Бих искал да говоря за важни неща, които рядко се обясняват на уебсайтовете на компании, които продават почистващи системи, но е много по-приятно да разберете какво е заложено при избора на филтър за вашето семейство или за работа. Този преглед представя някои важни аспекти, които трябва да имате предвид при избора на филтър.

Какво е микрон и нанометър?

Ако търсите филтър за вода, най-вероятно сте попаднали на името "микрон". Когато става въпрос за механични патрони, често можете да видите фрази като „уредът филтрира груби частици мръсотия до 10 микрона или повече“. Но колко са 10 микрона? Бих искал да знам какъв вид замърсяване и да използвам касета, предназначена за 10 микрона, ще пропусна. По отношение на мембраните (било то филтър за поток или обратна осмоза) се използва друг термин - нанометър, който също е труден за представяне размер. Един микрон е 0,001 милиметра, тоест, ако условно разделите един милиметър на 1000 деления, тогава получаваме просто 1 микрон. Един нанометър е 0,001 микрона, което по същество е една милионна от милиметъра. Имената "микрон" и "нанометър" са измислени, за да се опрости представянето на такива малки числа.

Микроните най-често се използват за представяне на дълбочината на филтрация, произведена от полипропиленови или въглеродни патрони, нанометри за представяне на нивото на филтрация, произведена от мембрани за ултрафилтрация или обратна осмоза.

Как се различават водните филтри?

Има 3 основни вида филтри: проточни филтри, проточни филтри с ултрафилтрационна мембрана (мембрана) и филтри за обратна осмоза. Каква е основната разлика между тези системи? Поточен филтър може да се счита за основно пречистване, тъй като рядко пречиства водата до състояние за пиене - тоест, за разлика от другите два вида филтри, след течаща вода трябва да преварите вода преди пиене (изключение правят системите, съдържащи Aragon, Aqualen и материал Ecomix). Мембранни филтри - филтрите с ултрафилтрационна мембрана пречистват водата от всички видове замърсители, но оставят непокътнат солевия баланс на водата - тоест естественият калций, магнезий и други минерали остават във водата. Системата за обратна осмоза пречиства напълно водата, включително минерали, бактерии, соли - на изхода на филтъра водата съдържа, колкото и да е странно, само водни молекули.

Хлорът е най-хитрият замърсител на водата.

Обикновено, за да се пречиства водата от замърсители с мембранна система, порите на мембраната трябва да са по-малки от размерите на елемента. Това обаче не работи с хлора, тъй като размерът на неговата молекула е равен на размера на водната молекула и ако порите на мембраната са направени по-малки от размера на хлора, тогава водата също няма да може да премине . Ето такъв парадокс. Следователно всички системи за обратна осмоза като част от предварителни филтри и като постфилтър имат въглеродни патрони, които пречистват напълно хлора от водата. И имайте предвид, тъй като основният " главоболие„Украинската вода е точно хлорна, ако искате да закупите обратна осмоза, трябва да изберете система с два въглеродни патрона в предфилтъра - това показва качеството на пречистване.

Надяваме се предоставената информация да ви е била полезна. Повече информация можете да намерите на уебсайта

И подраздел, в който в общи линиисчитат за съвременни методи за филтриране, базирани на принципа на ситото. И беше намекнато, че мембранните пречистватели пречистват водата с различно качество, което зависи от размера на "клетките", които се наричат ​​пори, в тези ситовидни мембрани. съответно микрофилтрация на водата- това е първата технология от мембранни системи за пречистване на вода, която ще разгледаме.

Микрофилтрация на вода - пречистване на водата на ниво големи молекули (макромолекули), като азбестови частици, боя, въглищен прах, протозойни цисти, бактерии, ръжда. Докато макрофилтрацията (на вода) засяга пясък, големи частици тиня, големи частици ръжда и др.

