A molekulák tömege és mérete. A molekuláris kinetikai elmélet alapvető rendelkezései
Az anyag szerkezetének molekuláris-kinetikai elmélete három állásponton alapul, amelyek mindegyike kísérletekkel bizonyított: egy anyag részecskékből áll; ezek a részecskék véletlenszerűen mozognak; a részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással.
A testek tulajdonságait és viselkedését a felső atmoszféra ritkított gázaitól a Földön lévő szilárd testekig, valamint a bolygók és csillagok szupersűrű magjaiig az egymással kölcsönhatásba lépő részecskék mozgása határozza meg, amelyek minden elemet alkotnak. testek - molekulák, atomok, vagy akár kisebb képződmények - elemi részecskék.
Molekulák méretének becslése. A molekulák létezésének valóságában való teljes bizalom érdekében meg kell határozni azok méretét.
Tekintsünk egy viszonylag egyszerű módszert a molekulák méretének becslésére. Ismeretes, hogy lehetetlen egy csepp olívaolajat úgy erőltetni a víz felszínén, hogy az 1-nél nagyobb területet foglaljon el. Feltételezhető, hogy amikor az olaj a maximális területen terjed, csak egy molekula vastagságú réteget képez. Könnyű meghatározni ennek a rétegnek a vastagságát, és így megbecsülni az olívaolaj molekula méretét.
Vágjunk gondolatban egy térfogatú kockát négyzetes területű rétegekre, hogy azok lefedjék a területet (2. ábra). Az ilyen rétegek száma a következővel lesz egyenlő: Az olajréteg vastagsága, és ebből következően az olívaolaj molekula mérete, úgy határozható meg, hogy egy 0,1 cm-es kocka szélét elosztjuk a rétegek számával: cm.
Ionos projektor. Jelenleg nincs szükség az atomok és molekulák létezésének bizonyítására szolgáló összes lehetséges módot felsorolni. A modern műszerek lehetővé teszik az egyes atomok és molekulák képeinek megfigyelését. A VI. osztályos fizika tankönyvben található egy elektronmikroszkóppal készült fénykép, amelyen az egyes atomok elrendezése látható egy aranykristály felületén.
De az elektronmikroszkóp nagyon összetett eszköz. Megismerkedünk egy sokkal egyszerűbb eszközzel, amely lehetővé teszi az egyes atomok képeinek készítését és méretének becslését. Ezt az eszközt ionprojektornak vagy ionmikroszkópnak nevezik. A következőképpen van elrendezve: egy körülbelül 10 cm sugarú gömb alakú edény közepén egy wolframtű hegye található (3. ábra). A csúcs görbületi sugara a korszerű fémmegmunkálási technológiával a lehető legkisebbre - kb 5-10 6 cm -re van kialakítva A gömb belső felületét vékony vezetőréteg borítja, amely televíziós cső képernyőhöz hasonlóan világíthat a gömb alatt. gyors részecskék hatása. A pozitív töltésű csúcs és a negatív töltésű vezetőréteg között több száz voltos feszültség jön létre. Az edényt alacsony, 100 Pa (0,75 Hgmm) nyomáson héliummal töltik fel.
A pont felületén lévő wolframatomok mikroszkopikus "dudorokat" képeznek (4. ábra). Amikor véletlenszerűen közeledik
mozgó hélium atomok volfrám atomokkal, elektromos mező, különösen erős közeli atomok a csúcs felületén, leszakítja az elektronokat a hélium atomokról és ezeket az atomokat ionokká alakítja. A hélium ionok taszítják a pozitív töltésű csúcsot, és nagy sebességgel mozognak a gömb sugarai mentén. A gömb felületével ütközve az ionok izzani kezdik. Ennek eredményeként a képernyőn megjelenik a volfrámatomok csúcson való elrendezésének kinagyított képe (5. ábra). A képernyő fényes foltjai az egyes atomok képei.
