ฉันต้องการพูดคุยเกี่ยวกับสิ่งสำคัญที่ไม่ค่อยได้อธิบายบนเว็บไซต์ของ บริษัท ที่ขายระบบทำความสะอาด แต่เป็นการดีกว่ามากที่จะเข้าใจว่าอะไรคือความเสี่ยงเมื่อเลือกตัวกรองสำหรับครอบครัวหรือที่ทำงานของคุณ ภาพรวมนี้นำเสนอประเด็นสำคัญบางประการที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกตัวกรอง

ไมครอนและนาโนเมตรคืออะไร?

หากคุณกำลังมองหาเครื่องกรองน้ำ เป็นไปได้มากว่าคุณจะเจอชื่อ "ไมครอน" เมื่อพูดถึงคาร์ทริดจ์แบบกลไก คุณมักจะเห็นวลีต่างๆ เช่น "เครื่องกรองอนุภาคหยาบของสิ่งสกปรกได้มากถึง 10 ไมครอนขึ้นไป" แต่ 10 ไมครอนมีค่าเท่าไหร่? อยากทราบว่าสารปนเปื้อนชนิดใดและใช้ตลับที่ออกแบบมา 10 ไมครอนจะพลาด เกี่ยวกับเมมเบรน (ไม่ว่าจะเป็นตัวกรองการไหลหรือรีเวิร์สออสโมซิส) ใช้คำอื่น - นาโนเมตรซึ่งเป็นขนาดที่ยากต่อการแสดง หนึ่งไมครอนเท่ากับ 0.001 มิลลิเมตร นั่นคือ ถ้าคุณแบ่งหนึ่งมิลลิเมตรออกเป็น 1,000 ส่วนตามเงื่อนไข เราก็จะได้ 1 ไมครอน นาโนเมตรคือ 0.001 ไมครอน ซึ่งก็คือหนึ่งในล้านของมิลลิเมตร ชื่อ "ไมครอน" และ "นาโนเมตร" ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อทำให้การแสดงตัวเลขขนาดเล็กดังกล่าวง่ายขึ้น

ไมครอนมักใช้เพื่อแสดงความลึกของการกรองที่เกิดจากตลับพอลิโพรพิลีนหรือคาร์บอน นาโนเมตรเพื่อแสดงระดับการกรองที่เกิดจากตัวกรองอัลตราฟิลเตรชันหรือเยื่อกรองออสโมซิสย้อนกลับ

เครื่องกรองน้ำแตกต่างกันอย่างไร?

ตัวกรองมี 3 ประเภทหลัก: ตัวกรองการไหล ตัวกรองการไหลพร้อมเมมเบรนกรองพิเศษ (เมมเบรน) และตัวกรองออสโมซิสย้อนกลับ อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างระบบเหล่านี้? ตัวกรองการไหลถือได้ว่าเป็นการทำให้บริสุทธิ์ขั้นพื้นฐาน เนื่องจากไม่ค่อยทำให้น้ำบริสุทธิ์จนถึงสถานะดื่ม - ซึ่งแตกต่างจากตัวกรองอื่น ๆ อีกสองประเภทหลังจากน้ำไหลคุณต้องต้มน้ำก่อนดื่ม (ยกเว้นระบบที่มี Aragon, Aqualen และวัสดุ Ecomix) ตัวกรองแบบเมมเบรน - ตัวกรองด้วยเมมเบรนแบบอัลตราฟิลเตรชั่นจะทำให้น้ำบริสุทธิ์จากสารปนเปื้อนทุกประเภท แต่ปล่อยให้สมดุลเกลือของน้ำไม่เสียหาย นั่นคือแคลเซียมธรรมชาติ แมกนีเซียม และแร่ธาตุอื่นๆ ยังคงอยู่ในน้ำ ระบบรีเวิร์สออสโมซิสทำให้น้ำบริสุทธิ์อย่างสมบูรณ์ รวมถึงแร่ธาตุ แบคทีเรีย เกลือ - ที่ทางออกของตัวกรอง น้ำมีเฉพาะโมเลกุลของน้ำเท่านั้น

คลอรีนเป็นมลพิษทางน้ำที่ฉลาดแกมโกงที่สุด

โดยทั่วไป ในการทำให้น้ำบริสุทธิ์จากสิ่งปนเปื้อนด้วยระบบเมมเบรน รูพรุนของเมมเบรนต้องเล็กกว่าขนาดขององค์ประกอบ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับคลอรีนเนื่องจากขนาดของโมเลกุลนั้นเท่ากับขนาดของโมเลกุลของน้ำและหากรูพรุนของเมมเบรนมีขนาดเล็กกว่าขนาดของคลอรีนน้ำก็จะไม่สามารถผ่านได้เช่นกัน . นี่คือความขัดแย้ง ดังนั้นระบบรีเวิร์สออสโมซิสทั้งหมดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของตัวกรองล่วงหน้าและตัวกรองหลังจึงมีตลับคาร์บอนที่ช่วยชำระคลอรีนจากน้ำอย่างทั่วถึง และโปรดทราบว่าตั้งแต่หลัก " ปวดหัว"น้ำในยูเครนเป็นคลอรีนอย่างแท้จริง ถ้าคุณต้องการซื้อระบบ Reverse Osmosis คุณควรเลือกระบบที่มีตลับคาร์บอนสองตลับในตัวกรองล่วงหน้า ซึ่งบ่งบอกถึงคุณภาพของการทำให้บริสุทธิ์

