En figurativ sammenligning som lar deg forestille deg størrelsen på molekyler. Grunnleggende prinsipper for molekylær kinetisk teori. Molekylære størrelser. Brownsk bevegelse og ideell gass

>>Fysikk: Grunnleggende prinsipper for molekylær kinetisk teori. Molekylære størrelser

Molekyler er veldig små, men se hvor enkelt det er å anslå størrelsen og massen deres. En observasjon og et par enkle beregninger er nok. Det er sant at vi fortsatt må finne ut hvordan vi gjør dette.
Den molekylære kinetiske teorien om materiens struktur er basert på tre utsagn: materie består av partikler; disse partiklene beveger seg tilfeldig; partikler samhandler med hverandre. Hver påstand er strengt bevist gjennom eksperimenter.
Egenskapene og oppførselen til alle legemer uten unntak, fra ciliater til stjerner, bestemmes av bevegelsen av partikler som samhandler med hverandre: molekyler, atomer eller enda mindre formasjoner - elementærpartikler.
Estimering av molekylstørrelser. For å være helt sikker på eksistensen av molekyler, må størrelsen deres bestemmes.
Den enkleste måten å gjøre dette på er å se en dråpe olje, for eksempel olivenolje, spre seg over vannoverflaten. Olje vil aldri dekke hele overflaten hvis fartøyet er stort ( Fig.8.1). Det er umulig å tvinge en dråpe med et volum på 1 mm 3 til å spre seg slik at den opptar et overflateareal på mer enn 0,6 m 2. Det kan antas at når oljen sprer seg over det maksimale området, danner den et lag bare ett molekyl tykt - et "monomolekylært lag". Tykkelsen på dette laget er lett å bestemme og dermed estimere størrelsen på olivenoljemolekylet.

Volum V oljelaget er lik produktet av overflaten S etter tykkelse d lag, dvs. V=Sd. Derfor er størrelsen på olivenoljemolekylet:

Det er ikke nødvendig å liste opp nå alle mulige måter å bevise eksistensen av atomer og molekyler på. Moderne instrumenter gjør det mulig å se bilder av individuelle atomer og molekyler. Figur 8.2 viser et mikrofotografi av overflaten til en silisiumplate, der ujevnhetene er individuelle silisiumatomer. Slike bilder ble først lært å bli tatt i 1981 ved bruk av ikke vanlige optiske, men komplekse tunnelmikroskoper.

Størrelsen på molekyler, inkludert olivenolje, er større enn størrelsene på atomer. Diameteren til ethvert atom er omtrent 10 -8 cm. Disse dimensjonene er så små at de er vanskelige å forestille seg. I slike tilfeller tyr de til sammenligninger.
Her er en av dem. Hvis du knytter fingrene til en knyttneve og øker den til størrelsen kloden, da vil atomet ved samme forstørrelse bli på størrelse med en knyttneve.
Antall molekyler. Med svært små molekylstørrelser er antallet i enhver makroskopisk kropp enorm. La oss regne ut omtrentlig antall molekyler i en dråpe vann med en masse på 1 g og derfor et volum på 1 cm 3.
Diameteren til et vannmolekyl er omtrent 3 10 -8 cm Tatt i betraktning at hvert vannmolekyl, med en tett pakking av molekyler, opptar et volum (3 10 -8 cm) 3, kan du finne antall molekyler i en dråpe med. å dele volumet av dråpen (1 cm 3) med volumet, per molekyl:

Med hver innånding fanger du så mange molekyler at hvis alle var jevnt fordelt i jordens atmosfære etter utånding, ville hver innbygger på planeten motta to eller tre molekyler som var i lungene dine når de pustet inn.
Atomstørrelser er små: .
De tre hovedbestemmelsene i den molekylære kinetiske teorien vil bli diskutert gjentatte ganger.

???
1. Hvilke målinger må gjøres for å anslå størrelsen på olivenoljemolekylet?
2. Hvis et atom ble økt til størrelsen på et valmuefrø (0,1 mm), hvilken størrelse på kroppen ville kornet nå med samme økning?
3. List opp bevisene du kjenner for eksistensen av molekyler som ikke er nevnt i teksten.

