Molekulių masė ir dydis. Pagrindinės molekulinės kinetinės teorijos nuostatos
Molekulinė-kinetinė medžiagos sandaros teorija remiasi trimis pozicijomis, kurių kiekviena buvo įrodyta eksperimentais: medžiaga susideda iš dalelių; šios dalelės juda atsitiktinai; dalelės sąveikauja viena su kita.
Kūnų savybes ir elgseną, pradedant nuo išretintų viršutinių atmosferos sluoksnių dujomis ir baigiant kietaisiais kūnais Žemėje, taip pat itin tankiais planetų ir žvaigždžių šerdimis, lemia dalelių, sąveikaujančių tarpusavyje, judėjimas. kūnai – molekulės, atomai, ar dar smulkesni dariniai – elementariosios dalelės.
Molekulių dydžių įvertinimas. Norint visiškai pasitikėti molekulių egzistavimo tikrove, būtina nustatyti jų dydžius.
Panagrinėkime gana paprastą molekulių dydžio įvertinimo metodą. Yra žinoma, kad neįmanoma priversti alyvuogių aliejaus lašo pasklisti vandens paviršiuje taip, kad jis užimtų didesnį nei 1 plotą. Galima daryti prielaidą, kad aliejui pasklidus maksimaliame plote, jis sudaro tik vienos molekulės storio sluoksnį. Lengva nustatyti šio sluoksnio storį ir taip įvertinti alyvuogių aliejaus molekulės dydį.
Protiškai supjaustykime tūrio kubą į kvadratinius ploto sluoksnius, kad jie padengtų plotą (2 pav.). Tokių sluoksnių skaičius bus lygus: Aliejaus sluoksnio storį, taigi ir alyvuogių aliejaus molekulės dydį, galima sužinoti padalijus 0,1 cm kubo kraštą iš sluoksnių skaičiaus: cm.
Joninis projektorius.Šiuo metu nereikia išvardyti visų galimų būdų, kaip įrodyti atomų ir molekulių egzistavimą. Šiuolaikiniai instrumentai leidžia stebėti atskirų atomų ir molekulių vaizdus. VI klasei skirtame fizikos vadovėlyje yra elektroniniu mikroskopu daryta nuotrauka, kurioje matosi atskirų atomų išsidėstymas aukso kristalo paviršiuje.
Tačiau elektroninis mikroskopas yra labai sudėtingas prietaisas. Susipažinsime su daug paprastesniu įrenginiu, leidžiančiu gauti atskirų atomų vaizdus ir įvertinti jų dydį. Šis prietaisas vadinamas jonų projektoriumi arba jonų mikroskopu. Jis išdėstytas taip: sferinio indo, kurio spindulys apie 10 cm, centre yra volframo adatos smaigalys (3 pav.). Antgalio kreivio spindulys šiuolaikinėmis metalo apdirbimo technologijomis padarytas kuo mažesnis - apie 5-10 6 cm. Vidinis rutulio paviršius padengtas plonu laidžiu sluoksniu, kuris gali, kaip televizijos kineskopo ekranas, švyti po greitų dalelių poveikis. Tarp teigiamai įkrauto antgalio ir neigiamai įkrauto laidžiojo sluoksnio susidaro kelių šimtų voltų įtampa. Indas pripildomas heliu, esant žemam 100 Pa (0,75 mm Hg) slėgiui.
Taško paviršiuje esantys volframo atomai suformuoja mikroskopinius „guzelius“ (4 pav.). Atsitiktinai priartėjus
judantys helio atomai su volframo atomais, elektrinis laukas, ypač stiprus šalia esantys atomai antgalio paviršiuje, atplėšia elektronus nuo helio atomų ir paverčia šiuos atomus jonais. Helio jonai atstumiami nuo teigiamai įkrauto galo ir juda dideliu greičiu išilgai sferos spindulių. Susidūrę su sferos paviršiumi, jonai sukelia jos švytėjimą. Dėl to ekrane atsiranda padidintas volframo atomų išsidėstymo ant galo vaizdas (5 pav.). Ryškios dėmės ekrane yra atskirų atomų vaizdai.
