Tamaño de una molécula de cloro en micras. ¿Cómo afecta el tamaño de una molécula a las fuerzas de atracción? El cloro es el más astuto de los contaminantes del agua.

Cuando dos o más átomos entran en enlaces químicos entre sí, se forman moléculas. No importa si estos átomos son iguales o si son completamente diferentes entre sí tanto en forma como en tamaño. Averiguaremos cuál es el tamaño de las moléculas y de qué depende.

¿Qué son las moléculas?

Durante milenios, los científicos han especulado sobre el misterio de la vida, sobre qué sucede exactamente en su origen. Según las culturas más antiguas, la vida y todo en este mundo se compone de los elementos básicos de la naturaleza: tierra, aire, viento, agua y fuego. Sin embargo, con el tiempo, muchos filósofos comenzaron a plantear la idea de que todas las cosas están formadas por cosas diminutas e indivisibles que no se pueden crear ni destruir.

Sin embargo, no fue hasta el advenimiento de la teoría atómica y la química moderna que los científicos comenzaron a postular que las partículas juntas daban lugar a los componentes básicos de todas las cosas. Así apareció el término, que en el contexto de la moderna teoría de partículas se refiere a las unidades más pequeñas de masa.

Según su definición clásica, una molécula es la partícula más pequeña de una sustancia que ayuda a mantener sus propiedades químicas y físicas. Consiste en dos o más átomos, así como grupos de átomos iguales o diferentes que se mantienen unidos por fuerzas químicas.

¿Cuál es el tamaño de las moléculas? En el 5to grado, la historia natural (una materia escolar) solo da una idea general de los tamaños y las formas, este tema se estudia con más detalle en las lecciones de química de la escuela secundaria.

Ejemplos de moléculas

Las moléculas pueden ser simples o complejas. Aquí hay unos ejemplos:

• H2O (agua);
• N2 (nitrógeno);
• O3 (ozono);
• CaO (óxido de calcio);
• C 6 H 12 O 6 (glucosa).

Las moléculas formadas por dos o más elementos se denominan compuestos. Entonces, el agua, el óxido de calcio y la glucosa son compuestos. No todos los compuestos son moléculas, pero todas las moléculas son compuestos. ¿Qué tan grandes pueden ser? ¿Cuál es el tamaño de una molécula? Es un hecho conocido que casi todo lo que nos rodea consiste en átomos (excepto la luz y el sonido). Su peso total será la masa de la molécula.

Masa molecular

Cuando se habla del tamaño de las moléculas, la mayoría de los científicos parten del peso molecular. Este es el peso total de todos sus átomos constituyentes:

• El agua, compuesta por dos átomos de hidrógeno (que tienen una unidad de masa atómica cada uno) y un átomo de oxígeno (16 unidades de masa atómica), tiene un peso molecular de 18 (más precisamente, 18,01528).
• La glucosa tiene un peso molecular de 180.
• El ADN que es muy largo puede tener un peso molecular de alrededor de 1010 (el peso aproximado de un cromosoma humano).

Medida en nanómetros

Además de la masa, también podemos medir el tamaño de las moléculas en nanómetros. Una unidad de agua mide aproximadamente 0,27 Nm de ancho. El ADN tiene hasta 2 nm de ancho y puede estirarse hasta varios metros de longitud. Es difícil imaginar cómo tales dimensiones pueden caber en una celda. La relación longitud-grosor del ADN es asombrosa. Es 1/100.000.000, que es como un cabello humano del largo de un campo de fútbol.

Formas y tamaños

¿Cuál es el tamaño de las moléculas? Vienen en diferentes formas y tamaños. El agua y el dióxido de carbono se encuentran entre los más pequeños, las proteínas se encuentran entre los más grandes. Las moléculas son elementos formados por átomos que están conectados entre sí. Comprender la apariencia de las moléculas es tradicionalmente parte de la química. Aparte de su comportamiento químico incomprensiblemente extraño, una de las características importantes de las moléculas es su tamaño.

¿Dónde puede ser especialmente útil saber qué tan grandes son las moléculas? La respuesta a esta y muchas otras preguntas ayuda en el campo de la nanotecnología, ya que el concepto de nanorobots y materiales inteligentes necesariamente tiene que ver con los efectos del tamaño y la forma molecular.

¿Cuál es el tamaño de las moléculas?

En el grado 5, la historia natural sobre este tema brinda solo información general de que todas las moléculas están formadas por átomos que están en constante movimiento aleatorio. En la escuela secundaria, ya puedes ver fórmulas estructurales en los libros de texto de química que se asemejan a la forma real de las moléculas. Sin embargo, es imposible medir su longitud con una regla común y, para hacer esto, debe saber que las moléculas son objetos tridimensionales. Su imagen en papel es una proyección en un plano bidimensional. La longitud de una molécula cambia por los enlaces de las longitudes de sus ángulos. Hay tres principales:

• El ángulo de un tetraedro es de 109° cuando todos los enlaces de este átomo con todos los demás átomos son simples (solo un guión).
• El ángulo de un hexágono es de 120° cuando un átomo tiene un doble enlace con otro átomo.
• El ángulo de línea es de 180° cuando un átomo tiene dos enlaces dobles o un enlace triple con otro átomo.