Може грубо да се каже, че размерите на частиците, които макрофилтрацията филтрира, са частици, по-големи от 1 микрометър (ако се използва специален патрон от един микрон). Докато размерът на частиците, които микрофилтрацията премахва, е частици от 1 микрон до 0,1 микрона.

Можете да зададете въпроса: "Но ако се отстраняват частици до 0,1 микрона, тогава защо частици с размер до 100 микрона не могат да бъдат задържани с помощта на микрофилтрация? Защо да пишем "от 1 микрон до 0,1 микрона" - това противоречие ли е?"

Всъщност няма особено противоречие. Наистина, микрофилтрацията на водата ще премахне както бактериите, така и огромните парчета пясък. Но целта на микрофилтрацията не е да се премахнат големи парчета пясък. Целта на микрофилтрацията е как да се „отстранят частици в определен размер“. Тогава как би ОПо-големите частици просто ще запушат почистващия препарат и ще доведат до допълнителни разходи.

И така, нека да преминем към характеристиките на микрофилтрацията на водата.

Тъй като по време на микрофилтрацията се отстраняват частици с размер 0,1-1 микрона, можем да кажем, че микрофилтрацияе мембранна технология за пречистване на вода, която се извършва върху ситови мембрани с диаметър на порите от 0,1-1 микрона. Тоест на такива мембрани се отстраняват всички вещества, които са по-големи от 0,5-1 микрона:

Колко напълно ще бъдат премахнати зависи от диаметъра на порите и действителния размер на, да речем, бактериите. Така че, ако бактерията е дълга, но тънка, тогава тя лесно ще пълзи през порите на микрофилтрационната мембрана. На повърхността на "ситото" ще остане по-дебела сферична бактерия.

Най-често използваната микрофилтрация в хранително-вкусовата промишленост(за обезмаслено мляко, концентриране на сокове) и в медицината(за първична подготовка на лекарствени суровини). Използва се и микрофилтрация при промишлено пречистване на питейна вода- главно в западните страни (например в Париж). Въпреки че има слухове, че една от пречиствателните станции в Москва също използва технология за микрофилтрация. Може би е истина 🙂

Но има и домакински филтри, базирани на микрофилтрация.

Най-честият пример е проследяващи микрофилтрационни мембрани. Track от думата "track", тоест следа, и това име е свързано с това как се правят мембрани от този тип. Процедурата е много проста:

1. Полимерният филм се бомбардира от частици, които поради собствената си висока енергия изгарят следи във филма - вдлъбнатини с приблизително еднакъв размер, тъй като частиците, които бомбардират повърхността, имат еднакъв размер.
2. След това този полимерен филм се гравира в разтвор, например на киселина, така че следите от удар на частиците да станат прозрачни.
3. Е, тогава проста процедура за сушене и фиксиране на полимерния филм върху субстрата - и това е всичко, микрофилтрационната мембрана на пистата е готова!

В резултат на това тези мембрани имат фиксиран диаметър на порите и ниска порьозност в сравнение с други мембранни системи за пречистване на вода. И заключението: на тези мембрани ще бъдат отстранени частици само под определен размер.

Има и по-усъвършенствана версия на домакинските микрофилтрационни мембрани - микрофилтрационни мембрани, покрити с активен въглен . Тоест изброените по-горе стъпки включват още една стъпка - нанасяне на тънък слой от. Тези мембрани отстраняват не само бактерии и механични примеси, но и

• миризма,
• органична материя,
• и т.н.

Трябва да се има предвид, че за микрофилтрационни мембрани има опасност. Така бактериите, които не са преминали през мембраната, започват да живеят върху тази мембранаи издаване продукти от техния животв пречистена вода. Тоест има вторично водно отравяне. За да избегнете това, следвайте инструкциите на производителя за редовно дезинфекциране на мембраните.

