रेणूंचे वस्तुमान आणि आकार. आण्विक गतिज सिद्धांताच्या मूलभूत तरतुदी
पदार्थाच्या संरचनेचा आण्विक-गतिगत सिद्धांत तीन स्थानांवर आधारित आहे, त्यापैकी प्रत्येक प्रयोगांद्वारे सिद्ध केले गेले आहे: पदार्थात कण असतात; हे कण यादृच्छिकपणे हलतात; कण एकमेकांशी संवाद साधतात.
वरच्या वातावरणातील दुर्मिळ वायूंपासून आणि पृथ्वीवरील घन पदार्थांसह समाप्त होणारे शरीराचे गुणधर्म आणि वर्तन, तसेच ग्रह आणि ताऱ्यांच्या अतिप्रचंड कोर, सर्व शरीरे - रेणू बनवणाऱ्या परस्परसंवादी कणांच्या हालचालींद्वारे निर्धारित केले जातात. , अणू, किंवा अगदी लहान फॉर्मेशन्स - प्राथमिक कण.
रेणूंच्या आकारांचा अंदाज.रेणूंच्या अस्तित्वाच्या वास्तविकतेवर पूर्ण आत्मविश्वासासाठी, त्यांचे आकार निश्चित करणे आवश्यक आहे.
रेणूंच्या आकाराचा अंदाज घेण्यासाठी तुलनेने सोप्या पद्धतीचा विचार करूया. हे ज्ञात आहे की ऑलिव्ह ऑइलचा एक थेंब पाण्याच्या पृष्ठभागावर पसरवण्यासाठी जबरदस्ती करणे अशक्य आहे जेणेकरून ते 1 पेक्षा जास्त क्षेत्र व्यापेल. असे गृहीत धरले जाऊ शकते की जेव्हा तेल जास्तीत जास्त क्षेत्रावर पसरते तेव्हा ते फक्त एका रेणूच्या जाडीचा एक थर तयार करतो. या थराची जाडी निश्चित करणे आणि अशा प्रकारे ऑलिव्ह ऑइल रेणूच्या आकाराचा अंदाज लावणे सोपे आहे.
चला मानसिकदृष्ट्या प्रत्येक क्षेत्रफळाच्या चौकोनी थरांमध्ये आकारमानाचा एक घन कट करू या जेणेकरून ते क्षेत्र व्यापू शकतील (चित्र 2). अशा थरांची संख्या समान असेल: तेलाच्या थराची जाडी, आणि म्हणून ऑलिव्ह ऑइलच्या रेणूचा आकार, 0.1 सेमीच्या घनाच्या काठाला थरांच्या संख्येने विभाजित करून शोधले जाऊ शकते: सेमी.
आयनिक प्रोजेक्टर.सध्या, अणू आणि रेणूंचे अस्तित्व सिद्ध करण्यासाठी सर्व संभाव्य मार्गांची गणना करण्याची आवश्यकता नाही. आधुनिक उपकरणांमुळे वैयक्तिक अणू आणि रेणूंच्या प्रतिमांचे निरीक्षण करणे शक्य होते. इयत्ता VI साठी भौतिकशास्त्राच्या पाठ्यपुस्तकात, इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपने घेतलेला एक फोटो आहे, ज्यामध्ये तुम्ही सोन्याच्या क्रिस्टलच्या पृष्ठभागावर वैयक्तिक अणूंची व्यवस्था पाहू शकता.
पण इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप हे अतिशय गुंतागुंतीचे उपकरण आहे. आम्ही एका सोप्या उपकरणाशी परिचित होऊ जे आम्हाला वैयक्तिक अणूंच्या प्रतिमा प्राप्त करण्यास आणि त्यांच्या आकाराचा अंदाज लावू देते. या उपकरणाला आयन प्रोजेक्टर किंवा आयन मायक्रोस्कोप म्हणतात. हे खालीलप्रमाणे व्यवस्थित केले आहे: सुमारे 10 सेमी त्रिज्या असलेल्या गोलाकार पात्राच्या मध्यभागी, टंगस्टन सुईचा बिंदू स्थित आहे (चित्र 3). आधुनिक मेटलवर्किंग तंत्रज्ञानाने टिपच्या वक्रतेची त्रिज्या शक्य तितकी लहान केली जाते - सुमारे 5-10 6 सेमी. गोलाच्या आतील पृष्ठभाग पातळ प्रवाहकीय थराने झाकलेले असते जे टेलिव्हिजन ट्यूब स्क्रीनप्रमाणे, खाली चमकू शकते. वेगवान कणांचा प्रभाव. पॉझिटिव्ह चार्ज केलेली टीप आणि नकारात्मक चार्ज केलेली कंडक्टिव्ह लेयर यांच्यामध्ये अनेक शंभर व्होल्टचा व्होल्टेज तयार होतो. जहाज 100 Pa (0.75 mm Hg) कमी दाबाने हेलियमने भरलेले असते.
बिंदूच्या पृष्ठभागावरील टंगस्टन अणू सूक्ष्म "अडथळे" (चित्र 4) तयार करतात. यादृच्छिकपणे जवळ येत असताना
टंगस्टन अणूंसह हेलियमचे अणू हलवल्याने, एक विद्युत क्षेत्र, विशेषत: टोकाच्या पृष्ठभागावरील अणूंच्या जवळ मजबूत, हेलियम अणूंमधून इलेक्ट्रॉन्स फाडून टाकतात आणि या अणूंचे आयनमध्ये रूपांतर करतात. हेलियम आयन सकारात्मक चार्ज केलेल्या टोकापासून दूर केले जातात आणि गोलाच्या त्रिज्यांसह उच्च वेगाने हलतात. गोलाच्या पृष्ठभागावर आदळल्याने, आयनांमुळे ते चमकते. परिणामी, टोकावरील टंगस्टन अणूंच्या व्यवस्थेचे एक मोठे चित्र स्क्रीनवर दिसते (चित्र 5). स्क्रीनवरील चमकदार स्पॉट्स वैयक्तिक अणूंच्या प्रतिमा आहेत.
