Moleküllerin kütlesi ve boyutu. Moleküler Kinetik Teorinin Temel Hükümleri
Maddenin yapısının moleküler-kinetik teorisi, her biri deneylerle kanıtlanmış üç konuma dayanmaktadır: bir madde parçacıklardan oluşur; bu parçacıklar rastgele hareket eder; parçacıklar birbirleriyle etkileşir.
Üst atmosferin nadir gazlarından ve Dünya'daki katı cisimlerle biten cisimlerin özellikleri ve davranışları, ayrıca gezegenlerin ve yıldızların süper yoğun çekirdekleri, tüm cisimleri oluşturan etkileşimli parçacıkların hareketi ile belirlenir - moleküller , atomlar, hatta daha küçük oluşumlar - temel parçacıklar.
Moleküllerin boyutlarının tahmini. Moleküllerin varlığının gerçekliğine tam bir güven için, boyutlarını belirlemek gerekir.
Moleküllerin boyutunu tahmin etmek için nispeten basit bir yöntem düşünelim. Bir damla zeytinyağını suyun yüzeyine yayılmaya zorlamanın 1'den fazla alan kaplayacak şekilde zorlamanın imkansız olduğu bilinmektedir. sadece bir molekül kalınlığında bir tabaka oluşturur. Bu tabakanın kalınlığını belirlemek ve böylece zeytinyağı molekülünün boyutunu tahmin etmek kolaydır.
Alanı kaplayabilmeleri için bir hacim küpünü zihinsel olarak kare alan katmanlarına ayıralım (Şekil 2). Bu tür katmanların sayısı şuna eşit olacaktır: Yağ katmanının kalınlığı ve dolayısıyla zeytinyağı molekülünün boyutu, 0.1 cm'lik bir küpün kenarını katman sayısına bölerek bulunabilir: cm.
İyonik projektör.Şu anda atomların ve moleküllerin varlığını kanıtlamak için mümkün olan tüm yolları sıralamaya gerek yok. Modern aletler, tek tek atomların ve moleküllerin görüntülerini gözlemlemeyi mümkün kılar. VI. sınıf fizik ders kitabında, elektron mikroskobuyla çekilmiş bir fotoğraf var, burada bir altın kristalinin yüzeyinde tek tek atomların düzenini görebilirsiniz.
Ancak elektron mikroskobu çok karmaşık bir cihazdır. Tek tek atomların görüntülerini elde etmemize ve boyutlarını tahmin etmemize izin veren çok daha basit bir cihazla tanışacağız. Bu cihaza iyon projektörü veya iyon mikroskobu denir. Şu şekilde düzenlenmiştir: yaklaşık 10 cm yarıçaplı küresel bir kabın merkezinde, bir tungsten iğnesinin ucu bulunur (Şekil 3). Ucun eğrilik yarıçapı, modern metal işleme teknolojisi ile mümkün olduğunca küçük yapılır - yaklaşık 5-10 6 cm Kürenin iç yüzeyi, bir televizyon tüp ekranı gibi, altında parlayabilen ince bir iletken tabaka ile kaplanmıştır. hızlı parçacıkların etkisi. Pozitif yüklü uç ile negatif yüklü iletken katman arasında birkaç yüz voltluk bir voltaj oluşturulur. Kap, 100 Pa (0.75 mm Hg) düşük bir basınçta helyum ile doldurulur.
Noktanın yüzeyindeki tungsten atomları mikroskobik "darbeler" oluşturur (Şekil 4). Rastgele yaklaşırken
tungsten atomları ile hareket eden helyum atomları, bir elektrik alanı, özellikle uç yüzeyindeki güçlü yakın atomlar, helyum atomlarından elektronları koparır ve bu atomları iyonlara dönüştürür. Helyum iyonları, pozitif yüklü uçtan itilir ve kürenin yarıçapları boyunca yüksek hızda hareket eder. Kürenin yüzeyiyle çarpışan iyonlar, kürenin parlamasına neden olur. Sonuç olarak, ekranda uçtaki tungsten atomlarının düzeninin büyütülmüş bir resmi belirir (Şekil 5). Ekrandaki parlak noktalar, tek tek atomların görüntüleridir.