Los ángulos reales a menudo difieren de estos ángulos porque se debe tener en cuenta una variedad de efectos, incluidas las interacciones electrostáticas.

Cómo imaginar el tamaño de las moléculas: ejemplos

¿Cuál es el tamaño de las moléculas? En el grado 5, las respuestas a esta pregunta, como ya hemos dicho, son de carácter general. Los escolares saben que el tamaño de estas conexiones es muy pequeño. Por ejemplo, si convierte una molécula de arena en un solo grano de arena en un grano de arena entero, entonces debajo de la masa resultante podría ocultar una casa con cinco pisos. ¿Cuál es el tamaño de las moléculas? La respuesta corta, que también es más científica, es la siguiente.

El peso molecular se iguala a la relación entre la masa de toda la sustancia y el número de moléculas de la sustancia, o la relación entre la masa molar y la constante de Avogadro. La unidad de medida es el kilogramo. El peso molecular medio es de 10 -23 -10 -26 kg. Tomemos el agua, por ejemplo. Su peso molecular será de 3 x 10 -26 kg.

¿Cómo afecta el tamaño de una molécula a las fuerzas de atracción?

La responsable de la atracción entre moléculas es la fuerza electromagnética, que se manifiesta a través de la atracción de cargas opuestas y la repulsión de cargas similares. La fuerza electrostática que existe entre cargas opuestas domina las interacciones entre átomos y entre moléculas. La fuerza gravitatoria es tan pequeña en este caso que puede despreciarse.

En este caso, el tamaño de la molécula afecta la fuerza de atracción a través de la nube electrónica de distorsiones aleatorias que ocurren durante la distribución de los electrones de la molécula. En el caso de partículas no polares que muestren solo interacciones débiles de van der Waals o fuerzas de dispersión, el tamaño de las moléculas tiene un efecto directo sobre el tamaño de la nube de electrones que rodea a la molécula indicada. Cuanto más grande es, mayor es el campo cargado que lo rodea.

Una nube de electrones más grande significa que pueden ocurrir más interacciones electrónicas entre moléculas vecinas. Como resultado, una parte de la molécula desarrolla una carga parcial positiva temporal, mientras que la otra parte desarrolla una carga negativa. Cuando esto sucede, la molécula puede polarizar la nube de electrones de la vecina. La atracción ocurre porque el lado positivo parcial de una molécula es atraído por el lado negativo parcial de la otra.

Conclusión

Entonces, ¿cuál es el tamaño de las moléculas? En las ciencias naturales, como descubrimos, solo se puede encontrar una idea figurativa de la masa y el tamaño de estas partículas más pequeñas. Pero sabemos que hay compuestos simples y complejos. Y el segundo puede incluir una macromolécula. Es una unidad muy grande, como una proteína, que generalmente se crea mediante la polimerización de subunidades más pequeñas (monómeros). Por lo general, están formados por miles de átomos o más.

Kikoin A.K. Un método simple para determinar el tamaño de las moléculas // Kvant. - 1983. - Núm. 9. - C.29-30.

Por acuerdo especial con el consejo de redacción y los editores de la revista "Kvant"

En física molecular, los principales "actores" son las moléculas, partículas inimaginablemente pequeñas que componen todas las sustancias del mundo. Está claro que para el estudio de muchos fenómenos es importante saber qué son, moléculas. En concreto, cuáles son sus dimensiones.

Cuando se habla de moléculas, por lo general se piensa en ellas como bolas pequeñas, elásticas y duras. Por lo tanto, conocer el tamaño de las moléculas significa conocer su radio.

A pesar de la pequeñez de los tamaños moleculares, los físicos han logrado desarrollar muchas formas de determinarlos. Física 9 habla de dos de ellos. Se aprovecha la propiedad de algunos (muy pocos) líquidos de extenderse en forma de película de una molécula de espesor. En otro, el tamaño de las partículas se determina mediante un dispositivo complejo: un proyector de iones.

Existe, sin embargo, una forma muy sencilla, aunque no la más precisa, de calcular los radios de las moléculas (o de los átomos), y se basa en que las moléculas de una sustancia, cuando se encuentra en estado sólido o líquido, pueden considerarse estrechamente adyacentes entre sí. En este caso, para una estimación aproximada, podemos suponer que el volumen V algo de masa metro sustancia es simplemente igual a la suma de los volúmenes de las moléculas contenidas en ella. Entonces obtenemos el volumen de una molécula dividiendo el volumen V por número de moléculas norte.

El número de moléculas en un cuerpo de masa. metro es igual a \(~N_a \frac(m)(M)\), donde METRO- masa molar de la sustancia norte A es el número de Avogadro. De ahí el volumen V 0 de una molécula se determina a partir de la igualdad

\(~V_0 = \frac(V)(N) = \frac(V M)(m N_A)\) .

Esta expresión incluye la relación entre el volumen de una sustancia y su masa. La relación inversa \(~\frac(m)(V) = \rho\) es la densidad de la materia, de modo que

\(~V_0 = \frac(M)(\rho N_A)\) .