प्रोजेक्टरचे मॅग्निफिकेशन - अणूंच्या प्रतिमांमधील अंतर आणि अणूंमधील अंतराचे गुणोत्तर - जहाजाच्या त्रिज्या आणि टीपच्या त्रिज्याच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचे होते आणि दोन दशलक्षांपर्यंत पोहोचते. म्हणूनच वैयक्तिक अणू पाहणे शक्य आहे.
आयन प्रोजेक्टर वापरून निर्धारित केलेल्या टंगस्टन अणूचा व्यास अंदाजे सेमी असतो. इतर पद्धतींद्वारे आढळलेल्या अणूंचा आकार अंदाजे समान असतो. अनेक अणूंचा समावेश असलेल्या रेणूंचे आकार नैसर्गिकरित्या मोठे असतात.
प्रत्येक इनहेलेशनसह, आपण आपल्या फुफ्फुसात इतके रेणू कॅप्चर करता की जर ते सर्व श्वासोच्छवासानंतर पृथ्वीच्या वातावरणात समान रीतीने वितरीत केले गेले, तर ग्रहावरील प्रत्येक रहिवाशांना इनहेलेशन दरम्यान आपल्या फुफ्फुसात असलेले दोन रेणू मिळतील.
>> भौतिकशास्त्र: आण्विक गतिज सिद्धांताची मूलभूत तत्त्वे. रेणू आकार
रेणू खूप लहान आहेत, परंतु त्यांच्या आकाराचा आणि वस्तुमानाचा अंदाज लावणे किती सोपे आहे ते पहा. एक निरीक्षण आणि दोन साधी गणिते पुरेशी आहेत. खरे आहे, हे कसे करायचे ते आम्हाला अद्याप शोधण्याची आवश्यकता आहे.
पदार्थाच्या संरचनेचा आण्विक-गतिशास्त्रीय सिद्धांत तीन विधानांवर आधारित आहे: पदार्थ कणांपासून बनलेले असतात; हे कण यादृच्छिकपणे हलतात; कण एकमेकांशी संवाद साधतात. प्रत्येक विधान प्रयोगांनी कठोरपणे सिद्ध केले आहे.
अपवादाशिवाय सर्व शरीरांचे गुणधर्म आणि वर्तन, ciliates पासून ताऱ्यांपर्यंत, एकमेकांशी संवाद साधणार्‍या कणांच्या हालचालींद्वारे निर्धारित केले जातात: रेणू, अणू किंवा अगदी लहान रचना - प्राथमिक कण.
रेणूंच्या आकारांचा अंदाज.रेणूंच्या अस्तित्वाची पूर्ण खात्री होण्यासाठी, त्यांचे आकार निश्चित करणे आवश्यक आहे.
हे करण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे ऑलिव्ह ऑइलसारख्या तेलाचा थेंब पाण्याच्या पृष्ठभागावर पसरत असल्याचे निरीक्षण करणे. जर जहाज मोठे असेल तर तेल कधीही संपूर्ण पृष्ठभाग व्यापणार नाही ( अंजीर.8.1). 1 मिमी 3 चा एक थेंब पसरवणे अशक्य आहे जेणेकरून ते 0.6 मीटर 2 पेक्षा जास्त पृष्ठभाग व्यापेल. असे गृहीत धरले जाऊ शकते की जेव्हा तेल जास्तीत जास्त क्षेत्रावर पसरते तेव्हा ते फक्त एका रेणूच्या जाडीसह एक थर बनवते - एक "मोनोमोलेक्युलर लेयर". या थराची जाडी निश्चित करणे आणि अशा प्रकारे ऑलिव्ह ऑइल रेणूच्या आकाराचा अंदाज लावणे सोपे आहे.
खंड व्हीतेलाचा थर त्याच्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळाच्या उत्पादनाइतका असतो एसजाडी साठी dस्तर, म्हणजे V=Sd. म्हणून, ऑलिव्ह ऑइल रेणूचा आकार आहे:
अणू आणि रेणूंचे अस्तित्व सिद्ध करण्यासाठी आता सर्व संभाव्य मार्गांची गणना करण्याची आवश्यकता नाही. आधुनिक उपकरणांमुळे वैयक्तिक अणू आणि रेणूंच्या प्रतिमा पाहणे शक्य होते. आकृती 8.2 सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागाचा मायक्रोग्राफ दर्शविते, जेथे अडथळे वैयक्तिक सिलिकॉन अणू आहेत. अशा प्रतिमा पहिल्यांदा 1981 मध्ये सामान्य ऑप्टिकल नव्हे तर जटिल टनेलिंग मायक्रोस्कोप वापरून मिळवल्या गेल्या.
ऑलिव्ह ऑइलसह रेणू अणूंपेक्षा मोठे असतात. कोणत्याही अणूचा व्यास अंदाजे 10 -8 सेमी इतका असतो. हे परिमाण इतके लहान आहेत की त्यांची कल्पना करणे कठीण आहे. अशा परिस्थितीत, तुलना वापरली जाते.
त्यापैकी एक येथे आहे. जर बोटे मुठीत जोडली गेली आणि ग्लोबच्या आकारात वाढवली गेली, तर अणू, त्याच मोठेपणाने, मुठीएवढा होईल.
रेणूंची संख्या.रेणूंच्या अगदी लहान आकारात, कोणत्याही मॅक्रोस्कोपिक शरीरात त्यांची संख्या प्रचंड असते. पाण्याच्या थेंबातील रेणूंची अंदाजे संख्या 1 ग्रॅमच्या वस्तुमानासह आणि म्हणून, 1 सेमी 3 च्या प्रमाणात मोजू या.
