جرم و اندازه مولکول ها مفاد اساسی نظریه جنبشی مولکولی
نظریه مولکولی جنبشی ساختار ماده بر سه موقعیت استوار است که هر یک از طریق آزمایشات اثبات شده است: یک ماده از ذرات تشکیل شده است. این ذرات به طور تصادفی حرکت می کنند. ذرات با یکدیگر تعامل دارند
خواص و رفتار اجسام، از گازهای کمیاب اتمسفر بالای زمین و پایان دادن به اجسام جامد روی زمین، و همچنین هسته های فوق چگال سیارات و ستارگان، با حرکت ذرات در تعامل با یکدیگر تعیین می شوند که همه را تشکیل می دهند. اجسام - مولکول ها، اتم ها یا حتی تشکیلات کوچکتر - ذرات بنیادی.
تخمین اندازه مولکول هابرای اطمینان کامل از واقعیت وجود مولکول ها، تعیین اندازه آنها ضروری است.
اجازه دهید یک روش نسبتا ساده برای تخمین اندازه مولکول ها در نظر بگیریم. مشخص است که نمی توان یک قطره روغن زیتون را مجبور کرد که روی سطح آب پخش شود تا مساحتی بیش از 1 را اشغال کند. می توان فرض کرد که وقتی روغن در حداکثر سطح پخش شود، لایه ای با ضخامت تنها یک مولکول تشکیل می دهد. تعیین ضخامت این لایه و در نتیجه تخمین اندازه مولکول روغن زیتون آسان است.
اجازه دهید به طور ذهنی یک مکعب از حجم را به لایه های مربعی برش دهیم تا بتوانند آن منطقه را بپوشانند (شکل 2). تعداد این لایه ها برابر خواهد بود با: ضخامت لایه روغن و در نتیجه اندازه مولکول روغن زیتون را می توان با تقسیم لبه یک مکعب 0.1 سانتی متری بر تعداد لایه ها: سانتی متر پیدا کرد.
پروژکتور یونی.در حال حاضر نیازی به برشمردن تمام راه های ممکن برای اثبات وجود اتم ها و مولکول ها نیست. ابزارهای مدرن مشاهده تصاویر اتم ها و مولکول های منفرد را ممکن می سازند. در کتاب فیزیک کلاس ششم، عکسی وجود دارد که با میکروسکوپ الکترونی گرفته شده است، که در آن می توانید آرایش تک اتم ها را روی سطح یک بلور طلا ببینید.
اما میکروسکوپ الکترونی دستگاه بسیار پیچیده ای است. ما با دستگاه بسیار ساده تری آشنا می شویم که به ما امکان می دهد تصاویری از اتم های جداگانه به دست آوریم و اندازه آنها را تخمین بزنیم. این دستگاه را پروژکتور یونی یا میکروسکوپ یونی می نامند. ترتیب آن به صورت زیر است: در مرکز یک ظرف کروی با شعاع حدود 10 سانتی متر، نقطه یک سوزن تنگستن قرار دارد (شکل 3). شعاع انحنای نوک با تکنولوژی مدرن فلزکاری تا حد امکان کوچک ساخته شده است - حدود 5-10 6 سانتی متر. سطح داخلی کره با یک لایه رسانای نازک پوشیده شده است که می تواند مانند صفحه نمایش لوله تلویزیونی در زیر بدرخشد. تاثیر ذرات سریع ولتاژ چند صد ولتی بین نوک با بار مثبت و لایه رسانا با بار منفی ایجاد می شود. ظرف با فشار کم 100 Pa (0.75 میلی متر جیوه) با هلیوم پر می شود.
اتم های تنگستن روی سطح نقطه "برآمدگی" میکروسکوپی ایجاد می کنند (شکل 4). هنگام نزدیک شدن به طور تصادفی
حرکت اتم های هلیوم با اتم های تنگستن، یک میدان الکتریکی، به ویژه قوی در نزدیکی اتم ها در سطح نوک، الکترون ها را از اتم های هلیوم جدا می کند و این اتم ها را به یون تبدیل می کند. یون های هلیم از نوک بار مثبت دفع می شوند و با سرعت زیاد در امتداد شعاع های کره حرکت می کنند. برخورد یون ها با سطح کره باعث درخشش آن می شود. در نتیجه، تصویر بزرگ شده ای از آرایش اتم های تنگستن روی نوک آن روی صفحه ظاهر می شود (شکل 5). نقاط روشن روی صفحه، تصاویری از اتم های منفرد هستند.
