Kuva molekyylirakenne ruumiit ensi silmäyksellä ei ole samaa mieltä tavanomaisen kokemuksemme kanssa: emme havaitse näitä yksittäisiä hiukkasia, kehot näyttävät meistä jatkuvilta. Tätä väitettä ei kuitenkaan voida pitää vakuuttavana. M. V. Lomonosov kirjoitti eräässä teoksessaan: "On myös mahdotonta kieltää liikettä siellä, missä silmä ei sitä näe; joka kieltää puiden lehtien ja oksien liikkumisen voimakkaassa tuulessa, vaikka etäältä hän ei huomaa liikettä. Kuten täällä, syrjäisyyden vuoksi, niin kuumissa kappaleissa aineen hiukkasten pienuuden vuoksi liike on piilossa näkyviltä. Joten syy näennäiseen erimielisyyteen on se, että atomit ja molekyylit ovat erittäin pieniä.
Parhaassa optisessa mikroskoopissa, jonka avulla voidaan erottaa esineet, joiden mitat ovat vähintään , on mahdotonta tarkastella yksittäisiä molekyylejä, edes suurimpia. Useat epäsuorat menetelmät mahdollistivat kuitenkin paitsi luotettavan molekyylien ja atomien olemassaolon osoittamisen, myös niiden koon määrittämisen. Joten vetyatomin kokoa voidaan pitää yhtä suurena; vetymolekyylin pituus, eli sen muodostavien kahden atomin keskusten välinen etäisyys on yhtä suuri. On olemassa suurempia molekyylejä, esimerkiksi proteiinimolekyylit (albumiini) ovat . Viime vuosina erityisen pienikokoisten esineiden - elektronimikroskoopin - laitteen ansiosta on tullut mahdollista valokuvata paitsi suuria molekyylejä myös atomeja.
Se, että molekyylien koot ovat äärimmäisen pieniä, voidaan päätellä jopa ilman mittauksia perustuen mahdollisuuteen saada hyvin pieniä määriä erilaisia aineita. Laimentamalla mustetta (esimerkiksi vihreää) litraan puhdasta vettä ja sitten laimentamalla tämä liuos uudelleen litraan vettä, saamme kerran laimennuksen. Siitä huolimatta näemme, että jälkimmäisellä ratkaisulla on havaittava vihreä väri ja samalla se on täysin homogeeninen. Siksi pienimmässä tilavuudessa, jonka silmä voi vielä havaita, jopa tällä laimennuksella, on paljon väriainemolekyylejä, mikä osoittaa, kuinka pieniä nämä molekyylit ovat.
Kulta voidaan litistää paksuiksi levyiksi, ja käsittelemällä tällaisia levyjä kaliumsyanidin vesiliuoksella voidaan saada paksuja kultalevyjä. Siksi kultamolekyylin koko on paljon pienempi kuin yksi sadasosa mikrometristä.
Kuvissa kuvaamme molekyylejä pallojen muodossa. Molekyyleillä (ja kuten myöhemmin näemme, atomeilla) on kuitenkin erilainen rakenne eri aineille, usein melko monimutkainen. Esimerkiksi yksinkertaisten "molekyylien" kuten (kuva 370), mutta myös verrattoman monimutkaisempien, useita tuhansia atomeja sisältävien, muoto ja rakenne tunnetaan.
Kuva 370. Kaaviot vesimolekyylien (a) ja hiilidioksidin (b) rakenteesta
Haluaisin puhua tärkeistä asioista, joita harvoin selitetään siivousjärjestelmiä myyvien yritysten verkkosivuilla, mutta on paljon mukavampaa ymmärtää, mistä on kyse valittaessa suodatinta perheellesi tai työhön. Tämä yleiskatsaus esittelee joitakin tärkeitä näkökohtia, jotka on otettava huomioon suodatinta valittaessa.
Mikä on mikroni ja nanometri?