Projektörün büyütülmesi - atomların görüntüleri arasındaki mesafenin atomların kendi aralarındaki mesafeye oranı - kabın yarıçapının ucun yarıçapına oranına eşit olduğu ortaya çıkıyor ve iki milyona ulaşıyor. Bu nedenle atomları tek tek görmek mümkündür.
Bir iyon projektörü kullanılarak belirlenen bir tungsten atomunun çapı yaklaşık cm olarak ortaya çıkıyor, diğer yöntemlerle bulunan atomların boyutları yaklaşık olarak aynı çıkıyor. Birçok atomdan oluşan moleküllerin boyutları doğal olarak daha büyüktür.
Her nefes alışınızda, ciğerlerinize o kadar çok molekül yakalarsınız ki, nefes verdikten sonra hepsi Dünya atmosferinde eşit olarak dağılmış olsaydı, o zaman gezegenin her sakini nefes alırken ciğerlerinizi ziyaret eden iki molekül alırdı.
>>Fizik: Moleküler kinetik teorinin temelleri. Molekül boyutları
Moleküller çok küçüktür, ancak büyüklüklerini ve kütlelerini tahmin etmenin ne kadar kolay olduğunu görün. Bir gözlem ve birkaç basit hesaplama yeterlidir. Doğru, hala bunu nasıl yapacağımızı bulmamız gerekiyor.
Maddenin yapısının moleküler-kinetik teorisi üç ifadeye dayanmaktadır: madde parçacıklardan oluşur; bu parçacıklar rastgele hareket eder; parçacıklar birbirleriyle etkileşir. Her iddia, deneylerle titizlikle kanıtlanmıştır.
Siliatlardan yıldızlara kadar istisnasız tüm cisimlerin özellikleri ve davranışları, birbirleriyle etkileşime giren parçacıkların hareketi ile belirlenir: moleküller, atomlar ve hatta daha küçük oluşumlar - temel parçacıklar.
Moleküllerin boyutlarının tahmini. Moleküllerin varlığından tamamen emin olmak için büyüklüklerini belirlemek gerekir.
Bunu yapmanın en kolay yolu, zeytinyağı gibi bir damla yağın su yüzeyine yayılmasını gözlemlemektir. Kap büyükse, petrol asla tüm yüzeyi kaplamaz ( şek.8.1). 1 mm3'lük bir damlacığı 0,6 m2'den fazla bir yüzey alanı kaplayacak şekilde yaymak mümkün değildir. Yağın maksimum alana yayıldığında, yalnızca bir molekül kalınlığında bir tabaka oluşturduğu varsayılabilir - bir "monomoleküler tabaka". Bu tabakanın kalınlığını belirlemek ve böylece zeytinyağı molekülünün boyutunu tahmin etmek kolaydır.
Ses V yağ tabakası, yüzey alanının ürününe eşittir S kalınlık için d katman, yani V=Sd. Bu nedenle, bir zeytinyağı molekülünün boyutu:
Artık atomların ve moleküllerin varlığını kanıtlamanın tüm olası yollarını sıralamaya gerek yok. Modern aletler, tek tek atomların ve moleküllerin görüntülerini görmeyi mümkün kılar. Şekil 8.2, tümseklerin ayrı silikon atomları olduğu bir silikon gofret yüzeyinin bir mikrografını göstermektedir. Bu tür görüntülerin ilk olarak 1981'de sıradan optik değil, karmaşık tünelleme mikroskopları kullanılarak elde edildiği öğrenildi.
Zeytinyağı da dahil olmak üzere moleküller atomlardan daha büyüktür. Herhangi bir atomun çapı yaklaşık olarak 10 -8 cm'dir.Bu boyutlar o kadar küçüktür ki, onları hayal etmek zordur. Bu gibi durumlarda, karşılaştırmalar kullanılır.
İşte onlardan biri. Parmaklar bir yumruk şeklinde kenetlenir ve küre boyutunda büyütülürse, atom aynı büyütmede yumruk boyutunda olur.
Molekül sayısı.Çok küçük boyutlu moleküllerle, herhangi bir makroskopik gövdede bunların sayısı çok büyüktür. Kütlesi 1 g ve dolayısıyla hacmi 1 cm3 olan bir su damlasındaki yaklaşık molekül sayısını hesaplayalım.