بزرگنمایی پروژکتور - نسبت فاصله بین تصاویر اتم ها به فاصله بین خود اتم ها - برابر است با نسبت شعاع ظرف به شعاع نوک و به دو میلیون می رسد. به همین دلیل است که می توان اتم های منفرد را دید.
قطر یک اتم تنگستن که با استفاده از پروژکتور یونی تعیین می‌شود، تقریباً سانتی‌متر است. اندازه اتم‌هایی که با روش‌های دیگر یافت می‌شوند تقریباً یکسان است. اندازه مولکول های متشکل از اتم های زیادی به طور طبیعی بزرگتر است.
با هر دم، مولکولهای زیادی را وارد ریه‌های خود می‌کنید که اگر همه آنها پس از بازدم به طور مساوی در جو زمین توزیع شوند، هر ساکن این سیاره دو مولکول را دریافت می‌کند که در حین دم در ریه‌های شما وجود دارد.
>> فیزیک: مبانی نظریه جنبشی مولکولی. اندازه های مولکول
مولکول ها بسیار کوچک هستند، اما ببینید اندازه و جرم آنها چقدر آسان است. یک مشاهده و یکی دو محاسبه ساده کافی است. درست است، ما هنوز باید بفهمیم که چگونه این کار را انجام دهیم.
نظریه مولکولی-سینتیکی ساختار ماده بر سه گزاره استوار است: ماده از ذرات تشکیل شده است. این ذرات به طور تصادفی حرکت می کنند. ذرات با یکدیگر تعامل دارند. هر ادعا به طور دقیق توسط آزمایش ها ثابت می شود.
خواص و رفتار همه اجسام بدون استثنا، از مژه‌داران گرفته تا ستاره‌ها، با حرکت ذرات در تعامل با یکدیگر تعیین می‌شود: مولکول‌ها، اتم‌ها یا حتی تشکیلات کوچکتر - ذرات بنیادی.
تخمین اندازه مولکول هابرای اطمینان کامل از وجود مولکول ها، باید اندازه آنها را مشخص کرد.
ساده ترین راه برای انجام این کار مشاهده پخش شدن یک قطره روغن مانند روغن زیتون روی سطح آب است. اگر ظرف بزرگ باشد، روغن هرگز کل سطح را اشغال نخواهد کرد. شکل 8.1). غیرممکن است که قطره ای به اندازه 1 میلی متر مکعب پخش شود تا سطحی بیش از 0.6 متر مربع را اشغال کند. می توان فرض کرد که وقتی روغن در حداکثر منطقه پخش می شود، لایه ای با ضخامت تنها یک مولکول - یک "لایه تک مولکولی" تشکیل می دهد. تعیین ضخامت این لایه و در نتیجه تخمین اندازه مولکول روغن زیتون آسان است.
جلد Vلایه روغن برابر است با حاصلضرب سطح آن اسبرای ضخامت دلایه، یعنی V=Sd. بنابراین، اندازه یک مولکول روغن زیتون:
اکنون نیازی به برشمردن تمام راه های ممکن برای اثبات وجود اتم ها و مولکول ها نیست. ابزارهای مدرن دیدن تصاویر اتم ها و مولکول های منفرد را ممکن می سازند. شکل 8.2 یک میکروگراف از سطح یک ویفر سیلیکونی را نشان می دهد که در آن برجستگی ها اتم های سیلیکونی منفرد هستند. چنین تصاویری برای اولین بار در سال 1981 با استفاده از میکروسکوپ های نوری معمولی، بلکه پیچیده تونل زنی به دست آمد.
مولکول ها، از جمله روغن زیتون، بزرگتر از اتم هستند. قطر هر اتمی تقریباً برابر با 8-10 سانتی متر است، این ابعاد آنقدر کوچک هستند که تصور آنها دشوار است. در چنین مواردی از مقایسه استفاده می شود.
اینجا یکی از آنها است. اگر انگشتان به صورت مشت فشرده شوند و به اندازه کره زمین بزرگ شوند، اتم با همان بزرگنمایی، به اندازه یک مشت می شود.
تعداد مولکول هابا اندازه های بسیار کوچک مولکول ها، تعداد آنها در هر جسم ماکروسکوپی بسیار زیاد است. اجازه دهید تعداد تقریبی مولکول ها را در یک قطره آب با جرم 1 گرم و بنابراین حجم 1 سانتی متر مکعب محاسبه کنیم.