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, fysikk 10. klasse

Leksjonens innhold leksjonsnotater støttende frame leksjon presentasjon akselerasjon metoder interaktive teknologier Øve på oppgaver og øvelser selvtestverksteder, treninger, case, oppdrag lekser diskusjonsspørsmål retoriske spørsmål fra studenter Illustrasjoner lyd, videoklipp og multimedia fotografier, bilder, grafikk, tabeller, diagrammer, humor, anekdoter, vitser, tegneserier, lignelser, ordtak, kryssord, sitater Tillegg sammendrag artikler triks for nysgjerrige cribs lærebøker grunnleggende og tilleggsordbok med begreper andre Forbedre lærebøker og leksjonerrette feil i læreboka oppdatere et fragment i en lærebok, elementer av innovasjon i leksjonen, erstatte utdatert kunnskap med ny Kun for lærere perfekte leksjoner kalenderplan for året retningslinjer diskusjonsprogrammer Integrerte leksjoner

Hvis du har rettelser eller forslag til denne leksjonen,

Når to eller flere atomer kommer sammen kjemiske bindinger med hverandre oppstår molekyler. Det spiller ingen rolle om disse atomene er like eller om de er helt forskjellige fra hverandre, både i form og størrelse. Vi vil finne ut hva størrelsen på molekylene er og hva den avhenger av.

Hva er molekyler?

I tusenvis av år har forskere grunnet på livets mysterium, hva som skjer når det begynner. I følge de eldste kulturer består livet og alt i denne verden av de grunnleggende elementene i naturen - jord, luft, vind, vann og ild. Men over tid begynte mange filosofer å fremme ideen om at alle ting består av små, udelelige ting som ikke kan skapes eller ødelegges.

Men først etter fremkomsten av atomteori og moderne kjemi Forskere begynte å postulere at partikler, tatt sammen, ga opphav til de grunnleggende byggesteinene til alle ting. Slik fremsto begrepet, som i sammenhengen moderne teori partikler refererer til de minste masseenhetene.

Ved sin klassiske definisjon er et molekyl den minste partikkelen av et stoff som bidrar til å opprettholde sin kjemiske og fysiske egenskaper. Den består av to eller flere atomer, eller grupper av identiske eller forskjellige atomer, holdt sammen av kjemiske krefter.

Hva er størrelsen på molekylene? I 5. klasse naturhistorie ( skolefag) gir bare en generell ide om størrelser og former, dette problemet studeres mer detaljert i kjemitimer på videregående.

Eksempler på molekyler

Molekyler kan være enkle eller komplekse. Her er noen eksempler:

• H20 (vann);
• N2 (nitrogen);
• O3 (ozon);
• CaO (kalsiumoksid);
• C6H1206 (glukose).

Molekyler som består av to eller flere grunnstoffer kalles forbindelser. Dermed er vann, kalsiumoksid og glukose forbindelser. Ikke alle forbindelser er molekyler, men alle molekyler er forbindelser. Hvor store kan de bli? Hva er størrelsen på molekylet? Det er en kjent sak at nesten alt rundt oss består av atomer (unntatt lys og lyd). Deres totale vekt vil være massen til molekylet.

Molekylær masse

Når man snakker om størrelsen på molekyler, tar de fleste forskere utgangspunkt i molekylvekt. Dette er den totale vekten av alle atomer som er inkludert i den:

• Vann, bestående av to hydrogenatomer (som har en enhet hver atommasse) og ett oksygenatom (16 atommasseenheter), har en molekylvekt på 18 (mer presist, 18,01528).
• Glukose har en molekylvekt på 180.
• DNA, som er veldig langt, kan ha en molekylvekt som er omtrent 1010 (den omtrentlige vekten til ett menneskelig kromosom).

Måling i nanometer

I tillegg til masse kan vi også måle hvor store molekyler er i nanometer. En enhet vann er omtrent 0,27 Nm i diameter. DNA når 2 nm i diameter og kan strekke seg opp til flere meter i lengde. Det er vanskelig å forestille seg hvordan slike dimensjoner kan passe inn i én celle. Lengde-til-tykkelse-forholdet mellom DNA er fantastisk. Det er 1/100 000 000, som er som et menneskehår på lengden av en fotballbane.

Former og størrelser

Hva er størrelsen på molekylene? De er ulike former og størrelser. Vann og karbondioksid mens de er blant de minste, er ekorn blant de største. Molekyler er elementer som består av atomer som er bundet til hverandre. Forståelse utseende molekyler er tradisjonelt en del av kjemi. Foruten deres ubegripelig merkelige kjemiske oppførsel, en av de viktige egenskaper molekyler er deres størrelse.