Втората опасност е, че бактериите ще започнат да ядат тези мембрани сами. И те ще направят огромни дупки в тях, които ще пропускат тези вещества, които мембраната трябва да задържа. За да предотвратите това, трябва да закупите филтри, базирани на устойчиви на бактерии вещества (напр. керамични микрофилтрационни мембрани) или да сте готови за честа смяна на микрофилтрационните мембрани.

Честата подмяна на микрофилтрационните мембрани се стимулира и от факта, че те не е оборудван с механизъм за промиване. И порите на мембраната просто са запушени с мръсотия. Мембраните се провалят.

По принцип всичко за микрофилтрацията. Микрофилтрацията е доста качествен метод за пречистване на водата. Въпреки това,

Истинската цел на микрофилтрацията не е подготовката на водата за пиене (поради риск от бактериално замърсяване), а предварителната подготовка на водата преди следващите етапи.

Етапът на микрофилтрация премахва по-голямата част от натоварването от следващите етапи на пречистване на водата.

Въз основа на материали Как да изберем филтър за вода: http://voda.blox.ua/2008/07/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-22.html

Молекулите имат размери и различни форми. За по-голяма яснота ще изобразим молекула под формата на топка, като си представим, че тя е покрита със сферична повърхност, вътре в която са електронните обвивки на нейните атоми (фиг. 4, а). Според съвременните концепции молекулите нямат геометрично определен диаметър. Поради това беше договорено разстоянието между центровете на две молекули (фиг. 4b) да се приеме като диаметър d на молекула, толкова близо, че силите на привличане между тях да се балансират от силите на отблъскване.

От курса на химията "известно е, че килограм-молекула (киломол) от всяко вещество, независимо от състоянието му на агрегиране, съдържа същия брой молекули, наречен номер на Авогадро, а именно N A \u003d 6,02 * 10 26 молекули.

Сега нека оценим диаметъра на една молекула, например вода. За да направим това, разделяме обема на киломол вода на числото на Авогадро. Киломол вода има маса 18 кг.Ако приемем, че молекулите на водата са разположени близо една до друга и нейната плътност 1000 kg / m 3,можем да кажем това 1 kmolводата заема обем V \u003d 0,018 m 3. Обем на молекула вода

Като вземем молекулата като топка и използваме формулата за обем на топката, изчисляваме приблизителния диаметър, в противен случай линейния размер на водната молекула:

Диаметър на медната молекула 2,25*10 -10м.Диаметрите на газовите молекули са от същия ред. Например диаметърът на молекулата на водорода 2,47 * 10 -10 м,въглероден двуокис - 3,32*10 -10 м.Така че молекулата има диаметър от порядъка 10 -10 м.На дължина 1 см 100 милиона молекули могат да бъдат разположени наблизо.

Нека изчислим масата на една молекула, например захар (C 12 H 22 O 11). За да направите това, имате нужда от маса киломола захар (μ = 342,31 kg/kmol)разделено на числото на Авогадро, т.е. на броя на молекулите в

Общинско учебно заведение

"Основно средно училище № 10"

Определяне на диаметъра на молекулите

Лабораторна работа

Художник: Масаев Евгений

7 клас "А"

Ръководител: Резник А.В.

Гуриевски район

Въведение

В това академична годинаЗапочнах да уча физика. Научих, че телата, които ни заобикалят, са изградени от малки частици – молекули. Чудех се какъв е размерът на молекулите. Поради много малкия си размер, молекулите не могат да се видят с просто око или с обикновен микроскоп. Четох, че молекулите могат да се видят само с електронен микроскоп. Учените са доказали, че молекулите на различните вещества се различават една от друга, а молекулите на едно и също вещество са еднакви. Исках да измеря диаметъра на една молекула на практика. Но за съжаление училищната програма не предвижда изучаване на проблеми от този вид и се оказа трудна задача да го разгледам сам и трябваше да изучавам литературата за методите за определяне на диаметъра на молекулите.