قطر یک مولکول آب تقریباً 3 10-8 سانتی متر است. با فرض اینکه هر مولکول آب با بسته بندی متراکم مولکول ها حجمی (3 10-8 سانتی متر) 3 را اشغال کند، می توانید تعداد مولکول ها را در یک قطره با تقسیم عدد بدست آورید. کاهش حجم (1 سانتی متر 3) بر حسب حجم، در هر مولکول:
با هر بار استنشاق، آنقدر مولکول جذب می کنید که اگر همه آنها پس از بازدم به طور مساوی در جو زمین توزیع شوند، هر ساکن کره زمین دو یا سه مولکول را دریافت می کند که در حین دم در ریه های شما وجود داشته است.
ابعاد اتم کوچک است: .
سه شرط اصلی نظریه مولکولی-سینتیکی بارها مورد بحث قرار خواهند گرفت.
???
1. برای تخمین اندازه یک مولکول روغن زیتون چه اندازه گیری هایی باید انجام شود؟
2. اگر یک اتم به اندازه یک دانه خشخاش (0.1 میلی متر) افزایش یابد، آنگاه دانه با همان بزرگنمایی به چه اندازه ای می رسد؟
3. شواهد وجود مولکول های شناخته شده را که در متن ذکر نشده اند فهرست کنید.
G.Ya.Myakishev، B.B.Bukhovtsev، N.N.Sotsky، فیزیک کلاس 10
محتوای درس خلاصه درسفن آوری های تعاملی از روش های شتاب دهنده ارائه درس پشتیبانی می کند تمرین تکالیف و تمرینات کارگاه های خودآزمایی، آموزش ها، موارد، کوئست ها، سوالات بحث تکلیف سوالات بلاغی از دانش آموزان تصاویر صوتی، کلیپ های ویدئویی و چند رسانه ایعکس ها، تصاویر گرافیکی، جداول، طرح های طنز، حکایت ها، جوک ها، کمیک ها، تمثیل ها، گفته ها، جدول کلمات متقاطع، نقل قول ها افزونه ها چکیده هامقالات تراشه برای گهواره کنجکاو کتاب های درسی پایه و واژه نامه اضافی اصطلاحات دیگر بهبود کتب درسی و دروستصحیح اشتباهات کتاب درسیبه روز رسانی بخشی در کتاب درسی عناصر نوآوری در درس جایگزین دانش منسوخ شده با دانش جدید فقط برای معلمان درس های کاملبرنامه تقویم برای سال توصیه های روش شناختی برنامه بحث دروس تلفیقیاگر اصلاحات یا پیشنهادی برای این درس دارید،
نظریه مولکولی جنبشی - دکترین ساختار و خواص ماده با استفاده از مفهوم وجود اتم ها و مولکول ها به عنوان کوچکترین ذرات یک ماده شیمیایی. MCT بر اساس سه عبارت است که کاملاً توسط آزمایشات اثبات شده است:
این ماده از ذرات - اتم ها و مولکول ها تشکیل شده است که بین آنها شکاف هایی وجود دارد.
این ذرات در حرکت آشفته ای هستند که سرعت آن تحت تأثیر دما است.
ذرات با یکدیگر تعامل دارند.
این واقعیت که یک ماده واقعاً از مولکول ها تشکیل شده است را می توان با تعیین اندازه آنها ثابت کرد: یک قطره روغن روی سطح آب پخش می شود و لایه ای را تشکیل می دهد که ضخامت آن برابر با قطر مولکول است. قطره ای با حجم 1 میلی متر 3 نمی تواند بیش از 0.6 متر مربع پخش شود:
ابزارهای مدرن (میکروسکوپ الکترونی، پروژکتور یونی) دیدن اتم‌ها و مولکول‌ها را ممکن می‌سازند.