Projektoriaus padidinimas – atstumo tarp atomų atvaizdų ir atstumo tarp pačių atomų santykis – pasirodo lygus indo spindulio ir galo spindulio santykiui ir siekia du milijonus. Štai kodėl galima pamatyti atskirus atomus.
Volframo atomo skersmuo, nustatytas naudojant jonų projektorių, pasirodo, yra maždaug cm. Kitais metodais rasti atomų dydžiai yra maždaug tokie patys. Molekulių, susidedančių iš daugelio atomų, dydžiai natūraliai yra didesni.
Su kiekvienu įkvėpimu jūs užfiksuojate tiek daug molekulių į plaučius, kad jei visos jos būtų tolygiai paskirstytos Žemės atmosferoje po iškvėpimo, tada kiekvienas planetos gyventojas gautų dvi molekules, kurios įkvėpimo metu buvo jūsų plaučiuose.
>>Fizika: molekulinės kinetinės teorijos pagrindai. Molekulių dydžiai
Molekulės yra labai mažos, bet pažiūrėkite, kaip lengva įvertinti jų dydį ir masę. Užtenka vieno pastebėjimo ir kelių paprastų skaičiavimų. Tiesa, dar turime išsiaiškinti, kaip tai padaryti.
Molekulinė-kinetinė materijos struktūros teorija remiasi trimis teiginiais: medžiaga sudaryta iš dalelių; šios dalelės juda atsitiktinai; dalelės sąveikauja viena su kita. Kiekvienas teiginys yra griežtai įrodytas eksperimentais.
Visų be išimties kūnų, nuo blakstienų iki žvaigždžių, savybes ir elgesį lemia tarpusavyje sąveikaujančių dalelių judėjimas: molekulės, atomai ar net smulkesni dariniai – elementariosios dalelės.
Molekulių dydžių įvertinimas. Norint visiškai įsitikinti, kad egzistuoja molekulės, būtina nustatyti jų dydžius.
Lengviausias būdas tai padaryti – stebėti, kaip vandens paviršiuje pasklinda aliejaus, pavyzdžiui, alyvuogių aliejaus, lašelis. Alyva niekada neužims viso paviršiaus, jei indas yra didelis ( pav.8.1). Neįmanoma 1 mm 3 lašelio išskirstyti taip, kad jis užimtų didesnį nei 0,6 m 2 paviršiaus plotą. Galima daryti prielaidą, kad kai aliejus pasklinda maksimaliame plote, jis sudaro tik vienos molekulės storio sluoksnį - „monomolekulinį sluoksnį“. Lengva nustatyti šio sluoksnio storį ir taip įvertinti alyvuogių aliejaus molekulės dydį.
Apimtis V alyvos sluoksnis lygus jo paviršiaus ploto sandaugai S dėl storio d sluoksnis, t.y. V = Sd. Todėl alyvuogių aliejaus molekulės dydis yra:
Dabar nereikia išvardyti visų galimų būdų, kaip įrodyti atomų ir molekulių egzistavimą. Šiuolaikiniai instrumentai leidžia matyti atskirų atomų ir molekulių vaizdus. 8.2 paveiksle parodyta silicio plokštelės paviršiaus mikrografija, kur iškilimai yra atskiri silicio atomai. Pirmą kartą tokius vaizdus išmokta gauti 1981 m., naudojant ne įprastus optinius, o sudėtingus tunelinius mikroskopus.
Molekulės, įskaitant alyvuogių aliejų, yra didesnės už atomus. Bet kurio atomo skersmuo apytiksliai lygus 10 -8 cm.Šie matmenys tokie maži, kad sunku juos įsivaizduoti. Tokiais atvejais naudojami palyginimai.
Štai vienas iš jų. Jei pirštai sugniaužiami į kumštį ir padidinami iki Žemės rutulio dydžio, tada atomas tokiu pat padidinimu taps kumščio dydžio.
Molekulių skaičius. Esant labai mažoms molekulėms, jų skaičius bet kuriame makroskopiniame kūne yra didžiulis. Apskaičiuokime apytikslį molekulių skaičių vandens laše, kurio masė yra 1 g, taigi ir tūris 1 cm 3 .