Bir su molekülünün çapı yaklaşık 3 10 -8 cm'dir Yoğun bir molekül yığınına sahip her bir su molekülünün bir hacim kapladığını (3 10 -8 cm) 3 varsayarsak, bir damladaki molekül sayısını bölerek bulabilirsiniz. molekül başına hacimce damla hacmi (1 cm 3):
Her nefes alışınızda o kadar çok molekül yakalarsınız ki, nefes verdikten sonra hepsi Dünya atmosferinde eşit olarak dağılmış olsaydı, o zaman gezegenin her sakini nefes alırken ciğerlerinizde bulunan iki veya üç molekülü alırdı.
Atomun boyutları küçüktür: .
Moleküler-kinetik teorinin üç ana hükmü tekrar tekrar tartışılacaktır.
???
1. Bir zeytinyağı molekülünün boyutunu tahmin etmek için hangi ölçümler yapılmalıdır?
2. Eğer bir atom bir haşhaş tohumu boyutuna (0,1 mm) kadar büyüyecek olsaydı, o halde tane aynı büyütmede hangi cismin büyüklüğüne ulaşırdı?
3. Metinde adı geçmeyen, bildiğiniz moleküllerin varlığının kanıtlarını listeleyiniz.
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fizik 10. Sınıf
ders içeriği ders özeti destek çerçeve ders sunum hızlandırıcı yöntemler etkileşimli teknolojiler Uygulama görevler ve alıştırmalar kendi kendine muayene çalıştayları, eğitimler, vakalar, görevler ev ödevi tartışma soruları öğrencilerden retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler grafikler, tablolar, mizah şemaları, fıkralar, şakalar, çizgi roman benzetmeleri, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı beşikler için çipler ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiders kitabındaki hataları düzeltme ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi derste yenilik unsurlarının eskimiş bilgileri yenileriyle değiştirmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler tartışma programının metodolojik önerileri için takvim planı Entegre DerslerBu ders için düzeltmeleriniz veya önerileriniz varsa,
Moleküler-kinetik teori - bir kimyasal maddenin en küçük parçacıkları olarak atomların ve moleküllerin varlığı kavramını kullanan maddenin yapısı ve özellikleri doktrini. MCT, deneylerle kesin olarak kanıtlanmış üç ifadeye dayanmaktadır:
Madde parçacıklardan oluşur - aralarında boşluk bulunan atomlar ve moleküller;
Bu parçacıklar, hızı sıcaklıktan etkilenen kaotik hareket halindedir;
Parçacıklar birbirleriyle etkileşir.
Bir maddenin gerçekten moleküllerden oluştuğu gerçeği, boyutları belirlenerek kanıtlanabilir: Bir damla yağ, suyun yüzeyine yayılarak, kalınlığı molekülün çapına eşit olan bir tabaka oluşturur. 1 mm 3 hacimli bir damla 0,6 m2'den fazla yayılamaz:
Modern aletler (elektron mikroskobu, iyon projektörü) tek tek atomları ve molekülleri görmeyi mümkün kılar.