เราหวังว่าข้อมูลที่ให้ไว้จะเป็นประโยชน์กับคุณ ข้อมูลเพิ่มเติมสามารถพบได้บนเว็บไซต์

และส่วนย่อยที่ ในแง่ทั่วไปพิจารณาวิธีการกรองที่ทันสมัยตามหลักการของตะแกรง และมีการบอกเป็นนัยว่าเครื่องกรองแบบเมมเบรนจะทำน้ำให้บริสุทธิ์ด้วยคุณภาพที่แตกต่างกัน ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของ "เซลล์" ซึ่งเรียกว่ารูพรุนในเยื่อกรองเหล่านี้ ตามลำดับ ไมโครฟิลเตอร์น้ำ- นี่เป็นเทคโนโลยีแรกจากระบบกรองน้ำแบบเมมเบรนซึ่งเราจะพิจารณา

Water microfiltration - การทำน้ำให้บริสุทธิ์ที่ระดับโมเลกุลขนาดใหญ่ (macromolecules) เช่น อนุภาคใยหิน, สี, ฝุ่นถ่านหิน, ซีสต์โปรโตซัว, แบคทีเรีย, สนิม ในขณะที่การกรองขนาดใหญ่ (ของน้ำ) ส่งผลกระทบต่อทราย อนุภาคตะกอนขนาดใหญ่ อนุภาคสนิมขนาดใหญ่ ฯลฯ

อาจกล่าวได้คร่าวๆ ว่าขนาดอนุภาคที่กรองด้วยมาโครฟิลเตรชันคืออนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 1 ไมโครเมตร (หากใช้คาร์ทริดจ์ขนาด 1 ไมครอนพิเศษ) ในขณะที่ขนาดอนุภาคที่ไมโครฟิลเตรชั่นกำจัดออกคือ อนุภาคตั้งแต่ 1 ไมครอนถึง 0.1 ไมครอน.

คุณสามารถถามคำถาม: "แต่ถ้าเอาอนุภาคที่มีขนาดเล็กถึง 0.1 ไมครอน เหตุใดจึงไม่สามารถรักษาอนุภาคที่มีขนาดเล็กถึง 100 ไมครอนได้โดยใช้ไมโครฟิลเตรชัน ทำไมเขียนว่า "ตั้งแต่ 1 ไมครอนถึง 0.1 ไมครอน" - นี่เป็นข้อขัดแย้งหรือไม่

อันที่จริงไม่มีความขัดแย้งเป็นพิเศษ แท้จริงแล้วการกรองแบบไมโครจะกำจัดทั้งแบคทีเรียและทรายก้อนใหญ่ แต่จุดประสงค์ของการกรองแบบไมโครไม่ใช่เพื่อขจัดทรายก้อนใหญ่ เป้าหมายของการกรองแบบไมโครคือวิธีการ "กำจัดอนุภาคในช่วงขนาดที่กำหนด" แล้วจะเป็นยังไง เกี่ยวกับอนุภาคขนาดใหญ่จะอุดตันตัวทำความสะอาดและทำให้มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

มาดูคุณสมบัติของไมโครฟิลเตอร์น้ำกัน

เนื่องจากอนุภาคขนาด 0.1-1 ไมครอนจะถูกลบออกในระหว่างการกรองแบบไมโคร เราสามารถพูดได้ว่า ไมโครฟิลเตรชั่นเป็นเทคโนโลยีเมมเบรนสำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์ ซึ่งใช้บนเยื่อกรองที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุน 0.1-1 ไมครอน นั่นคือในเมมเบรนดังกล่าวสารทั้งหมดที่มีขนาดใหญ่กว่า 0.5-1 ไมครอนจะถูกลบออก:

การกำจัดอย่างสมบูรณ์นั้นขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของรูขุมขนและขนาดที่แท้จริงของแบคทีเรีย ดังนั้น หากแบคทีเรียมีความยาวแต่บาง แบคทีเรียก็จะคลานผ่านรูพรุนของเมมเบรนกรองขนาดเล็กได้ง่าย แบคทีเรียทรงกลมหนาจะยังคงอยู่บนพื้นผิวของ "ตะแกรง"