Hvor kan det være spesielt nyttig å vite hvor store molekyler er? Svaret på dette og mange andre spørsmål hjelper innen nanoteknologi, siden konseptet med nanoroboter og smarte materialer nødvendigvis omhandler effekten av molekylstørrelser og former.

Hva er størrelsen på molekylene?

I 5. klasse gir naturhistorie om dette emnet kun generell informasjon at alle molekyler er sammensatt av atomer som er i konstant tilfeldig bevegelse. På videregående kan du allerede se strukturformler i lærebøker i kjemi som ligner den faktiske formen til molekyler. Det er imidlertid umulig å måle lengden ved hjelp av en vanlig linjal, og for å gjøre dette må du vite at molekyler er tredimensjonale objekter. Bildet deres på papir er en projeksjon på et todimensjonalt plan. Lengden på et molekyl endres av forholdet mellom lengdene på vinklene. Det er tre hovedtrekk:

• Vinkelen til et tetraeder er 109° når alle bindingene til det atomet til alle andre atomer er enkeltstående (bare én strek).
• Vinkelen til en sekskant er 120° når ett atom har en dobbeltbinding med et annet atom.
• Linjevinkelen er 180° når et atom har enten to dobbeltbindinger eller en trippelbinding med et annet atom.

Faktiske vinkler skiller seg ofte fra disse vinklene fordi en rekke ulike effekter må tas i betraktning, inkludert elektrostatiske interaksjoner.

Hvordan forestille seg størrelsen på molekyler: eksempler

Hva er størrelsen på molekylene? I klasse 5 er svarene på dette spørsmålet, som vi allerede har sagt, generelle. Elevene vet at størrelsen på disse forbindelsene er svært liten. For eksempel, hvis du gjør et molekyl av sand i ett enkelt sandkorn til et helt sandkorn, kan du under den resulterende massen skjule et hus på fem etasjer. Hva er størrelsen på molekylene? Det korte svaret, som også er mer vitenskapelig, er som følger.

Molekylmasse likestilles med forholdet mellom massen av hele stoffet og antall molekyler i stoffet eller forholdet mellom molmassen og Avogadros konstant. Måleenheten er kilogram. Gjennomsnitt molekylmasse er 10 -23 -10 -26 kg. La oss ta vann for eksempel. Dens molekylvekt vil være 3 x 10 -26 kg.

Hvordan påvirker molekylstørrelsen tiltrekningskrefter?

Ansvarlig for tiltrekningen mellom molekyler er den elektromagnetiske kraften, som manifesterer seg gjennom tiltrekning av motsatte ladninger og frastøting av lignende ladninger. Den elektrostatiske kraften som eksisterer mellom motsatte ladninger dominerer interaksjoner mellom atomer og mellom molekyler. Tyngdekraft er så liten i dette tilfellet at den kan neglisjeres.

I dette tilfellet påvirker størrelsen på molekylet tiltrekningskraften gjennom elektronskyen av tilfeldige forvrengninger som oppstår under fordelingen av elektronene til molekylet. Når det gjelder ikke-polare partikler, som kun viser svake van der Waals-interaksjoner eller spredningskrefter, påvirker størrelsen på molekylene direkte påvirkning ved størrelsen på elektronskyen som omgir det spesifiserte molekylet. Jo større den er, desto større er det ladede feltet som omgir den.

En større elektronsky betyr at flere elektroniske interaksjoner kan oppstå mellom nabomolekyler. Som et resultat utvikler en del av molekylet en midlertidig positiv partiell ladning, mens den andre utvikler en negativ partiell ladning. Når dette skjer, kan et molekyl polarisere elektronskyen til naboen. Tiltrekning oppstår fordi den delvise positive siden av ett molekyl er tiltrukket av den delvise negative siden av et annet.

Konklusjon

Så hvor store er molekylene? I naturhistorien, som vi har funnet ut, kan man bare finne en figurativ idé om massen og størrelsen til disse minste partiklene. Men vi vet at det er enkle og komplekse sammenhenger. Og den andre kategorien inkluderer et slikt konsept som et makromolekyl. Det er en veldig stor enhet, for eksempel et protein, som vanligvis lages ved å polymerisere mindre underenheter (monomerer). De består vanligvis av tusenvis av atomer eller mer.

