Hmotnost a velikost molekul. Základní ustanovení molekulární kinetické teorie
Molekulárně-kinetická teorie struktury hmoty je založena na třech ustanoveních, z nichž každé bylo dokázáno experimenty: látka se skládá z částic; tyto částice se pohybují náhodně; částice na sebe vzájemně působí.
Vlastnosti a chování těles, počínaje řídkými plyny horní atmosféry a konče pevnými tělesy na Zemi, stejně jako superhustá jádra planet a hvězd, jsou určeny pohybem interagujících částic, které tvoří všechna tělesa - molekuly. , atomy, nebo i menší útvary - elementární částice.
Odhad velikosti molekul. Pro úplnou důvěru v realitu existence molekul je nutné určit jejich velikosti.
Uvažujme relativně jednoduchou metodu pro odhad velikosti molekul. Je známo, že je nemožné přinutit kapku olivového oleje, aby se rozprostřela po hladině vody tak, aby zabírala plochu větší než 1. Lze předpokládat, že když se olej rozlije po maximální ploše, tvoří vrstvu o tloušťce pouze jedné molekuly. Je snadné určit tloušťku této vrstvy a odhadnout tak velikost molekuly olivového oleje.
Rozřežme v duchu krychli objemu na čtvercové vrstvy plochy tak, aby pokryly plochu (obr. 2). Počet takových vrstev se bude rovnat: Tloušťku olejové vrstvy, a tedy i velikost molekuly olivového oleje, lze zjistit vydělením hrany krychle o velikosti 0,1 cm počtem vrstev: cm.
Iontový projektor. V současnosti není potřeba vyjmenovávat všechny možné způsoby prokázání existence atomů a molekul. Moderní přístroje umožňují pozorovat obrazy jednotlivých atomů a molekul. V učebnici fyziky pro VI. ročník je fotografie pořízená elektronovým mikroskopem, na které je vidět uspořádání jednotlivých atomů na povrchu zlatého krystalu.
Elektronový mikroskop je ale velmi složité zařízení. Seznámíme se s mnohem jednodušším zařízením, které nám umožňuje získávat snímky jednotlivých atomů a odhadovat jejich velikost. Toto zařízení se nazývá iontový projektor nebo iontový mikroskop. Je uspořádána následovně: ve středu kulovité nádoby o poloměru asi 10 cm je umístěn hrot wolframové jehly (obr. 3). Poloměr zakřivení hrotu je vyroben co nejmenší moderní technologií kovoobrábění - asi 5-10 6 cm.Vnitřní povrch koule je pokryt tenkou vodivou vrstvou, která může jako obrazovka televizní trubice zářit pod dopad rychlých částic. Mezi kladně nabitým hrotem a záporně nabitou vodivou vrstvou se vytvoří napětí několik stovek voltů. Nádoba je naplněna heliem při nízkém tlaku 100 Pa (0,75 mm Hg).
Atomy wolframu na povrchu hrotu tvoří mikroskopické „hrbolky“ (obr. 4). Při náhodném přiblížení
pohybující se atomy helia s atomy wolframu, elektrické pole, zvláště silné v blízkosti atomů na povrchu hrotu, odtrhává elektrony z atomů helia a mění tyto atomy na ionty. Heliové ionty jsou odpuzovány od kladně nabitého hrotu a pohybují se vysokou rychlostí podél poloměrů koule. Ionty, které se srazí s povrchem koule, způsobí její záři. V důsledku toho se na obrazovce objeví zvětšený obrázek uspořádání atomů wolframu na hrotu (obr. 5). Světlé body na obrazovce jsou obrázky jednotlivých atomů.
Zvětšení projektoru - poměr vzdálenosti mezi obrazy atomů ke vzdálenosti mezi atomy samotnými - se rovná poměru poloměru nádoby k poloměru hrotu a dosahuje dvou milionů. Proto je možné vidět jednotlivé atomy.
Průměr atomu wolframu, stanovený pomocí iontového projektoru, je přibližně cm, velikosti atomů zjištěné jinými metodami jsou přibližně stejné. Velikosti molekul skládajících se z mnoha atomů jsou přirozeně větší.
