Foto de estructura molecular Los cuerpos a primera vista no concuerdan con nuestra experiencia habitual: no observamos estas partículas individuales, los cuerpos nos parecen continuos. Sin embargo, esta objeción no puede considerarse convincente. M.V. Lomonosov escribió en una de sus obras: “También es imposible negar el movimiento donde el ojo no lo ve; Quién negará que las hojas y ramas de los árboles se mueven con un fuerte viento, aunque de lejos no notará ningún movimiento. Tanto aquí, debido a la distancia, como en los cuerpos calientes, debido a la pequeñez de las partículas de materia, el movimiento queda oculto a la vista”. Entonces, la razón de la aparente discrepancia es que los átomos y las moléculas son extremadamente pequeños.
En el mejor microscopio óptico, que permite distinguir objetos cuyas dimensiones no son inferiores a , es imposible examinar moléculas individuales, incluso las más grandes. Sin embargo, una serie de métodos indirectos permitieron no sólo demostrar de forma fiable la existencia de moléculas y átomos, sino incluso determinar sus tamaños. Así, el tamaño de un átomo de hidrógeno puede considerarse igual a; la longitud de una molécula de hidrógeno, es decir, la distancia entre los centros de los dos átomos que la componen, es igual a . Hay moléculas más grandes, por ejemplo las moléculas de proteínas (albúmina). En los últimos años, gracias al desarrollo de un dispositivo especial que permite estudiar objetos de tamaños extremadamente pequeños, un microscopio electrónico, se ha hecho posible fotografiar no sólo moléculas grandes, sino también átomos.
El hecho de que los tamaños de las moléculas sean extremadamente pequeños se puede juzgar sin mediciones, basándose en la capacidad de obtener cantidades muy pequeñas de diferentes sustancias. Diluyendo tinta (por ejemplo, verde) en un litro de agua limpia y luego diluyendo nuevamente esta solución en un litro de agua, obtendremos una dilución por un factor. Y aún así veremos que la última solución tiene un marcado color verde y al mismo tiempo es completamente homogénea. Por lo tanto, en el volumen más pequeño que el ojo pueda discernir, incluso con tal dilución, hay muchas moléculas de materia colorante, lo que demuestra cuán pequeñas son estas moléculas.
El oro se puede aplanar en láminas de espesor , y al tratar dichas láminas con una solución acuosa de cianuro de potasio, se pueden obtener láminas de oro de espesor. En consecuencia, el tamaño de una molécula de oro es significativamente menor que una centésima de micrómetro.
En los dibujos representaremos moléculas en forma de bolas. Sin embargo, las moléculas (y también, como veremos más adelante, los átomos) tienen una estructura diferente para distintas sustancias, a menudo bastante compleja. Por ejemplo, se conocen la forma y estructura no sólo de moléculas tan simples como (Fig. 370), sino también de otras incomparablemente más complejas, que contienen muchos miles de átomos.
Fig. 370. Esquemas de la estructura de las moléculas de agua (a) y dióxido de carbono (b).
Me gustaría hablar de cosas importantes que rara vez se explican en los sitios web de las empresas que venden sistemas de limpieza, pero es mucho más agradable entender de qué estamos hablando a la hora de elegir un filtro para tu familia o trabajo. Esta revisión presenta algunos aspectos importantes a considerar al elegir un filtro.
¿Qué son las micras y los nanómetros?
Si buscabas un filtro de agua, lo más probable es que te hayas topado con el nombre “micrón”. Cuando se trata de cartuchos mecánicos, a menudo se pueden ver frases como "la unidad filtra partículas gruesas de contaminantes de hasta 10 micrones de tamaño o más". ¿Pero cuánto son 10 micrones? Me gustaría saber qué tipo de contaminación dejará pasar un cartucho diseñado para 10 micras. En cuanto a las membranas (ya sea un filtro de flujo u ósmosis inversa), se utiliza otro término: nanómetro, que también es un tamaño difícil de representar. Un micrón son 0,001 milímetros, es decir, si dividimos condicionalmente un milímetro en 1000 divisiones, obtendremos exactamente 1 micrón. Un nanómetro equivale a 0,001 micrones, que es esencialmente una millonésima de milímetro. Los nombres "micrón" y "nanómetro" se acuñan para simplificar la representación de números tan pequeños.
Las micras se utilizan con mayor frecuencia para representar la profundidad de filtración producida por cartuchos de polipropileno o carbón, y los nanómetros para representar el nivel de filtración producido por membranas de ultrafiltración o de ósmosis inversa.