Vandens molekulės skersmuo yra maždaug 3 10 -8 cm. Darant prielaidą, kad kiekviena vandens molekulė su tankiu molekulių paketu užima tūrį (3 10 -8 cm) 3, molekulių skaičių laše galite rasti padalijus lašo tūris (1 cm 3) pagal tūrį, vienai molekulei:
Su kiekvienu įkvėpimu jūs užfiksuojate tiek molekulių, kad jei visos po iškvėpimo Žemės atmosferoje pasiskirstytų tolygiai, tai kiekvienas planetos gyventojas gautų po dvi ar tris molekules, kurios įkvėpimo metu buvo jūsų plaučiuose.
Atomo matmenys maži: .
Trys pagrindinės molekulinės-kinetinės teorijos nuostatos bus aptariamos pakartotinai.
???
1. Kokius matavimus reikia atlikti norint įvertinti alyvuogių aliejaus molekulės dydį?
2. Jei atomas padidėtų iki aguonos sėklos dydžio (0,1 mm), tai kokio dydžio kūną grūdas pasiektų tuo pačiu padidinimu?
3. Išvardykite jums žinomų molekulių, kurios tekste nepaminėtos, egzistavimo įrodymus.
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, fizika 10 klasė
Pamokos turinys pamokos santrauka paramos rėmo pamokos pristatymo pagreitinimo metodai interaktyvios technologijos Praktika užduotys ir pratybos savikontrolės seminarai, mokymai, atvejai, užduotys namų darbai diskusija klausimai retoriniai mokinių klausimai Iliustracijos garso, vaizdo klipai ir daugialypės terpės nuotraukos, paveikslėliai grafika, lentelės, schemos humoras, anekdotai, anekdotai, komiksai, palyginimai, posakiai, kryžiažodžiai, citatos Priedai tezės straipsniai lustai smalsiems lovelės vadovėliai pagrindinis ir papildomas terminų žodynas kita Vadovėlių ir pamokų tobulinimasklaidų taisymas vadovėlyje pamokoje naujovių elementų atnaujinimas vadovėlyje pasenusių žinių pakeitimas naujomis Tik mokytojams tobulos pamokos kalendorinis planas metams diskusijų programos metodinės rekomendacijos Integruotos pamokosJei turite šios pamokos pataisymų ar pasiūlymų,
Molekulinė-kinetinė teorija – materijos sandaros ir savybių doktrina, naudojanti sampratą apie atomų ir molekulių, kaip mažiausių cheminės medžiagos dalelių, egzistavimą. MCT yra pagrįstas trimis teiginiais, griežtai įrodytais eksperimentais:
Medžiaga susideda iš dalelių – atomų ir molekulių, tarp kurių yra tarpai;
Šios dalelės yra chaotiškame judėjime, kurio greitį įtakoja temperatūra;
Dalelės sąveikauja viena su kita.
Tai, kad medžiaga tikrai susideda iš molekulių, gali būti įrodyta nustatant jų dydį: aliejaus lašas pasklinda vandens paviršiuje, sudarydamas sluoksnį, kurio storis lygus molekulės skersmeniui. 1 mm 3 tūrio lašas negali pasklisti daugiau kaip 0,6 m 2:
Šiuolaikiniai instrumentai (elektroninis mikroskopas, jonų projektorius) leidžia matyti atskirus atomus ir molekules.