S každým nádechem zachytíte do plic tolik molekul, že kdyby byly všechny po výdechu rovnoměrně rozmístěny v zemské atmosféře, pak by každý obyvatel planety dostal dvě molekuly, které byly během nádechu ve vašich plicích.
>>Fyzika: Základy molekulární kinetické teorie. Velikosti molekul
Molekuly jsou velmi malé, ale podívejte se, jak snadné je odhadnout jejich velikost a hmotnost. Stačí jedno pozorování a pár jednoduchých výpočtů. Pravda, stále musíme přijít na to, jak to udělat.
Molekulárně-kinetická teorie struktury hmoty je založena na třech tvrzeních: hmota se skládá z částic; tyto částice se pohybují náhodně; částice na sebe vzájemně působí. Každé tvrzení je důsledně dokázáno experimenty.
Vlastnosti a chování všech těles bez výjimky, od nálevníků po hvězdy, jsou určovány pohybem vzájemně interagujících částic: molekul, atomů nebo i menších útvarů - elementárních částic.
Odhad velikosti molekul. Abychom si byli zcela jisti existencí molekul, je nutné určit jejich velikosti.
Nejjednodušší způsob, jak to udělat, je pozorovat šíření kapky oleje, například olivového oleje, po hladině vody. Olej nikdy nezabere celý povrch, pokud je nádoba velká ( obr.8.1). Není možné rozprostřít kapku o velikosti 1 mm 3 tak, aby zabírala plochu větší než 0,6 m 2 . Dá se předpokládat, že když se olej rozprostře na maximální plochu, vytvoří vrstvu o tloušťce pouze jedné molekuly – „monomolekulární vrstvu“. Je snadné určit tloušťku této vrstvy a odhadnout tak velikost molekuly olivového oleje.
Hlasitost PROTI olejová vrstva se rovná součinu jejího povrchu S pro tloušťku d vrstva, tzn. V = Sd. Velikost molekuly olivového oleje je tedy:
Není třeba nyní vyjmenovávat všechny možné způsoby prokázání existence atomů a molekul. Moderní přístroje umožňují vidět obrazy jednotlivých atomů a molekul. Obrázek 8.2 ukazuje mikrosnímek povrchu křemíkového plátku, kde hrbolky představují jednotlivé atomy křemíku. Takové obrazy se poprvé naučily získávat v roce 1981 pomocí nikoli běžných optických, ale složitých tunelových mikroskopů.
Molekuly, včetně olivového oleje, jsou větší než atomy. Průměr každého atomu je přibližně roven 10 -8 cm Tyto rozměry jsou tak malé, že je těžké si je představit. V takových případech se používá srovnání.
Zde je jeden z nich. Pokud jsou prsty sevřeny v pěst a zvětšeny na velikost zeměkoule, pak atom při stejném zvětšení bude mít velikost pěsti.
Počet molekul. S velmi malými velikostmi molekul je jejich počet v jakémkoli makroskopickém tělese obrovský. Vypočítejme přibližný počet molekul v kapce vody o hmotnosti 1 g, tedy objemu 1 cm 3 .
Průměr molekuly vody je přibližně 3 10 -8 cm. Za předpokladu, že každá molekula vody s hustým obalem molekul zaujímá objem (3 10 -8 cm) 3, zjistíte počet molekul v kapce vydělením objem kapky (1 cm 3) podle objemu na molekulu:
Při každém nádechu zachytíte tolik molekul, že pokud by byly všechny po výdechu rovnoměrně rozmístěny v zemské atmosféře, pak by každý obyvatel planety dostal dvě nebo tři molekuly, které byly během nádechu ve vašich plicích.
Rozměry atomu jsou malé: .
Tři hlavní ustanovení molekulárně-kinetické teorie budou opakovaně diskutována.
???
1. Jaká měření je třeba provést k odhadu velikosti molekuly olivového oleje?
2. Pokud by se atom zvětšil na velikost zrnka máku (0,1 mm), jaké velikosti tělesa by pak dosáhlo zrno při stejném zvětšení?