Jos etsit vedensuodatinta, törmäsit todennäköisesti nimeen "mikroni". Mitä tulee mekaanisiin patruunoihin, voit usein nähdä lauseita, kuten "yksikkö suodattaa karkeita likahiukkasia jopa 10 mikronia tai enemmän." Mutta kuinka paljon on 10 mikronia? Haluaisin tietää, millaista likaa ja käyttöä 10 mikronille suunniteltu patruuna jää huomaamatta. Kalvoista (olipa kyseessä virtaussuodatin tai käänteisosmoosi) käytetään toista termiä - nanometriä, joka on myös vaikea esittää kokoa. Yksi mikroni on 0,001 millimetriä, eli jos jaat ehdollisesti yhden millimetrin 1000 jakoon, saamme vain 1 mikronin. Nanometri on 0,001 mikronia, mikä on olennaisesti millimetrin miljoonasosa. Nimet "mikroni" ja "nanometri" on keksitty yksinkertaistamaan tällaisten pienten lukujen esittämistä.
Mikroneja käytetään useimmiten edustamaan polypropeeni- tai hiilipatruunoiden tuottaman suodatussyvyyttä, nanometrejä kuvaamaan ultrasuodatuksen tai käänteisosmoosikalvojen tuottamaa suodatustasoa.
Miten vedensuodattimet eroavat toisistaan?
Suodattimia on 3 päätyyppiä: virtaussuodattimet, virtaussuodattimet ultrasuodatuskalvolla (kalvolla) ja käänteisosmoosisuodattimet. Mikä on tärkein ero näiden järjestelmien välillä? Virtaussuodatinta voidaan pitää peruspuhdistuksena, koska se harvoin puhdistaa vettä juomatilaan - toisin kuin kahdessa muussa suodatintyypissä, juoksevan veden jälkeen vesi täytyy keittää ennen juomista (poikkeuksia ovat järjestelmät, jotka sisältävät Aragonia, Aqualenia ja Ecomix-materiaali). Kalvosuodattimet- Ultrasuodatuskalvolla varustetut suodattimet puhdistavat veden kaikenlaisista epäpuhtauksista, mutta jättävät veden suolatasapainon ennalleen - eli luonnollinen kalsium, magnesium ja muut mineraalit jäävät veteen. Käänteisosmoosijärjestelmä puhdistaa veden täydellisesti, mukaan lukien mineraalit, bakteerit, suolat - suodattimen ulostulossa vesi sisältää, kummallista kyllä, vain vesimolekyylejä.
Kloori on ovelin veden saasteista.
Yleensä veden puhdistamiseen saasteesta kalvojärjestelmä, kalvon huokosten tulee olla pienempiä kuin elementin mitat. Tämä ei kuitenkaan toimi kloorin kanssa, koska sen molekyylin koko on yhtä suuri kuin vesimolekyylin koko, ja jos kalvon huokoset tehdään pienemmiksi kuin kloorin koko, niin vesi ei myöskään pääse läpäisemään . Tässä on sellainen paradoksi. Siksi kaikissa käänteisosmoosijärjestelmissä osana esisuodattimia ja jälkisuodattimia on hiilipatruunat, jotka puhdistavat kloorin perusteellisesti vedestä. Ja huomaa, koska tärkein " päänsärky"Ukrainalainen vesi on täsmälleen klooria, jos haluat ostaa käänteisosmoosia, kannattaa valita järjestelmä, jossa on kaksi hiilipatruunaa esisuodattimessa - tämä osoittaa puhdistuksen laadun.
Toivomme, että annetuista tiedoista on ollut sinulle hyötyä. Lisätietoja löytyy verkkosivuilta
Molekyyleillä on eri kokoja ja muotoja. Selvyyden vuoksi kuvaamme molekyylin pallon muodossa kuvitellen, että sen peittää pallomainen pinta, jonka sisällä ovat sen atomien elektronikuoret (kuva 4, a). Nykyaikaisten käsitteiden mukaan molekyyleillä ei ole geometrisesti määriteltyä halkaisijaa. Siksi sovittiin, että kahden molekyylin keskipisteiden välinen etäisyys (kuva 4b) otetaan molekyylin halkaisijaksi d, niin lähelle, että niiden väliset vetovoimat tasapainottavat hylkimisvoimat.
Kemian kurssista "tiedetään, että minkä tahansa aineen kilogramma-molekyyli (kilomoli) sisältää sen aggregaatiotilasta riippumatta saman määrän molekyylejä, joita kutsutaan Avogadro-luvuksi, nimittäin N A \u003d 6,02 * 10 26 molekyyliä.
