Molekulu masa un izmērs. Molekulārās kinētiskās teorijas pamatnoteikumi
Vielas struktūras molekulāri kinētiskā teorija balstās uz trim pozīcijām, no kurām katra ir pierādīta eksperimentos: viela sastāv no daļiņām; šīs daļiņas pārvietojas nejauši; daļiņas mijiedarbojas viena ar otru.
Ķermeņu īpašības un uzvedību, sākot no retinātajām gāzēm atmosfēras augšējos slāņos un beidzot ar cietajiem ķermeņiem uz Zemes, kā arī planētu un zvaigžņu superblīvu kodolu, nosaka mijiedarbībā esošo daļiņu kustība, kas veido visus ķermeņus - molekulas. , atomi, vai pat mazāki veidojumi - elementārdaļiņas.
Molekulu izmēru noteikšana. Lai pilnībā pārliecinātos par molekulu esamības realitāti, ir jānosaka to izmēri.
Apskatīsim salīdzinoši vienkāršu metodi molekulu lieluma noteikšanai. Ir zināms, ka nav iespējams piespiest olīveļļas pilienu izkliedēt uz ūdens virsmas tā, lai tas aizņemtu laukumu, kas lielāks par 1. Var pieņemt, ka, eļļai izkliedējoties pa maksimālo laukumu, tā veido slāni, kura biezums ir tikai viena molekula. Ir viegli noteikt šī slāņa biezumu un tādējādi novērtēt olīveļļas molekulas lielumu.
Ļaujiet mums garīgi sagriezt tilpuma kubu kvadrātveida slāņos katrā tā, lai tie varētu aptvert laukumu (2. att.). Šādu slāņu skaits būs vienāds ar: Eļļas slāņa biezumu un līdz ar to olīveļļas molekulas lielumu var noskaidrot, dalot 0,1 cm kuba malu ar slāņu skaitu: cm.
Jonu projektors.Šobrīd nav nepieciešams uzskaitīt visus iespējamos veidus, kā pierādīt atomu un molekulu esamību. Mūsdienu instrumenti ļauj novērot atsevišķu atomu un molekulu attēlus. Fizikas mācību grāmatā VI klasei ir ar elektronu mikroskopu uzņemta fotogrāfija, kurā redzams atsevišķu atomu izvietojums uz zelta kristāla virsmas.
Bet elektronu mikroskops ir ļoti sarežģīta ierīce. Mēs iepazīsimies ar daudz vienkāršāku ierīci, kas ļauj iegūt atsevišķu atomu attēlus un novērtēt to izmērus. Šo ierīci sauc par jonu projektoru vai jonu mikroskopu. Tas izkārtots šādi: sfēriska trauka, kura rādiuss ir aptuveni 10 cm, centrā atrodas volframa adatas smaile (3. att.). Uzgaļa izliekuma rādiuss ar modernām metālapstrādes tehnoloģijām ir izveidots pēc iespējas mazāks - apmēram 5-10 6 cm. Lodes iekšējā virsma ir pārklāta ar plānu vadošu slāni, kas, tāpat kā televīzijas lampas ekrāns, var spīdēt zem ātro daļiņu ietekme. Starp pozitīvi lādētu galu un negatīvi lādētu vadošo slāni tiek izveidots vairāku simtu voltu spriegums. Tvertne ir piepildīta ar hēliju ar zemu spiedienu 100 Pa (0,75 mm Hg).
Punkta virsmas volframa atomi veido mikroskopiskus "izciļņus" (4. att.). Kad tuvojas nejauši
kustīgie hēlija atomi ar volframa atomiem, elektriskais lauks, īpaši spēcīgs tuvu atomiem uz gala virsmas, no hēlija atomiem norauj elektronus un pārvērš šos atomus jonos. Hēlija joni tiek atgrūsti no pozitīvi lādētā gala un pārvietojas lielā ātrumā pa sfēras rādiusiem. Saduroties ar sfēras virsmu, joni izraisa tās spīdumu. Rezultātā uz ekrāna parādās palielināts attēls ar volframa atomu izvietojumu uz gala (5. att.). Spilgtie plankumi uz ekrāna ir atsevišķu atomu attēli.