Alexandrikova Tatyana

Forskningsarbeid i fysikk ble forsvart på en vitenskapelig og praktisk konferanse.

Nedlasting:

Forhåndsvisning:

Kommunal utdanningsinstitusjon

"Snezhnogorsk ungdomsskole"

III kommunal vitenskapelig og praktisk konferanse

"I krysset mellom vitenskaper"

Molekylær dimensjonering

ulike stoffer

Alexandrikova Tatyana Alekseevna,

Karakter 10

Veileder:

Dvoinova Marina Valerievna,

Fysikklærer

Landsbyen Snezhnogorsky

2012

1. Introduksjon………………………………………………………………………………………………3
2. Kapittel I. Hva er et molekyl?...........................................................................................................4

Kapittel II. Metoder for å bestemme molekylstørrelser….………………………………………………………………5

Kapittel III. Bestemmelse av diameteren til molekyler…………………………7

1. Konklusjon……………………………………………………………………………………………….8
2. Liste over referanser………………………………………………………………..9

Introduksjon

Alle legemer som omgir oss består av bittesmå partikler – molekyler. Det er veldig interessant å vite hva størrelsen på molekylene er? Hvordan kan de identifiseres? På grunn av deres svært lille størrelse kan molekyler ikke sees med det blotte øye eller med et vanlig mikroskop. De kan bare sees med et elektronmikroskop. Forskere har bevist at molekyler av forskjellige stoffer er forskjellige fra hverandre, men molekyler av samme stoff er de samme. I praksis er det mulig å måle diameteren til et molekyl, men dessverre, skolepensum Det er ingen mulighet for å studere problemer av denne typen.

Formålet med studien: å bestemme diameteren til det vegetabilske oljemolekylet.

Studieobjekt: vegetabilsk oljemolekyl

Studieemne: molekylær diameter.

Hypotese: det er kjent fra ulike kilder at diameteren til et vegetabilsk oljemolekyl kan ta en verdi fra 10-7 til 10 -10 m.

Forskningsmål:

1. Studie av metoder for å bestemme størrelsen på molekyler.
2. Gjennomføre et eksperiment for å bestemme størrelsen på molekyler.
3. Analyse av oppnådde resultater.
4. Sammenligning av diameteren til molekyler oppnådd ved eksperimentell metode med statistiske data.

Relevans: arbeidet forholder seg til anvendt forskning og vil hjelpe deg bedre å forstå spørsmålet om å bestemme størrelsen på molekyler.

Kapittel I. Hva er et molekyl?

Molekyl i moderne forståelse er den minste materiepartikkelen som har alt sitt kjemiske egenskaper. Molekylet er i stand til uavhengig eksistens.

Det er på forskjellige måter bestemt at i 1 cm 3 av enhver gass under normale forhold inneholder omtrent 2,7 × 10 19 molekyler.

For å forstå hvor stort dette tallet er, kan du forestille deg at molekylet er en "murstein". Så hvis du tar antall murstein lik antall molekyler i 1 cm 3 gass ​​under normale forhold, og tett legge dem på landoverflaten av hele kloden, ville de dekke overflaten med et lag 120 m høyt, som er nesten 4 ganger høyden til en 10-etasjers bygning. Det enorme antallet molekyler per volumenhet indikerer den svært lille størrelsen på selve molekylene. For eksempel er massen til et vannmolekyl m=29,9×10-27 kg. Størrelsene på molekylene er tilsvarende små. Diameteren til et molekyl anses å være minimumsavstanden som frastøtende krefter lar dem nærme seg. Imidlertid er begrepet molekylstørrelse betinget, siden begrepene i klassisk fysikk på molekylære avstander ikke alltid er rettferdiggjort. Den gjennomsnittlige molekylstørrelsen er omtrent 10-10 m.

Hvis størrelsen på molekylet ble økt til størrelsen på en prikk på slutten av en setning i en bok, ville tykkelsen på et menneskehår være lik 40 m, og en person som sto på jordens overflate, ville hvile hodet på månen! Hvis du frigjør 1 million molekyler hvert sekund fra en barnegummiball, oppblåst og fylt med hydrogen (masse 3g), vil det ta 30 milliarder år!

Et molekyl er den minste partikkelen av et stoff som har egenskapene til det stoffet. Så et sukkermolekyl er søtt, og et saltmolekyl er salt. Molekyler er bygd opp av atomer. Størrelsen på molekyler er ubetydelig.