Molekulių sąveikos jėgos. a) sąveika yra elektromagnetinio pobūdžio; b) trumpojo nuotolio jėgos randamos atstumais, panašiais į molekulių dydį; c) yra toks atstumas, kai traukos ir atstūmimo jėgos yra lygios (R 0), jei R> R 0, tada traukos jėgos vyrauja, jei R Molekulinės traukos jėgų veikimas atskleidžiamas atliekant eksperimentą, kai švino cilindrai sulimpa po jų paviršių valymo. Molekulės ir atomai kietoje medžiagoje daro atsitiktinius svyravimus apie pozicijas, kuriose yra subalansuotos gretimų atomų traukos ir atstūmimo jėgos. Skystyje molekulės ne tik svyruoja aplink pusiausvyros padėtį, bet ir šokinėja iš vienos pusiausvyros padėties į kitą, šie molekuliniai šuoliai yra skysčio takumo, gebėjimo įgauti indo formą priežastis. Dujose atstumai tarp atomų ir molekulių paprastai yra vidutiniškai daug didesni už molekulių matmenis; atstumiančios jėgos neveikia dideliais atstumais, todėl dujos lengvai suspaudžiamos; tarp dujų molekulių praktiškai nėra traukos jėgų, todėl dujos turi savybę neribotai plėstis. Bet kuri medžiaga susideda iš dalelių, todėl jos kiekis laikomas proporcingu dalelių skaičiui. Medžiagos kiekio vienetas yra molis. Molis lygus medžiagos kiekiui sistemoje, kurioje yra tiek dalelių, kiek atomų yra 0,012 kg anglies. Molekulių skaičiaus ir medžiagos kiekio santykis vadinamas Avogadro konstanta: Avogadro konstanta yra . Tai rodo, kiek atomų ar molekulių yra viename medžiagos molyje. Medžiagos kiekį galima rasti kaip medžiagos atomų arba molekulių skaičiaus ir Avogadro konstantos santykį: Molinė masė yra dydis, lygus medžiagos masės ir medžiagos kiekio santykiui: Molinė masė gali būti išreikšta molekulės mase: Norėdami nustatyti molekulių masę, turite padalyti medžiagos masę iš joje esančių molekulių skaičiaus: Brauno judėjimas – tai dujose ar skystyje pakibusių dalelių terminis judėjimas. Anglų botanikas Robertas Brownas (1773–1858) 1827 m. atrado atsitiktinį kietųjų dalelių, matomų per mikroskopą, judėjimą skystyje. Šis reiškinys buvo vadinamas Browno judėjimu. Šis judėjimas nesiliauja; kylant temperatūrai jo intensyvumas didėja. Brauno judėjimas yra slėgio svyravimų (pastebimas nukrypimas nuo vidutinės vertės) rezultatas. Dalelės Brauno judėjimo priežastis yra ta, kad skysčio molekulių poveikis dalelei vienas kito nepanaikina. Retose dujose atstumas tarp molekulių yra daug kartų didesnis nei jų dydis. Šiuo atveju molekulių sąveika yra nereikšminga, o molekulių kinetinė energija yra daug didesnė už potencialią jų sąveikos energiją. Dujinės būsenos medžiagos savybėms paaiškinti vietoj tikrų dujų naudojamas jos fizikinis modelis – idealios dujos. Modelis daro prielaidą: atstumas tarp molekulių yra šiek tiek didesnis nei jų skersmuo; molekulės yra elastingi rutuliukai; tarp molekulių nėra patrauklių jėgų; molekulėms susidūrus viena su kita ir su indo sienelėmis, veikia atstumiančios jėgos; Molekulinis judėjimas paklūsta mechanikos dėsniams. Pagrindinė idealių dujų MKT lygtis yra tokia: Pagrindinė MKT lygtis leidžia apskaičiuoti dujų slėgį, jei žinoma molekulės masė, vidutinė greičio kvadrato reikšmė ir molekulių koncentracija. Idealių dujų slėgis slypi tame, kad molekulės, susidūrusios su indo sienelėmis, sąveikauja su jomis pagal mechanikos dėsnius kaip elastingais kūnais. Molekulei susidūrus su indo sienele, greičio vektoriaus greičio vx projekcija į ašį OX, statmeną