Projektora palielinājums - attāluma starp atomu attēliem attiecība pret attālumu starp pašiem atomiem - izrādās vienāds ar kuģa rādiusa attiecību pret gala rādiusu un sasniedz divus miljonus. Tāpēc ir iespējams redzēt atsevišķus atomus.
Volframa atoma diametrs, kas noteikts ar jonu projektoru, izrādās aptuveni cm.Ar citām metodēm atrasto atomu izmēri izrādās aptuveni vienādi. Molekulu izmēri, kas sastāv no daudziem atomiem, dabiski ir lielāki.
Ar katru ieelpu jūs savās plaušās uztverat tik daudz molekulu, ka, ja tās visas pēc izelpas vienmērīgi sadalītos Zemes atmosfērā, tad katrs planētas iedzīvotājs ieelpošanas laikā saņemtu divas molekulas, kas atradās jūsu plaušās.
>>Fizika: molekulārās kinētiskās teorijas pamati. Molekulu izmēri
Molekulas ir ļoti mazas, taču redziet, cik viegli ir novērtēt to lielumu un masu. Pietiek ar vienu novērojumu un pāris vienkāršiem aprēķiniem. Tiesa, mums vēl ir jāizdomā, kā to izdarīt.
Vielas struktūras molekulāri kinētiskā teorija balstās uz trim apgalvojumiem: viela sastāv no daļiņām; šīs daļiņas pārvietojas nejauši; daļiņas mijiedarbojas viena ar otru. Katrs apgalvojums ir stingri pierādīts ar eksperimentiem.
Visu bez izņēmuma ķermeņu īpašības un uzvedību, sākot no ciliātiem līdz zvaigznēm, nosaka daļiņu kustība, kas mijiedarbojas savā starpā: molekulas, atomi vai pat mazāki veidojumi - elementārdaļiņas.
Molekulu izmēru noteikšana. Lai būtu pilnībā pārliecināts par molekulu esamību, ir jānosaka to izmēri.
Vienkāršākais veids, kā to izdarīt, ir novērot, kā uz ūdens virsmas izplatās eļļas piliens, piemēram, olīveļļa. Eļļa nekad neaizņems visu virsmu, ja trauks ir liels ( att.8.1). 1 mm 3 lielu pilienu nav iespējams izkliedēt tā, lai tas aizņemtu vairāk nekā 0,6 m 2 lielu virsmu. Var pieņemt, ka, eļļai izkliedējot maksimālo laukumu, tā veido slāni, kura biezums ir tikai viena molekula - "monomolekulārais slānis". Ir viegli noteikt šī slāņa biezumu un tādējādi novērtēt olīveļļas molekulas lielumu.
Skaļums V eļļas slānis ir vienāds ar tā virsmas laukuma reizinājumu S biezumam d slānis, t.i. V=Sd. Tāpēc olīveļļas molekulas izmērs ir:
Tagad nav nepieciešams uzskaitīt visus iespējamos veidus, kā pierādīt atomu un molekulu esamību. Mūsdienu instrumenti ļauj redzēt atsevišķu atomu un molekulu attēlus. 8.2. attēlā parādīts silīcija vafeles virsmas mikrogrāfs, kur izciļņi ir atsevišķi silīcija atomi. Pirmo reizi šādus attēlus iemācījās iegūt 1981. gadā, izmantojot nevis parastos optiskos, bet gan sarežģītos tuneļmikroskopus.
Molekulas, ieskaitot olīveļļu, ir lielākas par atomiem. Jebkura atoma diametrs ir aptuveni vienāds ar 10 -8 cm Šie izmēri ir tik mazi, ka tos ir grūti iedomāties. Šādos gadījumos tiek izmantoti salīdzinājumi.
Šeit ir viens no tiem. Ja pirksti ir savilkti dūrē un palielināti līdz zemeslodes izmēram, tad atoms ar tādu pašu palielinājumu kļūs dūres lielumā.
