მოლეკულების მასა და ზომა. მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი დებულებები
მატერიის სტრუქტურის მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია ეფუძნება სამ პოზიციას, რომელთაგან თითოეული დადასტურებულია ექსპერიმენტებით: ნივთიერება შედგება ნაწილაკებისგან; ეს ნაწილაკები მოძრაობენ შემთხვევით; ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან.
სხეულების თვისებები და ქცევა, დაწყებული ზედა ატმოსფეროს იშვიათი გაზებიდან და დედამიწაზე მყარი სხეულებით დამთავრებული, ისევე როგორც პლანეტების და ვარსკვლავების ზემკვრივი ბირთვები, განისაზღვრება ურთიერთმოქმედი ნაწილაკების მოძრაობით, რომლებიც ქმნიან ყველა სხეულს - მოლეკულებს. , ატომები, ან კიდევ უფრო მცირე წარმონაქმნები - ელემენტარული ნაწილაკები.
მოლეკულების ზომების შეფასება.მოლეკულების არსებობის რეალობის სრული ნდობისთვის აუცილებელია მათი ზომების დადგენა.
მოდით განვიხილოთ შედარებით მარტივი მეთოდი მოლეკულების ზომის შესაფასებლად. ცნობილია, რომ შეუძლებელია ზეითუნის ზეთის წვეთი წყლის ზედაპირზე გავრცელება ისე, რომ მან დაიკავოს 1-ზე მეტი ფართობი. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ როცა ზეთი მაქსიმალურ ფართობზე ვრცელდება, ქმნის ფენას მხოლოდ ერთი მოლეკულის სისქით. ადვილია ამ ფენის სისქის დადგენა და ამით ზეითუნის ზეთის მოლეკულის ზომის შეფასება.
მოდით გონებრივად დავჭრათ მოცულობის კუბი ფართობის კვადრატულ ფენებად, რათა მათ დაფარონ ფართობი (ნახ. 2). ასეთი ფენების რაოდენობა ტოლი იქნება: ზეთის ფენის სისქე და, შესაბამისად, ზეითუნის ზეთის მოლეკულის ზომა, შეიძლება ვიპოვოთ 0,1 სმ კუბის კიდეების გაყოფით ფენების რაოდენობაზე: სმ.
იონური პროექტორი.ამჟამად არ არის საჭირო ატომებისა და მოლეკულების არსებობის დასადასტურებლად ყველა შესაძლო ხერხის ჩამოთვლა. თანამედროვე ინსტრუმენტები შესაძლებელს ხდის ცალკეული ატომებისა და მოლეკულების გამოსახულებების დაკვირვებას. VI კლასის ფიზიკის სახელმძღვანელოში არის ელექტრონული მიკროსკოპით გადაღებული ფოტო, რომელშიც შეგიძლიათ იხილოთ ცალკეული ატომების განლაგება ოქროს ბროლის ზედაპირზე.
მაგრამ ელექტრონული მიკროსკოპი ძალიან რთული მოწყობილობაა. ჩვენ გავეცნობით ბევრად უფრო მარტივ მოწყობილობას, რომელიც საშუალებას გვაძლევს მივიღოთ ცალკეული ატომების გამოსახულება და შევაფასოთ მათი ზომა. ამ მოწყობილობას ეწოდება იონური პროექტორი ან იონური მიკროსკოპი. იგი განლაგებულია შემდეგნაირად: დაახლოებით 10 სმ რადიუსის მქონე სფერული ჭურჭლის ცენტრში მოთავსებულია ვოლფრამის ნემსის წერტილი (სურ. 3). წვერის გამრუდების რადიუსი შეძლებისდაგვარად მცირეა ლითონის დამუშავების თანამედროვე ტექნოლოგიით - დაახლოებით 5-10 6 სმ. სფეროს შიდა ზედაპირი დაფარულია თხელი გამტარი ფენით, რომელსაც შეუძლია ტელევიზორის მილის ეკრანის მსგავსად ბრწყინავდეს ქვეშ. სწრაფი ნაწილაკების გავლენა. რამდენიმე ასეული ვოლტის ძაბვა იქმნება დადებითად დამუხტულ წვერსა და უარყოფითად დამუხტულ გამტარ ფენას შორის. ჭურჭელი ივსება ჰელიუმით 100 Pa (0,75 მმ Hg) დაბალი წნევით.
წერტილის ზედაპირზე ვოლფრამის ატომები ქმნიან მიკროსკოპულ „მუწუკებს“ (სურ. 4). შემთხვევით მიახლოებისას
მოძრავი ჰელიუმის ატომები ვოლფრამის ატომებით, ელექტრული ველი, განსაკუთრებით ძლიერი ატომების მახლობლად წვერის ზედაპირზე, აშორებს ელექტრონებს ჰელიუმის ატომებიდან და აქცევს ამ ატომებს იონებად. ჰელიუმის იონები მოიგერიეს დადებითად დამუხტული წვერიდან და დიდი სიჩქარით მოძრაობენ სფეროს რადიუსების გასწვრივ. სფეროს ზედაპირთან შეჯახებისას იონები იწვევს მის გაბრწყინებას. შედეგად, ეკრანზე ჩნდება გაფართოებული სურათი წვერზე ვოლფრამის ატომების განლაგების შესახებ (სურ. 5). ეკრანზე ნათელი ლაქები ცალკეული ატომების გამოსახულებებია.
პროექტორის გადიდება - ატომების სურათებს შორის მანძილის თანაფარდობა თავად ატომებს შორის მანძილის თანაფარდობა გამოდის ჭურჭლის რადიუსის თანაფარდობის წვერის რადიუსთან და აღწევს ორ მილიონს. ამიტომ შესაძლებელია ცალკეული ატომების დანახვა.