Arvioidaan nyt molekyylin, esimerkiksi veden, halkaisija. Tätä varten jaamme kilomoolin vettä Avogadro-luvulla. Kilomoolilla vettä on massa 18 kg. Olettaen, että vesimolekyylit sijaitsevat lähellä toisiaan ja sen tiheyttä 1000 kg / m 3, voimme sanoa sen 1 kmol vesi vie tilavuuden V \u003d 0,018 m 3. Tilavuus vesimolekyyliä kohti
Ottamalla molekyylin palloksi ja käyttämällä pallon tilavuuskaavaa, laskemme likimääräisen halkaisijan, muuten vesimolekyylin lineaarisen koon:
Kuparimolekyylin halkaisija 2,25*10 -10 m. Kaasumolekyylien halkaisijat ovat samaa luokkaa. Esimerkiksi vetymolekyylin halkaisija 2,47 * 10 -10 m, hiilidioksidi - 3,32*10 -10 m. Joten molekyylin halkaisija on luokkaa 10-10 m. Pituuden suhteen 1 cm Lähellä voi olla 100 miljoonaa molekyyliä.
Arvioidaan molekyylin, esimerkiksi sokerin (C 12 H 22 O 11) massa. Tätä varten tarvitset kilomoolia sokeria (μ = 342,31 kg/kmol) jaettuna Avogadro-luvulla, eli sisällä olevien molekyylien lukumäärällä
« Fysiikka - luokka 10 "
Mitä fyysisiä objekteja (järjestelmiä) molekyylifysiikka tutkii?
Kuinka erottaa mekaaniset ja lämpöilmiöt?
Aineen rakenteen molekyylikineettinen teoria perustuu kolmeen väitteeseen:
1) aine koostuu hiukkasista;
2) nämä hiukkaset liikkuvat satunnaisesti;
3) hiukkaset vuorovaikuttavat toistensa kanssa.
Jokainen väite on tiukasti todistettu kokein.
Kaikkien kappaleiden ominaisuudet ja käyttäytyminen poikkeuksetta määräytyy toistensa kanssa vuorovaikutuksessa olevien hiukkasten liikkeen perusteella: molekyylit, atomit tai jopa pienemmät muodostelmat - alkuainehiukkaset.
Molekyylien koon arviointi. Jotta voidaan olla täysin varma molekyylien olemassaolosta, on tarpeen määrittää niiden koko. Helpoin tapa tehdä tämä on tarkkailla öljypisaran, kuten oliiviöljyn, leviämistä veden pinnalle. Öljy ei koskaan peitä koko pintaa, jos otamme riittävän leveän astian (kuva 8.1). 1 mm 2:n pisaraa on mahdotonta pakottaa leviämään niin, että sen pinta-ala on yli 0,6 m 2. Oletetaan, että kun öljy leviää suurimmalle alueelle, se muodostaa kerroksen, jonka paksuus on vain yksi molekyyli - "monomolekulaarinen kerros". Tämän kerroksen paksuus on helppo määrittää ja siten arvioida oliiviöljymolekyylin koko.
Öljykerroksen tilavuus V on yhtä suuri kuin sen pinta-alan S ja kerroksen paksuuden d tulo, eli V = Sd. Siksi oliiviöljymolekyylin lineaarinen koko on:
Nykyaikaiset kodinkoneet voit nähdä ja jopa mitata yksittäisiä atomeja ja molekyylejä. Kuvassa 8.2 on mikrovalokuva piikiekon pinnasta, jossa kohoumat ovat yksittäisiä piiatomeja. Tällaisia kuvia opittiin ottamaan ensimmäisen kerran vuonna 1981 käyttämällä monimutkaisia tunnelimikroskooppeja.
Molekyylit, mukaan lukien oliiviöljy, ovat suurempia kuin atomit. Minkä tahansa atomin halkaisija on noin 10 -8 cm Nämä mitat ovat niin pieniä, että niitä on vaikea kuvitella. Tällaisissa tapauksissa käytetään vertailuja.