La densidad de casi cualquier sustancia se puede encontrar en tablas accesibles para todos. La masa molar es fácil de determinar si se conoce la fórmula química de la sustancia.

\(~\frac(4)(3) \pi r^3 = \frac(M)(\rho N_A)\) .

de donde obtenemos la expresión para el radio de la molécula:

\(~r = \sqrt (\frac(3M)(4 \pi \rho N_A)) = \sqrt (\frac(3)(4 \pi N_A)) \sqrt (\frac(M)(\rho) )\) .

La primera de estas dos raíces es un valor constante igual a ≈ 7.4 10 -9 mol 1/3, por lo que la fórmula para r toma la forma

\(~r \approx 7,4 \cdot 10^(-9) \sqrt (\frac(M)(\rho)) (m)\) .

Por ejemplo, el radio de una molécula de agua calculado usando esta fórmula es r B ≈ 1,9 10 -10 m.

El método descrito para determinar los radios de las moléculas no puede ser exacto, aunque solo sea porque las bolas no se pueden colocar de modo que no haya espacios entre ellas, incluso si están en contacto entre sí. Además, con tal "empaquetamiento" de moléculas esféricas, los movimientos moleculares serían imposibles. Sin embargo, los cálculos de los tamaños de las moléculas de acuerdo con la fórmula dada anteriormente dan resultados que casi coinciden con los resultados de otros métodos, que son incomparablemente más precisos.

CAPÍTULO 4. CLASE DE INFORMACIÓN INICIAL SOBRE LA ESTRUCTURA DE LA SUSTANCIA

Resolver problemas sobre este tema debería ayudar a los estudiantes a desarrollar conceptos iniciales sobre la estructura molecular de las sustancias.

En las tareas, es necesario considerar, en primer lugar, tales hechos, cuya explicación científica conduce inevitablemente a la idea de que los cuerpos consisten en las partículas más pequeñas: las moléculas.

A continuación, se deben resolver una serie de problemas que den el concepto del tamaño de las moléculas, así como sus propiedades, movimiento e interacción. Debido a la preparación matemática insuficiente de los estudiantes, la mayoría de las tareas deben ser de alta calidad.

También se debe prestar una atención considerable a los problemas experimentales. Los estudiantes pueden realizar tareas experimentales simples en casa.

La información obtenida sobre la estructura molecular de las sustancias se utiliza luego para explicar la diferencia entre los estados sólido, líquido y gaseoso de la materia.

1. La existencia de moléculas. Tamaños de moléculas

Es útil aclarar y profundizar el concepto inicial de moléculas y sus tamaños con la ayuda de tareas en las que se dan fotografías de moléculas obtenidas con un microscopio electrónico.

Resolver problemas que muestren la estructura compleja de las moléculas es opcional. Pero en un plan introductorio, especialmente en clases con un alto rendimiento académico, se pueden considerar 2 o 3 tareas que muestren que las moléculas de sustancias complejas consisten en partículas más pequeñas: átomos.

Junto con los problemas cualitativos, es posible dar tareas para los cálculos simples de los tamaños absolutos y relativos de las moléculas.

43. La figura 11 muestra una fotografía de una partícula sólida tomada con un microscopio electrónico. Cual

Arroz. 11. (ver escaneo)

¿Qué conclusión se puede sacar sobre la base de esta fotografía sobre la estructura de un cuerpo sólido? Usando la escala indicada en la fotografía, determine el tamaño de una partícula: una molécula.

Solución. Se llama la atención sobre el hecho de que todas las moléculas son iguales, están dispuestas en un cuerpo sólido en un cierto orden y tienen un empaquetamiento tan denso que solo quedan pequeños espacios entre ellas.

Para determinar el diámetro de las moléculas, su número (50) se cuenta a una distancia específica de 0,00017 cm y, al calcular, encuentran que el diámetro de la molécula es de aproximadamente 0,000003 cm.

Debe decirles a los estudiantes que se trata de una molécula gigante. Una molécula de agua, por ejemplo, tiene un diámetro unas cien veces menor.

44. Un microscopio óptico permite distinguir objetos de aproximadamente 0,00003 cm de tamaño.¿Es posible ver en un microscopio de este tipo una gota de agua, a lo largo de cuyo diámetro caben cien, mil, un millón de moléculas? El diámetro de una molécula de agua es aproximadamente

Por lo tanto, en un microscopio óptico, solo se puede ver una gota de agua de este tipo, cuyo diámetro es al menos 1000 veces mayor que el diámetro de una molécula de agua. Las moléculas de agua en sí mismas no se pueden ver con un microscopio óptico.

45. El número de moléculas en el aire a presión normal y 0°C es . Suponiendo que el diámetro de una molécula de gas es de aproximadamente 0,00000003 cm, calcule el largo que tendrían las "cuentas" si todas estas moléculas pudieran ensartar firmemente en un hilo invisible.

Responder. 8 millones de km.

46(e). Sumerja dos tubos de ensayo boca abajo en el agua y coloque en ellos cables pelados unidos a los polos de la batería.Observe las burbujas de gas y examine su composición con la ayuda de una astilla incandescente. ¿De dónde vienen los gases?