A projektor nagyítása - az atomok képei közötti távolság és az atomok közötti távolság aránya - megegyezik az edény sugarának és a csúcs sugarának arányával, és eléri a két milliót. Ezért lehet látni az egyes atomokat.
A volfrámatom ionprojektorral meghatározott átmérője körülbelül cm, a más módszerekkel talált atomok mérete pedig megközelítőleg azonos. A sok atomból álló molekulák mérete természetesen nagyobb.
Minden egyes belégzéssel annyi molekulát ragadsz be a tüdődbe, hogy ha mindegyik egyenletesen oszlana el a Föld légkörében a kilégzés után, akkor a bolygó minden lakója két olyan molekulát kapna, amelyek a tüdődben voltak belégzéskor.
>>Fizika: A molekuláris kinetikai elmélet alapjai. Molekulaméretek
A molekulák nagyon kicsik, de nézze meg, milyen könnyű megbecsülni méretüket és tömegüket. Elég egy megfigyelés és néhány egyszerű számítás. Igaz, még ki kell találnunk, hogyan tegyük ezt.
Az anyag szerkezetének molekuláris-kinetikai elmélete három állításon alapul: az anyag részecskékből áll; ezek a részecskék véletlenszerűen mozognak; a részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással. Mindegyik állítást szigorúan igazolják kísérletek.
A csillóktól a csillagokig kivétel nélkül minden test tulajdonságait és viselkedését az egymással kölcsönhatásba lépő részecskék mozgása határozza meg: molekulák, atomok, vagy akár kisebb képződmények - elemi részecskék.
Molekulák méretének becslése. Ahhoz, hogy teljesen biztosak lehessünk a molekulák létezésében, meg kell határozni azok méretét.
Ennek legegyszerűbb módja, ha megfigyeljük egy csepp olaj, például olívaolaj szétterülését a víz felszínén. Az olaj soha nem fogja elfoglalni a teljes felületet, ha az edény nagy ( ábra 8.1). Lehetetlen egy 1 mm 3 -es cseppet úgy szétteríteni, hogy az 0,6 m 2 -nél nagyobb felületet foglaljon el. Feltételezhető, hogy amikor az olaj a maximális területen elterjed, csak egy molekula vastagságú réteget képez - egy „monomolekuláris réteget”. Könnyű meghatározni ennek a rétegnek a vastagságát, és így megbecsülni az olívaolaj molekula méretét.
Hangerő V olajréteg egyenlő a felületének szorzatával S vastagsághoz d réteg, azaz V=Sd. Ezért az olívaolaj molekula mérete:
Nem szükséges most felsorolni az atomok és molekulák létezésének bizonyításának minden lehetséges módját. A modern műszerek lehetővé teszik az egyes atomok és molekulák képeinek megtekintését. A 8.2. ábra egy szilícium lapka felületének mikroképe, ahol a dudorok egyedi szilíciumatomok. Ilyen képeket először 1981-ben tanultak meg nem közönséges optikai, hanem összetett alagútmikroszkópok segítségével.
A molekulák, beleértve az olívaolajat is, nagyobbak, mint az atomok. Bármely atom átmérője körülbelül 10-8 cm, ezek a méretek olyan kicsik, hogy nehéz elképzelni őket. Ilyen esetekben összehasonlítást alkalmaznak.
Íme az egyik közülük. Ha az ujjakat ökölbe szorítjuk és a földgömb méretűre nagyítjuk, akkor az atom ugyanolyan nagyítás mellett ökölnyi méretűvé válik.
Molekulák száma. A nagyon kis molekulaméretű molekulák száma bármely makroszkopikus testben óriási. Számítsuk ki a molekulák hozzávetőleges számát egy 1 g tömegű, tehát 1 cm 3 térfogatú vízcseppben.