ไมโครฟิลเตอร์ที่ใช้บ่อยที่สุด ในอุตสาหกรรมอาหาร(สำหรับนมพร่องมันเนย น้ำผลไม้เข้มข้น) และ ในการแพทย์(สำหรับการเตรียมวัตถุดิบยาเบื้องต้น) นอกจากนี้ยังใช้การกรองแบบไมโคร ในการบำบัดน้ำดื่มอุตสาหกรรม- ส่วนใหญ่อยู่ในประเทศตะวันตก (เช่น ในปารีส) แม้ว่าจะมีข่าวลือว่าโรงบำบัดน้ำแห่งหนึ่งในมอสโกยังใช้เทคโนโลยีการกรองแบบไมโคร มันอาจจะจริงก็ได้ 🙂

แต่ยังมีตัวกรองในครัวเรือนตามการกรองแบบไมโคร

ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือ ติดตามเยื่อกรองไมโคร. ติดตามจากคำว่า "ติดตาม" นั่นคือร่องรอยและชื่อนี้เกี่ยวข้องกับวิธีการสร้างเมมเบรนประเภทนี้ ขั้นตอนง่ายมาก:

1. ฟิล์มโพลีเมอร์ถูกทิ้งระเบิดด้วยอนุภาค ซึ่งเนื่องจากพลังงานสูงของพวกมันเอง ทำให้เกิดรอยไหม้ในฟิล์ม - ความกดอากาศที่มีขนาดใกล้เคียงกันโดยประมาณ เนื่องจากอนุภาคที่ทิ้งระเบิดบนพื้นผิวมีขนาดเท่ากัน
2. จากนั้นฟิล์มโพลีเมอร์นี้จะถูกแกะสลักในสารละลาย เช่น กรด เพื่อให้รอยกระทบของอนุภาคมีความโปร่งใส
3. ขั้นตอนง่าย ๆ ในการทำให้แห้งและยึดฟิล์มโพลีเมอร์บนพื้นผิว - และนั่นก็พร้อมแล้ว!

เป็นผลให้เมมเบรนเหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนคงที่และความพรุนต่ำเมื่อเทียบกับระบบกรองน้ำเมมเบรนอื่น ๆ และข้อสรุป: ในเมมเบรนเหล่านี้ อนุภาคที่มีขนาดต่ำกว่าที่กำหนดจะถูกลบออกเท่านั้น

นอกจากนี้ยังมีเมมเบรนกรองขนาดเล็กสำหรับใช้ในครัวเรือนรุ่นที่ซับซ้อนกว่า - แผ่นกรองไมโครฟิลเตรชั่นเคลือบด้วย ถ่านกัมมันต์ . นั่นคือขั้นตอนข้างต้นรวมอีกหนึ่งขั้นตอน - ใช้ชั้นบาง ๆ ของ เยื่อเหล่านี้ไม่เพียงกำจัดแบคทีเรียและสิ่งสกปรกเชิงกลไกเท่านั้น แต่ยังกำจัด

• กลิ่น,
• อินทรียฺวัตถุ,
• เป็นต้น

ควรคำนึงว่าสำหรับเมมเบรนกรองขนาดเล็ก มีอันตราย. ดังนั้นแบคทีเรียที่ไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เริ่มมีชีวิตอยู่บนเมมเบรนนี้และออก ผลิตภัณฑ์แห่งชีวิตลงในน้ำบริสุทธิ์ นั่นคือมี พิษน้ำทุติยภูมิ. เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ให้ปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิตในการฆ่าเชื้อเมมเบรนอย่างสม่ำเสมอ

อันตรายที่สองคือ แบคทีเรียจะเริ่มกินเยื่อหุ้มเหล่านี้ด้วยตัวเอง. และพวกมันจะสร้างรูขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งจะทำให้สารเหล่านั้นที่เมมเบรนควรเก็บไว้ เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น คุณควรซื้อแผ่นกรองที่มีสารต้านทานแบคทีเรีย (เช่น แผ่นกรองเซรามิกไมโครฟิลเตรชัน) หรือเตรียมพร้อมสำหรับการเปลี่ยนเยื่อกรองไมโครฟิลเตอร์บ่อยๆ

การเปลี่ยนแผ่นกรองไมโครฟิลเตรชันบ่อยครั้งยังถูกกระตุ้นด้วยความจริงที่ว่าพวกมัน ไม่ได้ติดตั้งกลไกการชะล้าง. และรูขุมขนของเมมเบรนก็อุดตันด้วยสิ่งสกปรก เมมเบรนล้มเหลว

โดยหลักการแล้ว ทุกอย่างเกี่ยวกับไมโครฟิลเตรชั่น การกรองแบบไมโครเป็นวิธีการทำน้ำให้บริสุทธิ์ที่ค่อนข้างมีคุณภาพสูง อย่างไรก็ตาม,