Tässä on yksi niistä. Jos sormet puristetaan nyrkkiin ja suurennetaan maapallon kokoisiksi, atomista tulee samalla suurennuksella nyrkin kokoinen.
Molekyylien lukumäärä.
Hyvin pienikokoisilla molekyyleillä niiden määrä makroskooppisessa kappaleessa on valtava. Laskemme likimääräisen molekyylien lukumäärän vesipisarassa, jonka massa on 1 g ja siten tilavuus 1 cm 3.
Vesimolekyylin halkaisija on noin 3 10 -8 cm. Olettaen, että jokainen vesimolekyyli, jossa on tiheä molekyylipakkaus, vie tilavuuden (3 10 -8 cm) 3, saadaan pisarassa olevien molekyylien lukumäärä jakamalla pisaran tilavuus (1 cm 3) tilavuuden mukaan, per molekyyli:
Molekyylien massa.
Yksittäisten molekyylien ja atomien massat ovat hyvin pieniä. Laskimme, että 1 g vettä sisältää 3,7 10 22 molekyyliä. Siksi yhden vesimolekyylin massa (H 2 0) on yhtä suuri kuin:
Muiden aineiden molekyylien massa on samaa luokkaa, lukuun ottamatta suuria molekyylejä eloperäinen aine; esimerkiksi proteiinien massa on satoja tuhansia kertoja suurempi kuin yksittäisten atomien massa. Mutta silti niiden massat makroskooppisessa mittakaavassa (grammaa ja kilogrammaa) ovat erittäin pieniä.
Suhteellinen molekyylipaino.
Koska molekyylien massat ovat hyvin pieniä, laskelmissa on kätevää käyttää massojen absoluuttisia arvoja, vaan suhteellisia arvoja.
Kansainvälisen sopimuksen mukaan kaikkien atomien ja molekyylien massoja verrataan hiiliatomin massaan (ns. atomimassojen hiiliasteikko).
Aineen suhteellinen molekyylimassa (tai atomimassa) M r on tietyn aineen molekyylin (tai atomin) massan m 0 suhde hiiliatomin massaan:
Kaikkien kemiallisten alkuaineiden suhteelliset atomimassat mitataan tarkasti. Lisäämällä aineen molekyylin muodostavien alkuaineiden suhteelliset atomimassat, voimme laskea aineen suhteellisen molekyylipainon. Esimerkiksi hiilidioksidin CO 2 suhteellinen molekyylipaino on noin 44, koska suhteellinen atomimassa hiili on melkein yhtä suuri kuin 12 ja happi on noin 16: 12 + 2 16 = 44.
Atomien ja molekyylien vertailu hiiliatomin massaan otettiin käyttöön vuonna 1961. pääsyy Tämä valinta on se, että hiiltä sisältyy valtavaan määrään erilaisia kemiallisia yhdisteitä. Kerroin otetaan käyttöön niin, että atomien suhteelliset massat ovat lähellä kokonaislukuja.
Veden moolimassa:
Jos nesteen molekyylit ovat tiiviisti pakattu ja jokainen niistä mahtuu tilavuuskuutioon V 1 kylkiluun kanssa d, Tuo.
Yhden molekyylin tilavuus: , jossa: Vm yksi myyrä N A on Avogadron numero.
Yhden nestemoolin tilavuus: , jossa: M- sen moolimassa on sen tiheys.
Molekyylin halkaisija:
Laskettaessa meillä on: 
Alumiinin suhteellinen molekyylipaino Mr=27. Määritä sen tärkeimmät molekyyliominaisuudet.
1. Alumiinin moolimassa: M = Mr. 10-3 M = 27. 10-3
Selvitä molekyylien heliumin pitoisuus (M = 4,10 -3 kg / mol) normaaleissa olosuhteissa (p = 10 5 Pa, T = 273K), niiden neliönopeus ja kaasutiheys. Mistä syvyydestä ilmakupla kelluu lammessa, jos sen tilavuus kaksinkertaistuu?Emme tiedä, pysyykö kuplan ilman lämpötila samana. Jos se on sama, niin nousuprosessi kuvataan yhtälöllä pV = vakio. Jos se muuttuu, niin yhtälö pV/T = vakio.
Arvioidaan, teemmekö suuren virheen, jos jätämme huomiotta lämpötilan muutoksen.