¿Cuáles son las diferencias entre los filtros de agua?
Hay 3 tipos principales de filtros: de flujo continuo, de flujo continuo con membrana de ultrafiltración (membrana) y filtros de ósmosis inversa. ¿Cuál es la principal diferencia entre estos sistemas? Un filtro de flujo puede considerarse una purificación básica, ya que rara vez purifica el agua hasta convertirla en potable; es decir, a diferencia de los otros dos tipos de filtros, después de correr el agua debe hervirse antes de su uso (las excepciones son los sistemas que contienen Aragon, Aqualene y Ecomix). materiales). Filtros de membrana- Los filtros con membrana de ultrafiltración purifican el agua de todo tipo de contaminantes, pero dejan intacto el equilibrio salino del agua, es decir, el calcio, el magnesio y otros minerales naturales permanecen en el agua. El sistema de ósmosis inversa purifica el agua por completo, incluidos minerales, bacterias y sales; en la salida del filtro, el agua, aunque parezca extraño, contiene exclusivamente moléculas de agua.
El cloro es el más complicado de los contaminantes del agua.
Generalmente para limpiar el agua de un contaminante. sistema de membrana, los poros de la membrana deben ser más pequeños que las dimensiones del elemento. Sin embargo, esto no funciona con el cloro, ya que las dimensiones de su molécula son iguales a las dimensiones de una molécula de agua, y si haces los poros de la membrana más pequeños que las dimensiones del cloro, entonces el agua no podrá pasar. cualquiera. Esta es una gran paradoja. Por ello, todos los sistemas de ósmosis inversa como parte de los prefiltros y como postfiltro cuentan con cartuchos de carbón que purifican en profundidad el cloro del agua. Y tenga en cuenta que desde el principal " dolor de cabeza"El agua ucraniana es precisamente cloro; si se quiere comprar ósmosis inversa, se debe elegir un sistema con dos cartuchos de carbón en el prefiltro, lo que indica la calidad de la purificación.
Esperamos que la información presentada te haya resultado útil. Más información se puede encontrar en el sitio web.
Las moléculas vienen en diferentes tamaños y formas. Para mayor claridad, representaremos la molécula en forma de bola, imaginando que está cubierta por una superficie esférica, dentro de la cual se encuentran las capas electrónicas de sus átomos (Fig. 4, a). Según los conceptos modernos, las moléculas no tienen un diámetro geométricamente definido. Por lo tanto, se acordó tomar el diámetro d de la molécula como la distancia entre los centros de dos moléculas (Fig. 4, b), que están tan cerca que las fuerzas de atracción entre ellas están equilibradas por las fuerzas de repulsión.
Del curso de química se sabe que un kilogramo-molécula (kimol) de cualquier sustancia, independientemente de su estado de agregación, contiene el mismo número de moléculas, llamado número de Avogadro, es decir N A = 6,02*10 26 moléculas.
Ahora estimemos el diámetro de una molécula, por ejemplo el agua. Para ello, divida el volumen de un kilomol de agua por el número de Avogadro. Un kilomol de agua tiene una masa 18 kilogramos. Suponiendo que las moléculas de agua están ubicadas cerca unas de otras y su densidad 1000kg/m3, podemos decir eso 1 kilomol el agua ocupa volumen V = 0,018 m3. Una molécula de agua representa el volumen.
Tomando la molécula como una bola y usando la fórmula para el volumen de una bola, calculamos el diámetro aproximado, de lo contrario el tamaño lineal de una molécula de agua:
Diámetro de la molécula de cobre 2,25*10-10m. Los diámetros de las moléculas de gas son del mismo orden. Por ejemplo, el diámetro de una molécula de hidrógeno. 2,47*10-10m, dióxido de carbono - 3,32*10-10m. Esto significa que la molécula tiene un diámetro del orden de 10-10 metros. En longitud 1cm En las cercanías se pueden ubicar 100 millones de moléculas.
Estimemos la masa de una molécula, por ejemplo el azúcar (C 12 H 22 O 11). Para ello necesitas una masa de kilomoles de azúcar. (μ = 342,31 kg/kmol) dividido por el número de Avogadro, es decir, por el número de moléculas en
« Física - Grado 10 "
¿Qué objetos físicos (sistemas) estudia la física molecular?
¿Cómo distinguir entre fenómenos mecánicos y térmicos?
La teoría cinética molecular de la estructura de la materia se basa en tres afirmaciones:
1) la materia se compone de partículas;
2) estas partículas se mueven aleatoriamente;
3) las partículas interactúan entre sí.