Moleküllerin etkileşim kuvvetleri. a) etkileşim doğası gereği elektromanyetiktir; b) kısa menzilli kuvvetler, moleküllerin boyutuyla karşılaştırılabilir mesafelerde bulunur; c) öyle bir mesafe vardır ki, çekme ve itme kuvvetleri eşit olduğunda (R 0), R> R 0 ise, R ise çekim kuvvetleri baskındır. Moleküler çekim kuvvetlerinin etkisi, yüzeyleri temizlendikten sonra birbirine yapışan kurşun silindirlerle yapılan bir deneyde ortaya çıkar. Bir katıdaki moleküller ve atomlar, komşu atomlardan gelen çekim ve itme kuvvetlerinin dengelendiği konumlar hakkında rastgele salınımlar yaparlar. Bir sıvıda, moleküller sadece denge konumu etrafında salınmakla kalmaz, aynı zamanda bir denge konumundan diğerine atlarlar, bu moleküler sıçramalar sıvı akışkanlığının nedenidir, onun bir kap şeklini alabilme yeteneğidir. Gazlarda genellikle atomlar ve moleküller arasındaki mesafeler ortalama olarak moleküllerin boyutlarından çok daha büyüktür; itici kuvvetler büyük mesafelerde etki etmez, bu nedenle gazlar kolayca sıkıştırılır; gaz molekülleri arasında pratik olarak hiçbir çekici kuvvet yoktur, bu nedenle gazlar süresiz olarak genişleme özelliğine sahiptir. Herhangi bir madde parçacıklardan oluşur, bu nedenle bir maddenin miktarının parçacık sayısıyla orantılı olduğu kabul edilir. Bir maddenin miktar birimi moldür. Bir mol, 0.012 kg karbondaki atom sayısı kadar parçacık içeren bir sistemin madde miktarına eşittir. Molekül sayısının madde miktarına oranına Avogadro sabiti denir: Avogadro sabiti . Bir maddenin bir molünde kaç atom veya molekül bulunduğunu gösterir. Bir maddenin miktarı, bir maddenin atom veya molekül sayısının Avogadro sabitine oranı olarak bulunabilir: Molar kütle, bir maddenin kütlesinin bir maddenin miktarına oranına eşit bir miktardır: Molar kütle, molekülün kütlesi cinsinden ifade edilebilir: Moleküllerin kütlesini belirlemek için, bir maddenin kütlesini içindeki moleküllerin sayısına bölmeniz gerekir: Brown hareketi, bir gaz veya sıvı içinde asılı duran parçacıkların termal hareketidir. İngiliz botanikçi Robert Brown (1773 - 1858), 1827'de bir sıvıda mikroskopla görülebilen katı parçacıkların rastgele hareketini keşfetti. Bu fenomene Brown hareketi denir. Bu hareket durmaz; artan sıcaklıkla, yoğunluğu artar. Brownian hareketi, basınç dalgalanmalarının (ortalama değerden gözle görülür bir sapma) sonucudur. Bir parçacığın Brown hareketinin nedeni, sıvı moleküllerin parçacık üzerindeki etkilerinin birbirini yok etmemesidir. Nadir bir gazda, moleküller arasındaki mesafe, boyutlarından birçok kat daha fazladır. Bu durumda, moleküller arasındaki etkileşim ihmal edilebilir ve moleküllerin kinetik enerjisi, etkileşimlerinin potansiyel enerjisinden çok daha büyüktür. Bir maddenin özelliklerini gerçek gaz yerine gaz halinde açıklamak için fiziksel modeli kullanılır - ideal gaz. Model şunları varsaymaktadır: moleküller arasındaki mesafe, çaplarından biraz daha fazladır; moleküller elastik toplardır; moleküller arasında çekici kuvvetler yoktur; moleküller birbirleriyle ve kabın duvarlarıyla çarpıştığında, itici kuvvetler hareket eder; Moleküler hareket, mekanik yasalarına uyar. İdeal bir gazın MKT'sinin temel denklemi: MKT'nin temel denklemi, molekülün kütlesi, hızın karesinin ortalama değeri ve moleküllerin konsantrasyonu biliniyorsa bir gazın basıncını hesaplamayı mümkün kılar. İdeal bir gazın basıncı, moleküllerin, kabın duvarlarıyla çarpışırken, mekanik yasalarına göre elastik cisimler olarak onlarla etkileşime girmesi gerçeğinde yatmaktadır. Bir molekül damar duvarı