ვოლფრამის ატომის დიამეტრი, განსაზღვრული იონური პროექტორის გამოყენებით, გამოდის დაახლოებით სმ, სხვა მეთოდებით აღმოჩენილი ატომების ზომები დაახლოებით იგივეა. მრავალი ატომისგან შემდგარი მოლეკულების ზომები ბუნებრივად უფრო დიდია.
ყოველი ჩასუნთქვისას თქვენ იჭერთ იმდენ მოლეკულას თქვენს ფილტვებში, რომ თუ ყველა მათგანი თანაბრად გადანაწილდება დედამიწის ატმოსფეროში ამოსუნთქვის შემდეგ, მაშინ პლანეტის ყოველი მკვიდრი მიიღებს ორ მოლეკულას, რომლებიც თქვენს ფილტვებში იყო ჩასუნთქვის დროს.
>>ფიზიკა: მოლეკულური კინეტიკური თეორიის საფუძვლები. მოლეკულების ზომები
მოლეკულები ძალიან მცირეა, მაგრამ ნახეთ, რამდენად ადვილია მათი ზომისა და მასის შეფასება. საკმარისია ერთი დაკვირვება და რამდენიმე მარტივი გამოთვლა. მართალია, ჩვენ ჯერ კიდევ უნდა გავარკვიოთ, როგორ გავაკეთოთ ეს.
მატერიის სტრუქტურის მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია ემყარება სამ განცხადებას: მატერია შედგება ნაწილაკებისგან; ეს ნაწილაკები მოძრაობენ შემთხვევით; ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. თითოეული მტკიცება მკაცრად დადასტურებულია ექსპერიმენტებით.
ყველა სხეულის თვისებები და ქცევა გამონაკლისის გარეშე, ცილიტებიდან ვარსკვლავებამდე, განისაზღვრება ერთმანეთთან ურთიერთქმედების ნაწილაკების მოძრაობით: მოლეკულები, ატომები ან კიდევ უფრო მცირე წარმონაქმნები - ელემენტარული ნაწილაკები.
მოლეკულების ზომების შეფასება.მოლეკულების არსებობაში სრულიად დარწმუნებული რომ ვიყოთ, აუცილებელია მათი ზომების დადგენა.
ამის გაკეთების უმარტივესი გზაა წყლის ზედაპირზე წვეთი ზეთის, მაგალითად, ზეითუნის ზეთის გავრცელების დაკვირვება. ზეთი არასოდეს დაიკავებს მთელ ზედაპირს, თუ ჭურჭელი დიდია ( ნახ.8.1). შეუძლებელია 1 მმ 3 წვეთის გავრცელება ისე, რომ მან დაიკავოს 0,6 მ 2-ზე მეტი ზედაპირი. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ როდესაც ზეთი ვრცელდება მაქსიმალურ ფართობზე, ის ქმნის ფენას მხოლოდ ერთი მოლეკულის სისქით - "მონომოლეკულური ფენა". ადვილია ამ ფენის სისქის დადგენა და ამით ზეითუნის ზეთის მოლეკულის ზომის შეფასება.
მოცულობა ვზეთის ფენა უდრის მისი ზედაპირის ნამრავლს სსისქისთვის დფენა, ე.ი. V=Sd. ამრიგად, ზეითუნის ზეთის მოლეკულის ზომაა:
არ არის საჭირო ახლა ჩამოვთვალოთ ყველა შესაძლო გზა ატომებისა და მოლეკულების არსებობის დასამტკიცებლად. თანამედროვე ინსტრუმენტები შესაძლებელს ხდის ცალკეული ატომებისა და მოლეკულების გამოსახულების დანახვას. სურათი 8.2 გვიჩვენებს სილიკონის ვაფლის ზედაპირის მიკროგრაფს, სადაც მუწუკები ინდივიდუალური სილიციუმის ატომებია. ასეთი სურათების მიღება პირველად 1981 წელს იქნა ცნობილი არა ჩვეულებრივი ოპტიკური, არამედ რთული გვირაბის მიკროსკოპის გამოყენებით.
მოლეკულები, მათ შორის ზეითუნის ზეთი, უფრო დიდია ვიდრე ატომები. ნებისმიერი ატომის დიამეტრი დაახლოებით უდრის 10 -8 სმ, ეს ზომები იმდენად მცირეა, რომ ძნელი წარმოსადგენია. ასეთ შემთხვევებში გამოიყენება შედარება.
აქ არის ერთი მათგანი. თუ თითები მუშტად არის მოჭედილი და გლობუსის ზომამდე გადიდებულია, მაშინ ატომი, იმავე გადიდებისას, გახდება მუშტის ზომა.
მოლეკულების რაოდენობა.ძალიან მცირე ზომის მოლეკულებით, მათი რაოდენობა ნებისმიერ მაკროსკოპულ სხეულში უზარმაზარია. მოდით გამოვთვალოთ მოლეკულების სავარაუდო რაოდენობა წყლის წვეთში 1 გ მასით და, შესაბამისად, 1 სმ 3 მოცულობით.