पाण्याच्या रेणूचा व्यास अंदाजे 3 10 -8 सेंमी आहे. असे गृहीत धरून की प्रत्येक पाण्याच्या रेणूचे दाट पॅकिंग असलेले रेणू एक आकारमान (3 10 -8 सें.मी.) 3 व्यापतात, तुम्ही एका थेंबातील रेणूंची संख्या भागून शोधू शकता. प्रति रेणू, खंडानुसार खंड (1 सेमी 3) ड्रॉप करा:
प्रत्येक इनहेलेशनसह, आपण इतके रेणू कॅप्चर करता की जर ते सर्व श्वासोच्छवासानंतर पृथ्वीच्या वातावरणात समान रीतीने वितरीत केले गेले, तर ग्रहावरील प्रत्येक रहिवाशांना इनहेलेशन दरम्यान आपल्या फुफ्फुसात असलेले दोन किंवा तीन रेणू मिळतील.
अणूचे परिमाण लहान आहेत: .
आण्विक-कायनेटिक सिद्धांताच्या तीन मुख्य तरतुदींवर वारंवार चर्चा केली जाईल.
???
1. ऑलिव्ह ऑइलच्या रेणूच्या आकाराचा अंदाज घेण्यासाठी कोणती मोजमाप घेतली पाहिजे?
2. जर एखादा अणू खसखसच्या (0.1 मिमी) आकाराने वाढला असेल, तर त्याच मोठेपणाने धान्य किती आकारमानापर्यंत पोहोचेल?
3. तुम्हाला ज्ञात असलेल्या रेणूंच्या अस्तित्वाचे पुरावे सूचीबद्ध करा ज्यांचा मजकूरात उल्लेख नाही.
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, भौतिकशास्त्र ग्रेड 10
धडा सामग्री धडा सारांशसमर्थन फ्रेम धडा सादरीकरण प्रवेगक पद्धती परस्पर तंत्रज्ञान सराव कार्ये आणि व्यायाम आत्मपरीक्षण कार्यशाळा, प्रशिक्षण, प्रकरणे, शोध गृहपाठ चर्चा प्रश्न विद्यार्थ्यांचे वक्तृत्व प्रश्न उदाहरणे ऑडिओ, व्हिडिओ क्लिप आणि मल्टीमीडियाछायाचित्रे, चित्रे ग्राफिक्स, तक्ते, योजना विनोद, उपाख्यान, विनोद, कॉमिक्स बोधकथा, म्हणी, शब्दकोडे, कोट्स अॅड-ऑन अमूर्तजिज्ञासू चीट शीट्स पाठ्यपुस्तके मूलभूत आणि अतिरिक्त शब्दकोष इतर अटींसाठी लेख चिप्स पाठ्यपुस्तके आणि धडे सुधारणेपाठ्यपुस्तकातील चुका सुधारणेअप्रचलित ज्ञानाच्या जागी नवीन ज्ञानासह धड्यातील नावीन्यपूर्ण घटकांच्या पाठ्यपुस्तकातील एक तुकडा अद्यतनित करणे फक्त शिक्षकांसाठी परिपूर्ण धडेचर्चा कार्यक्रमाच्या वर्षाच्या पद्धतशीर शिफारसींसाठी कॅलेंडर योजना एकात्मिक धडेया धड्यासाठी तुमच्याकडे सुधारणा किंवा सूचना असल्यास,
आण्विक-गतिशास्त्रीय सिद्धांत - रासायनिक पदार्थाचे सर्वात लहान कण म्हणून अणू आणि रेणूंच्या अस्तित्वाची संकल्पना वापरून पदार्थाची रचना आणि गुणधर्म यांचा सिद्धांत. एमसीटी तीन विधानांवर आधारित आहे जे प्रयोगांनी कठोरपणे सिद्ध केले आहे:
पदार्थात कण असतात - अणू आणि रेणू, ज्यामध्ये अंतर असते;
हे कण अव्यवस्थित गतीमध्ये असतात, ज्याचा वेग तापमानामुळे प्रभावित होतो;
कण एकमेकांशी संवाद साधतात.
पदार्थामध्ये खरोखरच रेणू असतात हे त्यांचे आकार ठरवून सिद्ध केले जाऊ शकते: तेलाचा एक थेंब पाण्याच्या पृष्ठभागावर पसरतो आणि एक थर तयार करतो ज्याची जाडी रेणूच्या व्यासाएवढी असते. 1 मिमी 3 च्या व्हॉल्यूमसह एक ड्रॉप 0.6 मीटर 2 पेक्षा जास्त पसरू शकत नाही:
आधुनिक उपकरणे (इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप, आयन प्रोजेक्टर) वैयक्तिक अणू आणि रेणू पाहणे शक्य करतात.