Molekulu skaits. Ar ļoti maziem molekulu izmēriem to skaits jebkurā makroskopiskā ķermenī ir milzīgs. Aprēķināsim aptuveno molekulu skaitu ūdens pilē, kuras masa ir 1 g un līdz ar to tilpums 1 cm 3 .
Ūdens molekulas diametrs ir aptuveni 3 10 -8 cm. Pieņemot, ka katra ūdens molekula ar blīvu molekulu iepakojumu aizņem tilpumu (3 10 -8 cm) 3, molekulu skaitu pilē var atrast, dalot piliena tilpums (1 cm 3) pēc tilpuma, uz vienu molekulu:
Ar katru ieelpu jūs notverat tik daudz molekulu, ka, ja tās visas pēc izelpas vienmērīgi sadalītos Zemes atmosfērā, tad katrs planētas iedzīvotājs saņemtu divas vai trīs molekulas, kas ieelpošanas laikā bijušas jūsu plaušās.
Atoma izmēri ir mazi: .
Trīs galvenie molekulāri kinētiskās teorijas noteikumi tiks apspriesti atkārtoti.
???
1. Kādi mērījumi jāveic, lai novērtētu olīveļļas molekulas lielumu?
2. Ja atoms palielinātos līdz magoņu sēklas izmēram (0,1 mm), tad kādu ķermeņa izmēru grauds sasniegtu ar tādu pašu palielinājumu?
3. Uzskaitiet jums zināmo molekulu esamības pierādījumus, kas tekstā nav minēti.
G.Ja.Mjakiševs, B.B.Buhovcevs, Ņ.N.Socskis, fizikas 10. klase
Nodarbības saturs nodarbības kopsavilkums atbalsta rāmis nodarbības prezentācijas akseleratīvas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, lietas, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafika, tabulas, shēmas, humors, anekdotes, joki, komiksi līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti mikroshēmas zinātkāriem gultiņas mācību grāmatas pamata un papildu terminu glosārijs cits Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā Inovācijas elementu fragmenta atjaunošana mācību grāmatā mācību stundā novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam diskusiju programmas metodiskie ieteikumi Integrētās nodarbībasJa jums ir labojumi vai ieteikumi šai nodarbībai,
Molekulāri kinētiskā teorija - doktrīna par vielas uzbūvi un īpašībām, izmantojot jēdzienu par atomu un molekulu kā ķīmiskās vielas mazāko daļiņu esamību. MCT pamatā ir trīs apgalvojumi, kas stingri pierādīti eksperimentos:
Viela sastāv no daļiņām - atomiem un molekulām, starp kurām ir spraugas;
Šīs daļiņas atrodas haotiskā kustībā, kuras ātrumu ietekmē temperatūra;
Daļiņas mijiedarbojas viena ar otru.
To, ka viela patiešām sastāv no molekulām, var pierādīt, nosakot to lielumu: Eļļas piliens izplatās pa ūdens virsmu, veidojot slāni, kura biezums ir vienāds ar molekulas diametru. Piliens ar tilpumu 1 mm 3 nedrīkst izplatīties vairāk par 0,6 m 2:
Mūsdienu instrumenti (elektronmikroskops, jonu projektors) ļauj redzēt atsevišķus atomus un molekulas.