წყლის მოლეკულის დიამეტრი არის დაახლოებით 3 10 -8 სმ. თუ ვივარაუდებთ, რომ თითოეული წყლის მოლეკულა მოლეკულების მკვრივი შეფუთვით იკავებს მოცულობას (3 10 -8 სმ) 3, შეგიძლიათ იპოვოთ მოლეკულების რაოდენობა წვეთში გაყოფით. ვარდნის მოცულობა (1 სმ 3) მოცულობით, თითო მოლეკულაზე:
ყოველი ჩასუნთქვისას თქვენ იჭერთ იმდენ მოლეკულას, რომ თუ ყველა მათგანი თანაბრად გადანაწილდება დედამიწის ატმოსფეროში ამოსუნთქვის შემდეგ, მაშინ პლანეტის ყოველი მკვიდრი მიიღებს ორ-სამ მოლეკულას, რომელიც თქვენს ფილტვებში იყო ჩასუნთქვის დროს.
ატომის ზომები მცირეა: .
მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის სამი ძირითადი დებულება განმეორებით იქნება განხილული.
???
1. რა ზომები უნდა იქნას მიღებული ზეითუნის ზეთის მოლეკულის ზომის შესაფასებლად?
2. ატომი რომ გაიზარდოს ყაყაჩოს მარცვლის ზომამდე (0,1 მმ), მაშინ სხეულის რა ზომას მიაღწევს მარცვალი იმავე გადიდებით?
3. ჩამოთვალეთ თქვენთვის ცნობილი მოლეკულების არსებობის მტკიცებულებები, რომლებიც არ არის ნახსენები ტექსტში.
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, ფიზიკა 10 კლასი
გაკვეთილის შინაარსი გაკვეთილის შეჯამებამხარდაჭერა ჩარჩო გაკვეთილის პრეზენტაცია ამაჩქარებელი მეთოდები ინტერაქტიული ტექნოლოგიები ივარჯიშე ამოცანები და სავარჯიშოები თვითშემოწმების სემინარები, ტრენინგები, შემთხვევები, კვესტები საშინაო დავალების განხილვის კითხვები რიტორიკული კითხვები სტუდენტებისგან ილუსტრაციები აუდიო, ვიდეო კლიპები და მულტიმედიაფოტოები, სურათები გრაფიკა, ცხრილები, სქემები იუმორი, ანეგდოტები, ხუმრობები, კომიქსების იგავ-არაკები, გამონათქვამები, კროსვორდები, ციტატები დანამატები რეფერატებისტატიების ჩიპები ცნობისმოყვარე თაღლითებისთვის სახელმძღვანელოები ძირითადი და ტერმინების დამატებითი ლექსიკონი სხვა სახელმძღვანელოების და გაკვეთილების გაუმჯობესებასახელმძღვანელოში არსებული შეცდომების გასწორებასახელმძღვანელოში ფრაგმენტის განახლება გაკვეთილზე ინოვაციის ელემენტების მოძველებული ცოდნის ახლით ჩანაცვლება მხოლოდ მასწავლებლებისთვის სრულყოფილი გაკვეთილებისადისკუსიო პროგრამის წლის მეთოდოლოგიური რეკომენდაციები კალენდარული გეგმა ინტეგრირებული გაკვეთილებითუ თქვენ გაქვთ შესწორებები ან წინადადებები ამ გაკვეთილზე,
მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია - დოქტრინა მატერიის სტრუქტურისა და თვისებების შესახებ, ატომებისა და მოლეკულების არსებობის კონცეფციის გამოყენებით, როგორც ქიმიური ნივთიერების უმცირესი ნაწილაკები. MCT ეფუძნება ექსპერიმენტებით მკაცრად დადასტურებულ სამ განცხადებას:
ნივთიერება შედგება ნაწილაკებისგან - ატომებისა და მოლეკულებისგან, რომელთა შორის არის ხარვეზები;
ეს ნაწილაკები ქაოტურ მოძრაობაში არიან, რომელთა სიჩქარეზე გავლენას ახდენს ტემპერატურა;
ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან.
ის ფაქტი, რომ ნივთიერება ნამდვილად შედგება მოლეკულებისგან, შეიძლება დადასტურდეს მათი ზომის განსაზღვრით: ზეთის წვეთი ვრცელდება წყლის ზედაპირზე და ქმნის ფენას, რომლის სისქე უდრის მოლეკულის დიამეტრს. 1 მმ 3 მოცულობის წვეთი არ შეიძლება გავრცელდეს 0,6 მ 2-ზე მეტი:
თანამედროვე ინსტრუმენტები (ელექტრონული მიკროსკოპი, იონური პროექტორი) შესაძლებელს ხდის ცალკეული ატომებისა და მოლეკულების დანახვას.