Egy vízmolekula átmérője hozzávetőlegesen 3 10 -8 cm. Feltételezve, hogy minden sűrű molekulatömböt tartalmazó vízmolekula egy térfogatot (3 10 -8 cm) 3 foglal el, akkor a cseppben lévő molekulák számát a csepptérfogat (1 cm 3) térfogat szerint, molekulánként:
Minden egyes belélegzéssel annyi molekulát ragad le, hogy ha mindegyik egyenletesen oszlana el a Föld légkörében a kilégzés után, akkor a bolygó minden lakója két-három olyan molekulát kapna, amelyek belégzéskor a tüdejében voltak.
Az atom méretei kicsik: .
A molekuláris-kinetikai elmélet három fő rendelkezését ismételten tárgyaljuk.
???
1. Milyen méréseket kell végezni egy olívaolaj molekula méretének becsléséhez?
2. Ha egy atom mákmag méretűre (0,1 mm) nőne, akkor mekkora testet érne el a szem ugyanazzal a nagyítással?
3. Sorolja fel az Ön által ismert, a szövegben nem említett molekulák létezésének bizonyítékait!
G. Ya. Myakishev, B. B. Buhovcev, N. N. Szockij, fizika 10. osztály
Az óra tartalma óra összefoglalója támogatási keret óra bemutató gyorsító módszerek interaktív technológiák Gyakorlat feladatok és gyakorlatok önvizsgálat műhelyek, tréningek, esetek, küldetések házi feladat megbeszélés kérdések szónoki kérdések a tanulóktól Illusztrációk audio, videoklippek és multimédia fényképek, képek grafika, táblázatok, sémák humor, anekdoták, viccek, képregények példázatok, mondások, keresztrejtvények, idézetek Kiegészítők absztraktokat cikkek chipek érdeklődő csaló lapok tankönyvek alapvető és kiegészítő kifejezések szószedete egyéb Tankönyvek és leckék javításaa tankönyv hibáinak javítása egy töredék frissítése a tankönyvben az innováció elemei a leckében az elavult ismeretek újakkal való helyettesítése Csak tanároknak tökéletes leckék naptári terv évre a vitaprogram módszertani ajánlásai Integrált leckékHa javításai vagy javaslatai vannak ehhez a leckéhez,
Molekuláris-kinetikai elmélet - az anyag szerkezetének és tulajdonságainak doktrínája, az atomok és molekulák létezésének fogalmát használva a kémiai anyag legkisebb részecskéiként. Az MCT három, kísérletekkel szigorúan igazolt állításon alapul:
Az anyag részecskékből áll - atomokból és molekulákból, amelyek között rések vannak;
Ezek a részecskék kaotikus mozgásban vannak, melynek sebességét a hőmérséklet befolyásolja;
A részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással.
Az, hogy egy anyag valóban molekulákból áll, a méretük meghatározásával igazolható: Egy csepp olaj szétterül a víz felszínén, és olyan réteget képez, amelynek vastagsága megegyezik a molekula átmérőjével. Egy 1 mm 3 térfogatú csepp nem terjedhet 0,6 m 2 -nél nagyobb mértékben:
A modern műszerek (elektronmikroszkóp, ionprojektor) lehetővé teszik az egyes atomok, molekulák megtekintését.