Molekulu mijiedarbības spēki. a) mijiedarbībai ir elektromagnētisks raksturs; b) maza attāluma spēki ir atrodami attālumos, kas salīdzināmi ar molekulu izmēru; c) ir tāds attālums, kad pievilkšanas un atgrūšanas spēki ir vienādi (R 0), ja R> R 0, tad pievilkšanas spēki dominē, ja R Molekulārās pievilkšanās spēku darbība tiek atklāta eksperimentā ar svina cilindriem, kas salīp kopā pēc to virsmu tīrīšanas. Molekulas un atomi cietā vielā rada nejaušas svārstības par pozīcijām, kurās ir līdzsvaroti blakus esošo atomu pievilkšanās un atgrūšanas spēki. Šķidrumā molekulas ne tikai svārstās ap līdzsvara stāvokli, bet arī lec no viena līdzsvara stāvokļa uz nākamo, šie molekulārie lēcieni ir šķidruma plūstamības cēlonis, tā spēja iegūt trauka formu. Gāzēs parasti attālumi starp atomiem un molekulām vidēji ir daudz lielāki par molekulu izmēriem; atgrūšanas spēki nedarbojas lielos attālumos, tāpēc gāzes tiek viegli saspiestas; starp gāzes molekulām praktiski nav pievilcīgu spēku, tāpēc gāzēm piemīt īpašība neierobežoti paplašināties. Jebkura viela sastāv no daļiņām, tāpēc vielas daudzums tiek uzskatīts par proporcionālu daļiņu skaitam. Vielas daudzuma vienība ir mols. Mols ir vienāds ar vielas daudzumu sistēmā, kurā ir tik daudz daļiņu, cik atomu ir 0,012 kg oglekļa. Molekulu skaita attiecību pret vielas daudzumu sauc par Avogadro konstanti: Avogadro konstante ir . Tas parāda, cik atomu vai molekulu ir vienā vielas molā. Vielas daudzumu var atrast kā vielas atomu vai molekulu skaita attiecību pret Avogadro konstanti: Molārā masa ir daudzums, kas vienāds ar vielas masas attiecību pret vielas daudzumu: Molāro masu var izteikt kā molekulas masu: Lai noteiktu molekulu masu, vielas masa jāsadala ar tajā esošo molekulu skaitu: Brauna kustība ir gāzē vai šķidrumā suspendētu daļiņu termiskā kustība. Angļu botāniķis Roberts Brauns (1773 - 1858) 1827. gadā atklāja caur mikroskopu redzamu cieto daļiņu nejaušu kustību šķidrumā. Šo parādību sauc par Brauna kustību. Šī kustība neapstājas; paaugstinoties temperatūrai, tā intensitāte palielinās. Brauna kustība ir spiediena svārstību rezultāts (ievērojama novirze no vidējās vērtības). Daļiņu Brauna kustības iemesls ir tāds, ka šķidruma molekulu ietekme uz daļiņu viena otru neizslēdz. Retajā gāzē attālums starp molekulām ir daudzkārt lielāks par to izmēru. Šajā gadījumā mijiedarbība starp molekulām ir niecīga, un molekulu kinētiskā enerģija ir daudz lielāka par to mijiedarbības potenciālo enerģiju. Lai izskaidrotu vielas īpašības gāzveida stāvoklī, īstas gāzes vietā tiek izmantots tās fizikālais modelis - ideāla gāze. Modelis pieņem: attālums starp molekulām ir nedaudz lielāks par to diametru; molekulas ir elastīgas bumbiņas; starp molekulām nav pievilcīgu spēku; molekulām saduroties savā starpā un ar trauka sienām, iedarbojas atgrūdoši spēki; Molekulārā kustība pakļaujas mehānikas likumiem. Ideālas gāzes MKT pamata vienādojums ir: MKT pamatvienādojums ļauj aprēķināt gāzes spiedienu, ja ir zināma molekulas masa, ātruma kvadrāta vidējā vērtība un molekulu koncentrācija. Ideālas gāzes spiediens slēpjas faktā, ka molekulas, saduroties ar trauka sienām, mijiedarbojas ar tām saskaņā ar mehānikas likumiem kā elastīgiem ķermeņiem. Molekulai saduroties ar trauka sieniņu, ātruma vektora