მოლეკულების ურთიერთქმედების ძალები. ა) ურთიერთქმედება ელექტრომაგნიტური ხასიათისაა; ბ) მოლეკულების ზომასთან შესადარ დისტანციებზე გვხვდება მოკლე დისტანციური ძალები; გ) არის ასეთი მანძილი, როდესაც მიზიდულობის და მოგერიების ძალები ტოლია (R 0), თუ R> R 0, მაშინ მიზიდულობის ძალები ჭარბობს, თუ R მოლეკულური მიზიდულობის ძალების მოქმედება ვლინდება ცდაში ტყვიის ცილინდრებით, რომლებიც ერთმანეთს ეწებება მათი ზედაპირის გაწმენდის შემდეგ. მოლეკულები და ატომები მყარ სხეულში ქმნიან შემთხვევით ვიბრაციას იმ პოზიციებზე, რომლებშიც მეზობელი ატომების მიზიდულობისა და მოგერიების ძალები დაბალანსებულია. სითხეში მოლეკულები არა მხოლოდ წონასწორობის პოზიციის ირგვლივ ირხევა, არამედ ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეზე ხტება, ეს მოლეკულური ნახტომები არის სითხის სითხის, ჭურჭლის ფორმის მიღების უნარი. აირებში, ჩვეულებრივ, ატომებსა და მოლეკულებს შორის მანძილი, საშუალოდ, ბევრად აღემატება მოლეკულების ზომებს; ამაღელვებელი ძალები არ მოქმედებენ დიდ დისტანციებზე, ამიტომ აირები ადვილად იკუმშება; გაზის მოლეკულებს შორის პრაქტიკულად არ არსებობს მიმზიდველი ძალები, ამიტომ გაზებს აქვთ განუსაზღვრელი ვადით გაფართოების თვისება. ნებისმიერი ნივთიერება შედგება ნაწილაკებისგან, ამიტომ ნივთიერების რაოდენობა ითვლება ნაწილაკების რაოდენობის პროპორციულად. ნივთიერების რაოდენობის ერთეული არის მოლი. მოლი უდრის სისტემის ნივთიერების რაოდენობას, რომელიც შეიცავს იმდენ ნაწილაკს, რამდენი ატომია 0,012 კგ ნახშირბადში. მოლეკულების რაოდენობის თანაფარდობას ნივთიერების რაოდენობასთან ეწოდება ავოგადროს მუდმივი: ავოგადროს მუდმივი არის. ის აჩვენებს რამდენ ატომს ან მოლეკულას შეიცავს ნივთიერების ერთ მოლში. ნივთიერების რაოდენობა შეიძლება მოიძებნოს, როგორც ნივთიერების ატომების ან მოლეკულების რაოდენობის თანაფარდობა ავოგადროს მუდმივთან: მოლური მასა არის რაოდენობა, რომელიც უდრის ნივთიერების მასის თანაფარდობას ნივთიერების რაოდენობას: მოლური მასა შეიძლება გამოისახოს მოლეკულის მასის მიხედვით: მოლეკულების მასის დასადგენად, თქვენ უნდა გაყოთ ნივთიერების მასა მასში მოლეკულების რაოდენობაზე: ბრაუნის მოძრაობა არის ნაწილაკების თერმული მოძრაობა, რომლებიც შეჩერებულია გაზში ან სითხეში. ინგლისელმა ბოტანიკოსმა რობერტ ბრაუნმა (1773 - 1858) 1827 წელს აღმოაჩინა მიკროსკოპით ხილული მყარი ნაწილაკების შემთხვევითი მოძრაობა სითხეში. ამ ფენომენს ბრაუნის მოძრაობა ეწოდა. ეს მოძრაობა არ ჩერდება; ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მისი ინტენსივობა იზრდება. ბრაუნის მოძრაობა არის წნევის რყევების შედეგი (საშუალო მნიშვნელობიდან შესამჩნევი გადახრა). ნაწილაკების ბრაუნის მოძრაობის მიზეზი არის ის, რომ თხევადი მოლეკულების ზემოქმედება ნაწილაკზე არ ანადგურებს ერთმანეთს. იშვიათ გაზში მოლეკულებს შორის მანძილი ბევრჯერ აღემატება მათ ზომას. ამ შემთხვევაში, მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედება უმნიშვნელოა და მოლეკულების კინეტიკური ენერგია გაცილებით მეტია, ვიდრე მათი ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია. აირისებრ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერების თვისებების ასახსნელად რეალური გაზის ნაცვლად გამოიყენება მისი ფიზიკური მოდელი – იდეალური აირი. მოდელი ვარაუდობს: მოლეკულებს შორის მანძილი ოდნავ აღემატება მათ დიამეტრს; მოლეკულები ელასტიური ბურთულებია; მოლეკულებს შორის არ არის მიმზიდველი ძალები; როდესაც მოლეკულები ერთმანეთს და ჭურჭლის კედლებს ეჯახება, მოქმედებს საგრებელი ძალები; მოლეკულური მოძრაობა ემორჩილება მექანიკის კანონებს. იდეალური გაზის MKT-ის ძირითადი განტოლებაა: MKT-ის ძირითადი განტოლება საშუალებას იძლევა გამოვთვალოთ აირის წნევა, თუ ცნობილია მოლეკულის მასა, სიჩქარის კვადრატის საშუალო მნიშვნელობა და მოლეკულების კონცენტრაცია. იდეალური აირის წნევა მდგომარეობს იმაში, რომ მოლეკულები, ჭურჭლის კედლებთან შეჯახებისას, ურთიერთქმედებენ მათთან მექანიკის კანონების მიხედვით, როგორც დრეკადი სხეულები. როდესაც მოლეკულა ჭურჭლის კედელს