Cada afirmación está estrictamente probada mediante experimentos.
Las propiedades y el comportamiento de todos los cuerpos, sin excepción, están determinados por el movimiento de partículas que interactúan entre sí: moléculas, átomos o incluso formaciones más pequeñas: partículas elementales.
Estimación de tamaños moleculares. Para estar completamente seguro de la existencia de moléculas es necesario determinar sus tamaños. La forma más sencilla de hacerlo es observar una gota de aceite, como el de oliva, esparcida por la superficie del agua. El petróleo nunca ocupará toda la superficie si tomamos un recipiente lo suficientemente ancho (Fig. 8.1). Es imposible forzar una gota con un volumen de 1 mm 2 a extenderse de modo que ocupe una superficie de más de 0,6 m 2. Supongamos que cuando el aceite se extiende sobre su área máxima, forma una capa de sólo una molécula de espesor: una “capa monomolecular”. El espesor de esta capa es fácil de determinar y así estimar el tamaño de la molécula del aceite de oliva.
El volumen V de la capa de aceite es igual al producto de su superficie S por el espesor d de la capa, es decir, V = Sd. Por tanto, el tamaño lineal de la molécula de aceite de oliva es:
Dispositivos modernos Le permiten ver e incluso medir átomos y moléculas individuales. La figura 8.2 muestra una micrografía de la superficie de una oblea de silicio, donde las protuberancias son átomos de silicio individuales. Estas imágenes se obtuvieron por primera vez en 1981 utilizando complejos microscopios de túnel.
Los tamaños de las moléculas, incluido el aceite de oliva, son mayores que los tamaños de los átomos. El diámetro de cualquier átomo es de aproximadamente 10 -8 cm, dimensiones tan pequeñas que resultan difíciles de imaginar. En tales casos, recurren a comparaciones.
Aqui esta uno de ellos. Si aprietas los dedos en un puño y lo agrandas al tamaño de un globo, entonces el átomo con el mismo aumento adquirirá el tamaño de un puño.
Número de moléculas.
Con tamaños moleculares muy pequeños, su número en cualquier cuerpo macroscópico es enorme. Calculemos el número aproximado de moléculas en una gota de agua con una masa de 1 gy, por tanto, un volumen de 1 cm 3.
El diámetro de una molécula de agua es aproximadamente 3 · 10 -8 cm, considerando que cada molécula de agua, con un denso empaquetamiento de moléculas, ocupa un volumen (3 · 10 -8 cm) 3, puedes encontrar el número de moléculas en una gota dividiendo el volumen de la gota (1 cm 3) por el volumen, por molécula:
Masa de moléculas.
Las masas de las moléculas y átomos individuales son muy pequeñas. Calculamos que 1 g de agua contiene 3,7 · 10 22 moléculas. Por tanto, la masa de una molécula de agua (H 2 0) es igual a:
Las moléculas de otras sustancias tienen una masa del mismo orden, excluidas las moléculas enormes. materia orgánica; por ejemplo, las proteínas tienen una masa cientos de miles de veces mayor que la masa de los átomos individuales. Pero aún así, sus masas en escalas macroscópicas (gramos y kilogramos) son extremadamente pequeñas.
Peso molecular relativo.
Dado que las masas de las moléculas son muy pequeñas, es conveniente utilizar valores de masa relativos en lugar de absolutos en los cálculos.
Según un acuerdo internacional, las masas de todos los átomos y moléculas se comparan con la masa de un átomo de carbono (la llamada escala de masas atómicas del carbono).
La masa molecular (o atómica) relativa M r de una sustancia es la relación entre la masa m 0 de una molécula (o átomo) de una sustancia determinada y la masa de un átomo de carbono:
Se han medido con precisión las masas atómicas relativas de todos los elementos químicos. Sumando las masas atómicas relativas de los elementos que forman una molécula de una sustancia, podemos calcular la masa molecular relativa de la sustancia. Por ejemplo, el peso molecular relativo del dióxido de carbono CO 2 es aproximadamente 44, ya que el peso molecular relativo masa atomica el carbono es casi igual a 12 y el oxígeno es aproximadamente 16: 12 + 2 16 = 44.
La comparación de átomos y moléculas con la masa de un átomo de carbono fue adoptada en 1961. razón principal Esta elección se debe al hecho de que el carbono forma parte de una gran cantidad de compuestos químicos diferentes. El multiplicador se introdujo de modo que las masas relativas de los átomos se acercaran a los números enteros.