3. Uveďte důkazy o existenci molekul, které znáte a které nejsou uvedeny v textu.
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Physics Grade 10
Obsah lekce shrnutí lekce podpora rámcová lekce prezentace akcelerační metody interaktivní technologie Praxe úkoly a cvičení sebezkouška workshopy, školení, případy, questy domácí úkoly diskuze otázky řečnické otázky studentů Ilustrace audio, videoklipy a multimédia fotografie, obrázky, grafika, tabulky, schémata humor, anekdoty, vtipy, komiksová podobenství, rčení, křížovky, citáty Doplňky abstraktyčlánky čipy pro zvídavé cheat sheets učebnice základní a doplňkový slovníček pojmů ostatní Zkvalitnění učebnic a lekcíopravovat chyby v učebnici aktualizace fragmentu v učebnici prvky inovace v lekci nahrazující zastaralé znalosti novými Pouze pro učitele perfektní lekce kalendářní plán na rok metodická doporučení pořadu diskuse Integrované lekcePokud máte opravy nebo návrhy k této lekci,
Molekulárně-kinetická teorie - nauka o struktuře a vlastnostech hmoty, využívající koncept existence atomů a molekul jako nejmenších částic chemické látky. MCT je založena na třech tvrzeních přísně ověřených experimenty:
Látka se skládá z částic - atomů a molekul, mezi nimiž jsou mezery;
Tyto částice jsou v chaotickém pohybu, jehož rychlost je ovlivněna teplotou;
Částice na sebe vzájemně působí.
Skutečnost, že se látka skutečně skládá z molekul, lze dokázat určením jejich velikosti: Kapka oleje se rozlije po hladině vody a vytvoří vrstvu, jejíž tloušťka se rovná průměru molekuly. Kapka o objemu 1 mm 3 se nemůže rozšířit na více než 0,6 m 2:
Moderní přístroje (elektronový mikroskop, iontový projektor) umožňují vidět jednotlivé atomy a molekuly.
Síly interakce molekul. a) interakce je elektromagnetické povahy; b) síly krátkého dosahu se nacházejí ve vzdálenostech srovnatelných s velikostí molekul; c) existuje taková vzdálenost, kdy jsou přitažlivé a odpudivé síly stejné (R 0), je-li R> R 0, pak přitažlivé síly převažují, jestliže R Působení sil molekulární přitažlivosti je odhaleno v experimentu se slepenými olověnými válci po vyčištění jejich povrchů. Molekuly a atomy v pevné látce vytvářejí náhodné vibrace o pozicích, ve kterých jsou síly přitažlivosti a odpuzování sousedních atomů vyváženy. V kapalině molekuly nejen oscilují kolem rovnovážné polohy, ale také přeskakují z jedné rovnovážné polohy do druhé, tyto molekulární skoky jsou příčinou tekutosti kapaliny, její schopnosti nabýt tvaru nádoby. V plynech jsou obvykle vzdálenosti mezi atomy a molekulami v průměru mnohem větší než rozměry molekul; odpudivé síly nepůsobí na velké vzdálenosti, takže se plyny snadno stlačují; mezi molekulami plynu prakticky neexistují žádné přitažlivé síly, proto mají plyny vlastnost neomezeného rozpínání. Jakákoli látka se skládá z částic, proto se množství látky považuje za úměrné počtu částic. Jednotkou množství látky je mol. Mol se rovná látkovému množství systému obsahujícího tolik částic, kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku. Poměr počtu molekul k množství látky se nazývá Avogadrova konstanta: Avogadrova konstanta je . Ukazuje, kolik atomů nebo molekul je obsaženo v jednom molu látky. Množství látky lze nalézt jako poměr počtu atomů nebo molekul látky k Avogadrově konstantě: Molární hmotnost je množství rovnající se poměru hmotnosti látky k množství látky: Molární hmotnost lze vyjádřit jako hmotnost molekuly: Chcete-li určit hmotnost molekul, musíte vydělit hmotnost látky počtem molekul v ní: Brownův pohyb je tepelný pohyb částic suspendovaných v plynu nebo kapalině. Anglický botanik Robert Brown (1773 - 1858) v roce 1827 objevil náhodný pohyb pevných částic viditelných mikroskopem