sienai, keičia savo ženklą į priešingą, tačiau absoliučia reikšme išlieka pastovi. Susidūrimo metu, pagal trečiąjį Niutono dėsnį, molekulė sieną veikia jėga F 2, lygia jėga F 1 absoliučia reikšme ir nukreipta priešingai. Idealiųjų dujų būsenos lygtis (Mendelejevo-Klapeirono lygtis). Universali dujų konstanta: Remiantis dujų slėgio priklausomybe nuo jų molekulių koncentracijos ir temperatūros, galima gauti lygtį, kuri susieja visus tris makroskopinius parametrus: slėgį, tūrį ir temperatūrą, kurie apibūdina tam tikros pakankamai išretintų dujų masės būseną. Ši lygtis vadinama idealiųjų dujų būsenos lygtimi. Kur yra universali dujų konstanta tam tikrai dujų masei, todėl Clapeyrono lygtis. Kiekybiniai ryšiai tarp dviejų dujų parametrų fiksuotai trečiojo parametro vertei vadinami dujų dėsniais. O procesai, vykstantys esant pastoviai vieno iš parametrų vertei, yra izoprocesai. Izoterminis procesas – makroskopinių kūnų termodinaminės sistemos būsenos keitimo procesas esant pastoviai temperatūrai. Tam tikros masės dujoms dujų slėgio ir jų tūrio sandauga yra pastovi, jei dujų temperatūra nekinta. – Boilio dėsnis – Mariotė. Izochorinis procesas – makroskopinių kūnų termodinaminės sistemos būsenos keitimo procesas esant pastoviam tūriui. Tam tikros masės dujoms slėgio ir temperatūros santykis yra pastovus, jei dujų tūris nekinta. Charleso įstatymas. Izobarinis procesas – makroskopinių kūnų termodinaminės sistemos būsenos keitimo esant pastoviam slėgiui procesas. Tam tikros masės dujoms tūrio ir temperatūros santykis yra pastovus, jei dujų slėgis nekinta. - Gėjų-Lussaco dėsnis. Kai du ar daugiau atomų užmezga cheminius ryšius vienas su kitu, susidaro molekulės. Nesvarbu, ar šie atomai yra vienodi, ar jie visiškai skiriasi vienas nuo kito tiek forma, tiek dydžiu. Išsiaiškinsime, koks yra molekulių dydis ir nuo ko jis priklauso. Jau tūkstantmečius mokslininkai spėliojo apie gyvybės paslaptį, apie tai, kas tiksliai vyksta jos atsiradimo metu. Pagal seniausias kultūras, gyvybė ir viskas šiame pasaulyje susideda iš pagrindinių gamtos elementų – žemės, oro, vėjo, vandens ir ugnies. Tačiau laikui bėgant daugelis filosofų pradėjo kelti mintį, kad viskas susideda iš mažyčių, nedalomų dalykų, kurių negalima sukurti ir sunaikinti. Tačiau tik atsiradus atominei teorijai ir šiuolaikinei chemijai mokslininkai pradėjo teigti, kad dalelės kartu sudaro pagrindinius visų dalykų elementus. Taip atsirado terminas, kuris šiuolaikinės dalelių teorijos kontekste reiškia mažiausius masės vienetus. Pagal klasikinį apibrėžimą molekulė yra mažiausia medžiagos dalelė, padedanti išlaikyti jos chemines ir fizines savybes. Jį sudaro du ar daugiau atomų, taip pat tų pačių ar skirtingų atomų grupių, kurias kartu laiko cheminės jėgos. Koks yra molekulių dydis? 5 klasėje gamtos istorija (mokyklinis dalykas) duoda tik bendrą vaizdą apie dydžius ir formas, šis klausimas plačiau nagrinėjamas vidurinės mokyklos chemijos pamokose. Molekulės gali būti paprastos arba sudėtingos. Štai keletas pavyzdžių: Molekulės, sudarytos iš dviejų ar daugiau elementų, vadinamos junginiais. Taigi, vanduo, kalcio oksidas ir gliukozė yra sudėtiniai. Ne visi junginiai yra molekulės, bet visos molekulės yra junginiai. Kokio dydžio jie gali būti? Koks yra molekulės dydis? Žinomas faktas, kad beveik viskas aplink mus susideda iš atomų (išskyrus šviesą ir garsą). Bendras