Masa molar de agua:
Si las moléculas de un líquido están apretadas y cada una de ellas cabe en un cubo con un volumen de V 1 con costilla d, Eso .
Volumen de una molécula: ,donde: Vm una oración, N / A- El número de Avogadro.
Volumen de un mol de líquido: , donde: METRO- su masa molar es su densidad.
Diámetro de la molécula:
Calculando tenemos: 
Peso molecular relativo del aluminio Mr=27. Determinar sus principales características moleculares.
1. Masa molar de aluminio: M=Mr. 10 -3 M = 27 . 10-3
Encuentre la concentración de moléculas de helio (M = 4,10 -3 kg/mol) en condiciones normales (p = 10 5 Pa, T = 273 K), su velocidad cuadrática media y densidad del gas. ¿Desde qué profundidad en una masa de agua flota una burbuja de aire si su volumen se duplica?No sabemos si la temperatura del aire en la burbuja sigue siendo la misma. Si es igual, entonces el proceso de ascenso se describe mediante la ecuación pV=constante. Si cambia, entonces la ecuación pV/T=constante.
Evaluemos si cometemos un gran error si descuidamos el cambio de temperatura.
Supongamos que tenemos el resultado más desfavorable: haga mucho calor y la temperatura del agua en la superficie del depósito alcance +25 0 C (298 K). En el fondo, la temperatura no puede ser inferior a +4 0 C (277 K), ya que esta temperatura corresponde a la densidad máxima del agua. Por tanto, la diferencia de temperatura es de 21K. En relación con la temperatura inicial, este valor es %%. Es poco probable que nos encontremos con una masa de agua cuya diferencia de temperatura entre la superficie y el fondo sea igual al valor indicado. Además, la burbuja flota bastante rápido y es poco probable que tenga tiempo de calentarse por completo durante el ascenso. Por lo tanto, el error real será significativamente menor y podemos ignorar por completo el cambio en la temperatura del aire en la burbuja y usar la ley de Boyle-Mariotte para describir el proceso: pag 1 V 1 =p 2 V 2, Dónde: página 1- presión del aire en la burbuja en profundidad h (p 1 = p atm. + rgh), p 2- presión del aire en la burbuja cerca de la superficie. p 2 = p atm.
 |
(p atm + rgh)V =p atm 2V; ;
|
El aire está bloqueado en un vaso al revés. El problema es que el vidrio comienza a hundirse sólo a cierta profundidad. Aparentemente, si se suelta a una profundidad inferior a una cierta profundidad crítica, flotará (suponiendo que el vidrio esté colocado estrictamente verticalmente y no se vuelque).
El nivel por encima del cual el vidrio flota y por debajo del cual se hunde se caracteriza por la igualdad de fuerzas aplicadas al vidrio desde diferentes lados.
Las fuerzas que actúan sobre el vidrio en dirección vertical son la fuerza gravitacional hacia abajo y la fuerza de flotación hacia arriba.
La fuerza de flotación está relacionada con la densidad del líquido en el que se coloca el vaso y el volumen de líquido desplazado por él.
La fuerza de gravedad que actúa sobre un vaso es directamente proporcional a su masa.
Del contexto del problema se deduce que a medida que el vidrio se hunde, la fuerza hacia arriba disminuye. Una disminución de la fuerza de flotabilidad solo puede ocurrir debido a una disminución en el volumen del líquido desplazado, ya que los líquidos son prácticamente incompresibles y la densidad del agua en la superficie y a cierta profundidad es la misma.
Una disminución en el volumen de líquido desplazado puede ocurrir debido a la compresión del aire en el vidrio, lo que, a su vez, puede ocurrir debido a un aumento de presión. El cambio de temperatura a medida que se sumerge el vidrio se puede ignorar si no estamos interesados en una precisión demasiado alta del resultado. La justificación correspondiente se da en el ejemplo anterior.
La relación entre la presión del gas y su volumen a temperatura constante se expresa mediante la ley de Boyle-Mariotte.
En realidad, la presión del líquido aumenta con la profundidad y se transmite por igual en todas direcciones, incluso hacia arriba.
La presión hidrostática es directamente proporcional a la densidad del líquido y su altura (profundidad de inmersión).
Habiendo anotado como ecuación inicial la ecuación que caracteriza el estado de equilibrio del vidrio, sustituyendo secuencialmente en ella las expresiones encontradas durante el análisis del problema y resolviendo la ecuación resultante para la profundidad deseada, llegamos a la conclusión de que para Para obtener una respuesta numérica necesitamos conocer los valores de densidad del agua, presión atmosférica, masa del vidrio, su volumen y aceleración de caída libre.