Solución. Por la brillante quema de una astilla en un tubo de ensayo y un destello en otro, se concluye que había oxígeno en un tubo de ensayo e hidrógeno en el otro.

Explican que los gases aparecieron durante la descomposición de una molécula de agua. En consecuencia, las propiedades de la molécula cuando se divide en partes más pequeñas no se conservan. Se les puede decir a los estudiantes que el agua se descompone en oxígeno e hidrógeno también cuando el vapor de agua se calienta a una temperatura muy alta.

El diámetro de una molécula de agua es de aproximadamente 0,0000,000 Scm.
El diámetro de una molécula de agua, calculado con el número de Avogadro, es de tres angstroms. Tal certeza es objetivamente inherente a la molécula de cualquier sustancia. Esto significa que la estructura actúa como una disposición espacial de partículas en una molécula.
El diámetro de una molécula de agua es de 0,29 nm (2,9 A), que es comparable al tamaño de los poros y defectos en la mayoría de los materiales no metálicos. Esto determina su capacidad de penetración bastante alta, especialmente en materiales de silicato poroso y compuestos.
El diámetro de una molécula de agua es de solo 2 5 10 - 10 m, y el vapor de agua pasa a través de los poros más pequeños. Los materiales densos y no porosos no permiten el paso del vapor de agua y no son higroscópicos. Estos incluyen vitrocerámica, vidrio bajo en álcali, cerámica hermética al vacío, resinas epoxi y polímeros no polares.
Fibra de vidrio sobre ligante epoxi-poliéster tras 9 horas de ebullición en agua destilada.| La estructura de una fibra de vidrio químicamente resistente a base de resina PN-16 después de la exposición durante 1000 h I en agua hirviendo (7500 h. Si el diámetro de una molécula de agua es 0 276 nm, entonces el diámetro de la atmósfera iónica, que determina la efectiva tamaño de los iones en una solución de 0,6% NaCl, es de aproximadamente 1 nm Un aumento en la concentración de la solución electrolítica provoca un aumento en el espesor de la atmósfera iónica.
Su diámetro en lugares de expansión excede el diámetro de las moléculas de agua. El derretimiento del hielo va acompañado de la ruptura de los enlaces entre algunas moléculas y su falla en los canales de la estructura del hielo. Un aumento de la temperatura va acompañado de una mayor destrucción de la estructura.
En la superficie de este último se forma una fina película con un espesor de dos o tres diámetros de moléculas de agua. Cuando ocurre, libera el calor de la humectación.
Con un espesor de capa de humedad adsorbida igual a 10 - 30 diámetros de moléculas de agua, según BV Deryagin, se forma una capa de solvato con poca o ninguna liberación de calor. Esta capa, como señala F. E. Kolyasev, también tiene propiedades físicas y químicas anómalas en comparación con el líquido a granel.
Esto se debe al hecho de que los materiales tienen una estructura porosa y el tamaño de los poros supera el diámetro de las moléculas de agua. Además, se forman capilares a lo largo de los terminales de los elementos en la interfaz entre materiales con diferentes coeficientes de expansión lineal.
El agua unida físicamente se mantiene en la superficie de las partículas minerales por las fuerzas de adhesión molecular y tiene la forma de las películas más delgadas hasta varios cientos de diámetros de una molécula de agua.
El espesor de la película de agua en la superficie varía entre 0 5 - 3 0 - 10 6 cm Si tenemos en cuenta que el diámetro de la molécula de agua es 33, entonces, por lo tanto, una capa promedio de agua igual a 100 moléculas es formado en la superficie. Para crear una capa hidrófuga en la superficie de la cerámica, es necesario soportar la capa de agua formada a una humedad relativa del 60 al 90 % durante 4 horas.
Agua en rocas. Las aguas unidas se mantienen en la superficie de las partículas minerales de la roca por las fuerzas de adhesión molecular, formando una capa, cuyo espesor puede alcanzar varios cientos de diámetros de una molécula de agua. La parte exterior, grande, de esta capa está representada por agua débilmente unida (liosorbida).