A molekulák kölcsönhatásának erői. a) a kölcsönhatás elektromágneses jellegű; b) kis hatótávolságú erők a molekulák méretével összemérhető távolságban találhatók; c) van olyan távolság, amikor a vonzás és a taszító erő egyenlő (R 0), ha R> R 0, akkor a vonzási erők érvényesülnek, ha R A molekuláris vonzási erők hatását egy kísérlet tárja fel, amelyben az ólomhengerek felületük tisztítása után összetapadtak. A szilárd testben lévő molekulák és atomok véletlenszerű oszcillációkat okoznak olyan pozíciók körül, amelyekben a szomszédos atomok vonzási és taszító erői kiegyensúlyozottak. A folyadékban a molekulák nemcsak az egyensúlyi helyzet körül oszcillálnak, hanem egyik egyensúlyi helyzetből a másikba ugrálnak, ezek a molekuláris ugrások okozzák a folyadék folyékonyságát, edényformájú képességét. Gázokban általában az atomok és molekulák közötti távolságok átlagosan sokkal nagyobbak, mint a molekulák mérete; a taszító erők nem hatnak nagy távolságokra, így a gázok könnyen összenyomódnak; A gázmolekulák között gyakorlatilag nincs vonzó erő, ezért a gázok korlátlanul tágulnak. Bármely anyag részecskékből áll, ezért az anyag mennyiségét a részecskék számával arányosnak tekintjük. Egy anyag mennyiségi egysége a mól. Egy mól egyenlő egy olyan rendszer anyagmennyiségével, amely annyi részecskét tartalmaz, ahány atom van 0,012 kg szénben. A molekulák számának és az anyag mennyiségének arányát Avogadro-állandónak nevezzük: Az Avogadro állandó . Megmutatja, hogy egy mól anyag hány atomot vagy molekulát tartalmaz. Az anyag mennyiségét az anyag atomjai vagy molekulái számának az Avogadro-állandóhoz viszonyított arányaként találhatjuk meg: A moláris tömeg az a mennyiség, amely megegyezik az anyag tömegének és az anyag mennyiségének arányával: A moláris tömeg a molekula tömegével fejezhető ki: A molekulák tömegének meghatározásához el kell osztani az anyag tömegét a benne lévő molekulák számával: A Brown-mozgás a gázban vagy folyadékban szuszpendált részecskék hőmozgása. Robert Brown angol botanikus (1773-1858) 1827-ben fedezte fel a mikroszkóppal látható szilárd részecskék véletlenszerű mozgását a folyadékban. Ezt a jelenséget Brown-mozgásnak nevezték. Ez a mozgás nem áll meg; a hőmérséklet emelkedésével intenzitása nő. A Brown-mozgás nyomásingadozás eredménye (észrevehető eltérés az átlagtól). A részecske Brown-mozgásának az az oka, hogy a folyadékmolekulák részecskékre gyakorolt hatásai nem kiiktatják egymást. Egy ritka gázban a molekulák közötti távolság sokszorosa a méretüknek. Ebben az esetben a molekulák közötti kölcsönhatás elhanyagolható, és a molekulák kinetikus energiája sokkal nagyobb, mint a kölcsönhatásuk potenciális energiája. A gáz halmazállapotú anyag tulajdonságainak magyarázatához valódi gáz helyett annak fizikai modelljét használják - ideális gázt. A modell feltételezi: a molekulák közötti távolság valamivel nagyobb, mint átmérőjük; a molekulák rugalmas golyók; a molekulák között nincsenek vonzó erők; amikor a molekulák ütköznek egymással és az edény falával, taszító erők hatnak; A molekuláris mozgás a mechanika törvényeinek engedelmeskedik. Az ideális gáz MKT alapegyenlete: Az MKT alapegyenlete lehetővé teszi egy gáz nyomásának kiszámítását, ha ismert a molekula tömege, a sebesség négyzetének átlagértéke és a molekulák koncentrációja. Az ideális gáz nyomása abban rejlik, hogy a molekulák az edény falával ütközve a mechanika törvényei szerint rugalmas testekként lépnek kapcsolatba velük. Amikor egy molekula ütközik az edény