ეჯახება, სიჩქარის ვექტორის v x სიჩქარის პროექცია OX ღერძზე, კედელზე პერპენდიკულარულად, ცვლის თავის ნიშანს საპირისპიროდ, მაგრამ რჩება მუდმივი აბსოლუტურ მნიშვნელობაში. შეჯახების დროს, ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, მოლეკულა მოქმედებს კედელზე F 2 ძალით, რომელიც უდრის F 1 ძალის აბსოლუტურ მნიშვნელობას და მიმართულია საპირისპიროდ. იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლება (მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლება). უნივერსალური გაზის მუდმივი: გაზის წნევის დამოკიდებულებიდან გამომდინარე მისი მოლეკულების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე, შეიძლება მივიღოთ განტოლება, რომელიც აკავშირებს სამივე მაკროსკოპულ პარამეტრს: წნევა, მოცულობა და ტემპერატურა, რომლებიც ახასიათებს საკმარისად იშვიათი გაზის მოცემული მასის მდგომარეობას. ამ განტოლებას ეწოდება მდგომარეობის იდეალური აირის განტოლება. სად არის უნივერსალური გაზის მუდმივი შესაბამისად გაზის მოცემული მასისთვის კლაპეირონის განტოლება. რაოდენობრივ ურთიერთობას გაზის ორ პარამეტრს შორის მესამე პარამეტრის ფიქსირებული მნიშვნელობისთვის გაზის კანონები ეწოდება. და პროცესები, რომლებიც ხდება ერთ-ერთი პარამეტრის მუდმივ მნიშვნელობაზე, არის იზოპროცესები. იზოთერმული პროცესი - მაკროსკოპული სხეულების თერმოდინამიკური სისტემის მდგომარეობის შეცვლის პროცესი მუდმივ ტემპერატურაზე. მოცემული მასის გაზისთვის, გაზის წნევისა და მისი მოცულობის პროდუქტი მუდმივია, თუ გაზის ტემპერატურა არ იცვლება. - ბოილის კანონი - მარიოტა. იზოქორული პროცესი - მაკროსკოპული სხეულების თერმოდინამიკური სისტემის მდგომარეობის შეცვლის პროცესი მუდმივი მოცულობით. მოცემული მასის გაზისთვის, წნევის და ტემპერატურის შეფარდება მუდმივია, თუ გაზის მოცულობა არ იცვლება. ჩარლზის კანონი. იზობარული პროცესი - მაკროსკოპული სხეულების თერმოდინამიკური სისტემის მდგომარეობის შეცვლის პროცესი მუდმივი წნევის დროს. მოცემული მასის გაზისთვის მოცულობის და ტემპერატურის შეფარდება მუდმივია, თუ აირის წნევა არ იცვლება. - გეი-ლუსაკის კანონი. როდესაც ორი ან მეტი ატომი შედის ქიმიურ კავშირში ერთმანეთთან, წარმოიქმნება მოლეკულები. არ აქვს მნიშვნელობა ეს ატომები ერთნაირია თუ სრულიად განსხვავდებიან ერთმანეთისგან როგორც ფორმით, ასევე ზომით. ჩვენ გავარკვევთ, რა არის მოლეკულების ზომა და რაზეა დამოკიდებული. ათასწლეულების განმავლობაში მეცნიერები ვარაუდობდნენ სიცოცხლის საიდუმლოების შესახებ, იმის შესახებ, თუ რა ხდება მის წარმოშობაში. უძველესი კულტურების მიხედვით, ცხოვრება და ყველაფერი ამ სამყაროში შედგება ბუნების ძირითადი ელემენტებისაგან - დედამიწა, ჰაერი, ქარი, წყალი და ცეცხლი. თუმცა, დროთა განმავლობაში, ბევრმა ფილოსოფოსმა წამოიწყო იდეა, რომ ყველაფერი შედგება პაწაწინა, განუყოფელი საგნებისგან, რომელთა შექმნა და განადგურება შეუძლებელია. თუმცა, მხოლოდ ატომის თეორიისა და თანამედროვე ქიმიის გამოჩენამდე მეცნიერებმა დაიწყეს პოსტულაცია, რომ ერთად აღებული ნაწილაკები წარმოადგენდნენ ყველაფრის ძირითად საშენ ბლოკს. ასე გაჩნდა ტერმინი, რომელიც თანამედროვე ნაწილაკების თეორიის კონტექსტში გულისხმობს მასის უმცირეს ერთეულებს. მისი კლასიკური განმარტებით, მოლეკულა არის ნივთიერების ყველაზე პატარა ნაწილაკი, რომელიც ხელს უწყობს მისი ქიმიური და ფიზიკური თვისებების შენარჩუნებას. იგი შედგება ორი ან მეტი ატომისგან, ისევე როგორც ერთიდაიგივე ან განსხვავებული ატომების ჯგუფებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან შენარჩუნებულია ქიმიური ძალებით. რა არის მოლეკულების ზომა? მე-5 კლასში ბუნების ისტორია (სასკოლო საგანი) იძლევა მხოლოდ ზოგად წარმოდგენას ზომებსა და ფორმებზე, ეს საკითხი უფრო დეტალურად არის შესწავლილი ქიმიის გაკვეთილების უფროს კლასებში. მოლეკულები შეიძლება იყოს მარტივი ან რთული. Აი ზოგიერთი მაგალითი: ორი ან მეტი ელემენტისგან შედგენილ მოლეკულებს ნაერთები ეწოდება. ასე რომ, წყალი, კალციუმის ოქსიდი და გლუკოზა კომპოზიტურია. ყველა ნაერთი არ არის მოლეკულა, მაგრამ ყველა მოლეკულა ნაერთია. რამდენად დიდი შეიძლება იყოს