Jeg vil gjerne snakke om viktige ting som sjelden blir forklart på nettsidene til selskaper som selger rengjøringssystemer, men det er mye mer behagelig å forstå hva som står på spill når du velger et filter for familien eller jobben. Denne oversikten presenterer noen viktige aspekter å vurdere når du velger et filter.

Hva er mikron og nanometer?

Hvis du var på utkikk etter et vannfilter, så kom du mest sannsynlig over navnet "mikron". Når det kommer til mekaniske patroner, kan du ofte se setninger som "enheten filtrerer grove smusspartikler opp til 10 mikron eller mer." Men hvor mye er 10 mikron? Jeg vil gjerne vite hva slags forurensning og bruk en patron designet for 10 mikron vil savne. Når det gjelder membraner (det være seg et strømningsfilter eller omvendt osmose), brukes et annet begrep - en nanometer, som også er en vanskelig størrelse å representere. En mikron er 0,001 millimeter, det vil si at hvis du betinget deler en millimeter inn i 1000 divisjoner, får vi bare 1 mikron. En nanometer er 0,001 mikron, som i hovedsak er en milliondels millimeter. Navnene "mikron" og "nanometer" er laget for å forenkle representasjonen av så små tall.

Mikron brukes oftest for å representere dybden av filtrering produsert av polypropylen eller karbonpatroner, nanometer for å representere nivået av filtrering produsert av ultrafiltrering eller omvendt osmose membraner.

Hvordan er vannfiltre forskjellige?

Det er 3 hovedtyper av filtre: strømningsfiltre, strømningsfiltre med ultrafiltreringsmembran (membran) og omvendt osmosefiltre. Hva er hovedforskjellen mellom disse systemene? Et strømningsfilter kan betraktes som grunnleggende rensing, siden det sjelden renser vann til drikketilstand - det vil si, i motsetning til de to andre typene filtre, må du etter rennende vann koke vann før du drikker (unntakene er systemer som inneholder Aragon, Aqualen og Ecomix-materiale). Membranfiltre – filtre med ultrafiltreringsmembran renser vann fra alle typer forurensninger, men lar saltbalansen i vannet være intakt – det vil si at naturlig kalsium, magnesium og andre mineraler forblir i vannet. Det omvendte osmosesystemet renser vann fullstendig, inkludert mineraler, bakterier, salter - ved filterutløpet inneholder vannet, merkelig nok, bare vannmolekyler.

Klor er den mest utspekulerte av vannforurensningene.

Generelt, for å rense vann fra forurensninger med et membransystem, må porene i membranen være mindre enn dimensjonene til elementet. Dette fungerer imidlertid ikke med klor, siden størrelsen på molekylet er lik størrelsen på et vannmolekyl, og hvis porene i membranen gjøres mindre enn størrelsen på klor, vil vann heller ikke kunne passere . Her er et slikt paradoks. Derfor har alle omvendt osmosesystemer som del av forfiltre og som etterfilter karbonpatroner som grundig renser klor fra vann. Og merk, siden de viktigste " hodepine"Ukrainsk vann er nøyaktig klor, hvis du vil kjøpe omvendt osmose, bør du velge et system med to karbonpatroner i forfilteret - dette indikerer kvaliteten på rengjøringen.

Vi håper informasjonen har vært nyttig for deg. Mer informasjon finner du på nettsiden

Og et underavsnitt der generelt betraktet som moderne filtreringsmetoder basert på silprinsippet. Og antydet det membranrensere rense vann med forskjellig kvalitet, som avhenger av størrelsen på "cellene", som kalles porer, i disse silmembranene. Henholdsvis vann mikrofiltrering– Dette er den første teknologien fra membranvannrensesystemer, som vi skal vurdere.

Vannmikrofiltrering - vannrensing på nivå med store molekyler (makromolekyler), som asbestpartikler, maling, kullstøv, protozoiske cyster, bakterier, rust. Mens makrofiltrering (av vann) påvirker sand, store siltpartikler, store rustpartikler, etc.

Det kan grovt sies at partikkelstørrelsene som makrofiltrering filtrerer ut er partikler større enn 1 mikrometer (hvis en spesiell en-mikron patron brukes). Mens partikkelstørrelsen som mikrofiltrering fjerner er partikler fra 1 mikron til 0,1 mikron.