ile çarpıştığında, hız vektörünün hız vektörünün v x hızının duvara dik olan OX ekseni üzerindeki izdüşümü, işaretini tersine değiştirir, ancak mutlak değerde sabit kalır. Çarpışma sırasında Newton'un üçüncü yasasına göre molekül, F 1 kuvvetine mutlak değerde eşit ve zıt yönlü bir F 2 kuvveti ile duvara etki eder. İdeal bir gazın hal denklemi (Mendeleev-Clapeyron denklemi). Evrensel gaz sabiti: Gaz basıncının moleküllerinin konsantrasyonuna ve sıcaklığına bağımlılığına bağlı olarak, üç makroskopik parametrenin tümünü ilişkilendiren bir denklem elde edilebilir: yeterince nadir bir gazın belirli bir kütlesinin durumunu karakterize eden basınç, hacim ve sıcaklık. Bu denkleme ideal gaz hal denklemi denir. evrensel gaz sabiti nerede belirli bir gaz kütlesi için, bu nedenle Clapeyron denklemi. Üçüncü parametrenin sabit bir değeri için iki gaz parametresi arasındaki nicel ilişkilere gaz yasaları denir. Ve parametrelerden birinin sabit bir değerinde meydana gelen süreçler izoproseslerdir. İzotermal süreç - sabit bir sıcaklıkta makroskopik cisimlerin termodinamik sisteminin durumunu değiştirme süreci. Belirli bir kütleye sahip bir gaz için, gazın sıcaklığı değişmiyorsa, gazın basıncı ile hacminin çarpımı sabittir. - Boyle yasası - Mariotte. İzokorik süreç - makroskopik cisimlerin termodinamik sisteminin durumunu sabit bir hacimde değiştirme süreci. Belirli bir kütleye sahip bir gaz için, gazın hacmi değişmezse, basıncın sıcaklığa oranı sabittir. Charles'ın yasası. İzobarik süreç - sabit basınçta makroskopik cisimlerin termodinamik sisteminin durumunu değiştirme süreci. Belirli bir kütleye sahip bir gaz için, gazın basıncı değişmiyorsa, hacmin sıcaklığa oranı sabittir. - Gay-Lussac yasası. İki veya daha fazla atom birbiriyle kimyasal bağa girdiğinde moleküller oluşur. Bu atomların aynı olup olmaması veya hem şekil hem de boyut olarak birbirlerinden tamamen farklı olmaları önemli değildir. Moleküllerin boyutunun ne olduğunu ve neye bağlı olduğunu anlayacağız. Binlerce yıldır bilim adamları, yaşamın gizemi hakkında, kökeninde tam olarak ne olduğu hakkında spekülasyonlar yaptılar. En eski kültürlere göre, bu dünyadaki yaşam ve her şey doğanın temel unsurlarından oluşur - toprak, hava, rüzgar, su ve ateş. Ancak zamanla birçok filozof, her şeyin yaratılamayacak ve yok edilemeyecek kadar küçük, bölünmez şeylerden oluştuğu fikrini öne sürmeye başladı. Ancak atom teorisi ve modern kimyanın ortaya çıkışına kadar bilim adamları, parçacıkların bir araya geldiğinde her şeyin temel yapı taşlarını oluşturduğunu varsaymaya başladılar. Modern parçacık teorisi bağlamında en küçük kütle birimlerini ifade eden terim bu şekilde ortaya çıktı. Klasik tanımına göre molekül, kimyasal ve fiziksel özelliklerini korumaya yardımcı olan bir maddenin en küçük parçacığıdır. Kimyasal kuvvetler tarafından bir arada tutulan aynı veya farklı atom gruplarının yanı sıra iki veya daha fazla atomdan oluşur. Moleküllerin boyutu nedir? 5. sınıfta, doğa tarihi (bir okul konusu) sadece boyut ve şekiller hakkında genel bir fikir verir, bu konu kimya derslerinde son sınıflarda daha ayrıntılı olarak incelenir. Moleküller basit veya karmaşık olabilir. İşte bazı örnekler: İki veya daha fazla elementten oluşan moleküllere bileşik denir. Yani su, kalsiyum oksit ve glikoz bileşiktir. Tüm bileşikler molekül değildir, ancak tüm moleküller bileşiktir. Ne kadar büyük olabilirler? Bir molekülün boyutu nedir? Çevremizdeki hemen her şeyin (ışık ve ses hariç) atomlardan oluştuğu bilinen bir gerçektir. Toplam ağırlıkları molekülün kütlesi olacaktır. Moleküllerin boyutu hakkında konuşurken, çoğu bilim adamı moleküler ağırlıktan başlar. Bu, tüm kurucu atomlarının toplam ağırlığıdır: Kütleye ek olarak, nanometre cinsinden moleküllerin ne kadar büyük olduğunu da ölçebiliriz. Bir birim su yaklaşık 0.27 Nm çapındadır. DNA 2 nm'ye kadardır ve birkaç metre uzunluğa kadar uzayabilir. Bu boyutların bir hücreye nasıl sığabileceğini hayal etmek zor. DNA'nın uzunluk-kalınlık oranı şaşırtıcıdır. 