ისინი? რა არის მოლეკულის ზომა? ცნობილი ფაქტია, რომ ჩვენს ირგვლივ თითქმის ყველაფერი ატომებისგან შედგება (გარდა სინათლისა და ბგერისა). მათი საერთო წონა იქნება მოლეკულის მასა. როდესაც ვსაუბრობთ მოლეკულების ზომაზე, მეცნიერთა უმეტესობა იწყება მოლეკულური წონიდან. ეს არის მისი ყველა შემადგენელი ატომის საერთო წონა: მასის გარდა, ჩვენ ასევე შეგვიძლია გავზომოთ თუ რამდენად დიდია მოლეკულები ნანომეტრებში. წყლის ერთეული დაახლოებით 0,27 ნმ დიამეტრია. დნმ-ის დიამეტრი 2 ნმ-მდეა და სიგრძეში რამდენიმე მეტრამდეა გადაჭიმული. ძნელი წარმოსადგენია, როგორ ეტევა ასეთი ზომები ერთ უჯრედში. დნმ-ის სიგრძისა და სისქის თანაფარდობა გასაოცარია. ეს არის 1/100,000,000, რაც ფეხბურთის მოედნის სიგრძეს ადამიანის თმას ჰგავს. რა არის მოლეკულების ზომა? ისინი სხვადასხვა ფორმისა და ზომისაა. წყალი და ნახშირორჟანგი ერთ-ერთი ყველაზე პატარაა, ცილები ყველაზე დიდია. მოლეკულები არის ელემენტები, რომლებიც შედგება ატომებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან. მოლეკულების გარეგნობის გაგება ტრადიციულად ქიმიის ნაწილია. გარდა მათი გაუგებრად უცნაური ქიმიური ქცევისა, მოლეკულების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მათი ზომა. სად შეიძლება იყოს განსაკუთრებით სასარგებლო იმის ცოდნა, თუ რამდენად დიდია მოლეკულები? ამ და ბევრ სხვა კითხვაზე პასუხი გვეხმარება ნანოტექნოლოგიის სფეროში, რადგან ნანორობოტებისა და ჭკვიანი მასალების კონცეფცია აუცილებლად ეხება მოლეკულური ზომისა და ფორმის ეფექტებს. მე-5 კლასში, ამ თემაზე ბუნებრივი ისტორია იძლევა მხოლოდ ზოგად ინფორმაციას იმის შესახებ, რომ ყველა მოლეკულა შედგება ატომებისგან, რომლებიც მუდმივ შემთხვევით მოძრაობაში არიან. საშუალო სკოლაში უკვე შეგიძლიათ იხილოთ სტრუქტურული ფორმულები ქიმიის სახელმძღვანელოებში, რომლებიც მოლეკულების რეალურ ფორმას წააგავს. თუმცა მათი სიგრძის ჩვეულებრივი სახაზავით გაზომვა შეუძლებელია და ამისათვის უნდა იცოდეთ, რომ მოლეკულები სამგანზომილებიანი ობიექტებია. მათი გამოსახულება ქაღალდზე არის პროექცია ორგანზომილებიან სიბრტყეზე. მოლეკულის სიგრძე იცვლება მისი კუთხეების სიგრძის ბმებით. არსებობს სამი ძირითადი: ფაქტობრივი კუთხეები ხშირად განსხვავდება ამ კუთხებისგან, რადგან მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული სხვადასხვა ეფექტი, მათ შორის ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება. რა არის მოლეკულების ზომა? მე-5 კლასში ამ კითხვაზე პასუხები, როგორც უკვე ვთქვით, ზოგადი ხასიათისაა. სკოლის მოსწავლეებმა იციან, რომ ამ კავშირების ზომა ძალიან მცირეა. მაგალითად, თუ ქვიშის მოლეკულას ქვიშის ერთ მარცვალში აქცევთ ქვიშის მთლიან მარცვლად, მაშინ მიღებული მასის ქვეშ შეგიძლიათ დაიმალოთ სახლი ხუთი სართულით. რა არის მოლეკულების ზომა? მოკლე პასუხი, რომელიც ასევე უფრო მეცნიერულია, ასეთია. მოლეკულური წონა უტოლდება მთელი ნივთიერების მასის თანაფარდობას ნივთიერების მოლეკულების რაოდენობასთან, ან მოლური მასის შეფარდება ავოგადროს მუდმივთან. საზომი ერთეული კილოგრამია. საშუალო მოლეკულური წონაა 10 -23 -10 -26 კგ. ავიღოთ, მაგალითად, წყალი. მისი მოლეკულური წონა იქნება 3 x 10 -26 კგ. მოლეკულებს შორის მიზიდულობაზე პასუხისმგებელია ელექტრომაგნიტური ძალა, რომელიც ვლინდება საპირისპირო მოზიდვით და მსგავსი მუხტების მოგერიებით. ელექტროსტატიკური ძალა, რომელიც არსებობს საპირისპირო მუხტებს შორის, დომინირებს ატომებსა და მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედებაში. გრავიტაციული ძალა ამ შემთხვევაში იმდენად მცირეა, რომ მისი უგულებელყოფა შეიძლება. ამ შემთხვევაში, მოლეკულის ზომა გავლენას ახდენს მიზიდულობის ძალაზე შემთხვევითი დამახინჯების ელექტრონული ღრუბლის მეშვეობით, რაც ხდება მოლეკულის ელექტრონების განაწილების დროს. არაპოლარული ნაწილაკების შემთხვევაში, რომლებიც ავლენენ მხოლოდ სუსტ ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედებას ან დისპერსიულ ძალებს, მოლეკულების ზომა პირდაპირ გავლენას ახდენს მითითებული მოლეკულის გარშემო არსებული ელექტრონული ღრუბლის ზომაზე. რაც უფრო