रेणूंच्या परस्परसंवादाची शक्ती. अ) परस्परसंवाद निसर्गात इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आहे; ब) रेणूंच्या आकाराशी तुलना करता येण्याजोग्या अंतरावर अल्प-श्रेणी बल आढळतात; c) असे अंतर असते जेव्हा आकर्षण आणि तिरस्करणाची शक्ती समान असते (R 0), जर R> R 0, तर आकर्षणाची शक्ती प्रबल असेल तर R आण्विक आकर्षण शक्तींची क्रिया लीड सिलेंडर त्यांच्या पृष्ठभागाची साफसफाई केल्यानंतर एकत्र चिकटलेल्या प्रयोगात दिसून येते. घन मधील रेणू आणि अणू अशा स्थितींबद्दल यादृच्छिक कंपन करतात ज्यामध्ये शेजारच्या अणूंकडून आकर्षण आणि प्रतिकार शक्ती संतुलित असतात. द्रवपदार्थात, रेणू केवळ समतोल स्थितीभोवती दोलायमान होत नाहीत तर एका समतोल स्थितीतून दुसऱ्या स्थानावर उडी मारतात, या आण्विक उडी हे द्रवाच्या तरलतेचे कारण असते, त्याचे जहाजाचे रूप धारण करण्याची क्षमता असते. वायूंमध्ये, सामान्यत: अणू आणि रेणूंमधील अंतर, सरासरी, रेणूंच्या परिमाणांपेक्षा खूप मोठे असते; तिरस्करणीय शक्ती मोठ्या अंतरावर कार्य करत नाहीत, म्हणून वायू सहजपणे संकुचित होतात; वायूच्या रेणूंमध्ये व्यावहारिकदृष्ट्या कोणतीही आकर्षक शक्ती नसते, म्हणून वायूंमध्ये अनिश्चित काळासाठी विस्तारण्याची मालमत्ता असते. कोणत्याही पदार्थात कण असतात, म्हणून पदार्थाचे प्रमाण कणांच्या संख्येच्या प्रमाणात मानले जाते. पदार्थाच्या प्रमाणाचे एकक म्हणजे तीळ. ०.०१२ किलो कार्बनमध्ये अणू असतात तितके कण असलेल्या प्रणालीच्या पदार्थाच्या प्रमाणात तीळ असते. पदार्थाच्या प्रमाणात रेणूंच्या संख्येच्या गुणोत्तराला एव्होगाड्रो स्थिरांक म्हणतात: Avogadro स्थिरांक आहे. हे दर्शवते की पदार्थाच्या एका तीळमध्ये किती अणू किंवा रेणू असतात. पदार्थाचे प्रमाण अ‍ॅव्होगॅड्रो स्थिरांकातील पदार्थाच्या अणू किंवा रेणूंच्या संख्येचे गुणोत्तर म्हणून आढळू शकते: मोलार वस्तुमान हे पदार्थाच्या वस्तुमानाच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचे प्रमाण आहे: मोलर वस्तुमान रेणूच्या वस्तुमानानुसार व्यक्त केले जाऊ शकते: रेणूंचे वस्तुमान निश्चित करण्यासाठी, आपल्याला पदार्थाचे वस्तुमान त्यातील रेणूंच्या संख्येने विभाजित करणे आवश्यक आहे: ब्राउनियन मोशन ही वायू किंवा द्रव मध्ये निलंबित कणांची थर्मल गती आहे. इंग्लिश वनस्पतिशास्त्रज्ञ रॉबर्ट ब्राउन (1773 - 1858) यांनी 1827 मध्ये द्रवामध्ये सूक्ष्मदर्शकाद्वारे दृश्यमान घन कणांच्या यादृच्छिक हालचाली शोधल्या. या घटनेला ब्राउनियन गती म्हणतात. ही चळवळ थांबत नाही; वाढत्या तापमानासह, त्याची तीव्रता वाढते. ब्राउनियन मोशन हा दाब चढउतारांचा परिणाम आहे (मध्य मूल्यापासून लक्षात येण्याजोगा विचलन). कणाच्या ब्राउनियन गतीचे कारण म्हणजे कणावरील द्रव रेणूंचा प्रभाव एकमेकांना रद्द करत नाही. दुर्मिळ वायूमध्ये, रेणूंमधील अंतर त्यांच्या आकारापेक्षा अनेक पटीने जास्त असते. या प्रकरणात, रेणूंमधील परस्परसंवाद नगण्य आहे आणि रेणूंची गतिज ऊर्जा त्यांच्या परस्परसंवादाच्या संभाव्य उर्जेपेक्षा खूप जास्त आहे. वायू स्थितीतील पदार्थाचे गुणधर्म स्पष्ट करण्यासाठी, वास्तविक वायूऐवजी, त्याचे भौतिक मॉडेल वापरले जाते - एक आदर्श वायू. मॉडेल गृहीत धरते: रेणूंमधील अंतर त्यांच्या व्यासापेक्षा किंचित जास्त आहे; रेणू लवचिक गोळे आहेत; रेणूंमध्ये आकर्षक शक्ती नाहीत; जेव्हा रेणू एकमेकांशी आणि जहाजाच्या भिंतींवर आदळतात तेव्हा तिरस्करणीय शक्ती कार्य करतात; आण्विक गती यांत्रिकी नियमांचे पालन करते. आदर्श वायूच्या MKT चे मूलभूत समीकरण आहे: MKT च्या मूळ समीकरणामुळे रेणूचे वस्तुमान, वेगाच्या वर्गाचे सरासरी मूल्य आणि रेणूंची एकाग्रता माहित असल्यास वायूचा दाब मोजणे शक्य होते. आदर्श वायूचा दाब या वस्तुस्थितीत असतो की रेणू, जेव्हा जहाजाच्या भिंतींवर आदळतात तेव्हा लवचिक शरीर म्हणून यांत्रिकी नियमांनुसार त्यांच्याशी संवाद साधतात. जेव्हा एखादा रेणू जहाजाच्या भिंतीशी आदळतो, तेव्हा वेग व्हेक्टरच्या व्हेलोसिटी vx चे प्रक्षेपण अक्ष OX वर, भिंतीला लंब, त्याचे चिन्ह विरुद्ध बदलते, परंतु