ātruma v x projekcija uz asi OX, kas ir perpendikulāra sienai, maina savu zīmi uz pretējo, bet absolūtā vērtībā paliek nemainīga. Sadursmes laikā saskaņā ar Ņūtona trešo likumu molekula iedarbojas uz sienu ar spēku F 2, kas pēc absolūtās vērtības ir vienāds ar spēku F 1 un ir vērsts pretēji. Ideālas gāzes stāvokļa vienādojums (Mendeļejeva-Klapeirona vienādojums). Universāla gāzes konstante: Pamatojoties uz gāzes spiediena atkarību no tās molekulu koncentrācijas un temperatūras, var iegūt vienādojumu, kas saista visus trīs makroskopiskos parametrus: spiedienu, tilpumu un temperatūru, kas raksturo pietiekami retas gāzes noteiktās masas stāvokli. Šo vienādojumu sauc par ideālās gāzes stāvokļa vienādojumu. Kur ir universālā gāzes konstante tātad noteiktai gāzes masai Klepeirona vienādojums. Kvantitatīvās attiecības starp diviem gāzes parametriem trešā parametra fiksētai vērtībai sauc par gāzes likumiem. Un procesi, kas notiek pie viena parametra nemainīgas vērtības, ir izoprocesi. Izotermiskais process - makroskopisko ķermeņu termodinamiskās sistēmas stāvokļa maiņas process nemainīgā temperatūrā. Dotās masas gāzei gāzes spiediena un tilpuma reizinājums ir nemainīgs, ja gāzes temperatūra nemainās. - Boila likums - Mariota. Izohoriskais process - makroskopisko ķermeņu termodinamiskās sistēmas stāvokļa maiņas process nemainīgā tilpumā. Gāzei ar noteiktu masu spiediena attiecība pret temperatūru ir nemainīga, ja gāzes tilpums nemainās. Kārļa likums. Izobāriskais process - makroskopisko ķermeņu termodinamiskās sistēmas stāvokļa maiņas process pastāvīgā spiedienā. Gāzei ar noteiktu masu tilpuma attiecība pret temperatūru ir nemainīga, ja gāzes spiediens nemainās. - Geja-Lusaka likums. Kad divi vai vairāki atomi savā starpā noslēdz ķīmiskās saites, veidojas molekulas. Nav svarīgi, vai šie atomi ir vienādi, vai arī tie ir pilnīgi atšķirīgi viens no otra gan pēc formas, gan pēc izmēra. Mēs sapratīsim, kāds ir molekulu izmērs un no kā tas ir atkarīgs. Jau tūkstošiem gadu zinātnieki ir prātojuši par dzīvības noslēpumu, par to, kas tieši notiek tās izcelsmē. Saskaņā ar senākajām kultūrām dzīvība un viss šajā pasaulē sastāv no dabas pamatelementiem – zemes, gaisa, vēja, ūdens un uguns. Tomēr laika gaitā daudzi filozofi sāka izvirzīt domu, ka visas lietas sastāv no sīkām, nedalāmām lietām, kuras nevar izveidot un iznīcināt. Tomēr tikai tad, kad parādījās atomu teorija un mūsdienu ķīmija, zinātnieki sāka postulēt, ka daļiņas kopā veido visu lietu pamatelementus. Tā parādījās termins, kas mūsdienu daļiņu teorijas kontekstā apzīmē mazākās masas vienības. Pēc klasiskās definīcijas molekula ir mazākā vielas daļiņa, kas palīdz saglabāt tās ķīmiskās un fizikālās īpašības. Tas sastāv no diviem vai vairākiem atomiem, kā arī no vienādu vai dažādu atomu grupām, ko kopā satur ķīmiskie spēki. Kāds ir molekulu izmērs? 