نیروهای برهمکنش مولکول ها. الف) برهمکنش ماهیت الکترومغناطیسی دارد. ب) نیروهای کوتاه برد در فواصل قابل مقایسه با اندازه مولکول ها یافت می شوند. ج) هنگامی که نیروهای جاذبه و دافعه برابر هستند (R 0) چنین فاصله ای وجود دارد، اگر R> R 0 باشد، در آن صورت نیروهای جاذبه غالب می شوند اگر R عمل نیروهای جاذبه مولکولی در آزمایشی با استوانه های سربی که پس از تمیز کردن سطوح به هم چسبیده اند آشکار می شود. مولکول ها و اتم ها در یک جامد نوسانات تصادفی را در مورد موقعیت هایی ایجاد می کنند که در آن نیروهای جاذبه و دافعه از اتم های همسایه متعادل هستند. در یک مایع، مولکول ها نه تنها در اطراف موقعیت تعادلی نوسان می کنند، بلکه از یک موقعیت تعادلی به حالت دیگر می پرند، این جهش های مولکولی علت سیال بودن مایع، توانایی آن برای گرفتن شکل یک ظرف است. در گازها معمولاً فاصله بین اتم ها و مولکول ها به طور متوسط بسیار بزرگتر از ابعاد مولکول ها است. نیروهای دافعه در فواصل زیاد عمل نمی کنند، بنابراین گازها به راحتی فشرده می شوند. عملاً هیچ نیروی جاذبه ای بین مولکول های گاز وجود ندارد ، بنابراین گازها دارای خاصیت انبساط نامحدود هستند. هر ماده ای از ذرات تشکیل شده است، بنابراین مقدار یک ماده متناسب با تعداد ذرات در نظر گرفته می شود. واحد کمیت یک ماده مول است. یک مول برابر است با مقدار ماده یک سیستم حاوی ذرات به تعداد اتم های موجود در 0.012 کیلوگرم کربن. نسبت تعداد مولکول ها به مقدار ماده را ثابت آووگادرو می نامند: ثابت آووگادرو است. این نشان می دهد که چند اتم یا مولکول در یک مول از یک ماده وجود دارد. مقدار یک ماده را می توان به عنوان نسبت تعداد اتم ها یا مولکول های یک ماده به ثابت آووگادرو یافت: جرم مولی مقداری است برابر با نسبت جرم یک ماده به مقدار یک ماده: جرم مولی را می توان بر حسب جرم مولکول بیان کرد: برای تعیین جرم مولکول ها، باید جرم یک ماده را بر تعداد مولکول های موجود در آن تقسیم کنید: حرکت براونی حرکت حرارتی ذرات معلق در یک گاز یا مایع است. گیاه شناس انگلیسی رابرت براون (1773 - 1858) در سال 1827 حرکت تصادفی ذرات جامد قابل مشاهده از طریق میکروسکوپ در یک مایع را کشف کرد. این پدیده را حرکت براونی می نامند. این حرکت متوقف نمی شود. با افزایش دما، شدت آن افزایش می یابد. حرکت براونی نتیجه نوسانات فشار (انحراف محسوس از مقدار میانگین) است. دلیل حرکت براونی یک ذره این است که تاثیرات مولکول های مایع روی ذره یکدیگر را خنثی نمی کنند. در یک گاز کمیاب، فاصله بین مولکول ها چندین برابر بزرگتر از اندازه آنها است. در این حالت برهمکنش بین مولکول ها ناچیز است و انرژی جنبشی مولکول ها بسیار بیشتر از انرژی پتانسیل برهمکنش آنها است. برای توضیح خواص یک ماده در حالت گازی، به جای گاز واقعی، از مدل فیزیکی آن - گاز ایده آل - استفاده می شود. مدل فرض می کند: فاصله بین مولکول ها کمی بیشتر از قطر آنها است. مولکول ها توپ های الاستیک هستند. هیچ نیروی جاذبه ای بین مولکول ها وجود ندارد. هنگامی که مولکول ها با یکدیگر و با دیواره های رگ برخورد می کنند، نیروهای دافعه عمل می کنند. حرکت مولکولی از قوانین مکانیک پیروی می کند. معادله اصلی MKT یک گاز ایده آل است: معادله اصلی MKT محاسبه فشار یک گاز را در صورتی که جرم مولکول، میانگین مجذور سرعت و غلظت مولکول‌ها مشخص باشد، ممکن می‌سازد. فشار یک گاز ایده آل در این واقعیت نهفته است که مولکول ها، هنگام برخورد با دیواره های ظرف، بر اساس قوانین مکانیک به عنوان اجسام الاستیک با آنها تعامل دارند. هنگامی که یک مولکول با دیواره ظرف برخورد می کند، برآمدگی سرعت vx بردار سرعت بر روی محور OX، عمود بر