निरपेक्ष मूल्यामध्ये स्थिर राहते. टक्कर दरम्यान, न्यूटनच्या तिसर्‍या नियमानुसार, रेणू भिंतीवर F 1 च्या निरपेक्ष मूल्याच्या बरोबरीच्या F 2 बलाने कार्य करतो आणि विरुद्ध दिशेने निर्देशित करतो. आदर्श वायूच्या स्थितीचे समीकरण (मेंडेलीव्ह-क्लेपेयरॉन समीकरण). युनिव्हर्सल गॅस स्थिरांक: त्याच्या रेणू आणि तपमानाच्या एकाग्रतेवर वायूच्या दाबाच्या अवलंबित्वावर आधारित, एक समीकरण मिळू शकते जे सर्व तीन मॅक्रोस्कोपिक पॅरामीटर्सशी संबंधित आहे: दाब, खंड आणि तापमान, जे पुरेसे दुर्मिळ वायूच्या दिलेल्या वस्तुमानाची स्थिती दर्शवते. या समीकरणाला राज्याचे आदर्श वायू समीकरण म्हणतात. कोठे सार्वत्रिक वायू स्थिर आहे वायूच्या दिलेल्या वस्तुमानासाठी, म्हणून क्लेपेरॉन समीकरण. तिसऱ्या पॅरामीटरच्या निश्चित मूल्यासाठी दोन गॅस पॅरामीटर्समधील परिमाणात्मक संबंधांना वायू नियम म्हणतात. आणि पॅरामीटर्सपैकी एकाच्या स्थिर मूल्यावर होणाऱ्या प्रक्रिया म्हणजे आयसोप्रोसेस. आइसोथर्मल प्रक्रिया - स्थिर तापमानात मॅक्रोस्कोपिक शरीराच्या थर्मोडायनामिक प्रणालीची स्थिती बदलण्याची प्रक्रिया. दिलेल्या वस्तुमानाच्या वायूसाठी, वायूचे तापमान बदलत नसल्यास वायूच्या दाबाचे उत्पादन आणि त्याचे प्रमाण स्थिर असते. - बॉयलचा कायदा - मारिओट. आयसोकोरिक प्रक्रिया - मॅक्रोस्कोपिक बॉडीजच्या थर्मोडायनामिक सिस्टमची स्थिती स्थिर व्हॉल्यूममध्ये बदलण्याची प्रक्रिया. दिलेल्या वस्तुमानाच्या वायूसाठी, वायूचे प्रमाण बदलत नसल्यास दाब आणि तापमानाचे गुणोत्तर स्थिर असते. चार्ल्सचा कायदा. आयसोबॅरिक प्रक्रिया - स्थिर दाबाने मॅक्रोस्कोपिक शरीराच्या थर्मोडायनामिक प्रणालीची स्थिती बदलण्याची प्रक्रिया. दिलेल्या वस्तुमानाच्या वायूसाठी, वायूचा दाब बदलत नसल्यास आवाज आणि तापमानाचे गुणोत्तर स्थिर असते. - गे-लुसाकचा कायदा. जेव्हा दोन किंवा अधिक अणू एकमेकांशी रासायनिक बंधांमध्ये प्रवेश करतात तेव्हा रेणू तयार होतात. हे अणू एकसारखे आहेत किंवा ते आकार आणि आकारात एकमेकांपासून पूर्णपणे भिन्न आहेत की नाही हे महत्त्वाचे नाही. रेणूंचा आकार काय आहे आणि ते कशावर अवलंबून आहे हे आपण शोधू. हजारो वर्षांपासून, शास्त्रज्ञांनी जीवनाच्या गूढतेबद्दल, त्याच्या उत्पत्तीवर नेमके काय घडते याबद्दल अंदाज लावला आहे. सर्वात प्राचीन संस्कृतींनुसार, जीवन आणि या जगातील प्रत्येक गोष्टीमध्ये निसर्गाच्या मूलभूत घटकांचा समावेश आहे - पृथ्वी, हवा, वारा, पाणी आणि अग्नि. तथापि, कालांतराने, अनेक तत्त्ववेत्त्यांनी ही कल्पना मांडण्यास सुरुवात केली की सर्व गोष्टी लहान, अविभाज्य गोष्टींनी बनलेल्या आहेत ज्या निर्माण आणि नष्ट केल्या जाऊ शकत नाहीत. तथापि, अणु सिद्धांत आणि आधुनिक रसायनशास्त्राच्या आगमनापर्यंत असे झाले नाही की, शास्त्रज्ञांनी असे मानण्यास सुरुवात केली की एकत्र घेतलेल्या कणांमुळे सर्व गोष्टींच्या मूलभूत बिल्डिंग ब्लॉक्सला जन्म मिळाला. अशा प्रकारे हा शब्द प्रकट झाला, जो आधुनिक कण सिद्धांताच्या संदर्भात वस्तुमानाच्या सर्वात लहान युनिट्सचा संदर्भ देतो. त्याच्या शास्त्रीय व्याख्येनुसार, रेणू हा पदार्थाचा सर्वात लहान कण असतो जो त्याचे रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्म राखण्यास मदत करतो. त्यात दोन किंवा अधिक अणू असतात, तसेच रासायनिक शक्तींनी एकत्र ठेवलेल्या समान किंवा भिन्न अणूंचे गट असतात. रेणूंचा आकार किती आहे? 5 व्या वर्गात, नैसर्गिक इतिहास (शालेय विषय) फक्त आकार आणि आकारांची सामान्य कल्पना देतो, रसायनशास्त्राच्या धड्यांमधील वरिष्ठ वर्गांमध्ये या समस्येचा अधिक तपशीलवार अभ्यास केला जातो. रेणू साधे किंवा जटिल असू शकतात. येथे काही उदाहरणे आहेत: दोन किंवा अधिक घटकांनी बनलेल्या रेणूंना संयुगे म्हणतात. तर, पाणी, कॅल्शियम ऑक्साईड आणि ग्लुकोज संमिश्र आहेत. सर्व संयुगे रेणू नसतात, परंतु सर्व रेणू संयुगे असतात. ते किती मोठे असू शकतात? रेणूचा आकार किती असतो? हे ज्ञात सत्य आहे की आपल्या सभोवतालच्या प्रत्येक गोष्टीमध्ये अणू असतात (प्रकाश आणि ध्वनी वगळता). त्यांचे एकूण वजन रेणूचे वस्तुमान