1/100.000.000, yani bir futbol sahası uzunluğundaki insan saçı kadardır. Moleküllerin boyutu nedir? Farklı şekil ve boyutlarda gelirler. Su ve karbondioksit en küçükler arasındadır, proteinler en büyükler arasındadır. Moleküller, birbirine bağlı atomlardan oluşan elementlerdir. Moleküllerin görünümünü anlamak geleneksel olarak kimyanın bir parçasıdır. Anlaşılmaz derecede tuhaf kimyasal davranışlarının yanı sıra, moleküllerin önemli özelliklerinden biri de boyutlarıdır. Moleküllerin ne kadar büyük olduğunu bilmek özellikle nerede yararlı olabilir? Nanorobotlar ve akıllı malzemeler kavramı zorunlu olarak moleküler boyut ve şeklin etkileriyle ilgilendiğinden, bunun ve diğer birçok sorunun cevabı nanoteknoloji alanında yardımcı olur. 5. sınıfta, bu konudaki doğal tarih, tüm moleküllerin sürekli rastgele hareket halindeki atomlardan oluştuğuna dair yalnızca genel bilgi verir. Lisede, kimya ders kitaplarında moleküllerin gerçek şekline benzeyen yapısal formülleri zaten görebilirsiniz. Ancak uzunluklarını sıradan bir cetvelle ölçmek imkansızdır ve bunun için moleküllerin üç boyutlu nesneler olduğunu bilmeniz gerekir. Kağıt üzerindeki görüntüleri, iki boyutlu bir düzlem üzerine bir izdüşümdür. Bir molekülün uzunluğu, açılarının uzunluklarının bağlarıyla değiştirilir. Üç ana tane var: Gerçek açılar genellikle bu açılardan farklıdır çünkü elektrostatik etkileşimler de dahil olmak üzere çeşitli etkilerin hesaba katılması gerekir. Moleküllerin boyutu nedir? 5. sınıfta, bu sorunun cevapları, daha önce de söylediğimiz gibi, genel niteliktedir. Okul çocukları bu bağlantıların boyutunun çok küçük olduğunu bilir. Örneğin, tek bir kum tanesindeki bir kum molekülünü tam bir kum tanesine dönüştürürseniz, ortaya çıkan kütlenin altına beş katlı bir ev gizleyebilirsiniz. Moleküllerin boyutu nedir? Aynı zamanda daha bilimsel olan kısa cevap aşağıdaki gibidir. Molekül ağırlığı, tüm maddenin kütlesinin maddedeki molekül sayısına oranına veya mol kütlesinin Avogadro sabitine oranına eşittir. Ölçü birimi kilogramdır. Ortalama moleküler ağırlık 10-23 -10 -26 kg'dır. Örneğin suyu ele alalım. Molekül ağırlığı 3 x 10 -26 kg olacaktır. Moleküller arasındaki çekimden sorumlu olan, karşıtların çekimi ve benzer yüklerin itilmesi yoluyla kendini gösteren elektromanyetik kuvvettir. Zıt yükler arasında var olan elektrostatik kuvvet, atomlar ve moleküller arasındaki etkileşimlere hakimdir. Bu durumda yerçekimi kuvveti o kadar küçüktür ki ihmal edilebilir. Bu durumda molekülün boyutu, molekülün elektronlarının dağılımı sırasında meydana gelen rastgele bozulmaların elektron bulutu aracılığıyla çekim kuvvetini etkiler. Yalnızca zayıf van der Waals etkileşimleri veya dağılım kuvvetleri sergileyen polar olmayan partiküller durumunda, moleküllerin boyutu, belirtilen molekülü çevreleyen elektron bulutunun boyutu üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Ne kadar büyükse, onu çevreleyen yüklü alan o kadar büyük olur. Daha büyük bir elektron bulutu, komşu moleküller arasında daha fazla elektronik etkileşimin meydana gelebileceği anlamına