v kapalině. Tento jev se nazývá Brownův pohyb. Tento pohyb se nezastaví; se zvyšující se teplotou roste její intenzita. Brownův pohyb je výsledkem kolísání tlaku (patrná odchylka od střední hodnoty). Důvodem Brownova pohybu částice je to, že dopady molekul kapaliny na částici se navzájem neruší. Ve zředěném plynu je vzdálenost mezi molekulami mnohonásobně větší než jejich velikost. V tomto případě je interakce mezi molekulami zanedbatelná a kinetická energie molekul je mnohem větší než potenciální energie jejich interakce. K vysvětlení vlastností látky v plynném skupenství se místo reálného plynu používá její fyzikální model - ideální plyn. Model předpokládá: vzdálenost mezi molekulami je o něco větší než jejich průměr; molekuly jsou elastické kuličky; mezi molekulami nejsou žádné přitažlivé síly; při srážce molekul mezi sebou a se stěnami nádoby působí odpudivé síly; Molekulární pohyb se řídí zákony mechaniky. Základní rovnice MKT ideálního plynu je: Základní rovnice MKT umožňuje vypočítat tlak plynu, pokud je známa hmotnost molekuly, průměrná hodnota druhé mocniny rychlosti a koncentrace molekul. Tlak ideálního plynu spočívá v tom, že molekuly při srážce se stěnami nádoby s nimi interagují podle zákonů mechaniky jako elastická tělesa. Při kolizi molekuly se stěnou nádoby změní průmět rychlosti vx vektoru rychlosti na osu OX kolmou ke stěně své znaménko opačné, ale v absolutní hodnotě zůstává konstantní. Při srážce působí molekula podle třetího Newtonova zákona na stěnu silou F 2, která se v absolutní hodnotě rovná síle F 1 a směřuje opačně. Stavová rovnice ideálního plynu (Mendělejevova-Clapeyronova rovnice). Univerzální plynová konstanta: Na základě závislosti tlaku plynu na koncentraci jeho molekul a teplotě lze získat rovnici, která dává do souvislosti všechny tři makroskopické parametry: tlak, objem a teplotu, které charakterizují stav dané hmotnosti dostatečně zředěného plynu. Tato rovnice se nazývá stavová rovnice ideálního plynu. Kde je univerzální plynová konstanta pro danou hmotnost plynu tedy Clapeyronova rovnice. Kvantitativní vztahy mezi dvěma parametry plynu pro pevnou hodnotu třetího parametru se nazývají zákony plynu. A procesy probíhající při konstantní hodnotě jednoho z parametrů jsou izoprocesy. Izotermický děj - proces změny stavu termodynamického systému makroskopických těles při konstantní teplotě. Pro plyn o dané hmotnosti je součin tlaku plynu a jeho objemu konstantní, pokud se teplota plynu nemění. - Boylův zákon - Mariotte. Izochorický proces - proces změny stavu termodynamického systému makroskopických těles při konstantním objemu. Pro plyn o dané hmotnosti je poměr tlaku k teplotě konstantní, pokud se objem plynu nemění. Karlův zákon. Izobarický proces - proces změny stavu termodynamické soustavy makroskopických těles při konstantním tlaku. Pro plyn o dané hmotnosti je poměr objemu k teplotě konstantní, pokud se tlak plynu nemění. - Gay-Lussacův zákon. Když dva nebo více atomů vstoupí do vzájemné chemické vazby, vytvoří se molekuly. Nezáleží na tom, zda jsou tyto atomy stejné nebo zda se od sebe zcela liší jak tvarem, tak velikostí. Zjistíme, jaká je velikost molekul a na čem závisí. Po tisíciletí vědci spekulovali o záhadě života, o tom, co přesně se děje při jeho vzniku. Podle nejstarších kultur se život a vše na tomto světě skládá ze základních prvků přírody – země, vzduchu, větru, vody a ohně. Postupem času však mnoho filozofů začalo prosazovat myšlenku, že všechny věci se skládají z drobných, nedělitelných věcí, které nelze vytvořit a zničit. Až s příchodem atomové teorie a moderní chemie však vědci začali předpokládat, že částice dohromady daly vzniknout základním stavebním kamenům