jų svoris bus molekulės masė. Kalbėdami apie molekulių dydį, dauguma mokslininkų pradeda nuo molekulinės masės. Tai yra bendras visų jį sudarančių atomų svoris: Be masės, mes taip pat galime išmatuoti, kokios didelės molekulės yra nanometrais. Vandens vienetas yra apie 0,27 Nm. DNR yra iki 2 nm skersmens ir gali ištempti iki kelių metrų ilgio. Sunku įsivaizduoti, kaip tokie matmenys gali tilpti į vieną langelį. DNR ilgio ir storio santykis yra nuostabus. Tai yra 1/100 000 000, tai yra kaip žmogaus plaukas futbolo aikštės ilgio. Koks yra molekulių dydis? Jie būna įvairių formų ir dydžių. Vanduo ir anglies dioksidas yra vieni mažiausių, baltymai – vieni didžiausių. Molekulės yra elementai, sudaryti iš atomų, kurie yra sujungti vienas su kitu. Molekulių išvaizdos supratimas tradiciškai yra chemijos dalis. Be nesuvokiamai keisto cheminio elgesio, viena iš svarbių molekulių savybių yra jų dydis. Kur gali būti ypač naudinga žinoti, kokios didelės molekulės? Atsakymas į šį ir daugelį kitų klausimų padeda nanotechnologijų srityje, nes nanorobotų ir išmaniųjų medžiagų koncepcija būtinai susijusi su molekulinio dydžio ir formos poveikiu. 5 klasėje gamtos istorija šia tema pateikia tik bendrą informaciją, kad visos molekulės yra sudarytos iš atomų, kurie nuolat juda atsitiktinai. Vidurinėje mokykloje chemijos vadovėliuose jau galite pamatyti struktūrines formules, kurios primena tikrąją molekulių formą. Tačiau jų ilgio išmatuoti paprasta liniuote neįmanoma, o tam reikia žinoti, kad molekulės yra trimačiai objektai. Jų atvaizdas popieriuje yra projekcija į dvimatę plokštumą. Molekulės ilgį keičia jos kampų ilgių ryšiai. Yra trys pagrindiniai: Tikrieji kampai dažnai skiriasi nuo šių kampų, nes reikia atsižvelgti į įvairius efektus, įskaitant elektrostatinę sąveiką. Koks yra molekulių dydis? 5 klasėje atsakymai į šį klausimą, kaip jau minėjome, yra bendro pobūdžio. Moksleiviai žino, kad šių ryšių dydis yra labai mažas. Pavyzdžiui, jei paverstumėte smėlio molekulę viename smėlio grūdelyje į visą smėlio grūdelį, tada po gauta mase galėtumėte paslėpti namą su penkiais aukštais. Koks yra molekulių dydis? Trumpas atsakymas, kuris taip pat yra labiau mokslinis, yra toks. Molekulinė masė prilyginama visos medžiagos masės ir medžiagos molekulių skaičiaus santykiui arba molinės masės ir Avogadro konstantos santykiui. Matavimo vienetas yra kilogramas. Vidutinė molekulinė masė yra 10 -23 -10 -26 kg. Paimkime, pavyzdžiui, vandenį. Jo molekulinė masė bus 3 x 10 -26 kg. Už trauką tarp molekulių yra atsakinga elektromagnetinė jėga, kuri pasireiškia priešingų krūvių pritraukimu ir panašių krūvių atstūmimu. Elektrostatinė jėga, kuri egzistuoja tarp priešingų krūvių, dominuoja sąveikoje tarp atomų ir tarp molekulių. Gravitacijos jėga šiuo atveju yra tokia maža, kad ją galima nepaisyti. Šiuo atveju molekulės dydis turi įtakos traukos jėgai per elektronų debesį atsitiktinių iškraipymų, atsirandančių pasiskirstant molekulės elektronams. Nepolinių dalelių, turinčių tik silpną van der Waalso sąveiką arba dispersijos jėgas, atveju molekulių dydis turi tiesioginį poveikį elektronų debesies, supančio nurodytą molekulę, dydžiui. Kuo jis didesnis, tuo didesnis jį supantis įkrautas laukas. Didesnis elektronų debesis reiškia, kad gali atsirasti daugiau elektroninių sąveikų tarp kaimyninių molekulių. Dėl to viena molekulės