Como se puede ver en la tabla, la relación R - r, m, e, la distancia entre las dos esferas del complejo de hidrato al diámetro de una molécula de agua 2ga, en muchos casos es igual a uno, o R - r - 2ra; en otras palabras, en tales complejos, las moléculas de agua rodean al ion central, estando ubicadas alrededor de una capa, de una molécula de espesor, en una capa.
El espesor de la película de agua sobre la superficie varía entre 0 5 - 3 0 - 10 - 6 cm Si tenemos en cuenta que el diámetro de una molécula de agua es 3A, entonces, por lo tanto, una capa media de agua igual a 100 moléculas se forma en la superficie. Para crear una capa hidrófuga en la superficie de la cerámica, es necesario soportar la capa de agua formada a una humedad relativa del 60 al 90 % durante 4 horas.
Además, para la extrapolación a r oo, la función inversa de r solo no se puede utilizar debido a la influencia del término determinado por el radio o diámetro de la molécula de agua. Un cálculo más completo de la entalpía de hidratación, similar al propuesto por Buckingham, que tiene en cuenta los términos asociados a las interacciones ion-dipolo, dipolo-dipolo y dipolo-cuadrupolo y la influencia de los momentos dipolares inducidos, conduce a un cálculo aún más exponente complejo de la función recíproca del radio iónico. Halliwell y Nyburg también llevaron a cabo un cálculo algo más elegante basado en la posibilidad de números de coordinación de 6 o 4 en la capa de hidratación principal y modelos de esfera dura y esfera blanda para contacto ion-solvente.
La absorción de humedad de sistemas tan heterogéneos como la fibra de vidrio se puede considerar como dos lados de un proceso: la penetración de un medio en movimiento con un diámetro pequeño de moléculas (el diámetro de las moléculas de agua es de 27 A) en el material orgánico debido a la existencia de molecular agujeros en él, así como microporos en la interfaz de fibra - resina y otros defectos estructurales. Si los poros, grietas y capilares microscópicos y submicroscópicos dependen principalmente de razones tecnológicas y son de naturaleza aleatoria, entonces los agujeros intermoleculares son siempre inherentes a los materiales orgánicos. Por lo tanto, para polímeros con diámetros moleculares grandes, la permeabilidad al vapor de agua es esencialmente inevitable. Para polímeros con estructura cristalina, hidrocarburos saturados cristalinos y polímeros rígidos de baja polaridad, la cantidad de humedad absorbida será insignificante.
Para iones poliatómicos (por ejemplo, para MnO), se supone que el radio iónico es igual al radio cristalográfico, y para iones monoatómicos, el diámetro de una molécula de agua se suma al radio cristalográfico.
El espesor de la película de agua ligada a la máxima capacidad de humedad molecular no es inferior a 0005 - 001 micras, lo que corresponde a unos 20 - 40 diámetros de moléculas de agua.
Helmholtz en 1853. Creía que una doble capa eléctrica consiste en dos capas de cargas de signo opuesto, ubicadas a una distancia entre sí del orden del diámetro de una molécula de agua: una capa de cargas sobre el metal y una capa de iones atraídos por él. Al mismo tiempo, se asumió que las cargas en ambas capas se distribuyen uniformemente a lo largo de la superficie, de modo que se puede establecer una analogía completa entre una capa doble y un capacitor plano ordinario.
Si asumimos que el diámetro del ion hidronio es igual al diámetro de la molécula de agua, entonces la distancia entre dos iones neptunio será igual a 10 3 A usando los valores dados en el trabajo de Coen, Sullivan, Amis y Hyndman para el radio de los iones de neptunio y el diámetro de la molécula de agua.
El primer modelo más simple de una doble capa eléctrica fue propuesto por Helmholtz en 1853. Según Helmholtz, una doble capa en la interfaz entre un electrodo de metal y una solución consta de dos capas de cargas ubicadas a una distancia del orden del diámetro de una molécula de agua. Una capa de cargas está sobre el metal, la otra está en solución y consta de iones de carga opuesta atraídos por el electrodo. Cabe señalar de inmediato que la suposición de una carga difusa es válida solo para un revestimiento de metal. Para una placa iónica, es mejor cuanto más concentrada esté la solución y mayor sea la densidad de carga en las placas.
Así, la teoría de Born es una buena primera aproximación, por supuesto, si no tenemos en cuenta que los radios efectivos de los iones se toman como valores que, como apuntan Ely y Evans, superan los radios en el cristal por la mitad del diámetro de las moléculas de agua o un átomo de oxígeno. Una mejora de la teoría electrostática simple podría ser considerar la estructura del agua similar al cuarzo en lugar de un dieléctrico homogéneo. En este caso, es necesario introducir términos de energía adicionales que tengan en cuenta la interacción del ion con los dipolos del solvente y la repulsión intermolecular, que aumenta con un cambio en la orientación de los dipolos del solvente cerca del ion.
Se demostró 82, 83 que la principal contribución a la energía libre del sistema polipéptido-disolvente se realiza mediante interacciones con las moléculas de disolvente más cercanas. En términos generales, si d es el diámetro de una molécula de agua, entonces a distancias entre el par de átomos considerado rd / o (/ o es la suma de sus radios de van der Waals), las moléculas de agua se desplazan y la contribución a la energía libre se convierte en cero. Por otro lado, si acercamos un átomo a otro, desplazará un cierto número de moléculas de solvente proporcional al volumen de este átomo U, pero si la distancia se vuelve menor que d r0, entonces la cantidad de solvente desplazado será prácticamente no aumenta. Este tipo de razonamiento llevó a Gibson y Sherag a buscar expresiones analíticas para la energía de hidratación.
Basándose en la suposición de que las partículas de la fase sólida están cubiertas con una capa monomolecular de agua, se determina la cantidad de agua unida por adsorción. El espesor de la capa monomolecular debe ser igual al diámetro de la molécula de agua (h 2 76 10 - 8 cm), ya que cada átomo de oxígeno está rodeado tetraédricamente por otros cuatro átomos de oxígeno a una distancia de 2 76 A.
Para metales con un diámetro atómico de 2 76 A, el sobrevoltaje de hidrógeno es el más pequeño y el sobrevoltaje de oxígeno es el más grande. El valor 2 76 A coincide con el diámetro de una molécula de agua. El relleno más denso de la superficie del electrodo con dipolos de agua aumenta el gradiente de potencial en la capa cercana al electrodo.
La capa molecular del agua está más firmemente unida a la fase sólida del suelo. El espesor de la capa de adsorción polimolecular puede alcanzar varios cientos de diámetros de moléculas de agua. A medida que te alejas de la fase sólida, la unión del agua se vuelve menos fuerte. Las primeras filas de moléculas forman agua fuertemente ligada o higroscópica. Cuanto más disperso esté el suelo, más agua será absorbida. El agua higroscópica alcanza una densidad de 1 4 g/cm3, no contiene sustancias disueltas, no es capaz de conducir electricidad y moverse en el suelo. La cantidad de agua que el suelo o el suelo puede contener a una temperatura y humedad del aire dadas determina el contenido de humedad higroscópico del suelo.