všech věcí. Tak se objevil termín, který v kontextu moderní teorie částic označuje nejmenší jednotky hmotnosti. Podle klasické definice je molekula nejmenší částicí látky, která pomáhá udržovat její chemické a fyzikální vlastnosti. Skládá se ze dvou nebo více atomů, stejně jako ze skupin stejných nebo různých atomů, které drží pohromadě chemické síly. Jaká je velikost molekul? V 5. ročníku dává přírodopis (školní předmět) pouze obecnou představu o velikostech a tvarech, tato problematika je podrobněji studována ve vyšších třídách v hodinách chemie. Molekuly mohou být jednoduché nebo složité. Zde jsou nějaké příklady: Molekuly složené ze dvou nebo více prvků se nazývají sloučeniny. Voda, oxid vápenatý a glukóza jsou tedy složené. Ne všechny sloučeniny jsou molekuly, ale všechny molekuly jsou sloučeniny. Jak velké mohou být? Jaká je velikost molekuly? Je známou skutečností, že téměř vše kolem nás se skládá z atomů (kromě světla a zvuku). Jejich celková hmotnost bude hmotnost molekuly. Když mluvíme o velikosti molekul, většina vědců vychází z molekulové hmotnosti. Toto je celková hmotnost všech atomů, které tvoří: Kromě hmotnosti můžeme také měřit, jak velké jsou molekuly v nanometrech. Jednotka vody má průměr asi 0,27 Nm. DNA má průměr až 2 nm a může se protáhnout až na délku několika metrů. Je těžké si představit, jak se takové rozměry vejdou do jedné buňky. Poměr délky k tloušťce DNA je úžasný. Je to 1/100 000 000, což je jako lidský vlas délka fotbalového hřiště. Jaká je velikost molekul? Přicházejí v různých tvarech a velikostech. Voda a oxid uhličitý patří k nejmenším, bílkoviny k největším. Molekuly jsou prvky složené z atomů, které jsou navzájem spojeny. Pochopení vzhledu molekul je tradičně součástí chemie. Kromě jejich nepochopitelně podivného chemického chování je jednou z důležitých vlastností molekul jejich velikost. Kde může být obzvláště užitečné vědět, jak velké jsou molekuly? Odpověď na tuto a mnohé další otázky pomáhá v oblasti nanotechnologií, neboť koncept nanorobotů a chytrých materiálů nutně pojednává o vlivech velikosti a tvaru molekul. V 5. ročníku přírodopis na toto téma podává pouze obecnou informaci, že všechny molekuly se skládají z atomů, které jsou v neustálém náhodném pohybu. Na střední škole už můžete v učebnicích chemie vidět strukturní vzorce, které připomínají skutečný tvar molekul. Jejich délku však nelze změřit běžným pravítkem a k tomu je potřeba vědět, že molekuly jsou trojrozměrné objekty. Jejich obraz na papíře je projekcí do dvourozměrné roviny. Délka molekuly se mění vazbami délek jejích úhlů. Existují tři hlavní: Skutečné úhly se často liší od těchto úhlů, protože je třeba vzít v úvahu různé efekty, včetně elektrostatických interakcí. Jaká je velikost molekul? V 5. ročníku jsou odpovědi na tuto otázku, jak jsme si již řekli, obecného charakteru. Školáci vědí, že velikost těchto spojů je velmi malá. Pokud například změníte molekulu písku v jediném zrnku písku na celé zrnko písku, pak pod výslednou hmotou můžete skrýt pětipatrový dům. Jaká je velikost molekul? Krátká odpověď, která je také více vědecká, je následující. Molekulová hmotnost se rovná poměru hmotnosti celé látky k počtu molekul v látce nebo poměru molární hmotnosti k Avogadrově konstantě. Jednotkou měření je kilogram. Průměrná molekulová hmotnost je 10 -23 -10 -26 kg. Vezměme si například vodu. Jeho molekulová hmotnost bude 3 x 10 -26 kg. Za přitažlivost mezi molekulami je zodpovědná elektromagnetická síla, která se projevuje přitahováním protikladů a odpuzováním podobných nábojů. Elektrostatická síla, která existuje mezi opačnými náboji, dominuje interakcím mezi atomy a mezi molekulami. Gravitační síla je v tomto