Todos los argumentos realizados se pueden visualizar de la siguiente manera:
Como no hay datos en el texto del problema, lo configuraremos nosotros mismos.
Dado:
Densidad del agua r=10 3 kg/m 3.
Presión atmosférica 10 5 Pa.
Volumen del vaso 200 ml = 2 00. 10 -3 litros = 2. 10-4m3.
La masa del vaso es 50 g = 5. 10-2 kilos.
Aceleración de la gravedad g = 10 m/s 2.
Solución numérica:
|
El problema de un globo que se eleva, al igual que el problema de un vaso que se hunde, puede clasificarse como un problema estático.
La bola comenzará a subir de la misma manera que el vaso a hundirse, tan pronto como se altere la igualdad de fuerzas aplicadas a estos cuerpos y dirigidas hacia arriba y hacia abajo. La pelota, al igual que el vaso, está sujeta a la fuerza de gravedad dirigida hacia abajo y a la fuerza de flotación dirigida hacia arriba.
La fuerza de flotación está relacionada con la densidad del aire frío que rodea la pelota. Esta densidad se puede encontrar a partir de la ecuación de Mendeleev-Clapeyron.
La fuerza de gravedad es directamente proporcional a la masa de la pelota. La masa de la pelota, a su vez, está formada por la masa del caparazón y la masa de aire caliente en su interior. La masa de aire caliente también se puede encontrar a partir de la ecuación de Mendeleev-Clapeyron.
Esquemáticamente, el razonamiento se puede mostrar de la siguiente manera:
A partir de la ecuación, puede expresar la cantidad deseada, estimar los posibles valores de las cantidades necesarias para obtener una solución numérica al problema, sustituir estas cantidades en la ecuación resultante y encontrar la respuesta en forma numérica.
Un recipiente cerrado contiene 200 g de helio. El gas sufre un proceso complejo. El cambio en sus parámetros se refleja en la gráfica de volumen versus temperatura absoluta.1. Exprese la masa del gas en SI.
2. ¿Cuál es la masa molecular relativa de este gas?
3. ¿Cuál es la masa molar de este gas (en SI)?
4. ¿Cuál es la cantidad de sustancia contenida en el recipiente?
5. ¿Cuántas moléculas de gas hay en el recipiente?
6. ¿Cuál es la masa de una molécula de este gas?
7. Nombra los procesos en las secciones 1-2, 2-3, 3-1.
8. Determine el volumen de gas en los puntos 1,2, 3, 4 en ml, l, m 3.
9. Determine la temperatura del gas en los puntos 1,2, 3, 4 a 0 C, K.
10. Determine la presión del gas en los puntos 1, 2, 3, 4 en mm. rt. Arte. , cajero automático, Pensilvania.
11. Representa este proceso en una gráfica de presión versus temperatura absoluta.
12. Representa este proceso en una gráfica de presión versus volumen.
Instrucciones para la solución:
1. Ver condición.
2. El peso molecular relativo de un elemento se determina mediante la tabla periódica.
3. M=Señor·10 -3 kg/mol.
7. pag=const - isobárico; V=const-isocórico; t=constante - isotérmico.
8, 1 m 3 = 10 3 l; 1 litro = 10 3 ml. 9. T=t+ 273. 10. 1 cajero automático. = 10 5 Pa = 760 mm Hg. Arte.
8-10. Puedes usar la ecuación de Mendeleev-Clapeyron, o leyes de los gases Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles.
Respuestas al problema
| metro = 0,2 kg | |||||||
| Señor r = 4 | |||||||
| M = 4·10-3 kg/mol | |||||||
| norte = 50 moles | |||||||
| norte = 3 10 25 | |||||||
| metro = 6,7 10-27 kg | |||||||
| 1 - 2 - isobárico | |||||||
| 2 - 3 - isocórico | |||||||
| 3 - 1 - isotérmico | |||||||
| № | ml | yo | metros 3 | ||||
| 2 10 5 | 0,2 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 4 10 5 | 0,4 | ||||||
| № | 0ºC | A | |||||
| № | mmHg. | Cajero automático | Pensilvania | ||||
| 7,6 10 3 | 10 6 | ||||||
| 7,6 10 3 | 10 6 | ||||||
| 2.28 10 3 | 0,3 10 6 | ||||||
| 3.8 10 3 | 0,5 10 6 | ||||||
 |
 |
||||||