จุดประสงค์ที่แท้จริงของการกรองแบบไมโครไม่ใช่การเตรียมน้ำสำหรับดื่ม (เนื่องจากความเสี่ยงของการปนเปื้อนของแบคทีเรีย) แต่เป็นการเตรียมน้ำเบื้องต้นก่อนขั้นตอนถัดไป

ขั้นตอนการกรองแบบไมโครจะขจัดภาระส่วนใหญ่ออกจากขั้นตอนถัดไปของการบำบัดน้ำ

ขึ้นอยู่กับวัสดุ วิธีการเลือกเครื่องกรองน้ำ: http://voda.blox.ua/2008/07/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-22.html

โมเลกุลมีขนาดและรูปทรงต่างๆ เพื่อความชัดเจน เราจะพรรณนาถึงโมเลกุลในรูปแบบของลูกบอล โดยจินตนาการว่ามันถูกปกคลุมด้วยพื้นผิวทรงกลม ซึ่งข้างในเป็นเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม (รูปที่ 4, a) ตามแนวคิดสมัยใหม่ โมเลกุลไม่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดทางเรขาคณิต ดังนั้นจึงตกลงกันว่าจะใช้ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของโมเลกุลสองโมเลกุล (รูปที่ 4b) เป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง d ของโมเลกุล ซึ่งอยู่ใกล้กันมากจนแรงดึงดูดระหว่างพวกมันสมดุลกันด้วยแรงผลัก

จากหลักสูตรเคมี "เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสารหนึ่งกิโลกรัม-โมเลกุล (กิโลโมล) ของสารใด ๆ โดยไม่คำนึงถึงสถานะของการรวมตัว มีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน เรียกว่าเลขอาโวกาโดร กล่าวคือ N A \u003d 6.02 * 10 26 โมเลกุล

ทีนี้ลองประมาณเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล เช่น น้ำ ในการทำเช่นนี้ เราหารปริมาตรของน้ำหนึ่งกิโลโมลด้วยเลขอโวกาโดร น้ำหนึ่งกิโลมีมวล 18 กก.สมมติว่าโมเลกุลของน้ำอยู่ใกล้กันและมีความหนาแน่น 1,000 กก. / ม. 3เราสามารถพูดได้ว่า 1 กมน้ำครองปริมาตร วี \u003d 0.018 ม. 3. ปริมาณต่อโมเลกุลของน้ำ

การนำโมเลกุลเป็นลูกบอลและใช้สูตรปริมาตรของลูกบอล เราคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางโดยประมาณ มิฉะนั้นขนาดเชิงเส้นของโมเลกุลน้ำ:

เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลทองแดง 2.25*10 -10 ม.เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลก๊าซอยู่ในลำดับเดียวกัน ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลไฮโดรเจน 2.47 * 10 -10 ม.คาร์บอนไดออกไซด์ - 3.32*10 -10 ม.ดังนั้นโมเลกุลจึงมีเส้นผ่านศูนย์กลางของคำสั่ง 10 -10 ม.ยาว 1 ซม.สามารถหาโมเลกุลได้ 100 ล้านตัวในบริเวณใกล้เคียง

ลองประมาณมวลของโมเลกุล เช่น น้ำตาล (C 12 H 22 O 11) เมื่อต้องการทำเช่นนี้ คุณต้องมีน้ำตาลหนึ่งกิโลกรัม (μ = 342.31 กก./กม.)หารด้วยเลขอาโวกาโดร กล่าวคือ ด้วยจำนวนโมเลกุลใน

สถาบันการศึกษาเทศบาล

"มัธยมศึกษาตอนต้น ครั้งที่ 10"

การกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล

งานห้องปฏิบัติการ

ศิลปิน: Masaev Evgeniy

เกรด 7 "เอ"

หัวหน้า: Reznik A.V.

เขต Guryevsky

บทนำ

ในนั้น ปีการศึกษาฉันเริ่มเรียนฟิสิกส์ ฉันได้เรียนรู้ว่าร่างกายที่ล้อมรอบเราประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ - โมเลกุล ฉันสงสัยว่าขนาดของโมเลกุลคืออะไร เนื่องจากมีขนาดเล็กมาก โมเลกุลจึงไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าหรือด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา ฉันอ่านพบว่าโมเลกุลสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าโมเลกุลของสารต่างๆ ต่างกัน และโมเลกุลของสารเดียวกันก็เหมือนกัน ฉันต้องการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลในทางปฏิบัติ แต่น่าเสียดายที่หลักสูตรของโรงเรียนไม่ได้จัดเตรียมไว้สำหรับการศึกษาปัญหาประเภทนี้ และกลายเป็นงานยากที่จะพิจารณาเพียงลำพัง และฉันต้องศึกษาวรรณกรรมเกี่ยวกับวิธีการกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล

บท ฉัน . โมเลกุล

1.1 จากทฤษฎีคำถาม

โมเลกุลในความหมายสมัยใหม่คืออนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่มีคุณสมบัติทางเคมีทั้งหมด โมเลกุลมีความสามารถในการดำรงอยู่อย่างอิสระ มันสามารถประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกันทั้งคู่ ตัวอย่างเช่น ออกซิเจน O 2 โอโซน O 3 ไนโตรเจน N 2 ฟอสฟอรัส P 4 กำมะถัน S 6 ฯลฯ และจากอะตอมที่แตกต่างกันซึ่งรวมถึงโมเลกุลของสารที่ซับซ้อนทั้งหมด โมเลกุลที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยอะตอมเดียว: เหล่านี้เป็นโมเลกุลของก๊าซเฉื่อย - ฮีเลียม, นีออน, อาร์กอน, คริปทอน, ซีนอน, เรดอน ในสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่และโพลีเมอร์ที่เรียกว่า แต่ละโมเลกุลสามารถประกอบด้วยอะตอมได้หลายแสนอะตอม

หลักฐานจากการทดลองเกี่ยวกับการมีอยู่ของโมเลกุลเป็นข้อแรกที่ได้รับจากนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส J. Perrin ในปี 1906 เมื่อศึกษา บราวเนียนเคลื่อนไหว. ตามที่ Perrin แสดงให้เห็น เป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล - และไม่มีอะไรอื่นอีก

สาระสำคัญของโมเลกุลยังสามารถอธิบายได้จากมุมมองอื่น: โมเลกุลเป็นระบบที่เสถียรซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอม (เหมือนกันหรือต่างกัน) และอิเล็กตรอนโดยรอบและ คุณสมบัติทางเคมีโมเลกุลถูกกำหนดโดยอิเล็กตรอนของเปลือกนอกในอะตอม อะตอมรวมกันเป็นโมเลกุลในกรณีส่วนใหญ่ พันธะเคมี. โดยปกติ พันธะดังกล่าวจะถูกสร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนคู่หนึ่ง สอง หรือสามคู่ร่วมกันโดยอะตอมสองอะตอม

อะตอมในโมเลกุลเชื่อมต่อกันในลำดับที่แน่นอนและกระจายในอวกาศด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง พันธะระหว่างอะตอมมีจุดแข็งต่างกัน ประมาณโดยปริมาณพลังงานที่ต้องใช้เพื่อทำลายพันธะระหว่างอะตอม

โมเลกุลมีลักษณะเฉพาะด้วยขนาดและรูปร่างที่แน่นอน วิธีทางที่แตกต่างพบว่าก๊าซใด ๆ 1 ซม. 3 ภายใต้สภาวะปกติมีโมเลกุลประมาณ 2.7x10 19 โมเลกุล

เพื่อให้เข้าใจว่าจำนวนนี้มีมากเพียงใด เราสามารถจินตนาการได้ว่าโมเลกุลนั้นเป็น "อิฐ" จากนั้นถ้าเราเอาจำนวนอิฐเท่ากับจำนวนโมเลกุลในก๊าซ 1 ซม. 3 ภายใต้สภาวะปกติแล้ววางพื้นผิวของโลกทั้งใบอย่างแน่นหนาพวกเขาจะครอบคลุมพื้นผิวด้วยชั้นสูง 120 ม. ซึ่ง สูงกว่าตึก 10 ชั้นเกือบ 4 เท่า โมเลกุลจำนวนมากต่อปริมาตรหน่วยบ่งชี้ถึงขนาดของโมเลกุลที่เล็กมาก ตัวอย่างเช่น มวลของโมเลกุลของน้ำคือ m=29.9 x 10 -27 kg ดังนั้นขนาดของโมเลกุลก็เล็กเช่นกัน เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลถือเป็นระยะทางต่ำสุดที่แรงผลักทำให้พวกมันเข้าใกล้กัน อย่างไรก็ตาม แนวคิดเกี่ยวกับขนาดของโมเลกุลเป็นแบบมีเงื่อนไข เนื่องจากที่ระยะทางโมเลกุล แนวคิดของฟิสิกส์คลาสสิกมักไม่สมเหตุสมผลเสมอไป ขนาดโมเลกุลเฉลี่ยประมาณ 10-10 ม.