असेल. रेणूंच्या आकाराबद्दल बोलत असताना, बहुतेक शास्त्रज्ञ आण्विक वजनापासून सुरुवात करतात. हे त्याच्या सर्व घटक अणूंचे एकूण वजन आहे: वस्तुमानाच्या व्यतिरिक्त, आपण नॅनोमीटरमध्ये किती मोठे रेणू आहेत हे देखील मोजू शकतो. पाण्याचे एकक सुमारे 0.27 Nm आहे. डीएनए 2 एनएम पर्यंत आहे आणि त्याची लांबी अनेक मीटरपर्यंत पसरू शकते. अशी परिमाणे एका पेशीमध्ये कशी बसू शकतात याची कल्पना करणे कठीण आहे. डीएनएचे लांबी-जाडीचे गुणोत्तर आश्चर्यकारक आहे. हे 1/100,000,000 आहे, जे फुटबॉल मैदानाच्या लांबीच्या मानवी केसांसारखे आहे. रेणूंचा आकार किती आहे? ते वेगवेगळ्या आकार आणि आकारात येतात. पाणी आणि कार्बन डायऑक्साइड सर्वात लहान आहेत, प्रथिने सर्वात मोठी आहेत. रेणू हे अणूंनी बनलेले घटक असतात जे एकमेकांशी जोडलेले असतात. रेणूंचे स्वरूप समजून घेणे हा परंपरेने रसायनशास्त्राचा भाग आहे. त्यांच्या अनाकलनीय विचित्र रासायनिक वर्तनाव्यतिरिक्त, रेणूंचे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांचा आकार. रेणू किती मोठे आहेत हे जाणून घेणे विशेषतः कोठे उपयुक्त ठरू शकते? या आणि इतर अनेक प्रश्नांची उत्तरे नॅनोटेक्नॉलॉजीच्या क्षेत्रात मदत करतात, कारण नॅनोरोबॉट्स आणि स्मार्ट मटेरियलची संकल्पना आण्विक आकार आणि आकाराच्या प्रभावांशी संबंधित आहे. ग्रेड 5 मध्ये, या विषयावरील नैसर्गिक इतिहास केवळ सामान्य माहिती देतो की सर्व रेणू अणूंनी बनलेले असतात जे सतत यादृच्छिक गतीमध्ये असतात. हायस्कूलमध्ये, तुम्ही रसायनशास्त्राच्या पाठ्यपुस्तकांमध्ये आधीच संरचनात्मक सूत्रे पाहू शकता जे रेणूंच्या वास्तविक आकारासारखे असतात. तथापि, त्यांची लांबी सामान्य शासकाने मोजणे अशक्य आहे आणि हे करण्यासाठी, आपल्याला हे माहित असणे आवश्यक आहे की रेणू त्रि-आयामी वस्तू आहेत. कागदावरील त्यांची प्रतिमा द्विमितीय विमानावरील प्रक्षेपण आहे. रेणूची लांबी त्याच्या कोनांच्या लांबीच्या बंधांद्वारे बदलली जाते. तीन मुख्य आहेत: वास्तविक कोन अनेकदा या कोनांपेक्षा वेगळे असतात कारण इलेक्ट्रोस्टॅटिक परस्परसंवादांसह विविध प्रभाव विचारात घेतले पाहिजेत. रेणूंचा आकार किती आहे? इयत्ता 5 मध्ये, या प्रश्नाची उत्तरे, जसे आपण आधीच सांगितले आहे, सामान्य स्वरूपाची आहेत. शाळकरी मुलांना माहित आहे की या कनेक्शनचा आकार खूपच लहान आहे. उदाहरणार्थ, जर तुम्ही वाळूच्या एका कणातील वाळूचा रेणू संपूर्ण वाळूमध्ये बदलला तर परिणामी वस्तुमानाखाली तुम्ही पाच मजले असलेले घर लपवू शकता. रेणूंचा आकार किती आहे? लहान उत्तर, जे अधिक वैज्ञानिक आहे, ते खालीलप्रमाणे आहे. आण्विक वजन हे संपूर्ण पदार्थाच्या वस्तुमानाच्या आणि पदार्थातील रेणूंच्या संख्येच्या गुणोत्तराशी किंवा एव्होगाड्रो स्थिरांकाच्या मोलर वस्तुमानाच्या गुणोत्तराशी समतुल्य असते. मोजण्याचे एकक किलोग्राम आहे. सरासरी आण्विक वजन 10 -23 -10 -26 किलो आहे. उदाहरणार्थ, पाणी घेऊ. त्याचे आण्विक वजन 3 x 10 -26 किलो असेल. रेणूंमधील आकर्षणासाठी जबाबदार विद्युत चुंबकीय शक्ती आहे, जे विरुद्ध आकर्षण आणि समान शुल्काच्या प्रतिकर्षणाद्वारे स्वतःला प्रकट करते. विरुद्ध शुल्कादरम्यान अस्तित्वात असलेले इलेक्ट्रोस्टॅटिक बल अणू आणि रेणूंमधील परस्परसंवादांवर वर्चस्व गाजवते. या प्रकरणात गुरुत्वाकर्षण शक्ती इतकी लहान आहे की त्याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते. या प्रकरणात, रेणूचा आकार रेणूच्या इलेक्ट्रॉनच्या वितरणादरम्यान उद्भवणार्‍या यादृच्छिक विकृतींच्या इलेक्ट्रॉन क्लाउडद्वारे आकर्षणाच्या शक्तीवर परिणाम करतो. ध्रुवीय नसलेल्या कणांच्या बाबतीत केवळ कमकुवत व्हॅन डेर वाल्स परस्परसंवाद किंवा फैलाव शक्ती प्रदर्शित करतात, रेणूंच्या आकाराचा थेट परिणाम निर्दिष्ट रेणूभोवती असलेल्या इलेक्ट्रॉन क्लाउडच्या आकारावर होतो. ते जितके मोठे असेल तितके त्याच्या सभोवतालचे चार्ज केलेले क्षेत्र मोठे असेल. मोठ्या इलेक्ट्रॉन क्लाउडचा अर्थ असा आहे की शेजारच्या रेणूंमध्ये अधिक इलेक्ट्रॉनिक संवाद होऊ शकतो. परिणामी, रेणूचा एक भाग तात्पुरता सकारात्मक आंशिक चार्ज