დიდია ის, მით უფრო დიდია დამუხტული ველი, რომელიც მას აკრავს. უფრო დიდი ელექტრონული ღრუბელი ნიშნავს, რომ მეტი ელექტრონული ურთიერთქმედება შეიძლება მოხდეს მეზობელ მოლეკულებს შორის. შედეგად, მოლეკულის ერთ ნაწილს უვითარდება დროებითი დადებითი ნაწილობრივი მუხტი, ხოლო მეორე ნაწილი – უარყოფითს. როდესაც ეს მოხდება, მოლეკულას შეუძლია მეზობელი ღრუბლის ელექტრონული ღრუბლის პოლარიზაცია. მიზიდულობა ხდება იმის გამო, რომ ერთი მოლეკულის ნაწილობრივი დადებითი მხარე იზიდავს მეორეს ნაწილობრივ უარყოფით მხარეს. რა არის მოლეკულების ზომა? საბუნებისმეტყველო მეცნიერებაში, როგორც გავარკვიეთ, ამ უმცირესი ნაწილაკების მასისა და ზომის შესახებ მხოლოდ ფიგურალური წარმოდგენაა შესაძლებელი. მაგრამ ჩვენ ვიცით, რომ არსებობს მარტივი და რთული ნაერთები. და მეორე შეიძლება შეიცავდეს ისეთ რამეს, როგორიცაა მაკრომოლეკულა. ეს არის ძალიან დიდი ერთეული, როგორიცაა ცილა, რომელიც ჩვეულებრივ იქმნება მცირე ქვედანაყოფების (მონომერების) პოლიმერიზაციის შედეგად. ისინი, როგორც წესი, შედგება ათასობით ან მეტი ატომისგან. ამას ბევრი ექსპერიმენტი აჩვენებს მოლეკულის ზომაძალიან პატარა. მოლეკულის ან ატომის წრფივი ზომა შეიძლება მოიძებნოს სხვადასხვა გზით. მაგალითად, ელექტრონული მიკროსკოპის დახმარებით გადაიღეს რამდენიმე დიდი მოლეკულის ფოტოები, ხოლო იონური პროექტორის (იონური მიკროსკოპის) დახმარებით შეიძლება არა მხოლოდ კრისტალების სტრუქტურის შესწავლა, არამედ ცალკეულ ატომებს შორის მანძილის დადგენა. მოლეკულაში. თანამედროვე ექსპერიმენტული ტექნოლოგიების მიღწევების გამოყენებით შესაძლებელი გახდა მარტივი ატომებისა და მოლეკულების წრფივი ზომების დადგენა, რომლებიც დაახლოებით 10-8 სმ-ია, რთული ატომებისა და მოლეკულების წრფივი ზომები გაცილებით დიდია. მაგალითად, ცილის მოლეკულის ზომაა 43*10 -8 სმ. ატომების დასახასიათებლად გამოიყენება ატომური რადიუსების კონცეფცია, რაც შესაძლებელს ხდის დაახლოებით შეაფასოს ატომთაშორისი მანძილი მოლეკულებში, სითხეებში ან მყარებში, რადგან ატომებს არ აქვთ მკაფიო საზღვრები მათი ზომით. ე.ი ატომური რადიუსი- ეს არის სფერო, რომელშიც ჩასმულია ატომის ელექტრონის სიმკვრივის ძირითადი ნაწილი (მინიმუმ 90 ... 95%). მოლეკულის ზომა იმდენად მცირეა, რომ მისი წარმოდგენა მხოლოდ შედარებებით შეიძლება. მაგალითად, წყლის მოლეკულა ბევრჯერ პატარაა დიდ ვაშლზე, რამდენჯერ არის ვაშლი პატარა გლობუსზე. ცალკეული მოლეკულების და ატომების მასები ძალიან მცირეა, ამიტომ უფრო მოსახერხებელია გამოთვლებში შედარებითი და არა აბსოლუტური მასის მნიშვნელობების გამოყენება. შედარებითი მოლეკულური წონა(ან ფარდობითი ატომური მასა) ნივთიერებები M r არის მოცემული ნივთიერების მოლეკულის (ან ატომის) მასის თანაფარდობა ნახშირბადის ატომის მასის 1/12-თან. M r \u003d (m 0) : (m 0C / 12) სადაც m 0 არის მოცემული ნივთიერების მოლეკულის (ან ატომის) მასა, m 0C არის ნახშირბადის ატომის მასა. ნივთიერების ფარდობითი მოლეკულური (ან ატომური) მასა გვიჩვენებს, რამდენჯერ არის ნივთიერების მოლეკულის მასა C 12 ნახშირბადის იზოტოპის მასის 1/12-ზე მეტი. ფარდობითი მოლეკულური (ატომური) მასა გამოიხატება ატომური მასის ერთეულებში. ატომური მასის ერთეულიარის C 12 ნახშირბადის იზოტოპის მასის 1/12. ზუსტი გაზომვები აჩვენა, რომ ატომური მასის ერთეული არის 1.660 * 10 -27 კგ, ანუ 1 ამუ = 1.660 * 10 -27 კგ ნივთიერების ფარდობითი მოლეკულური მასა შეიძლება გამოითვალოს იმ ელემენტების ფარდობითი ატომური მასების დამატებით, რომლებიც ქმნიან ნივთიერების მოლეკულას. ქიმიური ელემენტების ფარდობითი ატომური მასა ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში მითითებულია D.I. მენდელეევი. პერიოდულ სისტემაში D.I. მენდელეევი თითოეული ელემენტისთვის მითითებულია ატომური მასა, რომელიც იზომება ატომური მასის ერთეულებში (ამუ). მაგალითად, მაგნიუმის ატომური მასა არის 24,305 ამუ, ანუ მაგნიუმი ორჯერ მძიმეა ნახშირბადზე, რადგან ნახშირბადის ატომური მასა 12 ამუა. (ეს გამომდინარეობს იქიდან, რომ 1 ამუ = ნახშირბადის იზოტოპის მასის 1/12, რომელიც შეადგენს ნახშირბადის ატომის უმრავლესობას). რატომ გავზომოთ მოლეკულების და ატომების მასა ამუში, თუ არის გრამი და კილოგრამი? რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს ერთეულები, მაგრამ ეს ძალიან მოუხერხებელი იქნება ჩასაწერად (ძალიან ბევრი რიცხვის გამოყენება მოგიწევთ იმისათვის, რომ ჩაწეროთ მასა). ელემენტის მასის კილოგრამებში საპოვნელად ელემენტის ატომური მასა გავამრავლოთ 1 ამუზე. ატომური მასა გვხვდება პერიოდული ცხრილის მიხედვით (იწერება ელემენტის ასოს აღნიშვნის მარჯვნივ). მაგალითად, მაგნიუმის ატომის წონა კილოგრამებში იქნება: მ 0მგ = 24.305 * 1 ა.