falával, a sebességvektor vx sebességének a falra merőleges OX tengelyre vetítése az előjelét az ellenkezőjére változtatja, de abszolút értékben állandó marad. Az ütközés során Newton harmadik törvénye szerint a molekula az F 1 erővel abszolút értékű és ellentétes irányú F 2 erővel hat a falra. Ideális gáz állapotegyenlete (Mengyelejev-Clapeyron egyenlet). Univerzális gázállandó: A gáznyomás molekuláinak koncentrációjától és hőmérsékletétől való függése alapján egy egyenlet állítható elő, amely mindhárom makroszkopikus paramétert: a nyomást, a térfogatot és a hőmérsékletet összekapcsolja, amelyek egy megfelelően ritkított gáz adott tömegének állapotát jellemzik. Ezt az egyenletet az ideális gáz állapotegyenletének nevezzük. Hol van az univerzális gázállandó? adott gáztömegre tehát Clapeyron egyenlet. Két gázparaméter közötti mennyiségi összefüggéseket a harmadik paraméter rögzített értékére gáztörvényeknek nevezzük. Az egyik paraméter állandó értékén végbemenő folyamatok pedig izofolyamatok. Izoterm folyamat - a makroszkopikus testek termodinamikai rendszerének állapotának megváltoztatásának folyamata állandó hőmérsékleten. Adott tömegű gáz esetén a gáz nyomásának és térfogatának szorzata állandó, ha a gáz hőmérséklete nem változik. - Boyle törvénye - Mariotte. Izokórikus folyamat - a makroszkopikus testek termodinamikai rendszerének állapotának állandó térfogatú megváltoztatásának folyamata. Adott tömegű gáz esetén a nyomás és a hőmérséklet aránya állandó, ha a gáz térfogata nem változik. Károly törvénye. Izobár folyamat - a makroszkopikus testek termodinamikai rendszerének állapotának megváltoztatásának folyamata állandó nyomáson. Adott tömegű gáz esetén a térfogat és a hőmérséklet aránya állandó, ha a gáz nyomása nem változik. - Meleg-Lussac törvénye. Amikor két vagy több atom kémiai kötést köt egymással, molekulák képződnek. Nem számít, hogy ezek az atomok azonosak-e, vagy teljesen eltérnek egymástól mind alakjukban, mind méretükben. Meg fogjuk találni, hogy mekkora a molekulák mérete, és mitől függ. A tudósok évezredek óta töprengenek az élet titkáról, arról, hogy mi is történik pontosan annak keletkezésekor. A legősibb kultúrák szerint az élet és minden ezen a világon a természet alapvető elemeiből áll - föld, levegő, szél, víz és tűz. Azonban az idő múlásával sok filozófus elkezdte felhozni azt az elképzelést, hogy minden dolog apró, oszthatatlan dolgokból áll, amelyeket nem lehet létrehozni és elpusztítani. A tudósok azonban csak az atomelmélet és a modern kémia megjelenéséig kezdték azt feltételezni, hogy a részecskék együttesen alkotják minden dolog alapvető építőköveit. Így jelent meg a kifejezés, amely a modern részecskeelmélet kontextusában a legkisebb tömegegységekre vonatkozik. Klasszikus definíciója szerint a molekula az anyag legkisebb részecskéje, amely segít megőrizni kémiai és fizikai tulajdonságait. Két vagy több atomból, valamint azonos vagy különböző atomok csoportjaiból áll, amelyeket kémiai erők tartanak össze. Mekkora a molekulák mérete? Az 5. osztályban a természetrajz (iskolai tantárgy) csak általános képet ad a méretekről és a formákról, ezt a kérdést a középiskolai kémiaórákon tanulmányozzák részletesebben. A molekulák lehetnek egyszerűek vagy összetettek. Íme néhány példa: A két vagy több elemből álló molekulákat vegyületeknek nevezzük. Tehát a víz, a kalcium-oxid és a glükóz összetett. Nem minden vegyület molekula, de minden molekula vegyület. Mekkorák lehetnek? Mekkora a molekula mérete? Köztudott