Глава аз . молекули

1.1 От теорията на въпроса

Молекула в съвременния смисъл на думата е най-малката частица от вещество, което притежава всички негови химични свойства. Молекулата е способна на самостоятелно съществуване. Той може да се състои както от еднакви атоми, например кислород O 2, озон O 3, азот N 2, фосфор P 4, сяра S 6 и т.н., така и от различни атоми: това включва молекулите на всички сложни вещества. Най-простите молекули се състоят от един атом: това са молекули на инертни газове - хелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон. В така наречените макромолекулни съединения и полимери всяка молекула може да се състои от стотици хиляди атоми.

Експерименталното доказателство за съществуването на молекулите е първото най-убедително дадено от френския физик Ж. Перен през 1906 г., когато изучава брауново движение. То, както показа Перин, е резултат от топлинното движение на молекулите - и нищо друго.

Същността на молекулата може да се опише и от друга гледна точка: молекулата е стабилна система, състояща се от атомни ядра (еднакви или различни) и заобикалящи ги електрони, и Химични свойствамолекулите се определят от електроните на външната обвивка на атомите. В повечето случаи атомите се комбинират в молекули химически връзки. Обикновено такава връзка се създава от една, две или три двойки електрони, споделени от два атома.

Атомите в молекулите са свързани помежду си в определена последователност и разпределени в пространството по определен начин. Връзките между атомите имат различна сила; оценява се чрез количеството енергия, което трябва да се изразходва за разкъсване на междуатомните връзки.

Молекулите се характеризират с определен размер и форма. Различни начинибеше установено, че 1 cm 3 от всеки газ при нормални условия съдържа около 2,7x10 19 молекули.

За да разберем колко голямо е това число, можем да си представим, че молекулата е „тухла“. Тогава, ако вземем броя на тухлите, равен на броя на молекулите в 1 cm 3 газ при нормални условия, и плътно покрием повърхността на цялото земно кълбо с тях, тогава те ще покрият повърхността със слой висок 120 m, който е почти 4 пъти по-висока от височината на 10-етажна сграда. Огромният брой молекули на единица обем показва много малък размер на самите молекули. Например, масата на една водна молекула е m=29,9 x 10 -27 kg. Съответно размерът на молекулите също е малък. Диаметърът на една молекула се счита за минималното разстояние, на което отблъскващите сили им позволяват да се доближат една до друга. Концепцията за размера на молекулата обаче е условна, тъй като при молекулярни разстояния идеите на класическата физика не винаги са оправдани. Средният размер на молекулите е около 10-10 m.

Молекулата като система, състояща се от взаимодействащи електрони и ядра, може да бъде в различни състояния и да преминава от едно състояние в друго принудително (под влияние на външни въздействия) или спонтанно. За всички молекули от този тип е характерен определен набор от състояния, които могат да служат за идентифициране на молекули. Като независима формация, молекулата има във всяко състояние определен набор физични свойства, тези свойства се запазват до известна степен по време на прехода от молекули към веществото, състоящо се от тях, и определят свойствата на това вещество. По време на химичните трансформации молекулите на едно вещество обменят атоми с молекули на друго вещество, разпадат се на молекули с по-малък брой атоми и също влизат в химична реакциядруги видове. Следователно химията изучава веществата и техните трансформации в тясна връзка със структурата и състоянието на молекулите.

Молекулата обикновено се нарича електрически неутрална частица. В материята положителните йони винаги съществуват заедно с отрицателните.

Според броя на атомните ядра, включени в молекулата, се разграничават двуатомни, триатомни и др.молекули. Ако броят на атомите в една молекула надвишава стотици и хиляди, молекулата се нарича макромолекула. Сумата от масите на всички атоми, които изграждат молекулата, се счита за молекулно тегло. Според молекулното тегло всички вещества условно се разделят на ниско и високомолекулни.

1.2 Методи за измерване на диаметъра на молекулите

В молекулярната физика главните „актьори“ са молекулите, невъобразимо малки частици, които изграждат всички вещества в света. Ясно е, че за изучаването на много явления е важно да се знае какви са те, молекули. По-специално какви са размерите им.