โมเลกุลในฐานะระบบที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอนและนิวเคลียสที่มีปฏิสัมพันธ์กันสามารถอยู่ในสถานะที่แตกต่างกันและผ่านจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งโดยบังคับ (ภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลภายนอก) หรือโดยธรรมชาติ สำหรับโมเลกุลทั้งหมดของประเภทนี้ ชุดของสถานะเป็นลักษณะเฉพาะ ซึ่งสามารถใช้เพื่อระบุโมเลกุล ในฐานะที่เป็นการก่อตัวที่เป็นอิสระ โมเลกุลจะมีเซตหนึ่งในแต่ละสถานะ คุณสมบัติทางกายภาพ, คุณสมบัติเหล่านี้ได้รับการเก็บรักษาไว้ในระดับหนึ่งในระหว่างการเปลี่ยนจากโมเลกุลไปเป็นสารที่ประกอบด้วยพวกมันและกำหนดคุณสมบัติของสารนี้ ระหว่างการเปลี่ยนรูปทางเคมี โมเลกุลของสารหนึ่งจะแลกเปลี่ยนอะตอมกับโมเลกุลของอีกสารหนึ่ง แตกตัวเป็นโมเลกุลด้วยจำนวนอะตอมที่น้อยกว่า และเข้าสู่ ปฏิกริยาเคมีประเภทอื่นๆ ดังนั้นเคมีจึงศึกษาสารและการเปลี่ยนแปลงของสารเหล่านี้โดยสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างและสถานะของโมเลกุล

โมเลกุลมักจะเรียกว่าอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ไอออนบวกมักอยู่ร่วมกับประจุลบเสมอ

ตามจำนวนนิวเคลียสของอะตอมที่รวมอยู่ในโมเลกุล ไดอะตอมมิก ไตรอะตอม ฯลฯ โมเลกุลมีความโดดเด่น ถ้าจำนวนอะตอมในโมเลกุลเกินแสน เรียกว่าโมเลกุลมหภาค ผลรวมของมวลของอะตอมทั้งหมดที่ประกอบเป็นโมเลกุลถือเป็นน้ำหนักโมเลกุล ตามน้ำหนักโมเลกุล สารทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นน้ำหนักโมเลกุลต่ำและสูงตามเงื่อนไข

1.2 วิธีการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล

ในฟิสิกส์ระดับโมเลกุล "ตัวแสดง" หลักคือโมเลกุล ซึ่งเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่ไม่น่าเชื่อซึ่งประกอบขึ้นเป็นสสารทั้งหมดในโลก เป็นที่ชัดเจนว่าในการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่ามันคืออะไร โมเลกุล โดยเฉพาะขนาดของพวกเขาคืออะไร

เมื่อพูดถึงโมเลกุล พวกเขามักจะคิดว่าเป็นลูกบอลขนาดเล็ก ยืดหยุ่น และแข็ง ดังนั้นการรู้ขนาดของโมเลกุลหมายถึงการรู้รัศมีของพวกมัน

แม้จะน้อยนิด ขนาดโมเลกุลนักฟิสิกส์ได้พัฒนาวิธีการตรวจสอบได้หลายวิธี Physics 7 พูดถึงสองคนนี้ หนึ่งใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของของเหลว (น้อยมาก) เพื่อแพร่กระจายในรูปของฟิล์มหนึ่งโมเลกุลที่มีความหนา ในอีกทางหนึ่ง ขนาดอนุภาคถูกกำหนดโดยใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน - เครื่องฉายไอออน

โครงสร้างของโมเลกุลได้รับการศึกษาด้วยวิธีการทดลองต่างๆ การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน การเลี้ยวเบนของนิวตรอน และการวิเคราะห์โครงสร้าง X-ray ให้ข้อมูลโดยตรงเกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุล การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นวิธีการที่ตรวจสอบการกระเจิงของอิเล็กตรอนด้วยลำแสงของโมเลกุลในเฟสของแก๊ส ทำให้สามารถคำนวณพารามิเตอร์ของโครงแบบทางเรขาคณิตสำหรับโมเลกุลที่ค่อนข้างแยกเดี่ยวและค่อนข้างง่าย การเลี้ยวเบนของนิวตรอนและการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยรังสีเอกซ์นั้นจำกัดเฉพาะการวิเคราะห์โครงสร้างของโมเลกุลหรือชิ้นส่วนที่สั่งซื้อแต่ละชิ้นในเฟสควบแน่น การศึกษาเอ็กซ์เรย์นอกเหนือจากข้อมูลที่ระบุ ทำให้สามารถรับข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในโมเลกุล

วิธีการทางสเปกโตรสโกปีขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของสเปกตรัมของสารประกอบเคมี ซึ่งเกิดจากชุดของสถานะที่มีลักษณะเฉพาะของแต่ละโมเลกุลและระดับพลังงานที่สอดคล้องกัน วิธีการเหล่านี้ทำให้สามารถดำเนินการวิเคราะห์สเปกตรัมเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของสารได้