Hvordan trekke ut et molekyl fra et stoff? – mekanisk knusing av stoffet. Hvert stoff har en bestemt type molekyl. For ulike stoffer kan molekyler bestå av ett atom (inerte gasser) eller av flere like eller forskjellige atomer, eller til og med hundretusenvis av atomer (polymerer). Molekyler av ulike stoffer kan ha form av en trekant, pyramide og andre. geometriske former, og også være lineær.

Molekyler av samme stoff i alt aggregeringstilstander er det samme.

Det er hull mellom molekylene i et stoff. Bevis på eksistensen av hull er en endring i volumet av et stoff, det vil si utvidelse og sammentrekning av et stoff med endringer i temperatur, og diffusjonsfenomenet. Molekylene til et stoff er i kontinuerlig termisk bevegelse.

Hvis du fjerner plass fra alle atomene i menneskekroppen, kan alt som er igjen passe gjennom nåløyet.

Kapittel II. Metoder for å bestemme molekylstørrelser

I molekylær fysikk hoved" tegn«er molekyler, ufattelig små partikler som utgjør alle stoffer i verden. Det er klart at for å studere mange fenomener er det viktig å vite hvilke molekyler de er. Spesielt hva er størrelsene deres.

Når folk snakker om molekyler, er de vanligvis tenkt på som små, elastiske, harde kuler. Derfor, å vite størrelsen på molekyler betyr å vite deres radius eller diameter.

Til tross for små molekylstørrelser, har fysikere vært i stand til å utvikle mange måter å bestemme dem på. Man utnytter egenskapen til noen (svært få) væsker til å spre seg i form av en film som er ett molekyl tykk. I en annen bestemmes partikkelstørrelsen ved hjelp av en kompleks enhet - en ionprojektor.

Strukturen til molekyler studeres på ulike måter eksperimentelle metoder. Elektronografi, nøytronografi og røntgen struktur analyse tillate en å få direkte informasjon om strukturen til molekyler. Elektrondiffraksjon, en metode som studerer spredningen av elektroner av en stråle av molekyler i gassfasen, lar en beregne geometriske konfigurasjonsparametere for isolerte relativt enkle molekyler. Nøytrondiffraksjon og røntgenstrukturanalyse er begrenset til analyse av strukturen til molekyler eller individuelle ordnede fragmenter i den kondenserte fasen. Røntgenstudier, i tillegg til spesifisert informasjon, gjør det mulig å innhente kvantitative data om romlig fordeling elektrontetthet i molekyler.

Spektroskopiske metoder er basert på spektrenes individualitet kjemiske forbindelser, som bestemmes av settet av tilstander og tilsvarende energinivåer som er karakteristiske for hvert molekyl. Disse metodene gir mulighet for kvalitativ og kvantitativ spektralanalyse av stoffer.

En rekke informasjon om strukturen og egenskapene til molekyler oppnås ved å studere deres oppførsel i eksterne elektriske og magnetiske felt.

Det er imidlertid veldig enkle måter bestemmelse av molekylstørrelser:

1 vei. Det er basert på det faktum at molekylene til et stoff, når det er i fast eller flytende tilstand, kan betraktes som tett ved siden av hverandre. I dette tilfellet, for et grovt estimat, kan vi anta at volumet V av en viss masse m av stoffet ganske enkelt er lik summen volumer av molekyler den inneholder. Så får vi volumet til ett molekyl ved å dele volumet V med antall molekyler N.

Antall molekyler i en kropp med masse m er som kjent,, der M er molmassen til stoffet N EN - Avogadros nummer. Derav volumet V 0 ett molekyl bestemmes fra likheten

Dette uttrykket inkluderer forholdet mellom volumet av et stoff og dets masse. Det motsatte er santer materiens tetthet, så .

Tettheten til nesten alle stoffer kan finnes i tabeller som er tilgjengelige for alle. Molar masse lett å finne ut om den kjemiske formelen til stoffet er kjent.

Den første av disse to røttene er en konstant verdi lik ≈ 7,4 10-9 mol 1/3 , så formelen for r har formen.

For eksempel er radiusen til et vannmolekyl beregnet ved hjelp av denne formelen lik r B ≈ 1,9 · 10 -10 m.