Когато говорим за молекули, те обикновено се смятат за малки, еластични, твърди топчета. Следователно, да знаете размера на молекулите означава да знаете техния радиус.

Въпреки малката молекулни размери, физиците са успели да разработят много начини за определянето им. Физика 7 говори за две от тях. Използва се свойството на някои (много малко) течности да се разпространяват под формата на филм с дебелина една молекула. В друг размерът на частиците се определя с помощта на сложно устройство - йонен проектор.

Структурата на молекулите се изучава с различни експериментални методи. Електронната дифракция, неутронната дифракция и рентгеновият структурен анализ предоставят пряка информация за структурата на молекулите. Електронната дифракция, метод, който изследва разсейването на електрони от лъч от молекули в газовата фаза, прави възможно изчисляването на параметрите на геометричната конфигурация за изолирани, относително прости молекули. Неутронната дифракция и рентгеноструктурният анализ са ограничени до анализ на структурата на молекули или отделни подредени фрагменти в кондензираната фаза. Рентгеновите изследвания, в допълнение към посочената информация, позволяват да се получат количествени данни за пространственото разпределение на електронната плътност в молекулите.

Спектроскопските методи се основават на индивидуалността на спектрите на химичните съединения, която се дължи на набора от състояния, характерни за всяка молекула и съответните енергийни нива. Тези методи позволяват извършването на качествен и количествен спектрален анализ на веществата.

Абсорбционните или емисионните спектри в микровълновата област на спектъра позволяват да се изследват преходите между ротационните състояния, да се определят инерционните моменти на молекулите и въз основа на тях дължините на връзките, ъглите на връзката и други геометрични параметри на молекулите. Инфрачервената спектроскопия, като правило, изследва преходите между вибрационно-ротационни състояния и се използва широко за спектрално-аналитични цели, тъй като много вибрационни честоти на определени структурни фрагменти на молекули са характерни и се променят малко при преминаване от една молекула към друга. В същото време инфрачервената спектроскопия също така дава възможност да се прецени равновесната геометрична конфигурация. Спектрите на молекулите в оптичния и ултравиолетовия честотен диапазон са свързани главно с преходи между електронни състояния. Резултатът от техните изследвания са данни за характеристиките на потенциалните повърхности за различни състояния и стойностите на молекулните константи, които определят тези потенциални повърхности, както и времето на живот на молекулите във възбудени състояния и вероятностите за преходи от едно състояние в друго .

За детайлите на електронната структура на молекулите, фото- и рентгеновите електронни спектри, както и спектрите на Оже, предоставят уникална информация, която позволява да се оцени вида на симетрията на молекулните орбитали и характеристиките на разпределението на електронната плътност. . Лазерната спектроскопия (в различни честотни диапазони), която се отличава с изключително висока селективност на възбуждане, разкри широки възможности за изследване на отделните състояния на молекулите. Импулсната лазерна спектроскопия дава възможност да се анализира структурата на краткоживеещите молекули и тяхната трансформация в електромагнитно поле.

Разнообразна информация за структурата и свойствата на молекулите се предоставя от изучаването на тяхното поведение във външни електрически и магнитни полета.

Има обаче много прост, макар и не най-точен начин за изчисляване на радиусите на молекулите (или атомите).Той се основава на факта, че молекулите на дадено вещество, когато то е в твърдо или течно състояние, могат да се считат за плътно долепени един до друг. В този случай, за груба оценка, можем да приемем, че обемът Vнякаква маса мвещество е просто равно на сумата от обемите на съдържащите се в него молекули. След това получаваме обема на една молекула, като разделим обема Vна брой молекули н .

Броят на молекулите в тяло с маса мкакто и познати

, Където М- моларна маса на веществото нА е числото на Авогадро. Оттук и обемът V 0 на една молекула се определя от равенството .