Du kan stille spørsmålet: "Men hvis partikler ned til 0,1 mikron fjernes, hvorfor kan ikke partikler så små som 100 mikron holdes tilbake ved hjelp av mikrofiltrering? Hvorfor skrive "fra 1 mikron til 0,1 mikron" - er dette en selvmotsigelse?"

Faktisk er det ingen spesiell motsetning. Faktisk vil mikrofiltrering av vann fjerne både bakterier og enorme biter av sand. Men hensikten med mikrofiltrering er ikke å fjerne store biter av sand. Målet med mikrofiltrering er hvordan man "fjerner partikler i et spesifisert størrelsesområde". Så hvordan ville O Større partikler vil ganske enkelt tette støveren og resultere i ekstra kostnader.

Så la oss gå videre til egenskapene til vannmikrofiltrering.

Siden partikler på 0,1-1 mikron i størrelse fjernes under mikrofiltrering, kan vi si det mikrofiltrering er en membranteknologi for vannrensing, som foregår på silmembraner med en porecellediameter på 0,1-1 mikron. Det vil si at på slike membraner fjernes alle stoffer som er større enn 0,5-1 mikron:

Hvor fullstendig de fjernes avhenger av diameteren på porene og den faktiske størrelsen på for eksempel bakterier. Så hvis bakterien er lang, men tynn, vil den lett krype gjennom porene i mikrofiltreringsmembranen. En tykkere sfærisk bakterie vil forbli på overflaten av "silen".

Den mest brukte mikrofiltreringen i næringsmiddelindustrien(for skummet melk, konsentrere juice) og i medisin(for primær tilberedning av medisinske råvarer). Mikrofiltrering brukes også innen industriell drikkevannsbehandling- hovedsakelig i vestlige land (for eksempel i Paris). Selv om det går rykter om at et av vannbehandlingsanleggene i Moskva også bruker mikrofiltreringsteknologi. Kanskje det er sant 🙂

Men det finnes også husholdningsfiltre basert på mikrofiltrering.

Det vanligste eksemplet er spor mikrofiltreringsmembraner. Spor fra ordet "spor", det vil si et spor, og dette navnet er assosiert med hvordan membraner av denne typen lages. Prosedyren er veldig enkel:

1. Polymerfilmen bombarderes av partikler, som på grunn av sin egen høye energi brenner spor i filmen - fordypninger av omtrent samme størrelse, siden partiklene som bombarderer overflaten har samme størrelse.
2. Deretter etses denne polymerfilmen i en løsning, for eksempel av en syre, slik at slagmerkene til partiklene blir gjennomsiktige.
3. Vel, så en enkel prosedyre for å tørke og fikse polymerfilmen på underlaget - og det er det, spormikrofiltreringsmembranen er klar!

Som et resultat har disse membranene en fast porediameter og lav porøsitet sammenlignet med andre membraner. membransystemer vannrensing. Og konklusjonen: på disse membranene vil partikler bare under en viss størrelse bli fjernet.

Det finnes også en mer sofistikert versjon av husho- mikrofiltreringsmembraner belagt med aktivert karbon . Det vil si at trinnene som er oppført ovenfor inkluderer ett trinn til - påføring av et tynt lag med. Disse membranene fjerner ikke bare bakterier og mekaniske urenheter, men også

• lukt,
• organisk materiale,
• etc.

Det bør tas i betraktning at for mikrofiltreringsmembraner det er en fare. Bakterier som ikke passerte gjennom membranen, begynne å leve på denne membranen og problemstilling produkter av livet deres i renset vann. Det vil si, det er det sekundær vannforgiftning. For å unngå dette, følg produsentens instruksjoner for regelmessig desinfisering av membranene.

Den andre faren er det bakterier vil begynne å spise disse membranene på egen hånd. Og de skal lage enorme hull i dem, som vil slippe inn de stoffene som membranen skal beholde. For å unngå at dette skjer, bør du kjøpe filtre basert på et bakterieresistent stoff (f.eks. keramiske mikrofiltreringsmembraner) eller være forberedt på hyppig utskifting av mikrofiltreringsmembraner.