případě tak malá, že ji lze zanedbat. V tomto případě velikost molekuly ovlivňuje sílu přitažlivosti přes elektronový mrak náhodných zkreslení, ke kterým dochází během distribuce elektronů molekuly. V případě nepolárních částic vykazujících pouze slabé van der Waalsovy interakce nebo disperzní síly má velikost molekul přímý vliv na velikost elektronového mraku obklopujícího specifikovanou molekulu. Čím je větší, tím větší je nabité pole, které jej obklopuje. Větší elektronový mrak znamená, že mezi sousedními molekulami může nastat více elektronických interakcí. Výsledkem je, že jedna část molekuly vyvine dočasný kladný částečný náboj, zatímco druhá část vyvine záporný. Když k tomu dojde, molekula může polarizovat elektronový mrak sousedního. Přitažlivost nastává, protože částečná pozitivní strana jedné molekuly je přitahována částečnou negativní stranou druhé molekuly. Jaká je tedy velikost molekul? V přírodní vědě, jak jsme zjistili, lze nalézt pouze obraznou představu o hmotnosti a velikosti těchto nejmenších částic. Ale víme, že existují jednoduché a složité sloučeniny. A druhý může zahrnovat něco jako makromolekula. Jde o velmi velkou jednotku, např. bílkovinu, která obvykle vzniká polymerací menších podjednotek (monomerů). Obvykle se skládají z tisíců atomů nebo více. Mnoho experimentů to ukazuje velikost molekuly velmi malé. Lineární velikost molekuly nebo atomu lze nalézt různými způsoby. Například pomocí elektronového mikroskopu byly pořízeny fotografie některých velkých molekul a pomocí iontového projektoru (iontového mikroskopu) lze nejen studovat strukturu krystalů, ale také určit vzdálenost mezi jednotlivými atomy. v molekule. Pomocí výdobytků moderní experimentální techniky bylo možné určit lineární rozměry jednoduchých atomů a molekul, které jsou asi 10-8 cm Lineární rozměry složitých atomů a molekul jsou mnohem větší. Například velikost molekuly proteinu je 43*10-8 cm. Pro charakterizaci atomů se používá koncept atomových poloměrů, který umožňuje přibližně odhadnout meziatomové vzdálenosti v molekulách, kapalinách nebo pevných látkách, protože atomy nemají jasné hranice ve své velikosti. Tj atomový poloměr- jedná se o kouli, ve které je obsažena hlavní část elektronové hustoty atomu (nejméně 90 ... 95 %). Velikost molekuly je tak malá, že ji lze znázornit pouze srovnáním. Například molekula vody je mnohokrát menší než velké jablko, kolikrát je jablko menší než zeměkoule. Hmotnosti jednotlivých molekul a atomů jsou velmi malé, proto je vhodnější při výpočtech používat spíše relativní než absolutní hodnoty hmotnosti. Relativní molekulová hmotnost(nebo relativní atomová hmotnost) látky M r je poměr hmotnosti molekuly (nebo atomu) dané látky k 1/12 hmotnosti atomu uhlíku. M r \u003d (m 0) : (m 0C / 12) kde m 0 je hmotnost molekuly (nebo atomu) dané látky, m 0C je hmotnost atomu uhlíku. Relativní molekulová (nebo atomová) hmotnost látky ukazuje, kolikrát je hmotnost molekuly látky větší než 1/12 hmotnosti izotopu uhlíku C 12. Relativní molekulová (atomová) hmotnost se vyjadřuje v atomových hmotnostních jednotkách. Jednotka atomové hmotnosti je 1/12 hmotnosti izotopu uhlíku C 12. Přesná měření ukázala, že jednotka atomové hmotnosti je 1,660 * 10 -27 kg, tzn. 1 amu = 1,660 * 10 -27 kg Relativní molekulovou hmotnost látky lze vypočítat sečtením relativních atomových hmotností prvků, které tvoří molekulu látky. Relativní atomovou hmotnost chemických prvků udává v periodické soustavě chemických prvků D.I. Mendělejev. V periodickém systému D.I. Pro každý prvek je uveden Mendělejev atomová hmotnost, která se měří v jednotkách atomové hmotnosti (amu). Například atomová hmotnost hořčíku je 24,305 amu, to znamená, že