Този израз включва отношението на обема на веществото към неговата маса. Обратната връзка

е плътността на материята, така че

ГЛАВА 4. ПЪРВОНАЧАЛЕН ИНФОРМАЦИОНЕН КЛАС ЗА СТРУКТУРАТА НА ВЕЩЕСТВОТО

Решаването на задачи по тази тема трябва да помогне на учениците да формират първоначалните понятия за молекулярна структуравещества.

В задачите е необходимо да се вземат предвид преди всичко такива факти, научно обяснениекоето неминуемо води до идеята, че телата са изградени от миниатюрни частици – молекули.

След това трябва да се решат редица проблеми, които дават концепцията за размера на молекулите, както и техните свойства, движение и взаимодействие. Поради недостатъчната математическа подготовка на учениците повечето задачи трябва да бъдат качествени.

Значително внимание трябва да се обърне и на експерименталните проблеми. Учениците могат да изпълняват прости експериментални задачи у дома.

Получената информация за молекулярната структура на веществата след това се използва за обяснение на разликата между твърдо, течно и газообразно състояние на материята.

1. Съществуването на молекули. Размери на молекулите

Полезно е да се изясни и задълбочи първоначалната концепция за молекулите и техните размери с помощта на задачи, в които са дадени снимки на молекули, получени с помощта на електронен микроскоп.

Решаването на задачи, които показват сложната структура на молекулите, не е задължително. Но в уводен план, особено в класове със силен академичен успех, могат да се разгледат 2-3 задачи, показващи, че молекулите на сложните вещества се състоят от по-малки частици - атоми.

Наред с качествените задачи е възможно да се дават задачи за прости изчисления на абсолютните и относителните размери на молекулите.

43. Фигура 11 показва снимка на частица твърдо тялополучени с електронен микроскоп. Който

Ориз. 11. (виж сканиране)

може ли да се направи заключение въз основа на тази снимка за структурата на твърдото тяло? С помощта на скалата, посочена на снимката, определете размера на една частица - молекула.

Решение. Обръща се внимание на факта, че всички молекули са еднакви, подредени са в твърдо тяло в определен ред и имат толкова плътна опаковка, че между тях остават само малки празнини.

За да се определи диаметърът на молекулите, техният брой (50) се преброява на определено разстояние от 0,00017 cm и чрез изчисление се установява, че диаметърът на молекулата е приблизително 0,000003 cm.

Трябва да кажете на учениците, че това е гигантска молекула. Водната молекула, например, има диаметър около сто пъти по-малък.

44. Оптичният микроскоп позволява да се различават обекти с размер около 0,00003 см. Възможно ли е да се види в такъв микроскоп капка вода, по диаметъра на която се побират сто, хиляда, милион молекули? Диаметърът на една водна молекула е приблизително

Следователно в оптичен микроскоп може да се види само такава капка вода, чийто диаметър е поне 1000 пъти по-голям от диаметъра на водна молекула. Самите водни молекули не могат да се видят с оптичен микроскоп.

45. Броят на молекулите във въздуха при нормално налягане и 0°C е . Ако приемем, че диаметърът на една газова молекула е приблизително 0,00000003 cm, изчислете колко дълги биха били „мънистата“, ако всички тези молекули могат да бъдат здраво нанизани на невидима нишка.

Отговор. 8 милиона км.

46(д). Потопете две епруветки с главата надолу във водата и поставете в тях оголени проводници, закрепени към полюсите на батерията.Наблюдавайте газовите мехурчета и изследвайте състава им с помощта на светеща треска. Откъде идват газовете?

Решение. Чрез яркото изгаряне на треска в една епруветка и светкавица в друга се заключава, че в едната епруветка има кислород, а в другата водород.

Те обясняват, че газовете са се появили при разлагането на водна молекула. Следователно свойствата на молекулата, когато се раздели на по-малки части, не се запазват. На учениците може да се каже, че водата се разлага на кислород и водород и когато водната пара се нагрее до много висока температура.