Den hyppige utskiftingen av mikrofiltreringsmembraner er også ansporet av det faktum at de ikke utstyrt med spylemekanisme. Og porene i membranen er ganske enkelt tilstoppet med skitt. Membranene svikter.

I prinsippet alt om mikrofiltrering. Mikrofiltrering er en metode av ganske høy kvalitet for vannrensing. Derimot,

Den virkelige hensikten med mikrofiltrering er ikke tilberedning av vann til drikke (på grunn av risikoen for bakteriell forurensning), men den foreløpige tilberedningen av vann før de neste stadiene.

Mikrofiltreringstrinnet fjerner det meste av belastningen fra de påfølgende trinnene i vannbehandlingen.

Basert på materialer Hvordan velge et vannfilter: http://voda.blox.ua/2008/07/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-22.html

Molekyler har størrelser og ulike former. For klarhetens skyld vil vi avbilde et molekyl i form av en ball, og forestille oss at det er dekket av en sfærisk overflate, inni hvilken er elektronskallene til dets atomer (fig. 4, a). I følge moderne konsepter har ikke molekyler en geometrisk definert diameter. Derfor ble det avtalt å ta avstanden mellom sentrene til to molekyler (fig. 4b) som diameteren d til et molekyl, så nært at tiltrekningskreftene mellom dem balanseres av frastøtningskreftene.

Fra løpet av kjemi "er det kjent at et kilogram-molekyl (kilomol) av ethvert stoff, uavhengig av dets aggregeringstilstand, inneholder det samme antall molekyler, kalt Avogadro-tallet, nemlig N A \u003d 6,02 * 10 26 molekyler.

La oss nå anslå diameteren til et molekyl, for eksempel vann. For å gjøre dette deler vi volumet av en kilomol vann med Avogadro-tallet. En kilomol vann har en masse 18 kg. Forutsatt at vannmolekyler befinner seg nær hverandre og dens tetthet 1000 kg / m 3, det kan vi si 1 kmol vann opptar et volum V \u003d 0,018 m 3. Volum per vannmolekyl

Ved å ta molekylet som en ball og bruke ballvolumformelen, beregner vi den omtrentlige diameteren, ellers den lineære størrelsen på vannmolekylet:

Kobbermolekylets diameter 2,25*10 -10 m. Diametrene til gassmolekylene er av samme størrelsesorden. For eksempel diameteren til et hydrogenmolekyl 2,47 * 10 -10 m, karbondioksid - 3,32*10 -10 m. Så molekylet har en diameter i orden 10 -10 m. På lengde 1 cm 100 millioner molekyler kan være lokalisert i nærheten.

La oss beregne massen til et molekyl, for eksempel sukker (C 12 H 22 O 11). For å gjøre dette trenger du en masse kilomol sukker (μ = 342,31 kg/kmol) delt på Avogadro-tallet, dvs. på antall molekyler i

Kommunal utdanningsinstitusjon

"Grunnleggende ungdomsskole nr. 10"

Bestemme diameteren til molekyler

Laboratoriearbeid

Kunstner: Masaev Evgeniy

7. klasse "A"

Leder: Reznik A.V.

Guryevsky-distriktet

Introduksjon

I det studieår Jeg begynte å studere fysikk. Jeg lærte at kroppene som omgir oss består av bittesmå partikler - molekyler. Jeg lurte på hva størrelsen på molekylene er. På grunn av den svært lille størrelsen kan molekylene ikke sees med det blotte øye eller med et vanlig mikroskop. Jeg leste at molekyler bare kan sees med et elektronmikroskop. Forskere har bevist at molekylene til forskjellige stoffer er forskjellige fra hverandre, og molekylene til samme stoff er de samme. Jeg ønsket å måle diameteren til et molekyl i praksis. Men dessverre gir ikke skolens læreplan for studier av problemer av denne typen, og det viste seg å være en vanskelig oppgave å vurdere det alene, og jeg måtte studere litteraturen om metoder for å bestemme diameteren til molekyler.