5.klasē dabaszinātne (skolas priekšmets) sniedz tikai vispārīgu priekšstatu par izmēriem un formām, sīkāk šo jautājumu apgūst vidusskolas ķīmijas stundās. Molekulas var būt vienkāršas vai sarežģītas. Šeit ir daži piemēri: Molekulas, kas sastāv no diviem vai vairākiem elementiem, sauc par savienojumiem. Tātad ūdens, kalcija oksīds un glikoze ir kompozīti. Ne visi savienojumi ir molekulas, bet visas molekulas ir savienojumi. Cik lieli tie var būt? Kāds ir molekulas izmērs? Ir zināms fakts, ka gandrīz viss mums apkārt sastāv no atomiem (izņemot gaismu un skaņu). To kopējais svars būs molekulas masa. Runājot par molekulu lielumu, lielākā daļa zinātnieku sāk no molekulmasas. Tas ir visu to veidojošo atomu kopējais svars: Papildus masai mēs varam arī izmērīt, cik lielas molekulas ir nanometros. Ūdens vienības diametrs ir aptuveni 0,27 Nm. DNS diametrs ir līdz 2 nm, un tā garums var sasniegt vairākus metrus. Grūti iedomāties, kā šādi izmēri var ietilpt vienā šūnā. DNS garuma un biezuma attiecība ir pārsteidzoša. Tas ir 1/100 000 000, kas ir kā cilvēka mati futbola laukuma garumā. Kāds ir molekulu izmērs? Tiem ir dažādas formas un izmēri. Ūdens un oglekļa dioksīds ir vieni no mazākajiem, olbaltumvielas ir vieni no lielākajiem. Molekulas ir elementi, kas sastāv no atomiem, kas ir saistīti viens ar otru. Izpratne par molekulu izskatu tradicionāli ir daļa no ķīmijas. Neatkarīgi no to neaptverami dīvainās ķīmiskās uzvedības, viena no svarīgākajām molekulu īpašībām ir to izmērs. Kur var būt īpaši noderīgi zināt, cik lielas ir molekulas? Atbilde uz šo un daudziem citiem jautājumiem palīdz nanotehnoloģiju jomā, jo nanorobotu un viedo materiālu jēdziens noteikti attiecas uz molekulārā izmēra un formas ietekmi. 5. klasē dabas vēsture par šo tēmu sniedz tikai vispārīgu informāciju, ka visas molekulas sastāv no atomiem, kas atrodas pastāvīgā nejaušā kustībā. Vidusskolā jau ķīmijas mācību grāmatās var redzēt strukturālās formulas, kas līdzinās molekulu faktiskajai formai. Tomēr to garumu nav iespējams izmērīt ar parastu lineālu, un, lai to izdarītu, jums jāzina, ka molekulas ir trīsdimensiju objekti. Viņu attēls uz papīra ir projekcija uz divdimensiju plakni. Molekulas garumu maina tās leņķu garumu saites. Ir trīs galvenie: Faktiskie leņķi bieži atšķiras no šiem leņķiem, jo ir jāņem vērā dažādi efekti, tostarp elektrostatiskā mijiedarbība. Kāds ir molekulu izmērs? 5. klasē atbildes uz šo jautājumu, kā jau teicām, ir vispārīgas. Skolēni zina, ka šo savienojumu apjoms ir ļoti mazs. Piemēram, ja vienā smilšu graudā esošo smilšu molekulu pārvērstu veselā smilšu graudā, tad zem iegūtās masas varētu paslēpt māju ar pieciem stāviem. Kāds ir molekulu izmērs? Īsā atbilde, kas ir arī zinātniskāka, ir šāda. Molekulmasa tiek pielīdzināta visas vielas masas attiecībai pret molekulu skaitu vielā vai molārās masas attiecībai pret Avogadro konstanti. Mērvienība ir kilograms. Vidējā molekulmasa ir 10 -23 -10 -26 kg. Ņemsim, piemēram, ūdeni. Tā molekulmasa būs 3 x 10 -26 kg. Par pievilcību starp molekulām ir atbildīgs elektromagnētiskais spēks, kas izpaužas caur pretējo piesaisti un līdzīgu lādiņu atgrūšanu. Elektrostatiskais spēks, kas pastāv starp pretējiem lādiņiem, dominē mijiedarbībā starp atomiem un starp molekulām. Gravitācijas spēks šajā gadījumā ir tik mazs, ka to var neņemt vērā. Šajā gadījumā molekulas izmērs ietekmē pievilkšanās spēku caur nejaušu izkropļojumu elektronu mākoni, kas rodas molekulas elektronu sadalījuma laikā. Nepolāru daļiņu gadījumā, kurām ir tikai vāja van der Vāla mijiedarbība vai dispersijas spēki, molekulu lielumam ir tieša ietekme uz elektronu mākoņa lielumu, kas ieskauj norādīto molekulu. Jo lielāks tas ir, jo lielāks