Los datos sobre la dependencia de la intensidad de dispersión de los rayos X en el agua del ángulo entre la radiación dispersada y el haz de rayos incidente permitieron mostrar que en el entorno más cercano de cada molécula de agua en un líquido hay en promedio 4 4 - 4 8 moléculas de agua, lo que en general concuerda con lo que ya había dicho Bernal y la idea de Fowler de la estructura tetraédrica del agua a distancias muy cercanas, sin embargo, algo distorsionada en comparación con la estructura cristalina del hielo. Esta estructura aún existe a una distancia de aproximadamente 16 diámetros de molécula de agua de la molécula considerada como central, pero ya a una distancia de 08 nm, el ordenamiento de la estructura líquida prácticamente desaparece. La fuerza de los enlaces de hidrógeno en el agua líquida es menor que en un cristal de hielo, y estos enlaces se pueden doblar y estirar significativamente sin romperse cuando una molécula gira en relación con otra involucrada en el enlace de hidrógeno.
Los datos sobre la dependencia de la intensidad de la dispersión de rayos X en el agua del ángulo entre la radiación dispersada y el haz de rayos incidente permitieron mostrar que en el entorno más cercano de cada molécula de agua en un líquido hay en promedio 4 4 - 4 8 moléculas de agua, lo que en general concuerda con lo ya planteado por la idea de Bernal y Fowler de la estructura tetraédrica del agua a distancias muy cercanas, sin embargo, algo distorsionada en comparación con la estructura cristalina del hielo. Esta estructura aún existe a una distancia de aproximadamente 16 diámetros de molécula de agua de la molécula considerada como central, pero ya a una distancia de 08 nm, el ordenamiento de la estructura líquida prácticamente desaparece. La fuerza de los enlaces de hidrógeno en el agua líquida es menor que en un cristal de hielo, y estos enlaces se pueden doblar y estirar significativamente sin romperse cuando una molécula gira en relación con otra involucrada en el enlace de hidrógeno.
La ecuación de Born (IV.25), que no tiene en cuenta la interacción donante-aceptor de un ion con un disolvente, da un resultado impreciso al calcular la energía de hidratación total, pero es bastante adecuada para calcular la energía de hidratación secundaria. . Para calcular el DO, en la ecuación (IV.25) se debe sustituir el radio del complejo de hidrato, que se formará a partir del radio del ion y el diámetro de la molécula de agua, Nai.
El espesor de la capa de agua higroscópica no está estrictamente establecido. La mayoría de los investigadores consideran que esta capa es polimolecular, por lo que, según B.V. Deryagin, su espesor es de 23 a 27 diámetros de moléculas de agua.
PERO; con su aumento o disminución, la sobretensión aumenta naturalmente. Khomutov en sus trabajos posteriores llamó la atención sobre el hecho de que la distancia interatómica en la que la sobretensión es mínima está cerca del diámetro de una molécula de agua y propuso un método modelo para calcular el coeficiente b en la fórmula de Hafel.
Isoterma de tetraadsorción - MI9PVOD9b Con una energía cercana al metploctaybencenosulfonato de sodio kJ/mol. El valor de las soluciones acuosas a una temperatura - este último supera una disminución de 25e C en aerosil. energía libre molar. La longitud del radical hidrocarbonado de este ion es 18 1 A, el diámetro del grupo polar en una solución acuosa en C9 CCMC es 8 88 A y el diámetro de la molécula de agua es 3 1 A.
La estructura de una doble capa eléctrica en la interfaz metal-solución fue descrita por primera vez por el científico ruso R. A. Colley en 1878. Según sus ideas, la doble capa es similar a un capacitor plano, cuyas placas están ubicadas a una distancia de el diámetro de una molécula de agua. El revestimiento exterior está formado por una capa de iones adsorbidos. Demostraron que el movimiento térmico conduce a la desorción de parte de los iones de la superficie del metal (Fig. 49) 1, que forman una capa difusa (dispersa). Este último se comprime hasta cierto espesor por el campo eléctrico del metal cargado. Su espesor disminuye con el aumento de la carga del metal y la concentración de iones en la solución y aumenta con el aumento de la temperatura. El espesor de la capa de adsorción es igual al radio del ion hidratado. La capa difusa está ausente si el metal no lleva un exceso de carga eléctrica, así como en soluciones concentradas de electrolitos.
Las propiedades físicas de las fibras hidrófilas, como la lana, el pelo, el nailon y el rayón, dependen en gran medida de la cantidad de agua adsorbida. Estos cambios en las propiedades de las fibras se deben a la alta polarizabilidad del agua (y, en consecuencia, a los grandes valores del momento dipolar inducido), la capacidad de una molécula de agua para formar enlaces de hidrógeno relativamente fuertes y su tamaño relativamente pequeño. el diámetro de una molécula de agua es de aproximadamente 27 A.
Contendor de plastico. Además, el agua es una sustancia químicamente activa que promueve la formación de soluciones de sales, ácidos, álcalis, soluciones coloidales. Dado que el diámetro de las moléculas de agua es de 3 A, la humedad puede penetrar a través de microporos y microfisuras en materiales y películas protectoras.
Gráfico de la función de distribución. Los éxitos de la ciencia moderna en esta área nos permiten afirmar que tanto los tamaños como las masas de las moléculas individuales están firmemente establecidos. Si imaginamos condicionalmente moléculas en forma de bolas, entonces sus diámetros en la mayoría de los casos serán de varios angstroms. Por ejemplo, el diámetro de una molécula de agua (H2O) es 2 6 - 10 - 10 m 2 6 A.
Las fuerzas más importantes que determinan la energía de adsorción del cemento son las fuerzas electrostáticas de interacción entre los iones de la superficie de las partículas y los dipolos de agua. Estas fuerzas tienen un radio de acción insignificante, que no excede unos pocos angstroms. A distancias de la superficie de la partícula mayores que el diámetro de las moléculas de agua, las fuerzas de interacción se complementan con fuerzas de polarización o dispersión de van der Waals debidas a dipolos instantáneos que surgen debido al movimiento de electrones en una molécula.
Si las fuerzas de interacción de las moléculas de agua con un material son mayores que las fuerzas de interacción de las moléculas de agua entre sí, entonces el agua mojará bien dicho material. Si hay defectos estructurales en la superficie del material que son proporcionales al diámetro de una molécula de agua (0,29 nm), entonces las moléculas de agua pueden penetrar en el volumen del material y, en presencia de la misma porosidad (defecto) en el volumen del material, se difundirá según el mecanismo de difusión activada, similar a los gases de difusión. Los vidrios de silicato son capaces de absorber vapor de agua con total libertad, ya que el tamaño de los defectos en ellos está en el rango de 0,7 a 1,7 nm.

La ecuación de Born (IV.25), que no tiene en cuenta la interacción donante-aceptor de un ion con un disolvente, da un resultado impreciso al calcular la energía de hidratación total, pero es bastante adecuada para calcular la energía de hidratación secundaria. . Para calcular el DO, el radio del complejo de hidrato debe sustituirse en la ecuación (IV.25), que es la suma del radio del ion y el diámetro de la molécula de agua.
Esquema de la disposición relativa de los planos correspondientes a discontinuidades en la permitividad (r 0 y r Aj), adsorción de iones (r r0 y la aproximación más cercana de iones no adsorbidos (r h. Como resultado, los centros de todos adsorbidos los iones deben estar en el mismo plano (a menudo denominado plano interno de Helmholtz) a una distancia z0 de la superficie del electrodo. Por otro lado, los iones que no se pueden adsorber o que aún no han sido adsorbidos retienen firmemente al menos una capa de agua moléculas.La distancia de su acercamiento más cercano a la superficie, que se denota por hQ, debe ser aproximadamente igual a la suma del radio iónico y el diámetro de las moléculas de agua.
Kobozev (1947) y también Bockris (1951) establecieron la relación entre la función de trabajo del electrón y la sobretensión del hidrógeno. Khomutov (1950), comparando la magnitud del sobrevoltaje de hidrógeno con la distancia mínima entre átomos en los metales, encontró que el sobrevoltaje más pequeño se observa en metales con una distancia interatómica; alrededor de 27 A; con su aumento o disminución, la sobretensión aumenta naturalmente. Khomutov en sus trabajos posteriores llamó la atención sobre el hecho de que la distancia interatómica en la que la sobretensión es mínima está cerca del diámetro de una molécula de agua y propuso un método modelo para calcular el coeficiente b en la fórmula de Tafel.
Khomutov (1950), comparando el sobrevoltaje de hidrógeno con la distancia mínima entre átomos en los metales, encontró que el sobrevoltaje más pequeño se observa en metales con una distancia interatómica cercana a 27 A; con su aumento o disminución, la sobretensión aumenta naturalmente. En sus trabajos posteriores, llamó la atención sobre el hecho de que la distancia interatómica en la que la sobretensión es mínima está cerca del diámetro de una molécula de agua y propuso un método modelo para calcular el coeficiente b en la fórmula de Tafel.
La expresión final de la función /(t) no se proporciona debido a su forma engorrosa. Fijando diferentes valores de ij, mediante las ecuaciones (23.14) y (23.15) es posible determinar los valores C y φ0 correspondientes entre sí y, así, construir una curva C, φ0. Al calcular, se supuso que KG es 20 μF/cm2, Kt es 38 μF/cm, y el espesor promedio de la capa densa d se tomó igual al diámetro de una molécula de agua.
La expresión final de la función / (tyi) no se proporciona debido a su forma difícil de manejar. Fijando diferentes valores de r, según las ecuaciones (23.14) y (23.15), es posible determinar los valores C y φ0 correspondientes entre sí y, así, construir una curva C, φ0. En el cálculo se supuso que Ki0 2Q F/m2, /Cr0 38 f/m2, y el espesor medio de la capa densa d se tomó igual al diámetro de una molécula de agua.