Kapittel Jeg . molekyler

1.1 Fra teorien om spørsmålet

Et molekyl i moderne forstand er den minste partikkelen av et stoff som har alle sine kjemiske egenskaper. Molekylet er i stand til uavhengig eksistens. Den kan bestå av begge identiske atomer, for eksempel oksygen O 2, ozon O 3, nitrogen N 2, fosfor P 4, svovel S 6, etc., og fra forskjellige atomer: dette inkluderer molekyler av alle komplekse stoffer. De enkleste molekylene består av ett atom: disse er molekyler av inerte gasser - helium, neon, argon, krypton, xenon, radon. I de såkalte makromolekylære forbindelsene og polymerene kan hvert molekyl bestå av hundretusenvis av atomer.

Det eksperimentelle beviset på eksistensen av molekyler var det første som ble gitt mest overbevisende av den franske fysikeren J. Perrin i 1906 da han studerte brownsk bevegelse. Det, som Perrin viste, er resultatet av den termiske bevegelsen til molekyler - og ingenting annet.

Essensen av et molekyl kan også beskrives fra et annet synspunkt: et molekyl er et stabilt system som består av atomkjerner (identiske eller forskjellige) og omgivende elektroner, og Kjemiske egenskaper molekyler bestemmes av de ytre skallelektronene i atomene. Atomer kombineres til molekyler i de fleste tilfeller kjemiske bindinger. Vanligvis skapes en slik binding av ett, to eller tre par elektroner som deles av to atomer.

Atomer i molekyler er koblet til hverandre i en bestemt rekkefølge og fordelt i rommet på en bestemt måte. Bindinger mellom atomer har ulik styrke; det er estimert av mengden energi som må brukes for å bryte interatomiske bindinger.

Molekyler er preget av en viss størrelse og form. Forskjellige måter det ble bestemt at 1 cm 3 av enhver gass under normale forhold inneholder ca. 2,7 x 1019 molekyler.

For å forstå hvor stort dette tallet er, kan vi tenke oss at molekylet er en «murstein». Så hvis vi tar antall murstein lik antall molekyler i 1 cm 3 gass under normale forhold, og legger overflaten av hele kloden tett med dem, så vil de dekke overflaten med et lag 120 m høyt, som er nesten 4 ganger høyere enn høyden på en 10-etasjers bygning. Et stort antall molekyler per volumenhet indikerer en veldig liten størrelse på selve molekylene. For eksempel er massen til et vannmolekyl m=29,9 x 10 -27 kg. Følgelig er størrelsen på molekylene også liten. Diameteren til et molekyl anses å være minimumsavstanden der frastøtende krefter lar dem nærme seg hverandre. Konseptet om størrelsen på et molekyl er imidlertid betinget, siden ideene til klassisk fysikk på molekylære avstander ikke alltid er rettferdiggjort. Gjennomsnittlig størrelse på molekyler er omtrent 10-10 m.

Et molekyl som et system bestående av interagerende elektroner og kjerner kan være i forskjellige tilstander og gå fra en tilstand til en annen tvangsmessig (under påvirkning av ytre påvirkninger) eller spontant. For alle molekyler av denne typen er et visst sett av tilstander karakteristisk, som kan tjene til å identifisere molekyler. Som en uavhengig formasjon har et molekyl i hver tilstand et visst sett fysiske egenskaper, disse egenskapene bevares til en viss grad under overgangen fra molekyler til stoffet som består av dem og bestemmer egenskapene til dette stoffet. Under kjemiske transformasjoner utveksler molekyler av ett stoff atomer med molekyler av et annet stoff, brytes ned til molekyler med et mindre antall atomer, og går også inn i kjemiske reaksjoner andre typer. Derfor studerer kjemi stoffer og deres transformasjoner i nær sammenheng med strukturen og tilstanden til molekyler.

Et molekyl kalles vanligvis en elektrisk nøytral partikkel. I materie eksisterer alltid positive ioner samtidig med negative.

I henhold til antall atomkjerner som er inkludert i molekylet, skilles diatomiske, triatomiske, etc. molekyler. Hvis antallet atomer i et molekyl overstiger hundrevis og tusenvis, kalles molekylet et makromolekyl. Summen av massene til alle atomene som utgjør molekylet regnes som molekylvekten. I henhold til molekylvekten er alle stoffer betinget delt inn i lav og høy molekylvekt.

1.2 Metoder for å måle diameteren til molekyler

I molekylfysikk er de viktigste «aktørene» molekyler, ufattelig små partikler som utgjør alle stoffene i verden. Det er klart at for studiet av mange fenomener er det viktig å vite hva de er, molekyler. Spesielt hva er størrelsene deres.