uzlādēts lauks, kas to ieskauj. Lielāks elektronu mākonis nozīmē, ka starp blakus esošajām molekulām var rasties vairāk elektronisku mijiedarbību. Rezultātā vienai molekulas daļai rodas īslaicīgs pozitīvs daļējs lādiņš, bet otrai daļai negatīvs. Kad tas notiek, molekula var polarizēt blakus esošās elektronu mākoni. Pievilcība rodas tāpēc, ka vienas molekulas daļēji pozitīvā puse tiek piesaistīta otras molekulas daļējai negatīvajai pusei. Tātad, kāds ir molekulu izmērs? Dabaszinātnēs, kā mēs noskaidrojām, var atrast tikai figurālu priekšstatu par šo mazāko daļiņu masu un izmēru. Bet mēs zinām, ka ir vienkārši un sarežģīti savienojumi. Un otrā var ietvert tādu lietu kā makromolekula. Tā ir ļoti liela vienība, piemēram, olbaltumviela, kas parasti rodas, polimerizējot mazākas apakšvienības (monomērus). Tie parasti sastāv no tūkstošiem vai vairāk atomu. Daudzi eksperimenti to parāda molekulas izmērsļoti mazs. Molekulas vai atoma lineāro izmēru var atrast dažādos veidos. Piemēram, ar elektronmikroskopa palīdzību tika uzņemtas dažu lielu molekulu fotogrāfijas un ar jonu projektora (jonu mikroskopa) palīdzību var ne tikai izpētīt kristālu uzbūvi, bet arī noteikt attālumu starp atsevišķiem atomiem. molekulā. Izmantojot mūsdienu eksperimentālo tehnoloģiju sasniegumus, bija iespējams noteikt vienkāršu atomu un molekulu lineāros izmērus, kas ir aptuveni 10-8 cm.Sarežģītu atomu un molekulu lineārie izmēri ir daudz lielāki. Piemēram, proteīna molekulas izmērs ir 43*10 -8 cm. Atomu raksturošanai tiek izmantots atomu rādiusu jēdziens, kas ļauj aptuveni novērtēt starpatomiskos attālumus molekulās, šķidrumos vai cietās vielās, jo atomiem nav skaidras to izmēra robežas. T.i atomu rādiuss- šī ir sfēra, kurā ir ietverta atoma elektronu blīvuma galvenā daļa (vismaz 90 ... 95%). Molekulas izmērs ir tik mazs, ka to var attēlot tikai ar salīdzinājumiem. Piemēram, ūdens molekula ir daudzkārt mazāka par lielu ābolu, cik reižu ābols ir mazāks par zemeslodi. Atsevišķu molekulu un atomu masas ir ļoti mazas, tāpēc aprēķinos ir ērtāk izmantot relatīvās, nevis absolūtās masas vērtības. Relatīvā molekulmasa(vai relatīvā atomu masa) vielas M r ir dotās vielas molekulas (vai atoma) masas attiecība pret 1/12 no oglekļa atoma masas. M r \u003d (m 0) : (m 0C / 12) kur m 0 ir dotās vielas molekulas (vai atoma) masa, m 0C ir oglekļa atoma masa. Vielas relatīvā molekulārā (vai atomu) masa parāda, cik reižu vielas molekulas masa ir lielāka par 1/12 no C 12 oglekļa izotopa masas. Relatīvo molekulāro (atomu) masu izsaka atomu masas vienībās. Atommasas vienība ir 1/12 no oglekļa izotopa C 12 masas. Precīzi mērījumi parādīja, ka atomu masas vienība ir 1,660 * 10 -27 kg, tas ir 1 amu = 1,660 * 10 -27 kg Vielas relatīvo molekulmasu var aprēķināt, saskaitot to elementu relatīvās atommasas, kas veido vielas molekulu. Ķīmisko elementu relatīvo atommasu ķīmisko elementu periodiskajā sistēmā norāda D.I. Mendeļejevs. Periodiskajā sistēmā D.I. Mendeļejevs ir norādīts katram elementam atomu masa, ko mēra atomu masas vienībās (amu). Piemēram, magnija atomu masa ir 24,305 amu, tas ir, magnijs ir divreiz smagāks par oglekli, jo oglekļa atomu masa ir 12 amu. (tas izriet no fakta, ka 1 amu = 1/12 no oglekļa izotopa masas, kas veido lielāko daļu oglekļa atoma). Kāpēc mērīt molekulu un atomu masu amu, ja ir grami un kilogrami? Protams, var izmantot šīs mērvienības, taču tas būs ļoti neērti rakstīšanai (lai pierakstītu masu, būs jāizmanto pārāk daudz skaitļu). Lai atrastu elementa masu kilogramos, elementa atommasu reiziniet ar 1 amu. Atomu masu nosaka saskaņā ar periodisko tabulu (rakstīta pa labi no elementa burtu apzīmējuma). Piemēram, magnija atoma svars kilogramos būtu: m 0Mg = 24,305 * 1 a.e.m. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 kg Molekulas masu var aprēķināt, saskaitot to elementu masas, kas veido molekulu. Piemēram, ūdens molekulas (H 2 O) masa būs vienāda ar: 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 kurmis ir vienāds ar vielas daudzumu sistēmā, kurā ir tik daudz molekulu, cik atomu ir 0,012 kg oglekļa C 12. Tas ir, ja mums ir sistēma ar kādu vielu, un šajā sistēmā ir tik daudz šīs vielas molekulu, cik atomu ir 0,012 kg oglekļa, tad mēs varam teikt, ka šajā sistēmā mums ir 1 mols vielas. Vielas daudzumsν ir vienāds ar molekulu skaita attiecību noteiktā ķermenī pret atomu skaitu 0,012 kg oglekļa, tas ir, molekulu skaitu 1 molā vielas. ν = N/N A kur N ir molekulu skaits noteiktā ķermenī, N A ir molekulu skaits 1 molā vielas, kas veido ķermeni. N A ir Avogadro konstante. Vielas daudzumu mēra molos. Avogadro konstante ir molekulu vai atomu skaits 1 molā vielas. Šī konstante savu nosaukumu ieguva par godu itāļu ķīmiķim un fiziķim Amedeo Avogadro (1776 – 1856). 1 mols jebkuras vielas satur tikpat daudz daļiņu. N A \u003d 6,02 * 10 23 mol -1 Molārā masa ir vielas masa, kas ņemta viena mola daudzumā: μ = m 0 * N A kur m 0 ir molekulas masa. Molmasu izsaka kilogramos uz molu (kg/mol = kg*mol -1). Molmasa ir saistīta ar relatīvo molekulmasu ar attiecību: μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1] Jebkura vielas daudzuma m masa ir vienāda ar vienas molekulas masas m 0 reizinājumu ar molekulu skaitu: m = m 0 N = m 0 N A ν = μν Vielas daudzums ir vienāds ar vielas masas attiecību pret tās molāro masu: ν = m / μ Vielas vienas molekulas masu var atrast, ja ir zināma molārā masa un Avogadro konstante: m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A Precīzāka atomu un molekulu masas noteikšana tiek panākta, izmantojot masas spektrometru - ierīci, kurā lādētu daļiņu stars atdalās telpā atkarībā no to lādiņa masas, izmantojot elektriskos un magnētiskos laukus. Piemēram, noskaidrosim magnija atoma molāro masu. Kā mēs noskaidrojām iepriekš, magnija atoma masa ir m0Mg = 40,3463 * 10 -27 kg. Tad molārā masa būs: μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40,3463 * 10 -27 * 6,02 * 10 23 \u003d 2,4288 * 10 -2 kg / mol Tas ir, vienā molā “ietilpst” 2,4288 * 10 -2 kg magnija. Nu, vai apmēram 24,28 grami. Kā redzat, molārā masa (gramos) ir gandrīz vienāda ar atomu masu, kas norādīta elementam periodiskajā tabulā. Tāpēc, norādot atomu masu, viņi parasti rīkojas šādi: Magnija atomu masa ir 24,305 amu. (g/mol).2. Molekulu masa un izmērs. Avogadro konstante
3. Brauna kustība un ideālā gāze
Kas ir molekulas?
Molekulu piemēri
Molekulārā masa
Mērījums nanometros
Formas un izmēri
Kāds ir molekulu izmērs?
Kā iedomāties molekulu izmēru: piemēri
Kā molekulas izmērs ietekmē pievilcības spēkus?
Secinājums
vielas mols
Avogadro konstante