สเปกตรัมการดูดกลืนหรือการปล่อยคลื่นในย่านไมโครเวฟของสเปกตรัมทำให้สามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงระหว่างสถานะการหมุน กำหนดโมเมนต์ความเฉื่อยของโมเลกุล และบนพื้นฐานของความยาวพันธะ มุมพันธะ และพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตอื่นๆ ของโมเลกุล ตามกฎแล้วอินฟราเรดสเปกโทรสโกปีจะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงระหว่างสถานะการสั่น-หมุนและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์สเปกตรัม เนื่องจากความถี่การสั่นจำนวนมากของชิ้นส่วนโครงสร้างของโมเลกุลมีลักษณะเฉพาะและเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเมื่อส่งผ่านจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน อินฟราเรดสเปกโตรสโคปียังทำให้สามารถตัดสินการกำหนดค่าทางเรขาคณิตที่สมดุลได้ สเปกตรัมของโมเลกุลในช่วงความถี่แสงและอัลตราไวโอเลตนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงระหว่างสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นหลัก ผลการวิจัยของพวกเขาคือข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของพื้นผิวที่มีศักยภาพสำหรับสถานะต่างๆ และค่าคงที่ของโมเลกุลที่กำหนดพื้นผิวที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้ตลอดจนอายุการใช้งานของโมเลกุลในสถานะตื่นเต้นและความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง .

ในรายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุล สเปกตรัมอิเล็กตรอนภาพถ่ายและรังสีเอกซ์ ตลอดจนสเปกตรัม Auger ให้ข้อมูลเฉพาะซึ่งทำให้สามารถประเมินประเภทสมมาตรของออร์บิทัลของโมเลกุลและคุณสมบัติของการกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนได้ . เลเซอร์สเปกโทรสโกปี (ในช่วงความถี่ต่างๆ) ซึ่งโดดเด่นด้วยความสามารถในการคัดเลือกแรงกระตุ้นสูงเป็นพิเศษ เปิดโอกาสให้ศึกษาสถานะของโมเลกุลแต่ละสถานะได้อย่างกว้างขวาง เลเซอร์สเปกโตรสโคปีแบบพัลซิ่งทำให้สามารถวิเคราะห์โครงสร้างของโมเลกุลอายุสั้นและการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลดังกล่าวเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้

ข้อมูลที่หลากหลายเกี่ยวกับโครงสร้างและคุณสมบัติของโมเลกุลได้มาจากการศึกษาพฤติกรรมของพวกมันในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กภายนอก

อย่างไรก็ตาม มีวิธีการคำนวณรัศมีของโมเลกุล (หรืออะตอม) ที่ง่ายมากแม้ว่าจะไม่แม่นยำที่สุดก็ตาม มันขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าโมเลกุลของสารเมื่ออยู่ในสถานะของแข็งหรือของเหลว ถือได้ว่าชิดติดกันอย่างแน่นหนา ในกรณีนี้ สำหรับการประมาณคร่าวๆ เราสามารถสมมติได้ว่าปริมาตร วีมวลบางส่วน มสารมีค่าเท่ากับผลรวมของปริมาตรของโมเลกุลที่บรรจุอยู่ในนั้น จากนั้นเราจะได้ปริมาตรหนึ่งโมเลกุลโดยการหารปริมาตร วีต่อจำนวนโมเลกุล นู๋ .

จำนวนโมเลกุลในร่างกายของมวล มรู้จักกันดี

, ที่ไหน เอ็ม- มวลโมลของสาร นู๋ A คือเลขของอโวกาโดร ดังนั้นปริมาณ วี 0 ของหนึ่งโมเลกุลถูกกำหนดจากความเท่าเทียมกัน .

นิพจน์นี้รวมถึงอัตราส่วนของปริมาตรของสารต่อมวลของมัน ความสัมพันธ์ที่ตรงกันข้าม

คือความหนาแน่นของสสาร ดังนั้น

บทที่ 4 ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับโครงสร้างของสาร

การแก้ปัญหาในหัวข้อนี้ควรช่วยให้นักเรียนสร้างแนวคิดเบื้องต้นของ โครงสร้างโมเลกุลสาร

ในงานจำเป็นต้องพิจารณาก่อนอื่นข้อเท็จจริงดังกล่าว คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ซึ่งย่อมนำไปสู่ความคิดที่ว่าร่างกายประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ - โมเลกุล

ต่อไป ปัญหาจำนวนหนึ่งควรได้รับการแก้ไขที่ให้แนวคิดเกี่ยวกับขนาดของโมเลกุล ตลอดจนคุณสมบัติ การเคลื่อนไหว และปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน เนื่องจากการเตรียมนักเรียนทางคณิตศาสตร์ไม่เพียงพอ งานส่วนใหญ่ควรมีคุณภาพสูง