Oletetaan, että meillä on epäedullisin lopputulos: Olkoon sää erittäin kuuma ja veden lämpötila säiliön pinnalla saavuttaa +25 0 C (298 K). Pohjassa lämpötila ei saa olla alle +4 0 C (277 K), koska tämä lämpötila vastaa veden maksimitiheyttä. Lämpötilaero on siis 21K. Alkulämpötilaan suhteutettuna tämä arvo on %. On epätodennäköistä, että kohtaamme sellaista säiliötä, jonka pinnan ja pohjan lämpötilaero on sama kuin nimetty arvo. Lisäksi kupla nousee tarpeeksi nopeasti ja on epätodennäköistä, että nousun aikana se ehtii lämmetä täysin. Siten todellinen virhe on paljon pienempi ja voimme täysin jättää huomioimatta ilman lämpötilan muutoksen kuplassa ja käyttää Boyle-Mariotte-lakia kuvaamaan prosessia: p 1 V 1 \u003d p 2 V 2, Missä: p1- ilmanpaine kuplassa syvyydessä h (p 1 = p atm. + rgh), p 2 on ilmanpaine kuplassa lähellä pintaa. p 2 = p atm.
 |
(p atm + rgh) V = p atm 2V; ;
|
Ylöspäin käännetty lasi on täynnä ilmaa. Ongelmana on, että lasi alkaa vajota vain tietyssä syvyydessä. Ilmeisesti, jos se vapautetaan syvyydellä, joka on pienempi kuin jokin kriittinen syvyys, se kelluu (oletetaan, että lasi on tiukasti pystysuorassa eikä kaadu).
Tasolle, jonka yläpuolella lasi kelluu ja jonka alapuolelle se uppoaa, on ominaista lasiin eri puolilta kohdistettujen voimien yhtäläisyys.
Lasiin pystysuunnassa vaikuttavat voimat ovat alaspäin suuntautuva painovoima ja ylöspäin suuntautuva kelluvuusvoima.
Kelluva voima liittyy nesteen tiheyteen, johon lasi asetetaan, ja sen syrjäyttämän nesteen tilavuuteen.
Lasiin vaikuttava painovoima on suoraan verrannollinen sen massaan.
Ongelman kontekstista seuraa, että kun lasi uppoaa, ylöspäin suuntautuva voima pienenee. Nostevoiman pieneneminen voi tapahtua vain johtuen syrjäytyneen nesteen tilavuuden pienenemisestä, koska nesteet ovat käytännössä kokoonpuristumattomia ja veden tiheys pinnalla ja jossain syvyydessä on sama.
Syrjäytyneen nesteen tilavuus voi pienentyä lasissa olevan ilman puristumisesta johtuen, mikä puolestaan voi johtua paineen noususta. Lasin uppoamisen aiheuttama lämpötilan muutos voidaan jättää huomiotta, jos emme ole kiinnostuneita tuloksen liian korkeasta tarkkuudesta. Vastaava perustelu on annettu edellisessä esimerkissä.
Kaasun paineen ja sen tilavuuden välinen suhde vakiolämpötilassa ilmaistaan Boylen-Mariotten lailla.
Nesteen paine todella kasvaa syvyyden myötä ja välittyy kaikkiin suuntiin, myös ylöspäin, tasaisesti.
Hydrostaattinen paine on suoraan verrannollinen nesteen tiheyteen ja sen korkeuteen (upotussyvyyteen).
Kirjoitettuamme alkuyhtälöksi lasin tasapainotilaa kuvaavan yhtälön, korvaamalla siihen peräkkäin ongelman analyysin aikana löydetyt lausekkeet ja ratkaistessaan tuloksena olevan yhtälön halutun syvyyden suhteen, tulemme siihen tulokseen, että Numeerisen vastauksen saamiseksi meidän on tiedettävä veden tiheyden, ilmanpaineen, lasin massan, sen tilavuuden ja vapaan pudotuksen kiihtyvyyden arvot.
Kaikki yllä olevat perustelut voidaan näyttää seuraavasti:
Koska tehtävän tekstissä ei ole dataa, asetamme sen itse.
Annettu:
Veden tiheys r=10 3 kg/m3.