Den beskrevne metoden for å bestemme radiene til molekyler kan ikke være nøyaktig bare fordi kulene ikke kan plasseres slik at det ikke er hull mellom dem, selv om de er i kontakt med hverandre. I tillegg, med en slik "pakking" av molekyler - kuler - ville molekylære bevegelser være umulige. Imidlertid, å beregne størrelsen på molekyler ved å bruke formelen gitt ovenfor, gir resultater som nesten sammenfaller med resultatene av andre metoder, som er uforlignelig mer nøyaktige.

Metode 2. Langmuir og Deveaux-metoden. I denne metoden må væsken som studeres oppløses i alkohol (eter) og være lettere enn vann, uten å løses opp i den. Når en dråpe løsning treffer vannoverflaten, oppløses alkoholen i vann, og væsken som studeres danner en flekk med området S og tykkelsen d (i størrelsesorden molekylenes diameter).

Hvis vi antar at molekylet har form av en kule, er volumet til ett molekyl lik:

hvor d er diameteren til molekylet.

Det er nødvendig å bestemme diameteren til molekylet d. Ta 0,5 ml løsning inn i en mikropipette, og plasser den over beholderen, tell antall dråper n i dette volumet. Etter å ha utført eksperimentet flere ganger, finn gjennomsnittsverdien av antall dråper i et volum på 0,5 ml, og beregn deretter volumet av testvæsken i dråpen:, hvor n er antall dråper i et volum på 0,5 ml, 1:400 er konsentrasjonen av løsningen.

Hell 1-2 cm tykt vann i badekaret. Fordel et tynt lag talkum på et papirark, bank lett på boksen med fingeren. Plasser et papirark over og ved siden av badekaret i en avstand på 10–20 cm, blås talkum av papiret. Bruk en pipette, slipp en dråpe av løsningen på overflaten av vannet i badekaret. Bruk en linjal, mål gjennomsnittsdiameteren til den resulterende flekken D og beregn området. Gjenta forsøket 2-3 ganger, og beregn deretter diameteren til molekylene d.

3 veis. Bestemmelse av diameteren til et molekyl. Vi vil anta at en dråpe olje sprer seg over vannet til tykkelsen på oljefilmen blir lik ett molekyl, da kan diameteren til ett molekyl bestemmes med formelen: d=V/S, hvor V er volumet av oljedråpen, S er området av oljeflekken. Volumet av en oljedråpe kan bestemmes som følger: slipp 100 dråper fra en kapillær inn i et kar og mål oljemassen i den. Deretter deler du massen, uttrykt i kilogram, med tettheten til oljen, som kan hentes fra tetthetstabellen for noen stoffer (vegetabilsk oljetetthet er 800 kg/m 3 ). Del deretter resultatet på antall dråper. Volumet av en dråpe kan også bestemmes ved hjelp av en gradert sylinder: slipp olje inn i sylinderen, mål volumet i cm 3 og konverter til m 3 , for hvilke dele med 1000000, deretter med antall dråper olje. Etter at volumet av dråpen har blitt kjent, må du slippe en dråpe olje på overflaten av vannet, som helles i et bredt kar. For å fremskynde reaksjonen må du først varme opp vannet litt - til omtrent 40 0 C. Oljen vil begynne å spre seg, noe som resulterer i en sirkulær flekk. Etter at flekken slutter å utvide seg, bruk en linjal for å måle diameteren og beregne arealet av flekken ved å bruke formelen:.

Kapittel III. Bestemmelse av molekylær diameter

Etter å ha studert metoder for å bestemme størrelsen på et molekyl, ble den mest passende valgt - den tredje metoden.

massen av vegetabilsk olje, og for dette må du vite kjemisk formel vegetabilsk olje. Den andre metoden er også umulig, siden i denne metoden må væsken som studeres oppløses i alkohol (eter) og være lettere enn vann, uten å oppløses i den. Denne væsken kan være oljesyre, som er vanskelig å tilberede i et skolelaboratorium.

For å gjennomføre eksperimentet ble en liste over laboratorieutstyr bestemt: sprøyte, laboratoriekopp, oljeholdige stoffer (vaselinolje, diesel, maskinolje), kaliumpermanganat, målelinjal.

Hensikten med arbeidet: bestemme diameteren til molekylet.