tény, hogy körülöttünk szinte minden atomokból áll (kivéve a fényt és a hangot). Teljes tömegük a molekula tömege lesz. Amikor a molekulák méretéről beszélünk, a legtöbb tudós a molekulatömegből indul ki. Ez az összes alkotó atomjának össztömege: A tömegen kívül azt is meg tudjuk mérni, hogy nanométerben mekkora molekulák vannak. Egy vízegység átmérője körülbelül 0,27 Nm. A DNS átmérője legfeljebb 2 nm, és akár több méter hosszú is lehet. Nehéz elképzelni, hogy ilyen méretek hogyan férnek el egy cellában. A DNS hosszúság-vastagság aránya elképesztő. 1/100 000 000, ami olyan, mint egy focipálya hosszúságú emberi hajszál. Mekkora a molekulák mérete? Különböző formájú és méretűek. A víz és a szén-dioxid a legkisebbek, a fehérjék a legnagyobbak közé tartoznak. A molekulák egymáshoz kapcsolódó atomokból álló elemek. A molekulák megjelenésének megértése hagyományosan a kémia része. Felfoghatatlanul furcsa kémiai viselkedésük mellett a molekulák egyik fontos jellemzője a méretük. Hol lehet különösen hasznos tudni, hogy mekkorák a molekulák? Erre és még sok más kérdésre a válasz a nanotechnológia területén segít, hiszen a nanorobotok és az okos anyagok koncepciója szükségszerűen a molekulaméret és -forma hatásaival foglalkozik. Az 5. osztályban a természetrajz ebben a témában csak általános információkat ad arról, hogy minden molekula olyan atomokból áll, amelyek állandó véletlenszerű mozgásban vannak. Középiskolában már a kémia tankönyvekben is lehet látni olyan szerkezeti képleteket, amelyek a molekulák tényleges alakjára hasonlítanak. A hosszukat azonban nem lehet közönséges vonalzóval megmérni, ehhez pedig tudnia kell, hogy a molekulák háromdimenziós objektumok. Papíron lévő képük egy kétdimenziós síkra vetítés. Egy molekula hosszát a szögeinek hosszainak kötései változtatják meg. Három fő van: A tényleges szögek gyakran eltérnek ezektől a szögektől, mivel számos hatást figyelembe kell venni, beleértve az elektrosztatikus kölcsönhatásokat is. Mekkora a molekulák mérete? Az 5. évfolyamon a kérdésre adott válaszok, mint már mondtuk, általános jellegűek. Az iskolások tudják, hogy ezeknek a kapcsolatoknak a mérete nagyon kicsi. Például, ha egyetlen homokszemben lévő homokmolekulát egész homokszemlé alakít, akkor a kapott massza alá egy ötszintes házat rejthet el. Mekkora a molekulák mérete? A rövid válasz, amely szintén tudományosabb, a következő. A molekulatömeg egyenlő a teljes anyag tömegének és az anyagban lévő molekulák számának arányával, vagy a moláris tömeg és az Avogadro-állandó arányával. A mértékegység a kilogramm. Az átlagos molekulatömeg 10 -23 -10 -26 kg. Vegyük például a vizet. Molekulatömege 3 x 10 -26 kg lesz. A molekulák közötti vonzásért az elektromágneses erő felelős, amely az ellentétek vonzásában és a hasonló töltések taszításában nyilvánul meg. Az ellentétes töltések között fellépő elektrosztatikus erő uralja az atomok és a molekulák közötti kölcsönhatásokat. A gravitációs erő ebben az esetben olyan kicsi, hogy elhanyagolható. Ebben az esetben a molekula mérete a molekula elektronjainak eloszlása során fellépő véletlenszerű torzulások elektronfelhőjén keresztül befolyásolja a vonzóerőt. A csak gyenge van der Waals kölcsönhatást vagy diszperziós erőt mutató apoláris részecskék esetében a molekulák mérete közvetlen hatással van a meghatározott molekulát körülvevő elektronfelhő méretére. Minél nagyobb, annál nagyobb az őt körülvevő töltött mező. A nagyobb elektronfelhő azt jelenti, hogy több elektronikus