ควรให้ความสนใจอย่างมากกับปัญหาการทดลอง นักเรียนสามารถทำงานทดลองง่ายๆ ที่บ้านได้

ข้อมูลที่ได้รับเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลของสารจะถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายความแตกต่างระหว่างสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซของสสาร

1. การมีอยู่ของโมเลกุล ขนาดโมเลกุล

เป็นประโยชน์ในการชี้แจงและทำให้แนวคิดเริ่มต้นของโมเลกุลและขนาดของโมเลกุลลึกซึ้งยิ่งขึ้นด้วยความช่วยเหลือของงานที่ให้ภาพถ่ายของโมเลกุลที่ได้รับโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

การแก้ปัญหาที่แสดงโครงสร้างที่ซับซ้อนของโมเลกุลเป็นทางเลือก แต่ในแผนเบื้องต้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในชั้นเรียนที่มีผลการเรียนดีนั้นสามารถพิจารณาได้ 2-3 งานซึ่งแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลของสารที่ซับซ้อนประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก - อะตอม

นอกจากปัญหาเชิงคุณภาพแล้ว ยังเป็นไปได้ที่จะมอบหมายงานสำหรับการคำนวณง่ายๆ ของขนาดสัมบูรณ์และขนาดสัมพัทธ์ของโมเลกุล

43. รูปที่ 11 แสดงภาพถ่ายของอนุภาค ร่างกายที่แข็งแรงที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน อย่างไหน

ข้าว. 11. (ดูการสแกน)

ข้อสรุปสามารถวาดบนพื้นฐานของภาพนี้เกี่ยวกับโครงสร้างของร่างกายที่มั่นคง? ใช้มาตราส่วนที่ระบุในภาพถ่าย กำหนดขนาดของอนุภาคหนึ่งตัว - โมเลกุล

วิธีการแก้. ความสนใจถูกดึงดูดไปยังความจริงที่ว่าโมเลกุลทั้งหมดเหมือนกัน ถูกจัดเรียงในวัตถุที่เป็นของแข็งในลำดับที่แน่นอน และมีการบรรจุที่หนาแน่นซึ่งมีเพียงช่องว่างเล็ก ๆ เท่านั้นที่ยังคงอยู่ระหว่างพวกมัน

ในการกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล ให้นับจำนวน (50) ที่ระยะ 0.00017 ซม. และจากการคำนวณพบว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลอยู่ที่ประมาณ 0.000003 ซม.

คุณต้องบอกนักเรียนว่านี่คือโมเลกุลขนาดยักษ์ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของน้ำมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าประมาณร้อยเท่า

44. กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลทำให้สามารถแยกแยะวัตถุที่มีขนาดประมาณ 0.00003 ซม. เป็นไปได้ไหมที่จะเห็นหยดน้ำในกล้องจุลทรรศน์ตามเส้นผ่านศูนย์กลางที่หนึ่งร้อยพันหนึ่งล้านโมเลกุลพอดี? เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลน้ำประมาณ

ดังนั้นในกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล เราสามารถมองเห็นเพียงหยดน้ำซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลน้ำอย่างน้อย 1,000 เท่า ไม่สามารถมองเห็นโมเลกุลของน้ำด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล

45. จำนวนโมเลกุลในอากาศที่ความดันปกติและ 0 องศาเซลเซียส คือ สมมติว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลก๊าซหนึ่งโมเลกุลอยู่ที่ประมาณ 0.00000003 ซม. ให้คำนวณว่า “เม็ดบีด” จะยาวแค่ไหนหากโมเลกุลทั้งหมดเหล่านี้สามารถพันเกลียวแน่นบนเกลียวที่มองไม่เห็นได้

ตอบ. 8 ล้านกม.

46(จ). จุ่มหลอดทดลองสองหลอดคว่ำลงในน้ำแล้วใส่สายไฟเปล่าที่ติดอยู่กับขั้วของแบตเตอรี่เข้าไปในนั้น สังเกตฟองแก๊ส และตรวจสอบองค์ประกอบด้วยความช่วยเหลือของเสี้ยนเรืองแสง ก๊าซมาจากไหน?

วิธีการแก้. โดยการเผาไหม้ของเสี้ยนสว่างในหลอดทดลองหนึ่งและแฟลชในหลอดอื่น สรุปได้ว่าออกซิเจนอยู่ในหลอดทดลองหนึ่ง และไฮโดรเจนในอีกหลอดหนึ่ง

พวกเขาอธิบายว่าก๊าซปรากฏขึ้นระหว่างการสลายตัวของโมเลกุลน้ำ จึงไม่คงคุณสมบัติของโมเลกุลเมื่อแบ่งเป็นส่วนเล็กๆ นักเรียนสามารถบอกได้ว่าน้ำสลายตัวเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนเช่นกันเมื่อไอน้ำถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก