات ، حالات ، أسئلة ، واجبات منزلية ، أسئلة مناقشة ، أسئلة بلاغية من الطلاب الرسوم التوضيحية مقاطع الصوت والفيديو والوسائط المتعددةصور ، صور رسومات ، جداول ، مخططات فكاهة ، نوادر ، نكت ، أمثال كاريكاتورية ، أقوال ، ألغاز كلمات متقاطعة ، اقتباسات الإضافات الملخصاترقائق المقالات لأوراق الغش الفضولي والكتب المدرسية الأساسية والإضافية معجم مصطلحات أخرى تحسين الكتب المدرسية والدروستصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسيتحديث جزء في الكتاب المدرسي من عناصر الابتكار في الدرس واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين دروس مثاليةخطة التقويم للعام التوصيات المنهجية لبرنامج المناقشة دروس متكاملةإذا كانت لديك تصحيحات أو اقتراحات لهذا الدرس ،
النظرية الحركية الجزيئية - عقيدة بنية وخصائص المادة ، باستخدام مفهوم وجود الذرات والجزيئات كأصغر جسيمات مادة كيميائية. يعتمد MCT على ثلاث عبارات تم إثباتها بدقة من خلال التجارب:
تتكون المادة من جزيئات - ذرات وجزيئات ، توجد بينها فجوات ؛
هذه الجسيمات في حالة حركة فوضوية ، وتتأثر سرعتها بدرجة الحرارة ؛
تتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض.
يمكن إثبات حقيقة أن المادة تتكون حقًا من جزيئات من خلال تحديد حجمها: تنتشر قطرة من الزيت على سطح الماء ، مكونة طبقة سماكتها تساوي قطر الجزيء. قطرة بحجم 1 مم 3 لا يمكن أن تمتد لأكثر من 0.6 م 2:
تتيح الأدوات الحديثة (المجهر الإلكتروني وجهاز عرض الأيونات) رؤية الذرات والجزيئات الفردية.
قوى تفاعل الجزيئات. أ) التفاعل كهرومغناطيسي بطبيعته ؛ ب) توجد قوى قصيرة المدى على مسافات مماثلة لحجم الجزيئات ؛ ج) توجد مثل هذه المسافة عندما تكون قوى الجذب والتنافر متساوية (R 0) ، إذا كانت R> R 0 ، فإن قوى الجذب تسود إذا كانت R تم الكشف عن تأثير قوى الجذب الجزيئي في تجربة مع أسطوانات الرصاص التي تلتصق ببعضها البعض بعد تنظيف أسطحها. تُحدث الجزيئات والذرات في المادة الصلبة اهتزازات عشوائية حول المواضع التي تكون فيها قوى الجذب والتنافر من الذرات المجاورة متوازنة. في السائل ، لا تتأرجح الجزيئات حول موضع التوازن فحسب ، بل تقفز أيضًا من موضع توازن إلى آخر ، فهذه القفزات الجزيئية هي سبب سيولة السائل ، وقدرتها على اتخاذ شكل وعاء. في الغازات ، عادة ما تكون المسافات بين الذرات والجزيئات ، في المتوسط ، أكبر بكثير من أبعاد الجزيئات ؛ لا تعمل قوى التنافر على مسافات كبيرة ، لذلك يتم ضغط الغازات بسهولة ؛ لا توجد قوى جذب عمليًا بين جزيئات الغاز ، وبالتالي فإن الغازات لها خاصية التمدد إلى أجل غير مسمى. أي مادة تتكون من جزيئات ، وبالتالي فإن كمية المادة تعتبر متناسبة مع عدد الجسيمات. وحدة كمية المادة هي الخلد. يساوي الخلد كمية مادة في نظام يحتوي على العديد من الجسيمات مثل عدد الذرات في 0.012 كجم من الكربون. نسبة عدد الجزيئات إلى كمية المادة تسمى ثابت أفوجادرو: ثابت أفوجادرو هو. يوضح عدد الذرات أو الجزيئات الموجودة في مول واحد من مادة ما. يمكن إيجاد كمية المادة كنسبة بين عدد ذرات أو جزيئات مادة ما إلى ثابت أفوجادرو: الكتلة المولية هي كمية مساوية لنسبة كتلة المادة إلى كمية المادة: يمكن التعبير عن الكتلة المولية من حيث كتلة الجزيء: لتحديد كتلة الجزيئات ، تحتاج إلى قسمة كتلة المادة على عدد الجزيئات الموجودة فيها: الحركة البراونية هي الحركة الحرارية للجسيمات العالقة في غاز أو سائل. اكتشف عالم النبات الإنجليزي روبرت براون (1773-1858) في عام 1827 الحركة العشوائية للجسيمات الصلبة المرئية من خلال المجهر في سائل. هذه الظاهرة تسمى الحركة البراونية. هذه الحركة لا تتوقف. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد شدتها. الحركة البراونية هي نتيجة لتقلبات الضغط (انحراف ملحوظ عن القيمة المتوسطة). سبب الحركة البراونية للجسيم هو أن تأثيرات الجزيئات السائلة على الجسيم لا تلغي بعضها البعض. في الغاز المخلخل ، تكون المسافة بين الجزيئات أكبر بعدة مرات من حجمها. في هذه الحالة ، يكون التفاعل بين الجزيئات ضئيلًا وتكون الطاقة الحركية للجزيئات أكبر بكثير من الطاقة الكامنة لتفاعلها. لشرح خصائص مادة في الحالة الغازية ، بدلاً من الغاز الحقيقي ، يتم استخدام نموذجها الفيزيائي - غاز مثالي. يفترض النموذج: المسافة بين الجزيئات أكبر بقليل من قطرها ؛ الجزيئات كرات مرنة. لا توجد قوى جذب بين الجزيئات ؛ عندما تصطدم الجزيئات ببعضها البعض ومع جدران الوعاء ، تعمل قوى التنافر ؛ تخضع الحركة الجزيئية لقوانين الميكانيكا. المعادلة الأساسية لـ MKT للغاز المثالي هي: تتيح المعادلة الأساسية لـ MKT حساب ضغط الغاز إذا كانت كتلة الجزيء ومتوسط قيمة مربع السرعة وتركيز الجزيئات معروفة. يكمن ضغط الغاز المثالي في حقيقة أن الجزيئات ، عند اصطدامها بجدران الوعاء ، تتفاعل معها وفقًا لقوانين الميكانيكا كأجسام مرنة. عندما يصطدم جزيء بجدار الوعاء ، فإن إسقاط السرعة vx لمتجه السرعة على المحور OX ، عموديًا على الجدار ، يغير علامته إلى العكس ، لكنه يظل ثابتًا في القيمة المطلقة. أثناء الاصطدام ، وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، يعمل الجزيء على الحائط بقوة F 2 تساوي القيمة المطلقة للقوة F 1 وتوجه بشكل معاكس. معادلة حالة الغاز المثالي (معادلة مندليف-كلابيرون). ثابت الغاز العالمي: بناءً على اعتماد ضغط الغاز على تركيز جزيئاته ودرجة حرارته ، يمكن الحصول على معادلة تربط جميع المعلمات العيانية الثلاثة: الضغط والحجم ودرجة الحرارة ، التي تميز حالة كتلة معينة من غاز مخلخل بدرجة كافية. هذه المعادلة تسمى معادلة الغاز المثالية للحالة. أين هو ثابت الغاز العالمي لكتلة معينة من الغاز ، لذلك معادلة كلابيرون. تسمى العلاقات الكمية بين معلمتين للغاز لقيمة ثابتة للمعامل الثالث قوانين الغاز. والعمليات التي تحدث عند قيمة ثابتة لإحدى المعلمات هي عمليات متماثلة. عملية متساوية الحرارة - عملية تغيير حالة النظام الديناميكي الحراري للأجسام العيانية عند درجة حرارة ثابتة. بالنسبة لغاز ذي كتلة معينة ، يكون ناتج ضغط الغاز وحجمه ثابتًا إذا لم تتغير درجة حرارة الغاز. - قانون بويل - ماريوت. عملية Isochoric - عملية تغيير حالة النظام الديناميكي الحراري للأجسام العيانية بحجم ثابت. بالنسبة لغاز ذي كتلة معينة ، تكون نسبة الضغط إلى درجة الحرارة ثابتة إذا لم يتغير حجم الغاز. قانون تشارلز. عملية متساوية