Fremdriften av eksperimentet:

1. Vi trekker testvæsken inn i en målesprøyte.
2. Vi bestemmer volumet av stoffet ved å bruke skalaen som er påført sprøyten.
3. Vi måler massen til stoffet som studeres på en elektronisk skala. Før vi trakk stoffet inn i sprøyten, bestemte vi massen til den tomme sprøyten.
4. Vi heller væsken fra sprøyten i vannet, og ser deretter hvordan flekken sprer seg. For at dråpen skulle spre seg raskere tok vi vann oppvarmet til ca 40 grader, slik at strøflekken ble bedre synlig, tilsatte vi kaliumpermanganat.
5. Vi måler diameteren til det resulterende punktet med en målelinjal.
6. Beregn området på stedet. Den resulterende flekken har formen av en sirkel, så for å bestemme området kan du bruke formelen for arealet av en sirkel

1. Vi beregner diameteren til molekylet ved å bruke formelen:

Vi la inn alle målinger og beregninger i en tabell, som viser at diameteren til molekylene til stoffene som studeres bekrefter vår hypotese om at diameteren til molekylene kan ta verdier fra 10-7 til 10 -10 m.

Bestemme volumet av en dråpe vegetabilsk olje.

190 dråper ble dryppet i en målesylinder (begerglass), hvis totale volum var 10 ml. Jeg bruker formelen for å bestemme volumet av testvæsken i en dråpe fra Langmuir og Deveaux-metoden (metode 2), vi får.

1. Bestemmelse av området til oljeflekken.

For å få en oljebeis ble det utført flere forsøk.

Du må helle vann i et bad som måler 40x30 cm og tilsett 1 dråpe vegetabilsk olje, og se deretter hvordan flekken sprer seg når den slutter å spre seg, mål diameteren.

For å bestemme området til stedet ble formelen brukt:.

Vi får: .

1. Bestemmelse av diameteren til et vegetabilsk oljemolekyl.

Vi bruker formelen:, vi får .

Molekylær kinetisk teori er studiet av strukturen og egenskapene til materie, ved å bruke ideen om eksistensen av atomer og molekyler som de minste partiklene av et kjemisk stoff. MCT er basert på tre strengt eksperimentelt beviste utsagn:

Materie består av partikler - atomer og molekyler, mellom hvilke det er mellomrom;

Disse partiklene er i kaotisk bevegelse, hvis hastighet påvirkes av temperaturen;

Partikler samhandler med hverandre.

At et stoff virkelig består av molekyler kan bevises ved å bestemme størrelsen: En dråpe olje sprer seg over vannoverflaten og danner et lag hvis tykkelse er lik diameteren til molekylet. En dråpe med et volum på 1 mm 3 kan ikke spre seg mer enn 0,6 m 2:

Moderne instrumenter (elektronmikroskop, ioneprojektor) gjør det mulig å se individuelle atomer og molekyler.

Interaksjonskrefter mellom molekyler. a) interaksjonen er av elektromagnetisk natur; b) kortdistansekrefter detekteres ved avstander som kan sammenlignes med størrelsen på molekyler; c) det er en slik avstand når tiltreknings- og frastøtningskreftene er like (R 0), hvis R>R 0, så råder tiltrekningskreftene, hvis R

Virkningen av molekylære tiltrekningskrefter blir avslørt i et eksperiment med blysylindere som kleber sammen etter rengjøring av overflatene.

Molekyler og atomer i et fast stoff gjennomgår tilfeldige vibrasjoner rundt posisjoner der tiltreknings- og frastøtningskreftene fra naboatomer er balansert. I en væske svinger molekyler ikke bare rundt likevektsposisjonen, men gjør også hopp fra en likevektsposisjon til den neste. I gasser er avstandene mellom atomer og molekyler vanligvis i gjennomsnitt mye større enn størrelsene på molekylene; frastøtende krefter virker ikke over lange avstander, så gasser blir lett komprimert; Det er praktisk talt ingen attraktive krefter mellom gassmolekyler, derfor har gasser egenskapen til å utvide seg i det uendelige.

2. Masse og størrelse på molekyler. Avogadros konstant

Ethvert stoff består av partikler, derfor anses stoffmengden å være proporsjonal med antall partikler. Mengdeenheten til et stoff er føflekken. En mol er lik mengden stoff i et system som inneholder samme antall partikler som det er atomer i 0,012 kg karbon.