Når man snakker om molekyler, er de vanligvis tenkt på som små, elastiske, harde kuler. Derfor, å kjenne størrelsen på molekyler betyr å kjenne deres radius.

Til tross for litenheten molekylære størrelser, fysikere har vært i stand til å utvikle mange måter å bestemme dem på. Fysikk 7 snakker om to av dem. Man utnytter egenskapen til noen (svært få) væsker til å spre seg i form av en film med ett molekyl tykt. I en annen bestemmes partikkelstørrelsen ved hjelp av en kompleks enhet - en ionprojektor.

Strukturen til molekyler studeres ved forskjellige eksperimentelle metoder. Elektrondiffraksjon, nøytrondiffraksjon og røntgenstrukturanalyse gir direkte informasjon om strukturen til molekyler. Elektrondiffraksjon, en metode som undersøker spredning av elektroner av en stråle av molekyler i gassfasen, gjør det mulig å beregne parametrene til den geometriske konfigurasjonen 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 den angitte informasjonen, gjør det mulig å få kvantitative data om den romlige fordelingen av elektrontetthet i molekyler.

Spektroskopiske metoder er basert på individualiteten til spektrene til kjemiske forbindelser, noe som skyldes settet med tilstander som er karakteristiske for hvert molekyl og de tilsvarende energinivåene. Disse metodene gjør det mulig å utføre kvalitativ og kvantitativ spektralanalyse av stoffer.

Absorpsjons- eller emisjonsspektre i mikrobølgeområdet av spekteret gjør det mulig å studere overganger mellom rotasjonstilstander, bestemme treghetsmomentene til molekyler, og på grunnlag av deres bindingslengder, bindingsvinkler og andre geometriske parametere til molekyler. Infrarød spektroskopi undersøker som regel overganger mellom vibrasjonsrotasjonstilstander og er mye brukt til spektralanalytiske formål, siden mange vibrasjonsfrekvenser til visse strukturelle fragmenter av molekyler er karakteristiske og endres lite når de går fra ett molekyl til et annet. Samtidig gjør infrarød spektroskopi det også mulig å bedømme den geometriske likevektskonfigurasjonen. Spektrene til molekyler i de optiske og ultrafiolette frekvensområdene er hovedsakelig assosiert med overganger mellom elektroniske tilstander. Resultatet av deres forskning er data om egenskapene til potensielle overflater for forskjellige tilstander og verdiene til molekylære konstanter som bestemmer disse potensielle overflatene, samt levetiden til molekyler i eksiterte tilstander og sannsynlighetene for overganger fra en tilstand til en annen .

Om detaljene i den elektroniske strukturen til molekyler gir foto- og røntgenelektronspektre, samt Auger-spektre, unik informasjon, som gjør det mulig å evaluere typen symmetri av molekylære orbitaler og egenskapene til elektrontetthetsfordelingen . Laserspektroskopi (i ulike frekvensområder), som utmerker seg ved eksepsjonelt høy eksitasjonsselektivitet, har åpnet for store muligheter for å studere individuelle tilstander av molekyler. Pulserende laserspektroskopi gjør det mulig å analysere strukturen til kortlivede molekyler og deres transformasjon til et elektromagnetisk felt.

En rekke opplysninger om strukturen og egenskapene til molekyler er gitt av studiet av deres oppførsel i eksterne elektriske og magnetiske felt.

Det er imidlertid en veldig enkel, men ikke den mest nøyaktige måten å beregne radiene til molekyler (eller atomer på) Den er basert på det faktum at molekylene til et stoff, når det er i fast eller flytende tilstand, kan anses å ligge tett inntil hverandre. I dette tilfellet, for et grovt estimat, kan vi anta at volumet V litt masse m stoffet er ganske enkelt lik summen av volumene til molekylene som finnes i det. Da får vi volumet til ett molekyl ved å dele volumet V per antall molekyler N .

Antall molekyler i en massekropp m så vel som kjent

, Hvor M- molar masse av stoffet N A er Avogadros nummer. Derav volumet V 0 av ett molekyl bestemmes fra likheten .