dalis sukuria laikiną teigiamą dalinį krūvį, o kita dalis – neigiamą. Kai tai atsitiks, molekulė gali poliarizuoti kaimyninės elektronų debesį. Pritraukimas atsiranda todėl, kad vienos molekulės dalinė teigiama pusė traukiama kitos molekulės dalinai neigiama. Taigi, koks yra molekulių dydis? Gamtos moksle, kaip išsiaiškinome, galima rasti tik vaizdinę šių mažiausių dalelių masės ir dydžio idėją. Tačiau žinome, kad yra paprastų ir sudėtingų junginių. O antrasis gali apimti tokį dalyką kaip makromolekulė. Tai labai didelis vienetas, pavyzdžiui, baltymas, kuris dažniausiai susidaro polimerizuojant mažesnius subvienetus (monomerus). Paprastai juos sudaro tūkstančiai ar daugiau atomų. Daugelis eksperimentų tai rodo molekulės dydis labai mažas. Linijinį molekulės ar atomo dydį galima rasti įvairiais būdais. Pavyzdžiui, elektroninio mikroskopo pagalba buvo padarytos kai kurių didelių molekulių nuotraukos, o jonų projektoriaus (joninio mikroskopo) pagalba galima ne tik ištirti kristalų sandarą, bet ir nustatyti atstumą tarp atskirų atomų. molekulėje. Pasitelkus šiuolaikinių eksperimentinių technologijų pasiekimus buvo galima nustatyti paprastų atomų ir molekulių linijinius matmenis, kurie yra apie 10-8 cm.Sudėtingų atomų ir molekulių linijiniai matmenys yra daug didesni. Pavyzdžiui, baltymo molekulės dydis yra 43*10 -8 cm. Atomams apibūdinti naudojama atomų spindulių sąvoka, kuri leidžia apytiksliai įvertinti tarpatominius atstumus molekulėse, skysčiuose ar kietose medžiagose, nes atomai neturi aiškių savo dydžio ribų. T.y atominis spindulys- tai sfera, kurioje yra uždaryta pagrindinė atomo elektronų tankio dalis (mažiausiai 90 ... 95%). Molekulės dydis yra toks mažas, kad jį galima pavaizduoti tik palyginus. Pavyzdžiui, vandens molekulė yra daug kartų mažesnė už didelį obuolį, kiek kartų obuolys yra mažesnis už Žemės rutulį. Atskirų molekulių ir atomų masės yra labai mažos, todėl skaičiavimuose patogiau naudoti santykines, o ne absoliučias masės reikšmes. Santykinė molekulinė masė(arba santykinė atominė masė) medžiagos M r – tam tikros medžiagos molekulės (arba atomo) masės ir 1/12 anglies atomo masės santykis. M r \u003d (m 0) : (m 0C / 12) čia m 0 yra tam tikros medžiagos molekulės (arba atomo) masė, m 0C yra anglies atomo masė. Santykinė medžiagos molekulinė (arba atominė) masė parodo, kiek kartų medžiagos molekulės masė yra didesnė nei 1/12 anglies izotopo C 12 masės. Santykinė molekulinė (atominė) masė išreiškiama atominės masės vienetais. Atominės masės vienetas yra 1/12 anglies izotopo C 12 masės. Tikslūs matavimai parodė, kad atominės masės vienetas yra 1,660 * 10 -27 kg, tai yra 1 amu = 1,660 * 10 -27 kg Santykinę medžiagos molekulinę masę galima apskaičiuoti pridedant santykines elementų, sudarančių medžiagos molekulę, atomines mases. Cheminių elementų santykinę atominę masę periodinėje cheminių elementų sistemoje nurodo D.I. Mendelejevas. Periodinėje sistemoje D.I. Mendelejevas nurodytas kiekvienam elementui atominė masė, kuris matuojamas atominės masės vienetais (amu). Pavyzdžiui, magnio atominė masė yra 24,305 amu, tai yra, magnis yra dvigubai sunkesnis už anglį, nes anglies atominė masė yra 12 amu. (tai išplaukia iš to, kad 1 amu = 1/12 anglies izotopo masės, sudarančio didžiąją anglies atomo dalį). Kam matuoti molekulių ir atomų masę amu, jei yra gramai ir kilogramai? Žinoma, galite naudoti šiuos vienetus, tačiau tai bus labai nepatogu rašyti (norint užrašyti masę, reikės naudoti per daug skaičių). Norėdami sužinoti elemento masę kilogramais, elemento atominę masę padauginkite iš 1 amu. Atominė masė randama pagal periodinę lentelę (parašyta dešinėje nuo elemento raidės žymėjimo). Pavyzdžiui, magnio atomo svoris kilogramais būtų toks: m 0Mg = 24,305 * 1 a.e.m. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 kg Molekulės masę galima apskaičiuoti pridedant elementų, sudarančių molekulę, mases. Pavyzdžiui, vandens molekulės masė (H 2 O) bus lygi: 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 apgamas yra lygus medžiagos kiekiui sistemoje, kurioje yra tiek molekulių, kiek atomų yra 0,012 kg anglies C 12. Tai yra, jei mes turime sistemą su kokia nors medžiaga ir šioje sistemoje yra tiek šios medžiagos molekulių, kiek atomų yra 0,012 kg anglies, tai galime sakyti, kad šioje sistemoje turime 1 molis medžiagos. Medžiagos kiekisν yra lygus molekulių skaičiaus tam tikrame kūne ir atomų skaičiaus 0,012 kg anglies santykiui, tai yra, molekulių skaičiui 1 molyje medžiagos. ν = N / N A kur N yra molekulių skaičius tam tikrame kūne, N A yra molekulių skaičius 1 molyje medžiagos, sudarančios kūną. N A yra Avogadro konstanta. Medžiagos kiekis matuojamas moliais. Avogadro konstanta yra molekulių arba atomų skaičius 1 molyje medžiagos. Ši konstanta gavo savo pavadinimą italų chemiko ir fiziko garbei Amedeo Avogadro (1776 – 1856). 1 molis bet kurios medžiagos turi tiek pat dalelių. N A \u003d 6,02 * 10 23 mol -1 Molinė masė yra medžiagos masė, paimta vieno molio kiekiu: μ = m 0 * N A kur m 0 yra molekulės masė. Molinė masė išreiškiama kilogramais vienam moliui (kg/mol = kg*mol -1). Molinė masė yra susijusi su santykine molekuline mase pagal ryšį: μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1] Bet kurio medžiagos kiekio m masė yra lygi vienos molekulės masės m 0 sandaugai iš molekulių skaičiaus: m = m 0 N = m 0 N A ν = μν Medžiagos kiekis lygus medžiagos masės ir jos molinės masės santykiui: ν = m / μ Vienos medžiagos molekulės masę galima rasti, jei žinoma molinė masė ir Avogadro konstanta: m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A Tikslesnis atomų ir molekulių masės nustatymas pasiekiamas naudojant masės spektrometrą – prietaisą, kuriame įkrautų dalelių spindulys erdvėje atsiskiria priklausomai nuo jų krūvio masės naudojant elektrinius ir magnetinius laukus. Pavyzdžiui, suraskime magnio atomo molinę masę. Kaip sužinojome aukščiau, magnio atomo masė yra m0Mg = 40,3463 * 10 -27 kg. Tada molinė masė bus: μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40,3463 * 10 -27 * 6,02 * 10 23 \u003d 2,4288 * 10 -2 kg / mol Tai yra, viename molyje „telpa“ 2,4288 * 10 -2 kg magnio. Na, arba apie 24,28 gramo. Kaip matote, molinė masė (gramais) yra beveik lygi atominei masei, nurodytai elemento periodinėje lentelėje. Todėl, kai jie nurodo atominę masę, jie paprastai daro tai: Magnio atominė masė yra 24,305 amu. (g/mol).2. Molekulių masė ir dydis. Avogadro konstanta
3. Brauno judėjimas ir idealios dujos
Kas yra molekulės?
Molekulių pavyzdžiai
Molekulinė masė
Matavimas nanometrais
Formos ir dydžiai
Koks yra molekulių dydis?
Kaip įsivaizduoti molekulių dydį: pavyzdžiai
Kaip molekulės dydis veikia patrauklias jėgas?
Išvada
molis medžiagos
Avogadro konstanta