Forholdet mellom antall molekyler og mengden stoff kalles Avogadros konstant:

Avogadros konstant er . Den viser hvor mange atomer eller molekyler som finnes i en mol av et stoff.

Mengden av et stoff kan finnes som forholdet mellom antall atomer eller molekyler i stoffet og Avogadros konstant:

Molar masse er en mengde lik forholdet mellom massen av et stoff og mengden av stoff:

Molar masse kan uttrykkes i form av massen til molekylet:

For å bestemme massen av molekyler, må du dele massen til et stoff med antall molekyler i det:

3. Brownsk bevegelse og ideell gass

Brownsk bevegelse er den termiske bevegelsen av partikler suspendert i en gass eller væske. Den engelske botanikeren Robert Brown (1773 - 1858) oppdaget i 1827 den tilfeldige bevegelsen av faste partikler som var synlige gjennom et mikroskop i en væske. Dette fenomenet ble kalt Brownsk bevegelse. Denne bevegelsen stopper ikke; med økende temperatur øker intensiteten. Brownsk bevegelse er et resultat av trykksvingninger (et merkbart avvik fra gjennomsnittsverdien).

Årsaken til den brownske bevegelsen til en partikkel er at påvirkningene av væskemolekyler på partikkelen ikke kansellerer hverandre.

I en foreldet gass er avstanden mellom molekylene mange ganger større enn størrelsen deres. I dette tilfellet er interaksjonen mellom molekyler ubetydelig og den kinetiske energien til molekylene er mye større enn den potensielle energien til deres interaksjon.

For å forklare egenskapene til et stoff i gassform, i stedet for en ekte gass, brukes dens fysiske modell - en ideell gass. Modellen forutsetter:

avstanden mellom molekylene er litt større enn deres diameter;

molekyler er elastiske kuler;

det er ingen tiltrekkende krefter mellom molekyler;

når molekyler kolliderer med hverandre og med karets vegger, virker frastøtende krefter;

Bevegelsen av molekyler adlyder mekanikkens lover.

Den grunnleggende ligningen for MKT for en ideell gass:

Den grunnleggende MCT-ligningen lar en beregne gasstrykket hvis massen til molekylet, gjennomsnittsverdien av kvadratet av hastigheten og konsentrasjonen av molekylene er kjent.

Trykket til en ideell gass er at når molekyler kolliderer med veggene i et kar, samhandler de med dem i henhold til mekanikkens lover som elastiske legemer. Når et molekyl kolliderer med veggen til et kar, endrer projeksjonen av hastigheten v x hastighetsvektoren på OX-aksen, vinkelrett på veggen, fortegn til det motsatte, men forblir konstant i størrelsesorden. Under en kollisjon, i henhold til Newtons tredje lov, virker molekylet på veggen med en kraft F 2, lik kraften F 1 og rettet motsatt.

Ligning for tilstanden til en ideell gass (Mendeleev–Clapeyron-ligningen). Universell gasskonstant:

Basert på avhengigheten av gasstrykk på konsentrasjonen av dens molekyler og temperatur, er det mulig å oppnå en ligning som forbinder alle tre makroskopiske parametere: trykk, volum og temperatur - som karakteriserer tilstanden til en gitt masse av en ganske foreldet gass. Denne ligningen kalles den ideelle gassligningen for tilstand.

Hvor er den universelle gasskonstanten

for en gitt gassmasse, altså

Clapeyrons ligning.

Kvantitative forhold mellom to gassparametere med en fast verdi av den tredje parameteren kalles gasslover. Og prosesser som skjer ved en konstant verdi av en av parameterne er isoprosesser.

En isoterm prosess er en prosess for å endre tilstanden til et termodynamisk system av makroskopiske legemer ved en konstant temperatur.

For en gass med en gitt masse er produktet av gasstrykket og volumet konstant hvis gasstemperaturen ikke endres. – Boyle-Mariotte-loven.

En isokorisk prosess er en prosess for å endre tilstanden til et termodynamisk system av makroskopiske legemer ved et konstant volum.

For en gass med en gitt masse er forholdet mellom trykk og temperatur konstant hvis volumet av gassen ikke endres. - Charles lov.

En isobar prosess er en prosess for å endre tilstanden til et termodynamisk system av makroskopiske legemer ved konstant trykk.

For en gass med en gitt masse er forholdet mellom volum og temperatur konstant hvis gasstrykket ikke endres. - Gay-Lussacs lov.