gelir. Sonuç olarak, molekülün bir kısmı geçici bir pozitif kısmi yük geliştirirken diğer kısmı negatif bir yük geliştirir. Bu olduğunda, molekül komşunun elektron bulutunu polarize edebilir. Çekim, bir molekülün kısmi pozitif tarafının diğerinin kısmi negatif tarafına çekilmesi nedeniyle oluşur. Peki moleküllerin boyutu nedir? Doğa biliminde, öğrendiğimiz gibi, bu en küçük parçacıkların kütlesi ve boyutu hakkında yalnızca mecazi bir fikir bulunabilir. Ancak basit ve karmaşık bileşiklerin olduğunu biliyoruz. İkincisi, makromolekül gibi bir şeyi içerebilir. Genellikle daha küçük alt birimlerin (monomerler) polimerizasyonuyla oluşturulan bir protein gibi çok büyük bir birimdir. Genellikle binlerce veya daha fazla atomdan oluşurlar. Birçok deney gösteriyor ki molekül boyutuçok küçük. Bir molekülün veya atomun doğrusal boyutu çeşitli şekillerde bulunabilir. Örneğin, bir elektron mikroskobu yardımıyla, bazı büyük moleküllerin fotoğrafları çekildi ve bir iyon projektörü (iyon mikroskobu) yardımıyla, sadece kristallerin yapısını incelemekle kalmaz, aynı zamanda tek tek atomlar arasındaki mesafeyi de belirleyebilir. bir molekül içinde. Modern deneysel teknolojinin başarılarını kullanarak, yaklaşık 10-8 cm olan basit atomların ve moleküllerin doğrusal boyutlarını belirlemek mümkün olmuştur.Karmaşık atomların ve moleküllerin doğrusal boyutları çok daha büyüktür. Örneğin bir protein molekülünün boyutu 43*10 -8 cm'dir. Atomları karakterize etmek için, atomların boyutlarında net sınırlara sahip olmadığı için moleküller, sıvılar veya katılardaki atomlar arası mesafeleri yaklaşık olarak tahmin etmeyi mümkün kılan atom yarıçapı kavramı kullanılır. yani atom yarıçapı- bu, bir atomun elektron yoğunluğunun ana kısmının çevrelendiği bir küredir (en az %90 ... 95). Bir molekülün boyutu o kadar küçüktür ki, yalnızca karşılaştırmalarla temsil edilebilir. Örneğin, bir su molekülü büyük bir elmadan birçok kez daha küçüktür, bir elma ise dünyadan kaç kez daha küçüktür. Tek tek moleküllerin ve atomların kütleleri çok küçüktür, bu nedenle hesaplamalarda mutlak kütle değerlerinden ziyade bağıl kütle değerlerinin kullanılması daha uygundur. bağıl moleküler ağırlık(veya Göreceli atomik kütle) maddeler M r, belirli bir maddenin bir molekülünün (veya atomunun) kütlesinin bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranıdır. M r \u003d (m 0) : (m 0C / 12) burada m 0 belirli bir maddenin bir molekülünün (veya atomunun) kütlesidir, m 0C bir karbon atomunun kütlesidir. Bir maddenin bağıl moleküler (veya atomik) kütlesi, bir madde molekülünün kütlesinin, C 12 karbon izotopunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kez daha büyük olduğunu gösterir. Bağıl moleküler (atomik) kütle, atomik kütle birimlerinde ifade edilir. Atomik kütle birimi karbon izotopu C 12'nin kütlesinin 1/12'sidir. Kesin ölçümler, atomik kütle biriminin 1.660 * 10 -27 kg olduğunu gösterdi, yani 1 ay = 1.660 * 10 -27 kg Bir maddenin bağıl moleküler kütlesi, maddenin molekülünü oluşturan elementlerin bağıl atom kütleleri toplanarak hesaplanabilir. Kimyasal elementlerin bağıl atom kütlesi, kimyasal elementlerin periyodik sisteminde D.I. Mendeleyev. Periyodik sistemde D.I. Her eleman için Mendeleev belirtilir atom kütlesi, atomik kütle birimleri (amu) olarak ölçülür. Örneğin, magnezyumun atom kütlesi 24.305 amu'dur, yani magnezyum, karbonun atom kütlesi 12 amu olduğu için karbondan iki kat daha ağırdır. (bu, karbon atomunun çoğunluğunu oluşturan karbon izotopunun kütlesinin 1 amu = 1/12'si gerçeğinden kaynaklanır). Gram