Ilmanpaine 10 5 Pa.
Lasin tilavuus on 200 ml = 200. 10 -3 l \u003d 2. 10-4 m3.
Lasin massa on 50 g = 5. 10-2 kg.
Vapaapudotuskiihtyvyys g = 10 m/s 2 .
Numeerinen ratkaisu:
|
Ilmapallon nostamisen ongelma, kuten uppoavan lasin ongelma, voidaan luokitella staattiseksi ongelmaksi.
Pallo alkaa nousta samalla tavalla kuin lasi uppoaa heti, kun näihin kappaleisiin kohdistettujen ja ylös ja alaspäin suunnattujen voimien tasa-arvo rikotaan. Palloon, kuten lasiin, kohdistuu alaspäin suuntautuva painovoima ja ylöspäin suuntautuva kelluva voima.
Kelluva voima liittyy palloa ympäröivän kylmän ilman tiheyteen. Tämä tiheys löytyy Mendeleev-Clapeyron yhtälöstä.
Painovoima on suoraan verrannollinen pallon massaan. Pallon massa puolestaan koostuu kuoren massasta ja sen sisällä olevan kuuman ilman massasta. Kuuman ilman massa voidaan löytää myös Mendeleev-Clapeyron yhtälöstä.
Kaavamaisesti perustelut voidaan näyttää seuraavasti:
Yhtälöstä voidaan ilmaista haluttu arvo, arvioida ongelman numeerisen ratkaisun saamiseksi tarvittavien suureiden mahdolliset arvot, korvata nämä suureet tuloksena olevalla yhtälöllä ja löytää vastaus numeerisessa muodossa.
Suljetussa astiassa on 200 g heliumia. Kaasu käy läpi monimutkaisen prosessin. Sen parametrien muutos näkyy kaaviossa tilavuuden riippuvuudesta absoluuttisesta lämpötilasta.1. Ilmaise kaasun massa SI:nä.
2. Mikä on tämän kaasun suhteellinen molekyylipaino?
3. Mikä on tämän kaasun moolimassa (SI)?
4. Mikä on astian sisältämän aineen määrä?
5. Kuinka monta kaasumolekyyliä astiassa on?
6. Mikä on tietyn kaasun yhden molekyylin massa?
7. Nimeä prosessit osioissa 1-2, 2-3, 3-1.
8. Määritä kaasun tilavuus pisteissä 1,2, 3, 4 ml, l, m 3.
9. Määritä kaasun lämpötila pisteissä 1,2, 3, 4 lämpötilassa 0 C, K.
10. Määritä kaasun paine pisteissä 1, 2, 3, 4 mm. rt. Taide. , pankkiautomaatti, pa.
11. Piirrä tämä prosessi paineen ja absoluuttisen lämpötilan kuvaajalle.
12. Piirrä tämä prosessi paine-tilavuuskäyrästölle.
Ratkaisuohjeet:
1. Katso kunto.
2. Alkuaineen suhteellinen molekyylipaino määritetään jaksollisen taulukon avulla.
3. M = M r 10-3 kg/mol.
7. s=const - isobarinen; V=vakio-isokoorinen; T=vakio - isoterminen.
8. 1 m 3 \u003d 10 3 l; 1 l \u003d 10 3 ml. 9. T = t+ 273.10.1 atm. \u003d 10 5 Pa \u003d 760 mm Hg. Taide.
8-10. Voit käyttää Mendeleev-Clapeyron-yhtälöä tai kaasulakeja Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles.
Vastaukset ongelmaan
| m = 0,2 kg | |||||||
| M r = 4 | |||||||
| M = 4 10-3 kg/mol | |||||||
| n = 50 mol | |||||||
| N = 3 10 25 | |||||||
| m = 6,7 10-27 kg | |||||||
| 1 - 2 - isobarinen | |||||||
| 2 - 3 - isokorinen | |||||||
| 3 - 1 - isoterminen | |||||||
| № | ml | l | m 3 | ||||
| 2 10 5 | 0,2 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 4 10 5 | 0,4 | ||||||
| № | 0 С | TO | |||||
| № | mmHg. | atm | Pa | ||||
| 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 | ||||||
 |
 |
||||||