विकसित करतो, तर दुसरा भाग नकारात्मक विकसित करतो. जेव्हा हे घडते, तेव्हा रेणू शेजारच्या इलेक्ट्रॉन क्लाउडचे ध्रुवीकरण करू शकतो. आकर्षण उद्भवते कारण एका रेणूची आंशिक सकारात्मक बाजू दुसऱ्याच्या आंशिक नकारात्मक बाजूकडे आकर्षित होते. तर रेणूंचा आकार किती आहे? नैसर्गिक विज्ञानामध्ये, जसे आपल्याला आढळून आले की, या सर्वात लहान कणांच्या वस्तुमान आणि आकाराची केवळ एक लाक्षणिक कल्पना शोधू शकते. परंतु आपल्याला माहित आहे की साधी आणि जटिल संयुगे आहेत. आणि दुसऱ्यामध्ये मॅक्रोमोलेक्यूल सारख्या गोष्टीचा समावेश असू शकतो. हे प्रथिनेसारखे एक खूप मोठे एकक आहे, जे सहसा लहान सबयुनिट्स (मोनोमर्स) च्या पॉलिमरायझेशनद्वारे तयार केले जाते. ते सहसा हजारो किंवा त्याहून अधिक अणूंनी बनलेले असतात. अनेक प्रयोग ते दाखवतात रेणू आकारखूप लहान. रेणू किंवा अणूचा रेषीय आकार विविध प्रकारे आढळू शकतो. उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपच्या मदतीने, काही मोठ्या रेणूंची छायाचित्रे घेण्यात आली आणि आयन प्रोजेक्टर (आयन मायक्रोस्कोप) च्या मदतीने, कोणीही केवळ क्रिस्टल्सच्या संरचनेचा अभ्यास करू शकत नाही तर वैयक्तिक अणूंमधील अंतर देखील ठरवू शकतो. रेणू मध्ये. आधुनिक प्रायोगिक तंत्रज्ञानाच्या उपलब्धींचा वापर करून, साध्या अणू आणि रेणूंचे रेषीय परिमाण निर्धारित करणे शक्य झाले, जे सुमारे 10-8 सेमी आहे. जटिल अणू आणि रेणूंचे रेषीय परिमाण बरेच मोठे आहेत. उदाहरणार्थ, प्रोटीन रेणूचा आकार 43*10 -8 सेमी आहे. अणूंचे वैशिष्ट्य करण्यासाठी, अणू त्रिज्या ही संकल्पना वापरली जाते, ज्यामुळे रेणू, द्रव किंवा घन पदार्थांमधील अंतराचा अंदाजे अंदाज लावणे शक्य होते, कारण अणूंना त्यांच्या आकारात स्पष्ट सीमा नसतात. म्हणजे अणु त्रिज्या- हा एक गोल आहे ज्यामध्ये अणूच्या इलेक्ट्रॉन घनतेचा मुख्य भाग बंद केलेला असतो (किमान 90 ... 95%). रेणूचा आकार इतका लहान आहे की तो केवळ तुलना करून दर्शविला जाऊ शकतो. उदाहरणार्थ, पाण्याचा रेणू मोठ्या सफरचंदापेक्षा कितीतरी पटीने लहान असतो, सफरचंद जगापेक्षा किती पटीने लहान असतो. वैयक्तिक रेणू आणि अणूंचे वस्तुमान खूप लहान आहेत, म्हणून गणनामध्ये निरपेक्ष वस्तुमान मूल्यांऐवजी सापेक्ष वापरणे अधिक सोयीचे आहे. सापेक्ष आण्विक वजन(किंवा सापेक्ष अणू वस्तुमान) पदार्थ M r हे दिलेल्या पदार्थाच्या रेणूच्या (किंवा अणू) वस्तुमानाचे कार्बन अणूच्या वस्तुमानाच्या 1/12 चे गुणोत्तर आहे. M r \u003d (m 0): (m 0C / 12) जेथे m 0 हे दिलेल्या पदार्थाच्या रेणूचे (किंवा अणूचे) वस्तुमान आहे, m 0C हे कार्बन अणूचे वस्तुमान आहे. पदार्थाचे सापेक्ष आण्विक (किंवा अणू) वस्तुमान हे दर्शवते की पदार्थाच्या रेणूचे वस्तुमान C 12 कार्बन समस्थानिकेच्या वस्तुमानाच्या 1/12 पेक्षा किती पट जास्त आहे. सापेक्ष आण्विक (अणु) वस्तुमान अणु वस्तुमान एककांमध्ये व्यक्त केले जाते. अणु वस्तुमान एकककार्बन आयसोटोप C 12 च्या वस्तुमानाच्या 1/12 आहे. अचूक मोजमापांनी दाखवले की अणु वस्तुमान एकक 1.660 * 10 -27 किलो आहे, म्हणजे १ अमु = 1.660 * 10 -27 किलो पदार्थाचे सापेक्ष आण्विक वस्तुमान पदार्थाचे रेणू बनवणाऱ्या घटकांचे सापेक्ष आण्विक वस्तुमान जोडून काढले जाऊ शकते. रासायनिक घटकांचे सापेक्ष अणू वस्तुमान डीआय द्वारे रासायनिक घटकांच्या नियतकालिक प्रणालीमध्ये सूचित केले जाते. मेंडेलीव्ह. नियतकालिक प्रणालीमध्ये डी.आय. प्रत्येक घटकासाठी मेंडेलीव्ह सूचित केले आहे अणु वस्तुमान, जे अणु द्रव्यमान युनिट्स (amu) मध्ये मोजले जाते. उदाहरणार्थ, मॅग्नेशियमचे अणू वस्तुमान 24.305 amu आहे, म्हणजेच मॅग्नेशियम कार्बनपेक्षा दुप्पट जड आहे, कारण कार्बनचे अणू वस्तुमान 12 amu आहे. (कार्बन आयसोटोपच्या वस्तुमानाच्या 1 amu = 1/12 जे बहुतेक कार्बन अणू बनवतात या वस्तुस्थितीवरून हे घडते). अमूमध्ये अणू आणि अणूंचे वस्तुमान का मोजायचे, जर ग्राम आणि किलोग्राम असतील तर? अर्थात, तुम्ही या युनिट्सचा वापर करू शकता, परंतु ते लिहिण्यासाठी खूप गैरसोयीचे असेल (वस्तुमान लिहिण्यासाठी खूप संख्या वापरावी