الضغط - عملية تغيير حالة النظام الديناميكي الحراري للأجسام العيانية عند ضغط ثابت. بالنسبة لغاز ذي كتلة معينة ، تكون نسبة الحجم إلى درجة الحرارة ثابتة إذا لم يتغير ضغط الغاز. - قانون جاي لوساك. عندما تدخل ذرتان أو أكثر في روابط كيميائية مع بعضها البعض ، تتشكل الجزيئات. لا يهم ما إذا كانت هذه الذرات متشابهة أو ما إذا كانت مختلفة تمامًا عن بعضها البعض من حيث الشكل والحجم. سنكتشف حجم الجزيئات وما يعتمد عليه. لآلاف السنين ، تكهن العلماء حول سر الحياة ، حول ما يحدث بالضبط في أصلها. وفقًا لأقدم الثقافات ، تتكون الحياة وكل شيء في هذا العالم من العناصر الأساسية للطبيعة - الأرض والهواء والرياح والماء والنار. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، بدأ العديد من الفلاسفة في طرح فكرة أن كل الأشياء تتكون من أشياء صغيرة غير قابلة للتجزئة ولا يمكن إنشاؤها وتدميرها. لم يكن حتى ظهور النظرية الذرية والكيمياء الحديثة ، ومع ذلك ، بدأ العلماء يفترضون أن الجسيمات مجتمعة أدت إلى ظهور اللبنات الأساسية لكل الأشياء. هكذا ظهر المصطلح ، والذي يشير في سياق نظرية الجسيمات الحديثة إلى أصغر وحدات الكتلة. من خلال تعريفه الكلاسيكي ، فإن الجزيء هو أصغر جسيم في مادة ما يساعد في الحفاظ على خصائصه الكيميائية والفيزيائية. يتكون من ذرتين أو أكثر ، بالإضافة إلى مجموعات من نفس الذرات أو ذرات مختلفة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوى كيميائية. ما هو حجم الجزيئات؟ في الصف الخامس ، يعطي التاريخ الطبيعي (مادة مدرسية) فكرة عامة عن الأحجام والأشكال ، تتم دراسة هذه المسألة بمزيد من التفصيل في الفصول العليا في دروس الكيمياء. يمكن أن تكون الجزيئات بسيطة أو معقدة. وهنا بعض الأمثلة: تسمى الجزيئات المكونة من عنصرين أو أكثر مركبات. لذلك ، الماء وأكسيد الكالسيوم والجلوكوز هي مركبات. ليست كل المركبات جزيئات ، لكن كل الجزيئات مركبات. كيف يمكن أن تكون كبيرة؟ ما هو حجم الجزيء؟ من الحقائق المعروفة أن كل شيء حولنا تقريبًا يتكون من ذرات (باستثناء الضوء والصوت). سيكون وزنهم الإجمالي هو كتلة الجزيء. عند الحديث عن حجم الجزيئات ، يبدأ معظم العلماء بالوزن الجزيئي. هذا هو الوزن الإجمالي لجميع الذرات المكونة لها: بالإضافة إلى الكتلة ، يمكننا أيضًا قياس حجم الجزيئات بالنانومتر. يبلغ عرض وحدة الماء حوالي 0.27 نيوتن متر. يصل عرض الحمض النووي إلى 2 نانومتر ويمكن أن يمتد بطول يصل إلى عدة أمتار. من الصعب تخيل كيف يمكن احتواء هذه الأبعاد في خلية واحدة. نسبة الطول إلى السمك للحمض النووي مذهلة. إنها 1 / 100،000،000 ، وهي مثل شعرة الإنسان بطول ملعب كرة القدم. ما هو حجم الجزيئات؟ يأتون في أشكال وأحجام مختلفة. الماء وثاني أكسيد الكربون من بين أصغرها ، والبروتينات من بين أكبرها. الجزيئات هي عناصر تتكون من ذرات مرتبطة ببعضها البعض. يعتبر فهم مظهر الجزيئات تقليديًا جزءًا من الكيمياء. بصرف النظر عن سلوكها الكيميائي الغريب بشكل غير مفهوم ، فإن أحد الخصائص المهمة للجزيئات هو حجمها. أين يمكن أن يكون من المفيد بشكل خاص معرفة حجم الجزيئات؟ تساعد الإجابة على هذا السؤال والعديد من الأسئلة الأخرى في مجال تقنية النانو ، حيث يتعامل مفهوم الروبوتات النانوية والمواد الذكية بالضرورة مع تأثيرات الحجم والشكل الجزيئي. في الصف الخامس ، يعطي التاريخ الطبيعي حول هذا الموضوع معلومات عامة فقط أن جميع الجزيئات تتكون من ذرات في حركة عشوائية ثابتة. في المدرسة الثانوية ، يمكنك بالفعل رؤية الصيغ الهيكلية في كتب الكيمياء المدرسية التي تشبه الشكل الفعلي للجزيئات. ومع ذلك ، من المستحيل قياس طولها باستخدام مسطرة عادية ، وللقيام بذلك ، عليك أن تعرف أن الجزيئات عبارة عن كائنات ثلاثية الأبعاد. صورتهم على الورق هي إسقاط على مستوى ثنائي الأبعاد. يتغير طول الجزيء بواسطة روابط أطوال زواياه. هناك ثلاثة منها: غالبًا ما تختلف الزوايا الفعلية عن هذه الزوايا لأنه يجب أخذ مجموعة متنوعة من التأثيرات في الاعتبار ، بما في ذلك التفاعلات الكهروستاتيكية. ما هو حجم الجزيئات؟ في الصف الخامس ، تكون الإجابات على هذا السؤال ، كما قلنا سابقًا ، ذات طبيعة عامة. يعرف تلاميذ المدارس أن حجم هذه الوصلات صغير جدًا. على سبيل المثال ، إذا قمت بتحويل جزيء رمل في حبة رمل واحدة إلى حبة رمل كاملة ، فيمكنك إخفاء منزل مكون من خمسة طوابق تحت الكتلة الناتجة. ما هو حجم الجزيئات؟ الجواب المختصر ، وهو أيضًا أكثر علمية ، هو كما يلي. الوزن الجزيئي يعادل نسبة كتلة المادة بأكملها إلى عدد الجزيئات في المادة ، أو نسبة الكتلة المولية إلى ثابت أفوجادرو. وحدة القياس كيلوجرام. متوسط الوزن الجزيئي هو 10 -23-10-26 كجم. لنأخذ الماء على سبيل المثال. سيكون وزنه الجزيئي 3 × 10 -26 كجم. إن القوة الكهرومغناطيسية هي المسؤولة عن التجاذب بين الجزيئات ، والتي تتجلى من خلال جذب الشحنات المتقابلة وتنافرها. تهيمن القوة الكهروستاتيكية الموجودة بين الشحنات المتقابلة على التفاعلات بين الذرات وبين الجزيئات. قوة الجاذبية صغيرة جدًا في هذه الحالة بحيث يمكن إهمالها. في هذه الحالة ، يؤثر حجم الجزيء على قوة الجذب من خلال السحابة الإلكترونية للتشوهات العشوائية التي تحدث أثناء توزيع إلكترونات الجزيء. في حالة الجسيمات غير القطبية التي تظهر فقط تفاعلات فان دير فالس الضعيفة أو قوى التشتت ، فإن حجم الجزيئات له تأثير مباشر على حجم سحابة الإلكترون المحيطة بالجزيء المحدد. كلما زاد حجمها ، زاد المجال المشحون المحيط بها. تعني السحابة الإلكترونية الأكبر أنه يمكن أن تحدث تفاعلات إلكترونية أكثر بين الجزيئات المجاورة. نتيجة لذلك ، يطور جزء من الجزيء شحنة جزئية موجبة مؤقتة ، بينما يطور الجزء الآخر شحنة سالبة. عندما يحدث هذا ، يمكن للجزيء استقطاب السحابة الإلكترونية للجوار. يحدث الجذب لأن الجانب الإيجابي الجزئي لأحد الجزيئات ينجذب إلى الجانب السلبي الجزئي للجزيء الآخر. إذن ما هو حجم الجزيئات؟ في العلوم الطبيعية ، كما اكتشفنا ، يمكن للمرء أن يجد فقط فكرة مجازية عن كتلة وحجم هذه الجسيمات الأصغر. لكننا نعلم أن هناك مركبات بسيطة ومعقدة. والثاني يمكن أن يشتمل على شيء مثل الجزيء الضخم. إنها وحدة كبيرة جدًا ، مثل البروتين ، والتي يتم إنشاؤها عادةً عن طريق بلمرة الوحدات الفرعية الأصغر (المونومرات). وعادة ما تتكون من آلاف الذرات أو أكثر. تظهر العديد من التجارب ذلك حجم الجزيءصغير جدا. يمكن إيجاد الحجم الخطي لجزيء أو ذرة بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، بمساعدة المجهر الإلكتروني ، تم التقاط صور لبعض الجزيئات الكبيرة ، وبمساعدة جهاز عرض أيوني (مجهر أيوني) ، لا يمكن للمرء دراسة بنية البلورات فحسب ، بل أيضًا تحديد المسافة بين الذرات الفردية في جزيء. باستخدام إنجازات التكنولوجيا التجريبية الحديثة ، كان من الممكن تحديد الأبعاد الخطية للذرات والجزيئات البسيطة ، والتي تبلغ حوالي 10-8 سم ، والأبعاد الخطية للذرات والجزيئات المعقدة أكبر بكثير. على سبيل المثال ، حجم جزيء البروتين 43 * 10 -8 سم. لتوصيف الذرات ، يتم استخدام مفهوم نصف القطر الذري ، مما يجعل من الممكن تقدير المسافات بين الذرات تقريبًا في الجزيئات أو السوائل أو المواد الصلبة ، نظرًا لأن الذرات ليس لها حدود واضحة في حجمها. أي نصف القطر الذري- هذا هو المجال الذي يحتوي على الجزء الرئيسي من كثافة الإلكترون للذرة (على الأقل 90 ... 95٪). حجم الجزيء صغير جدًا بحيث لا يمكن تمثيله إلا من خلال المقارنات. على سبيل المثال ، جزيء الماء أصغر بعدة مرات من التفاحة الكبيرة ، كم مرة تكون التفاحة أصغر من الكرة الأرضية. إن كتل الجزيئات والذرات الفردية صغيرة جدًا ، لذا فمن الملائم استخدام قيم الكتلة النسبية بدلاً من قيم الكتلة المطلقة في العمليات الحسابية. الوزن الجزيئي النسبي(أو الكتلة الذرية النسبية) المواد M r هي نسبة كتلة جزيء (أو ذرة) من مادة معينة إلى 1/12 من كتلة ذرة كربون. م ص \ u003d (م 0): (م 0 ج / 12) حيث m 0 كتلة جزيء (أو ذرة) من مادة معينة ، m 0C هي كتلة ذرة كربون. توضح الكتلة الجزيئية (أو الذرية) النسبية لمادة ما عدد المرات التي تكون فيها كتلة جزيء مادة ما أكبر من 1/12 من كتلة نظير الكربون C 12. يتم التعبير عن الكتلة الجزيئية (الذرية) النسبية بوحدات الكتلة الذرية. وحدة كتلة ذريةهي 1/12 من كتلة نظير الكربون ج 12. أظهرت القياسات الدقيقة أن وحدة الكتلة الذرية هي 1.660 * 10-27 كجم ، أي 1 amu = 1.660 * 10-27 كجم يمكن حساب الكتلة الجزيئية النسبية للمادة عن طريق إضافة الكتل الذرية النسبية للعناصر التي تشكل جزيء المادة. يشار إلى الكتلة الذرية النسبية للعناصر الكيميائية في النظام الدوري للعناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف. في النظام الدوري D.I. يشار إلى مندليف لكل عنصر الكتلة الذرية، والتي تقاس بوحدات الكتلة الذرية (amu). على سبيل المثال ، الكتلة الذرية للمغنيسيوم هي 24.305 amu ، أي أن المغنيسيوم أثقل مرتين من الكربون ، لأن الكتلة الذرية للكربون هي 12 amu. (هذا يأتي من حقيقة أن 1 amu = 1/12 من كتلة نظير الكربون الذي يشكل غالبية ذرة الكربون). لماذا نقيس كتلة الجزيئات والذرات في amu ، إذا كان هناك جرامات وكيلوجرامات؟ بالطبع ، يمكنك استخدام هذه الوحدات ، لكنها ستكون غير مريحة للغاية للكتابة (سيتعين استخدام عدد كبير جدًا من أجل تدوين الكتلة). لإيجاد كتلة عنصر بالكيلوجرام ، اضرب الكتلة الذرية للعنصر في 1 amu. تم العثور على الكتلة الذرية وفقًا للجدول الدوري (المكتوب على يمين التسمية الحرفية للعنصر). على سبيل المثال ، سيكون وزن ذرة المغنيسيوم بالكيلوجرام: م 0 ملغ = 24.305 * 1 صباحًا. = 24.305 * 1.660 * 10-27 = 40.3463 * 10-27 كجم يمكن حساب كتلة الجزيء عن طريق إضافة كتل العناصر المكونة للجزيء. على سبيل المثال ، كتلة جزيء الماء (H 2 O) ستكون مساوية لـ: م 0H2O \ u003d 2 * م 0H + م 0O \ u003d 2 * 1.00794 + 15.9994 = 18.0153 صباحًا = 29.905 * 10-27 كجم خلدتساوي كمية مادة النظام ، الذي يحتوي على العديد من الجزيئات مثل عدد الذرات الموجودة في 0.012 كجم من الكربون C 12. أي ، إذا كان لدينا نظام يحتوي على بعض المواد ، وفي هذا النظام يوجد العديد من جزيئات هذه المادة مثل عدد الذرات في 0.012 كجم من الكربون ، فيمكننا القول إنه في هذا النظام لدينا 1 مول من الجوهر. كمية الجوهرν تساوي نسبة عدد الجزيئات في جسم معين إلى عدد الذرات في 0.012 كجم من الكربون ، أي عدد الجزيئات في 1 مول من مادة ما. ν = N / N أ حيث N هو عدد الجزيئات في جسم معين ، N A هو عدد الجزيئات في 1 مول من المادة التي يتكون منها الجسم. N A هو ثابت أفوجادرو. يتم قياس كمية المادة في الشامات. ثابت أفوجادروهو عدد الجزيئات أو الذرات في 1 مول من مادة. حصل هذا الثابت على اسمه تكريما للكيميائي والفيزيائي الإيطالي أميديو أفوجادرو (1776 – 1856). يحتوي 1 مول من أي مادة على نفس عدد الجسيمات. N A \ u003d 6.02 * 10 23 مول -1 الكتلة الموليةهي كتلة المادة المأخوذة بكمية مول واحد: μ = م 0 * N أ حيث م 0 كتلة الجزيء. يتم التعبير عن الكتلة المولية بالكيلوجرام لكل مول (كجم / مول = كجم * مول -1). ترتبط الكتلة المولية بالكتلة الجزيئية النسبية بالعلاقة: μ \ u003d 10 -3 * م ص [كجم * مول -1] كتلة أي كمية من المادة m تساوي ناتج كتلة جزيء واحد م 0 بعدد الجزيئات: م = م 0 N = م 0 N A ν = μν كمية المادة تساوي نسبة كتلة المادة إلى كتلتها المولية: ν = م / μ يمكن العثور على كتلة جزيء واحد من مادة ما إذا كانت الكتلة المولية وثابت أفوجادرو معروفين: م 0 = م / ن = م / νN A = μ / N أ يتم تحقيق تحديد أكثر دقة لكتلة الذرات والجزيئات باستخدام مطياف الكتلة - وهو جهاز تنفصل فيه شعاع من الجسيمات المشحونة في الفضاء اعتمادًا على كتلة شحنتها باستخدام المجالات الكهربائية والمغناطيسية. على سبيل المثال ، لنجد الكتلة المولية لذرة المغنيسيوم. كما وجدنا أعلاه ، كتلة ذرة المغنيسيوم m0Mg = 40.3463 * 10 -27 kg. ثم تكون الكتلة المولية: μ \ u003d م 0Mg * N A \ u003d 40.3463 * 10 -27 * 6.02 * 10 23 \ u003d 2.4288 * 10-2 كجم / مول وهذا يعني أن 2.4288 * 10-2 كجم من المغنيسيوم "يناسب" الخلد الواحد. حسنًا ، أو حوالي 24.28 جرامًا. كما ترى ، فإن الكتلة المولية (بالجرام) تكاد تكون مساوية للكتلة الذرية المحددة للعنصر في الجدول الدوري. لذلك ، عندما يشيرون إلى الكتلة الذرية ، فإنهم يفعلون هذا عادة: الكتلة الذرية للمغنيسيوم هي 24.305 amu. (جم / مول).2. كتلة وحجم الجزيئات. ثابت أفوجادرو
3. الحركة البراونية والغاز المثالي
ما هي الجزيئات؟
أمثلة الجزيء
الكتلة الجزيئية
القياس بالنانومتر
أشكال و أحجام
ما هو حجم الجزيئات؟
كيف تتخيل حجم الجزيئات: أمثلة
كيف يؤثر حجم الجزيء على قوى الجذب؟
خاتمة
الخلد من الجوهر
ثابت أفوجادرو