მ. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 კგ მოლეკულის მასა შეიძლება გამოითვალოს მოლეკულის შემადგენელი ელემენტების მასების დამატებით. მაგალითად, წყლის მოლეკულის მასა (H 2 O) ტოლი იქნება: m 0H2O \u003d 2 * m 0H + m 0O \u003d 2 * 1.00794 + 15.9994 \u003d 18.0153 a.e.m. = 29,905 * 10 -27 კგ მოლიუდრის სისტემის ნივთიერების რაოდენობას, რომელიც შეიცავს იმდენ მოლეკულას, რამდენი ატომია 0,012 კგ ნახშირბადის C 12-ში. ანუ, თუ გვაქვს სისტემა რაიმე ნივთიერებით და ამ სისტემაში ამ ნივთიერების იმდენი მოლეკულაა, რამდენი ატომია 0,012 კგ ნახშირბადში, მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ამ სისტემაში გვაქვს 1 მოლი ნივთიერება. ნივთიერების რაოდენობაν უდრის მოცემულ სხეულში მოლეკულების რაოდენობის შეფარდებას ატომების რაოდენობასთან 0,012 კგ ნახშირბადში, ანუ მოლეკულების რაოდენობა ნივთიერების 1 მოლში. ν = N / N A სადაც N არის მოლეკულების რაოდენობა მოცემულ სხეულში, N A არის მოლეკულების რაოდენობა სხეულში შემადგენელი ნივთიერების 1 მოლში. N A არის ავოგადროს მუდმივი. ნივთიერების რაოდენობა იზომება მოლში. ავოგადროს მუდმივიარის მოლეკულების ან ატომების რაოდენობა ნივთიერების 1 მოლში. ამ მუდმივმა სახელი მიიღო იტალიელი ქიმიკოსისა და ფიზიკოსის პატივსაცემად ამედეო ავოგადრო (1776 – 1856). ნებისმიერი ნივთიერების 1 მოლი შეიცავს იმავე რაოდენობის ნაწილაკებს. N A \u003d 6.02 * 10 23 მოლი -1 Მოლური მასაარის ნივთიერების მასა, რომელიც აღებულია ერთი მოლის ოდენობით: μ = m 0 * N A სადაც m 0 არის მოლეკულის მასა. მოლური მასა გამოიხატება კილოგრამებში თითო მოლზე (კგ/მოლი = კგ*მოლი -1). მოლური მასა დაკავშირებულია ფარდობით მოლეკულურ მასასთან ურთიერთობით: μ \u003d 10 -3 * M r [კგ * მოლი -1] ნებისმიერი რაოდენობის ნივთიერების მასა m უდრის ერთი მოლეკულის მასის ნამრავლს m 0 მოლეკულების რაოდენობის მიხედვით: m = m 0 N = m 0 N A ν = μν ნივთიერების რაოდენობა უდრის ნივთიერების მასის თანაფარდობას მის მოლურ მასასთან: ν = მ / μ ნივთიერების ერთი მოლეკულის მასა შეიძლება მოიძებნოს, თუ ცნობილია მოლური მასა და ავოგადროს მუდმივი: m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A ატომებისა და მოლეკულების მასის უფრო ზუსტი განსაზღვრა მიიღწევა მასის სპექტრომეტრის გამოყენებით - მოწყობილობა, რომელშიც დამუხტული ნაწილაკების სხივი ჰყოფს სივრცეში მათი მუხტის მასის მიხედვით ელექტრული და მაგნიტური ველების გამოყენებით. მაგალითად, ვიპოვოთ მაგნიუმის ატომის მოლური მასა. როგორც ზემოთ გავარკვიეთ, მაგნიუმის ატომის მასა არის m0Mg = 40,3463 * 10 -27 კგ. მაშინ მოლური მასა იქნება: μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40.3463 * 10 -27 * 6.02 * 10 23 \u003d 2.4288 * 10 -2 კგ / მოლ ანუ ერთ მოლში „ჯდება“ 2,4288 * 10 -2 კგ მაგნიუმი. ანუ დაახლოებით 24,28 გრამი. როგორც ხედავთ, მოლური მასა (გრამებში) თითქმის უდრის პერიოდულ სისტემაში ელემენტისთვის მითითებულ ატომურ მასას. ამიტომ, როდესაც ისინი მიუთითებენ ატომურ მასაზე, ისინი ჩვეულებრივ აკეთებენ ამას: მაგნიუმის ატომური მასა არის 24,305 ამუ. (გ/მოლი).2. მოლეკულების მასა და ზომა. ავოგადროს მუდმივი
3. ბრაუნის მოძრაობა და იდეალური გაზი
რა არის მოლეკულები?
მოლეკულების მაგალითები
მოლეკულური მასა
გაზომვა ნანომეტრებში
ფორმები და ზომები
რა არის მოლეკულების ზომა?
როგორ წარმოვიდგინოთ მოლეკულების ზომა: მაგალითები
როგორ მოქმედებს მოლეკულის ზომა მიზიდულ ძალებზე?
დასკვნა
ნივთიერების მოლი
ავოგადროს მუდმივი