دیوار، علامت خود را به سمت مخالف تغییر می دهد، اما در مقدار مطلق ثابت می ماند. در هنگام برخورد، طبق قانون سوم نیوتن، مولکول با نیروی F 2 برابر با نیروی F 1 و جهت مخالف بر دیواره وارد می شود. معادله حالت یک گاز ایده آل (معادله مندلیف-کلاپیرون). ثابت گاز جهانی: بر اساس وابستگی فشار گاز به غلظت مولکول‌ها و دمای آن، معادله‌ای به دست می‌آید که هر سه پارامتر ماکروسکوپی را مرتبط می‌کند: فشار، حجم و دما، که وضعیت یک جرم معین از یک گاز به اندازه کافی کمیاب شده را مشخص می‌کند. این معادله معادله حالت گاز ایده آل نامیده می شود. ثابت گاز جهانی کجاست بنابراین برای جرم معینی از گاز معادله کلاپیرون روابط کمی بین دو پارامتر گاز برای مقدار ثابت پارامتر سوم قوانین گاز نامیده می شود. و فرآیندهایی که در مقدار ثابت یکی از پارامترها اتفاق می‌افتند، فرآیندهای همسان هستند. فرآیند همدما - فرآیند تغییر وضعیت سیستم ترمودینامیکی اجسام ماکروسکوپی در دمای ثابت. برای گازی با جرم معین، اگر دمای گاز تغییر نکند، حاصل ضرب فشار گاز و حجم آن ثابت است. - قانون بویل - ماریوته. فرآیند ایزوکوریک - فرآیند تغییر وضعیت سیستم ترمودینامیکی اجسام ماکروسکوپی در حجم ثابت. برای گازی با جرم معین، اگر حجم گاز تغییر نکند، نسبت فشار به دما ثابت است. قانون چارلز فرآیند ایزوباریک - فرآیند تغییر وضعیت سیستم ترمودینامیکی اجسام ماکروسکوپی در فشار ثابت. برای گازی با جرم معین، اگر فشار گاز تغییر نکند، نسبت حجم به دما ثابت است. - قانون گی-لوساک. هنگامی که دو یا چند اتم با یکدیگر پیوندهای شیمیایی وارد می کنند، مولکول ها تشکیل می شوند. فرقی نمی کند که این اتم ها یکسان باشند یا از نظر شکل و اندازه کاملاً با یکدیگر متفاوت باشند. ما متوجه خواهیم شد که اندازه مولکول ها چقدر است و به چه چیزی بستگی دارد. برای هزاران سال، دانشمندان در مورد رمز و راز زندگی، در مورد آنچه که دقیقا در منشاء آن اتفاق می افتد، حدس و گمان می کردند. طبق قدیمی ترین فرهنگ ها، زندگی و همه چیز در این جهان از عناصر اساسی طبیعت - زمین، هوا، باد، آب و آتش تشکیل شده است. با این حال، با گذشت زمان، بسیاری از فیلسوفان شروع به ارائه این ایده کردند که همه چیز از چیزهای کوچک و غیرقابل تقسیمی تشکیل شده است که نمی توان آنها را ایجاد کرد و از بین برد. با این حال، تا زمان ظهور نظریه اتمی و شیمی مدرن، دانشمندان شروع به این فرض کردند که ذرات با هم ترکیب اصلی همه چیز را تشکیل می دهند. به این ترتیب این اصطلاح ظاهر شد که در زمینه تئوری ذرات مدرن به کوچکترین واحدهای جرم اشاره دارد. طبق تعریف کلاسیک، یک مولکول کوچکترین ذره یک ماده است که به حفظ خواص شیمیایی و فیزیکی آن کمک می کند. از دو یا چند اتم و همچنین گروه هایی از اتم های یکسان یا متفاوت تشکیل شده است که توسط نیروهای شیمیایی کنار هم نگه داشته می شوند. اندازه مولکول ها چقدر است؟ در کلاس پنجم، تاریخ طبیعی (موضوع مدرسه) فقط یک ایده کلی از اندازه ها و شکل ها می دهد، این موضوع در درس های شیمی دبیرستان با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار می گیرد. مولکول ها می توانند ساده یا پیچیده باشند. در اینجا چند نمونه آورده شده است: مولکول هایی که از دو یا چند عنصر تشکیل شده اند ترکیب نامیده می شوند. بنابراین، آب، اکسید کلسیم و گلوکز ترکیبی هستند. همه ترکیبات مولکول نیستند، اما همه مولکول ها ترکیب هستند. چقدر می توانند بزرگ باشند؟ اندازه یک مولکول چقدر است؟ این یک واقعیت شناخته شده است که تقریباً همه چیز در اطراف ما از اتم تشکیل شده است (به جز نور و صدا). وزن کل آنها جرم مولکول خواهد بود. وقتی در مورد اندازه مولکول ها صحبت می شود، اکثر دانشمندان از وزن مولکولی شروع می کنند. این وزن کل تمام اتم های تشکیل دهنده آن است: علاوه بر جرم، می‌توانیم میزان بزرگی مولکول‌ها را بر حسب نانومتر نیز اندازه‌گیری کنیم. قطر یک واحد آب حدود 0.27 نیوتن متر است. قطر DNA تا 2 نانومتر است و می تواند تا چندین متر طول داشته باشد. تصور اینکه چگونه چنین ابعادی می توانند در یک سلول قرار گیرند دشوار است. نسبت طول به ضخامت DNA شگفت انگیز است. 1/100,000,000 است که مانند موی انسان به اندازه یک زمین فوتبال است. اندازه مولکول ها چقدر است؟ آنها در اشکال و اندازه های مختلف می آیند. آب و دی اکسید کربن از کوچکترین و پروتئین ها از بزرگترین آنها هستند. مولکول ها عناصری هستند که از اتم هایی ساخته شده اند که به یکدیگر متصل هستند. درک ظاهر مولکول ها به طور سنتی بخشی از شیمی است. جدا از رفتار شیمیایی غیرقابل درک آنها، یکی از ویژگی های مهم مولکول ها اندازه آنهاست. از کجا می توان به خصوص دانستن اینکه مولکول ها چقدر بزرگ هستند مفید باشد؟ پاسخ به این سؤال و بسیاری از سؤالات دیگر در زمینه فناوری نانو کمک می کند، زیرا مفهوم نانو ربات ها و مواد هوشمند لزوماً با تأثیرات اندازه و شکل مولکولی سروکار دارد. در کلاس 5، تاریخ طبیعی در مورد این موضوع فقط اطلاعات کلی می دهد که همه مولکول ها از اتم هایی تشکیل شده اند که در حرکت تصادفی ثابت هستند. در دبیرستان، می‌توانید فرمول‌های ساختاری را در کتاب‌های درسی شیمی ببینید که شبیه شکل واقعی مولکول‌ها هستند. با این حال، اندازه گیری طول آنها با یک خط کش معمولی غیرممکن است و برای این کار باید بدانید که مولکول ها اجسامی سه بعدی هستند. تصویر آنها بر روی کاغذ یک طرح ریزی بر روی یک صفحه دو بعدی است. طول یک مولکول با پیوندهای طول زوایای آن تغییر می کند. سه مورد اصلی وجود دارد: زوایای واقعی اغلب با این زوایای متفاوت است، زیرا اثرات مختلفی از جمله برهمکنش های الکترواستاتیکی باید در نظر گرفته شود. اندازه مولکول ها چقدر است؟ در کلاس پنجم، پاسخ به این سؤال، همانطور که قبلاً گفتیم، ماهیت کلی دارد. دانش آموزان مدرسه می دانند که اندازه این اتصالات بسیار کوچک است. به عنوان مثال، اگر یک مولکول شن را در یک دانه شن به یک دانه کامل شن تبدیل کنید، می توانید خانه ای با پنج طبقه را در زیر جرم حاصل پنهان کنید. اندازه مولکول ها چقدر است؟ پاسخ کوتاه که بیشتر علمی هم هست به شرح زیر است. وزن مولکولی برابر است با نسبت جرم کل ماده به تعداد مولکول های موجود در ماده یا نسبت جرم مولی به ثابت آووگادرو. واحد اندازه گیری کیلوگرم است. وزن مولکولی متوسط 10 -23 -10 -26 کیلوگرم است. مثلاً آب را در نظر بگیریم. وزن مولکولی آن 3×10-26 کیلوگرم خواهد بود. مسئول جاذبه بین مولکول ها نیروی الکترومغناطیسی است که از طریق جاذبه مخالف و دفع بارهای مشابه خود را نشان می دهد. نیروی الکترواستاتیکی که بین بارهای مخالف وجود دارد بر برهمکنش بین اتم ها و بین مولکول ها غالب است. نیروی گرانش در این مورد آنقدر کم است که می توان از آن غفلت کرد. در این حالت، اندازه مولکول بر نیروی جاذبه از طریق ابر الکترونی اعوجاج های تصادفی که در هنگام توزیع الکترون های مولکول رخ می دهد تأثیر می گذارد. در مورد ذرات غیر قطبی که فقط برهمکنش های واندروالسی ضعیف یا نیروهای پراکندگی را نشان می دهند، اندازه مولکول ها تأثیر مستقیمی بر اندازه ابر الکترونی اطراف مولکول مشخص شده دارد. هر چه بزرگتر باشد، میدان باردار بزرگتر آن را احاطه کرده است. ابر الکترونی بزرگتر به این معنی است که برهمکنش های الکترونیکی بیشتری می تواند بین مولکول های همسایه رخ دهد. در نتیجه، یک قسمت از مولکول یک بار جزئی مثبت موقت ایجاد می کند، در حالی که قسمت دیگر یک بار منفی ایجاد می کند. وقتی این اتفاق می افتد، مولکول می تواند ابر الکترونی همسایه را قطبی کند. جذب به این دلیل اتفاق می افتد که قسمت مثبت جزئی یک مولکول به سمت منفی جزئی مولکول دیگر جذب می شود. بنابراین اندازه مولکول ها چقدر است؟ همانطور که متوجه شدیم در علوم طبیعی، فقط می توان یک ایده مجازی از جرم و اندازه این کوچکترین ذرات پیدا کرد. اما می دانیم که ترکیبات ساده و پیچیده وجود دارد. و دومی می تواند شامل چیزی به عنوان ماکرومولکول باشد. این یک واحد بسیار بزرگ مانند یک پروتئین است که معمولاً از پلیمریزاسیون زیر واحدهای کوچکتر (مونومر) ایجاد می شود. آنها معمولاً از هزاران اتم یا بیشتر تشکیل شده اند. بسیاری از آزمایشات نشان می دهد که اندازه مولکولخیلی کوچک. اندازه خطی یک مولکول یا اتم را می توان به روش های مختلفی یافت. به عنوان مثال با کمک میکروسکوپ الکترونی از چند مولکول بزرگ عکس گرفته شد و با کمک پروژکتور یونی (میکروسکوپ یونی) نه تنها می توان ساختار کریستال ها را مطالعه کرد، بلکه فاصله بین اتم های منفرد را نیز تعیین کرد. در یک مولکول با استفاده از دستاوردهای تکنولوژی تجربی مدرن، می توان ابعاد خطی اتم ها و مولکول های ساده را که حدود 10-8 سانتی متر است تعیین کرد.ابعاد خطی اتم ها و مولکول های پیچیده بسیار بزرگتر است. به عنوان مثال اندازه یک مولکول پروتئین 43*10 -8 سانتی متر است. برای توصیف اتم ها، از مفهوم شعاع اتمی استفاده می شود، که تخمین تقریبی فواصل بین اتمی را در مولکول ها، مایعات یا جامدات ممکن می کند، زیرا اتم ها در اندازه خود مرزهای واضحی ندارند. یعنی شعاع اتمی- این کره ای است که بخش اصلی چگالی الکترون یک اتم در آن محصور شده است (حداقل 90 ... 95٪). اندازه یک مولکول آنقدر کوچک است که فقط با مقایسه قابل نمایش است. به عنوان مثال، یک مولکول آب چند برابر کوچکتر از یک سیب بزرگ است، چند برابر یک سیب کوچکتر از کره زمین است. جرم مولکول ها و اتم های مجزا بسیار کوچک است، بنابراین استفاده از مقادیر جرم نسبی به جای مطلق در محاسبات راحت تر است. وزن مولکولی نسبی(یا جرم اتمی نسبی) مواد M r نسبت جرم یک مولکول (یا اتم) یک ماده معین به 1/12 جرم یک اتم کربن است. M r \u003d (m 0): (m 0C / 12) که در آن m 0 جرم یک مولکول (یا اتم) یک ماده معین است، m 0C جرم یک اتم کربن است. جرم مولکولی (یا اتمی) نسبی یک ماده نشان می دهد که چند برابر جرم یک مولکول ماده از 1/12 جرم ایزوتوپ کربن C 12 بیشتر است. جرم مولکولی نسبی (اتمی) در واحد جرم اتمی بیان می شود. واحد جرم اتمی 1/12 جرم ایزوتوپ کربن C 12 است. اندازه گیری های دقیق نشان داد که واحد جرم اتمی 1.660 * 10 -27 کیلوگرم است، یعنی 1 آمو = 1.660 * 10 -27 کیلوگرم جرم مولکولی نسبی یک ماده را می توان با اضافه کردن جرم اتمی نسبی عناصر تشکیل دهنده مولکول ماده محاسبه کرد. جرم اتمی نسبی عناصر شیمیایی در سیستم تناوبی عناصر شیمیایی با D.I نشان داده شده است. مندلیف در سیستم تناوبی D.I. مندلیف برای هر عنصر نشان داده شده است جرم اتمیکه با واحد جرم اتمی (amu) اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، جرم اتمی منیزیم 24.305 amu است، یعنی منیزیم دو برابر کربن سنگین است، زیرا جرم اتمی کربن 12 amu است. (این از این واقعیت ناشی می شود که 1 amu = 1/12 از جرم ایزوتوپ کربن که اکثر اتم کربن را تشکیل می دهد). چرا جرم مولکول ها و اتم ها را در آمو اندازه گیری کنیم، اگر گرم و کیلوگرم وجود دارد؟ البته می توانید از این واحدها استفاده کنید، اما برای نوشتن بسیار ناخوشایند خواهد بود (برای نوشتن جرم باید از اعداد بسیار زیادی استفاده شود). برای یافتن جرم یک عنصر بر حسب کیلوگرم، جرم اتمی عنصر را در 1 amu ضرب کنید. جرم اتمی با توجه به جدول تناوبی (نوشته شده در سمت راست از تعیین حرف عنصر) یافت می شود. به عنوان مثال، وزن یک اتم منیزیم بر حسب کیلوگرم خواهد بود: m 0Mg = 24.305 * 1 بامداد. = 24.305 * 1.660 * 10 -27 = 40.3463 * 10 -27 کیلوگرم جرم یک مولکول را می توان با جمع کردن جرم عناصر تشکیل دهنده مولکول محاسبه کرد. به عنوان مثال، جرم یک مولکول آب (H 2 O) برابر خواهد بود با: m 0H2O \u003d 2 * m 0H + m 0O \u003d 2 * 1.00794 + 15.9994 \u003d 18.0153 a.e.m. = 29.905 * 10 -27 کیلوگرم خالبرابر با مقدار ماده سیستم است که در 0.012 کیلوگرم کربن C 12 به تعداد اتم های مولکول موجود است. یعنی اگر سیستمی با مقداری ماده داشته باشیم و در این سیستم به تعداد اتم های موجود در 0.012 کیلوگرم کربن، مولکول های این ماده وجود داشته باشد، می توان گفت که در این سیستم ما داریم. 1 مول ماده. مقدار مادهν برابر است با نسبت تعداد مولکولهای یک جسم معین به تعداد اتمهای موجود در 0.012 کیلوگرم کربن، یعنی تعداد مولکولهای موجود در 1 مول از یک ماده. ν = N / N A که در آن N تعداد مولکول های یک جسم معین است، N A تعداد مولکول های موجود در 1 مول از ماده تشکیل دهنده بدن است. N A ثابت آووگادرو است. مقدار یک ماده بر حسب مول اندازه گیری می شود. ثابت آووگادروتعداد مولکول ها یا اتم ها در 1 مول از یک ماده است. این ثابت به افتخار شیمیدان و فیزیکدان ایتالیایی نام خود را گرفت آمدئو آووگادرو (1776 – 1856). 1 مول از هر ماده حاوی همان تعداد ذره است. N A \u003d 6.02 * 10 23 mol -1 جرم مولیجرم یک ماده به مقدار یک مول است: μ = m 0 * N A که در آن m 0 جرم مولکول است. جرم مولی بر حسب کیلوگرم بر مول بیان می شود (kg/mol = kg*mol -1). جرم مولی با رابطه زیر به جرم مولکولی نسبی مربوط می شود: μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1] جرم هر مقدار ماده m برابر است با حاصلضرب جرم یک مولکول m 0 تعداد مولکول ها: m = m 0 N = m 0 N A ν = μν مقدار یک ماده برابر است با نسبت جرم ماده به جرم مولی آن: ν = m / μ جرم یک مولکول یک ماده را می توان در صورتی یافت که جرم مولی و ثابت آووگادرو مشخص باشد: m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A تعیین دقیق تر جرم اتم ها و مولکول ها با استفاده از یک طیف سنج جرمی به دست می آید - دستگاهی که در آن پرتوی از ذرات باردار بسته به جرم بار آنها با استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی در فضا جدا می شود. به عنوان مثال، بیایید جرم مولی یک اتم منیزیم را پیدا کنیم. همانطور که در بالا متوجه شدیم، جرم یک اتم منیزیم m0Mg = 40.3463 * 10 -27 کیلوگرم است. سپس جرم مولی خواهد بود: μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40.3463 * 10 -27 * 6.02 * 10 23 \u003d 2.4288 * 10 -2 کیلوگرم بر مول یعنی 2.4288 * 10-2 کیلوگرم منیزیم در یک مول جای می گیرد. خوب، یا حدود 24.28 گرم. همانطور که می بینید، جرم مولی (بر حسب گرم) تقریبا برابر با جرم اتمی است که برای عنصر در جدول تناوبی نشان داده شده است. بنابراین، وقتی جرم اتمی را نشان می دهند، معمولاً این کار را انجام می دهند: جرم اتمی منیزیم 24.305 amu است. (گرم بر مول).2. جرم و اندازه مولکول ها. ثابت آووگادرو
3. حرکت براونی و گاز ایده آل
مولکول ها چیست؟
نمونه های مولکولی
جرم مولکولی
اندازه گیری در نانومتر
اشکال و اندازه ها
اندازه مولکول ها چقدر است؟
چگونه اندازه مولکول ها را تصور کنیم: مثال
اندازه یک مولکول چگونه بر نیروهای جاذبه تأثیر می گذارد؟
نتیجه
مول ماده
ثابت آووگادرو