Dette uttrykket inkluderer forholdet mellom volumet av et stoff og dets masse. Det motsatte forholdet

er materiens tetthet, så

KAPITTEL 4. INNLEDENDE INFORMASJONSKLASSE OM STOFFENS STRUKTUR

Å løse problemer om dette emnet skal hjelpe elevene til å danne de første konseptene for molekylær struktur stoffer.

I oppgaver er det først og fremst nødvendig å vurdere slike fakta, vitenskapelig forklaring som uunngåelig fører til ideen om at kropper er bygd opp av bittesmå partikler - molekyler.

Deretter bør en rekke problemer løses som gir konseptet om størrelsen på molekyler, samt deres egenskaper, bevegelse og interaksjon. På grunn av utilstrekkelig matematisk forberedelse av elevene, bør de fleste oppgavene være av høy kvalitet.

Det bør også vies betydelig oppmerksomhet til eksperimentelle problemer. Elevene kan utføre enkle eksperimentelle oppgaver hjemme.

Den innhentede informasjonen om stoffers molekylære struktur brukes deretter til å forklare forskjellen mellom fast, flytende og gassformig tilstand.

1. Eksistensen av molekyler. Molekylstørrelser

Det er nyttig å klargjøre og utdype det første konseptet med molekyler og deres størrelser ved hjelp av oppgaver der fotografier av molekyler oppnådd ved hjelp av et elektronmikroskop er gitt.

Å løse problemer som viser den komplekse strukturen til molekyler er valgfritt. Men i en introduksjonsplan, spesielt i klasser med sterke akademiske prestasjoner, kan det vurderes 2-3 oppgaver som viser at molekylene til komplekse stoffer består av mindre partikler - atomer.

Sammen med kvalitative problemer er det mulig å gi oppgaver for enkle beregninger av absolutte og relative størrelser på molekyler.

43. Figur 11 viser et fotografi av en partikkel solid kropp oppnådd med et elektronmikroskop. Hvilken

Ris. 11. (se skanning)

kan konklusjonen trekkes på grunnlag av dette fotografiet om strukturen til en solid kropp? Bruk skalaen som er angitt på fotografiet, bestem størrelsen på en partikkel - et molekyl.

Løsning. Oppmerksomheten henledes på det faktum at alle molekyler er like, er ordnet i et fast legeme i en viss rekkefølge og har en så tett pakking at det bare er små hull mellom dem.

For å bestemme diameteren til molekylene telles antallet (50) i en spesifisert avstand på 0,00017 cm, og ved å beregne finner de at diameteren til molekylet er omtrent 0,000003 cm.

Du må fortelle elevene at dette er et gigantisk molekyl. Et vannmolekyl har for eksempel en diameter som er omtrent hundre ganger mindre.

44. Et optisk mikroskop gjør det mulig å skille gjenstander rundt 0,00003 cm i størrelse Er det mulig å se i et slikt mikroskop en vanndråpe, langs diameteren som hundre, tusen, million molekyler passer? Diameteren til et vannmolekyl er omtrentlig

Derfor kan man i et optisk mikroskop bare se en slik vanndråpe, hvis diameter er minst 1000 ganger større enn diameteren til et vannmolekyl. Vannmolekyler i seg selv kan ikke sees med et optisk mikroskop.

45. Antall molekyler i luft ved normalt trykk og 0°C er . Forutsatt at diameteren til ett gassmolekyl er omtrent 0,00000003 cm, regn ut hvor lange "perlene" ville vært hvis alle disse molekylene kunne festes tett på en usynlig tråd.

Svar. 8 millioner km.

46(e). Dypp to reagensrør opp ned i vannet og legg i dem bare ledninger festet til polene på batteriet. Observer gassboblene og undersøk deres sammensetning ved hjelp av en glødende splint. Hvor kom gassene fra?

Løsning. Ved den skarpe brenningen av en splint i ett reagensglass og et blink i et annet, konkluderes det med at oksygen var i det ene reagensrøret, og hydrogen i det andre.

De forklarer at gasser oppsto under nedbrytningen av et vannmolekyl. Følgelig bevares ikke egenskapene til molekylet når det deles i mindre deler. Elevene kan bli fortalt at vann brytes ned til oksygen og hydrogen også når vanndamp varmes opp til svært høy temperatur.