kölcsönhatás léphet fel a szomszédos molekulák között. Ennek eredményeként a molekula egyik részében átmenetileg pozitív, míg a másik részében negatív résztöltés alakul ki. Amikor ez megtörténik, a molekula polarizálhatja a szomszédos elektronfelhőt. A vonzás azért következik be, mert az egyik molekula részleges pozitív oldala vonzódik a másik részleges negatív oldalához. Tehát mekkora a molekulák mérete? A természettudományban, amint megtudtuk, ezeknek a legkisebb részecskéknek a tömegéről és méretéről csak képletes elképzelést találhatunk. De tudjuk, hogy vannak egyszerű és összetett vegyületek. A második pedig olyan dolgot tartalmazhat, mint egy makromolekula. Ez egy nagyon nagy egység, például egy fehérje, amely általában kisebb alegységek (monomerek) polimerizációjával jön létre. Általában több ezer vagy több atomból állnak. Sok kísérlet azt mutatja molekula mérete nagyon kicsi. Egy molekula vagy atom lineáris mérete többféleképpen meghatározható. Például elektronmikroszkóp segítségével néhány nagy molekuláról fényképeket készítettek, ionprojektor (ionmikroszkóp) segítségével pedig nemcsak a kristályok szerkezetét lehet tanulmányozni, hanem az egyes atomok távolságát is. egy molekulában. A modern kísérleti technika vívmányait felhasználva egyszerű atomok és molekulák lineáris méreteit is meg lehetett határozni, melyek körülbelül 10-8 cm.A komplex atomok és molekulák lineáris méretei sokkal nagyobbak. Például egy fehérje molekula mérete 43*10 -8 cm. Az atomok jellemzésére az atomi sugarak fogalmát használjuk, amely lehetővé teszi a molekulák, folyadékok vagy szilárd anyagok atomközi távolságának közelítő becslését, mivel az atomok méretükben nincsenek egyértelmű határok. Azaz atomsugár- ez egy olyan gömb, amelybe egy atom elektronsűrűségének nagy része (legalább 90 ... 95%) be van zárva. Egy molekula mérete olyan kicsi, hogy csak összehasonlítással ábrázolható. Például egy vízmolekula sokszor kisebb, mint egy nagy alma, hányszor kisebb egy alma, mint a földgömb. Az egyes molekulák és atomok tömege nagyon kicsi, ezért kényelmesebb a relatív, nem pedig az abszolút tömegértékek használata a számításokban. Relatív molekulatömeg(vagy relatív atomtömeg) anyagok M r egy adott anyag molekulája (vagy atomja) tömegének a szénatom tömegének 1/12-éhez viszonyított aránya. M r \u003d (m 0) : (m 0C / 12) ahol m 0 egy adott anyag molekulájának (vagy atomjának) tömege, m 0C pedig egy szénatom tömege. Az anyag relatív molekula- (vagy atomtömege) azt mutatja meg, hogy egy anyagmolekula tömege hányszor nagyobb, mint a C 12 szénizotóp tömegének 1/12-e. A relatív molekulatömeget (atomi) atomtömeg-egységben fejezzük ki. Atomtömeg mértékegysége a C 12 szénizotóp tömegének 1/12-e. A pontos mérések azt mutatták, hogy az atomtömeg mértékegysége 1,660 * 10 -27 kg, azaz 1 amu = 1,660 * 10 -27 kg Egy anyag relatív molekulatömege úgy számítható ki, hogy összeadjuk az anyag molekuláját alkotó elemek relatív atomtömegét. A kémiai elemek relatív atomtömegét a kémiai elemek periodikus rendszerében D.I. Mengyelejev. A periódusos rendszerben D.I. Mengyelejev minden elemnél meg van jelölve atomtömeg, amelyet atomtömeg egységekben (amu) mérnek. Például a magnézium atomtömege 24,305 atomerőmű, azaz a magnézium kétszer nehezebb, mint a szén, mivel a szén atomtömege 12 ame. (ez abból következik, hogy 1 amu = a szénatom többségét alkotó szénizotóp tömegének 1/12-e). Miért mérjük a molekulák és atomok tömegét amu-ban, ha van gramm és kilogramm? Természetesen használhatja ezeket az egységeket, de nagyon kényelmetlen lesz az írás (túl sok számot kell használni a tömeg felírásához). Egy elem tömegének kilogrammban való meghatározásához szorozzuk meg az elem atomtömegét 1 amu-vel. Az atomtömeget a periódusos rendszer szerint találjuk meg (az elem betűjelétől jobbra írva). Például egy magnézium atom tömege kilogrammban a következő lenne: m 0Mg = 24,305 * 1 a.e.m. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 kg Egy molekula tömege kiszámítható a molekulát alkotó elemek tömegének összeadásával. Például egy vízmolekula tömege (H 2 O) egyenlő lesz: m 0H2O \u003d 2 * m 0H + m 0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 \u003d 18,0153 a.e.m. = 29,905 * 10 -27 kg anyajegy egyenlő a rendszer anyagának mennyiségével, amely annyi molekulát tartalmaz, ahány atom van 0,012 kg C 12 szénben. Vagyis ha van egy rendszerünk valamilyen anyaggal, és ebben a rendszerben ennek az anyagnak annyi molekulája van, ahány atom van 0,012 kg szénben, akkor azt mondhatjuk, hogy ebben a rendszerben van 1 mol anyag. Anyagmennyiségν egyenlő az adott testben lévő molekulák számának és az atomok számának arányával 0,012 kg szénben, vagyis a molekulák számával 1 mol anyagban. ν = N / N A ahol N az adott testben lévő molekulák száma, N A a testet alkotó anyag 1 moljában található molekulák száma. N A Avogadro állandója. Az anyag mennyiségét mólokban mérik. Avogadro állandó a molekulák vagy atomok száma 1 mol anyagban. Ez az állandó az olasz kémikus és fizikus tiszteletére kapta a nevét Amedeo Avogadro (1776 – 1856). Bármely anyag 1 mólja ugyanannyi részecskét tartalmaz. N A \u003d 6,02 * 10 23 mol -1 Moláris tömeg az egy mól mennyiségben vett anyag tömege: μ = m 0 * N A ahol m 0 a molekula tömege. A moláris tömeg kilogrammonkénti mólban van kifejezve (kg/mol = kg*mol -1). A moláris tömeg a relatív molekulatömeghez kapcsolódik a következő összefüggéssel: μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1] Bármely mennyiségű m anyag tömege egyenlő egy m 0 molekula tömegének a molekulák számával szorzatával: m = m 0 N = m 0 N A ν = μν Az anyag mennyisége megegyezik az anyag tömegének és moláris tömegének arányával: ν = m / μ Egy anyag molekulájának tömege meghatározható, ha ismert a moláris tömeg és az Avogadro-állandó: m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A Az atomok és molekulák tömegének pontosabb meghatározását tömegspektrométerrel érik el - egy olyan eszközzel, amelyben a töltött részecskék nyalábja elválik a térben a töltéstömegüktől függően elektromos és mágneses mezők segítségével. Például keressük meg egy magnézium atom moláris tömegét. Mint fentebb megtudtuk, a magnézium atom tömege m0Mg = 40,3463 * 10 -27 kg. Ekkor a moláris tömeg: μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40,3463 * 10 -27 * 6,02 * 10 23 \u003d 2,4288 * 10 -2 kg / mol Vagyis 2,4288 * 10 -2 kg magnézium „fér el” egy mólban. Nos, vagy körülbelül 24,28 gramm. Mint látható, a moláris tömeg (grammban) majdnem megegyezik a periódusos rendszerben az elemre jelzett atomtömeggel. Ezért, amikor az atomtömeget jelzik, általában ezt teszik: A magnézium atomtömege 24,305 amu. (g/mol).2. A molekulák tömege és mérete. Avogadro állandó
3. Brown-mozgás és ideális gáz
Mik azok a molekulák?
Példák molekulákra
Molekulatömeg
Mérés nanométerben
Formák és méretek
Mekkora a molekulák mérete?
Hogyan képzeljük el a molekulák méretét: példák
Hogyan befolyásolja a molekula mérete a vonzó erőket?
Következtetés
mol anyag
Avogadro állandó