ve kilogram varsa, neden amu'daki moleküllerin ve atomların kütlesini ölçün? Tabii ki, bu birimleri kullanabilirsiniz, ancak yazmak için çok elverişsiz olacaktır (kütleyi yazmak için çok fazla sayı kullanılması gerekecektir). Bir elementin kütlesini kilogram olarak bulmak için elementin atom kütlesini 1 amu ile çarpın. Atom kütlesi periyodik tabloya göre bulunur (elementin harf tanımının sağına yazılır). Örneğin, bir magnezyum atomunun kilogram cinsinden ağırlığı: m 0Mg = 24.305 * 1 a.e.m. = 24.305 * 1.660 * 10 -27 = 40.3463 * 10 -27 kg Bir molekülün kütlesi, molekülü oluşturan elementlerin kütleleri toplanarak hesaplanabilir. Örneğin, bir su molekülünün (H 2 O) kütlesi şuna eşit olacaktır: 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 köstebek 0.012 kg karbon C 12'deki atom sayısı kadar molekül içeren sistemin madde miktarına eşittir. Yani, bir maddeli bir sistemimiz varsa ve bu sistemde 0.012 kg karbonda atom olduğu kadar bu maddenin molekülü varsa, o zaman bu sistemde şunu söyleyebiliriz: 1 mol madde. Madde miktarıν, belirli bir cisimdeki molekül sayısının 0.012 kg karbondaki atom sayısına, yani bir maddenin 1 molündeki molekül sayısına oranına eşittir. ν = N / N A N, belirli bir vücuttaki molekül sayısıdır, N A, vücudu oluşturan maddenin 1 molündeki molekül sayısıdır. NA, Avogadro sabitidir. Bir maddenin miktarı mol cinsinden ölçülür. Avogadro sabiti 1 mol maddenin molekül veya atom sayısıdır. Bu sabit, adını İtalyan kimyager ve fizikçinin onuruna aldı. Amedeo Avogadro (1776 – 1856). Herhangi bir maddenin 1 molü aynı sayıda tanecik içerir. N A \u003d 6.02 * 10 23 mol -1 Molar kütle bir mol miktarında alınan bir maddenin kütlesidir: μ = m 0 * Yok burada m 0 molekülün kütlesidir. Molar kütle, mol başına kilogram olarak ifade edilir (kg/mol = kg*mol -1). Molar kütle, bağıl moleküler kütle ile şu ilişki ile ilişkilidir: μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1] Herhangi bir miktardaki maddenin kütlesi, bir molekül m 0'ın kütlesinin molekül sayısı ile çarpımına eşittir: m = m 0 N = m 0 N A ν = μν Bir maddenin miktarı, maddenin kütlesinin mol kütlesine oranına eşittir: ν = m / μ Molar kütle ve Avogadro sabiti biliniyorsa, bir maddenin bir molekülünün kütlesi bulunabilir: m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A Atomların ve moleküllerin kütlesinin daha doğru bir şekilde belirlenmesi, bir kütle spektrometresi kullanılarak elde edilir - yüklü parçacıkların bir ışınının, elektrik ve manyetik alanlar kullanarak yük kütlelerine bağlı olarak uzayda ayrıldığı bir cihaz. Örneğin, bir magnezyum atomunun molar kütlesini bulalım. Yukarıda öğrendiğimiz gibi, bir magnezyum atomunun kütlesi m0Mg = 40.3463 * 10 -27 kg'dır. O zaman molar kütle şöyle olacaktır: μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40.3463 * 10 -27 * 6.02 * 10 23 \u003d 2.4288 * 10 -2 kg / mol Yani, bir köstebek 2.4288 * 10 -2 kg magnezyum “uyar”. Peki, ya da yaklaşık 24.28 gram. Gördüğünüz gibi, molar kütle (gram olarak), periyodik tablodaki element için belirtilen atom kütlesine neredeyse eşittir. Bu nedenle, atom kütlesini belirttiklerinde genellikle şunu yaparlar: Magnezyumun atom kütlesi 24.305 amu'dur. (g/mol).2. Moleküllerin kütlesi ve boyutu. Avogadro sabiti
3. Brown hareketi ve ideal gaz
Moleküller nelerdir?
Molekül örnekleri
Moleküler kütle
Nanometre cinsinden ölçüm
Şekiller ve boyutlar
Moleküllerin boyutu nedir?
Moleküllerin boyutu nasıl hayal edilir: örnekler
Bir molekülün boyutu çekici kuvvetleri nasıl etkiler?
Çözüm
mol madde
Avogadro sabiti