लागतील). घटकाचे वस्तुमान किलोग्रॅममध्ये शोधण्यासाठी, घटकाच्या अणू वस्तुमानाचा 1 amu ने गुणाकार करा. अणु वस्तुमान नियतकालिक सारणीनुसार आढळते (घटकांच्या अक्षर पदनामाच्या उजवीकडे लिहिलेले). उदाहरणार्थ, किलोग्रॅममध्ये मॅग्नेशियम अणूचे वजन असेल: m 0Mg = 24.305 * 1 a.e.m. = 24.305 * 1.660 * 10 -27 = 40.3463 * 10 -27 किलो रेणू बनवणाऱ्या घटकांचे वस्तुमान जोडून रेणूचे वस्तुमान मोजले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, पाण्याच्या रेणूचे वस्तुमान (H 2 O) समान असेल: m 0H2O \u003d 2 * m 0H + m 0O \u003d 2 * 1.00794 + 15.9994 \u003d 18.0153 a.e.m. = 29.905 * 10 -27 किलो तीळप्रणालीच्या पदार्थाच्या प्रमाणाइतके आहे, ज्यामध्ये ०.०१२ किलो कार्बन सी १२ मध्ये अणूंइतकेच रेणू असतात. म्हणजेच, जर आपल्याकडे काही पदार्थ असलेली प्रणाली असेल आणि या प्रणालीमध्ये या पदार्थाचे ०.०१२ किलो कार्बनचे अणू असतील तितके रेणू असतील, तर आपण असे म्हणू शकतो की या प्रणालीमध्ये आपल्याकडे आहे. पदार्थाचा 1 तीळ. पदार्थाचे प्रमाणν हे दिलेल्या शरीरातील रेणूंच्या संख्येच्या 0.012 किलो कार्बनमधील अणूंच्या संख्येच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचे आहे, म्हणजेच पदार्थाच्या 1 मोलमधील रेणूंची संख्या. ν = N / N A जिथे N ही दिलेल्या शरीरातील रेणूंची संख्या आहे, N A म्हणजे शरीर बनवणाऱ्या पदार्थाच्या 1 मोलमधील रेणूंची संख्या. N A हा Avogadro चा स्थिरांक आहे. पदार्थाचे प्रमाण मोल्समध्ये मोजले जाते. एव्होगाड्रो स्थिरपदार्थाच्या 1 मोलमधील रेणू किंवा अणूंची संख्या आहे. इटालियन रसायनशास्त्रज्ञ आणि भौतिकशास्त्रज्ञांच्या सन्मानार्थ या स्थिरांकाचे नाव मिळाले अॅमेडीओ अॅव्होगाड्रो (1776 – 1856). कोणत्याही पदार्थाच्या 1 तीळमध्ये समान संख्येचे कण असतात. N A \u003d 6.02 * 10 23 mol -1 मोलर मासएका तीळच्या प्रमाणात घेतलेल्या पदार्थाचे वस्तुमान आहे: μ = m 0 * N A जेथे m 0 हे रेणूचे वस्तुमान आहे. मोलर वस्तुमान किलोग्राम प्रति मोल (किलोग्राम/मोल = किलो*मोल -1) मध्ये व्यक्त केले जाते. मोलर द्रव्यमान संबंधानुसार सापेक्ष आण्विक वस्तुमानाशी संबंधित आहे: μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1] पदार्थ m च्या कोणत्याही प्रमाणाचे वस्तुमान हे रेणूंच्या संख्येने m 0 या एका रेणूच्या वस्तुमानाच्या गुणाकाराच्या बरोबरीचे असते: m = m 0 N = m 0 N A ν = μν पदार्थाचे प्रमाण त्या पदार्थाच्या वस्तुमानाच्या मोलर वस्तुमानाच्या गुणोत्तराइतके असते: ν = m / μ मोलर वस्तुमान आणि एव्होगाड्रो स्थिरांक ओळखल्यास पदार्थाच्या एका रेणूचे वस्तुमान आढळू शकते: m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A अणू आणि रेणूंच्या वस्तुमानाचे अधिक अचूक निर्धारण मास स्पेक्ट्रोमीटर वापरून केले जाते - एक असे उपकरण ज्यामध्ये विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांचा वापर करून चार्ज केलेल्या कणांचा बीम अंतराळात विभक्त होतो. उदाहरणार्थ, मॅग्नेशियम अणूचे मोलर वस्तुमान शोधू. जसे आपण वर शोधले, मॅग्नेशियम अणूचे वस्तुमान m0Mg = 40.3463 * 10 -27 kg आहे. मग मोलर मास असेल: μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40.3463 * 10 -27 * 6.02 * 10 23 \u003d 2.4288 * 10 -2 kg/mol म्हणजेच 2.4288 * 10 -2 किलो मॅग्नेशियम एका तीळात “फिट” बसते. ठीक आहे, किंवा सुमारे 24.28 ग्रॅम. तुम्ही बघू शकता, मोलर वस्तुमान (ग्रॅममध्ये) नियतकालिक सारणीतील घटकासाठी दर्शविलेल्या अणू वस्तुमानाच्या जवळजवळ समान आहे. म्हणून, जेव्हा ते अणू वस्तुमान दर्शवतात, तेव्हा ते सहसा असे करतात: मॅग्नेशियमचे अणू वस्तुमान 24.305 amu आहे. (g/mol).2. रेणूंचे वस्तुमान आणि आकार. एव्होगाड्रो स्थिर
3. ब्राउनियन गती आणि आदर्श वायू
रेणू म्हणजे काय?
रेणू उदाहरणे
आण्विक वस्तुमान
नॅनोमीटरमध्ये मोजमाप
आकार आणि आकार
रेणूंचा आकार किती आहे?
रेणूंच्या आकाराची कल्पना कशी करावी: उदाहरणे
रेणूचा आकार आकर्षक शक्तींवर कसा परिणाम करतो?
निष्कर्ष
पदार्थाचा तीळ
एव्होगाड्रो स्थिर