hořčík je dvakrát těžší než uhlík, protože atomová hmotnost uhlíku je 12 amu. (vyplývá to ze skutečnosti, že 1 amu = 1/12 hmotnosti izotopu uhlíku, který tvoří většinu atomu uhlíku). Proč měřit hmotnost molekul a atomů v amu, když existují gramy a kilogramy? Tyto jednotky samozřejmě můžete použít, ale bude to velmi nepohodlné pro zápis (bude nutné použít příliš mnoho čísel, aby bylo možné zapsat hmotnost). Chcete-li zjistit hmotnost prvku v kilogramech, vynásobte atomovou hmotnost prvku 1 amu. Atomová hmotnost se zjistí podle periodické tabulky (psáno vpravo od písmenného označení prvku). Například hmotnost atomu hořčíku v kilogramech by byla: m0Mg = 24,305 * 1 a.e.m. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 kg Hmotnost molekuly lze vypočítat sečtením hmotností prvků, které tvoří molekulu. Například hmotnost molekuly vody (H 2 O) bude rovna: m 0H2O \u003d 2 * m 0H + m 0O \u003d 2 * 1,00794 + 15,9994 \u003d 18,0153 a.e.m. = 29,905 * 10 -27 kg krtek se rovná látkovému množství soustavy, která obsahuje tolik molekul, kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku C 12. To znamená, že pokud máme systém s nějakou látkou a v tomto systému je tolik molekul této látky, kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku, pak můžeme říci, že v tomto systému máme 1 mol látky. Množství látkyν se rovná poměru počtu molekul v daném tělese k počtu atomů v 0,012 kg uhlíku, tedy počtu molekul v 1 molu látky. ν = N / N A kde N je počet molekul v daném tělese, N A je počet molekul v 1 molu látky tvořící těleso. N A je Avogadrova konstanta. Množství látky se měří v molech. Avogadro konstanta je počet molekul nebo atomů v 1 molu látky. Tato konstanta dostala své jméno na počest italského chemika a fyzika Amedeo Avogadro (1776 – 1856). 1 mol jakékoli látky obsahuje stejný počet částic. N A \u003d 6,02 * 10 23 mol -1 Molární hmotnost je hmotnost látky přijatá v množství jednoho molu: μ = m 0 * N A kde m 0 je hmotnost molekuly. Molární hmotnost se vyjadřuje v kilogramech na mol (kg/mol = kg*mol -1). Molární hmotnost souvisí s relativní molekulovou hmotností vztahem: μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1] Hmotnost libovolného množství látky m se rovná součinu hmotnosti jedné molekuly m 0 počtem molekul: m = m 0 N = m 0 N A ν = μν Množství látky se rovná poměru hmotnosti látky k její molární hmotnosti: ν = m / μ Hmotnost jedné molekuly látky lze zjistit, pokud jsou známy molární hmotnost a Avogadrova konstanta: m0 = m / N = m / νN A = μ / NA Přesnějšího stanovení hmotnosti atomů a molekul je dosaženo pomocí hmotnostního spektrometru - zařízení, ve kterém se svazek nabitých částic odděluje v prostoru v závislosti na jejich nábojové hmotnosti pomocí elektrických a magnetických polí. Najdeme například molární hmotnost atomu hořčíku. Jak jsme zjistili výše, hmotnost atomu hořčíku je m0Mg = 40,3463 * 10 -27 kg. Potom bude molární hmotnost: μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40,3463 * 10 -27 * 6,02 * 10 23 \u003d 2,4288 * 10 -2 kg / mol To znamená, že do jednoho molu se „vejde“ 2,4288 * 10 -2 kg hořčíku. No, nebo asi 24,28 gramů. Jak můžete vidět, molární hmotnost (v gramech) se téměř rovná atomové hmotnosti uvedené pro prvek v periodické tabulce. Proto, když označují atomovou hmotnost, obvykle dělají toto: Atomová hmotnost hořčíku je 24,305 amu. (g/mol).2. Hmotnost a velikost molekul. Avogadro konstanta
3. Brownův pohyb a ideální plyn
Co jsou molekuly?
Příklady molekul
Molekulová hmotnost
Měření v nanometrech
Tvary a velikosti
Jaká je velikost molekul?
Jak si představit velikost molekul: příklady
Jak velikost molekuly ovlivňuje přitažlivé síly?
Závěr
mol látky
Avogadro konstanta