Masa molar de agua:

Si las moléculas de un líquido están muy juntas y cada una de ellas cabe en un cubo de volumen V 1 con una costilla d, después .

El volumen de una molécula: , donde: Vm un lunar N / A es el número de Avogadro.

El 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 del aluminio: M=Sr. 10 -3 M = 27. 10-3

No sabemos si la temperatura del aire en la burbuja sigue siendo la misma. Si es lo mismo, entonces el proceso de ascenso se describe mediante la ecuación pV=const. Si cambia, entonces la ecuación pV/T=const.

Estimemos si cometemos un gran error si despreciamos el cambio de temperatura.

Supongamos que tenemos el resultado más desfavorable.Dejemos que el clima sea muy cálido y que la temperatura del agua en la superficie del embalse alcance los +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 lo tanto, la diferencia de temperatura es de 21K. En relación con la temperatura inicial, este valor es %% Es poco probable que nos encontremos con un depósito de este tipo, cuya diferencia de temperatura entre la superficie y el fondo es igual al valor mencionado. Además, la burbuja sube lo suficientemente rápido y es poco probable que durante el ascenso tenga tiempo de calentarse por completo. Por lo tanto, el error real será mucho 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 \u003d pag 2 V 2, dónde: p1- presión de aire en la burbuja en profundidad h (p 1 = p atm. + rgh), p 2 es la presión del aire en la burbuja cerca de la superficie. p 2 = p atm.

(p atm + rgh)V =p atm 2V; ;

El vaso al revés está lleno de aire. El problema establece que el vaso comienza a hundirse solo a cierta profundidad. Aparentemente, si se suelta a una profundidad inferior a cierta profundidad crítica, flotará (se supone que el vaso está ubicado estrictamente verticalmente y no se vuelca).

El nivel por encima del cual flota el vidrio 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 la dirección vertical son la fuerza de gravedad 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 vaso se hunde, la fuerza hacia arriba disminuye. Una disminución en la fuerza de flotación 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 en alguna profundidad es la misma.

Puede ocurrir una disminución en el volumen del líquido desplazado debido a la compresión del aire en el vaso, lo que, a su vez, puede ocurrir debido a un aumento de la presión. El cambio de temperatura a medida que el vidrio se hunde puede ignorarse 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 de un gas y su volumen a temperatura constante se expresa mediante la ley de Boyle-Mariotte.

La presión del fluido realmente aumenta con la profundidad y se transmite en todas las direcciones, incluso hacia arriba, por igual.

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 sucesivamente en ella las expresiones encontradas durante el análisis del problema y resolviendo la ecuación resultante con respecto a 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 de vidrio, su volumen y aceleración de caída libre.

Todo el razonamiento anterior se puede mostrar de la siguiente manera:

Como no hay datos en el texto de la tarea, lo configuraremos nosotros mismos.

Dado:

Densidad del agua r=10 3 kg/m 3 .

Presión atmosférica 10 5 Pa.

El volumen del vaso es 200 ml = 200. 10 -3 l \u003d 2. 10 -4m3.

La masa del vaso es 50 g = 5. 10 -2 kg.

Aceleración de caída libre g = 10 m/s 2 .

Solución numérica:

El problema de levantar un globo, como el problema de un vaso que se hunde, puede clasificarse como un problema estático.

La bola comenzará a subir de la misma manera que se hunde el vaso, tan pronto como se viole la igualdad de las fuerzas aplicadas a estos cuerpos y dirigidas hacia arriba y hacia abajo. La bola, como el vaso, está sujeta a la fuerza de gravedad dirigida hacia abajo y 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, consiste en la masa de la cáscara 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, se puede expresar el valor deseado, 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.

1. Exprese la masa de gas en SI.

2. ¿Cuál es el peso molecular relativo 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 un gas dado?

7. Nombre 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. Trace este proceso en un gráfico de presión versus temperatura absoluta.

12. Trace este proceso en un gráfico de presión versus volumen.

Instrucciones de solución:

1. Ver condición.

2. El peso molecular relativo de un elemento se determina usando la tabla periódica.

3. M=Mr 10 -3 kg/mol.

7. pags=const - isobárico; V=const-isocorico; T=const - isotérmica.

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. Arte.

8-10. Puede usar la ecuación de Mendeleev-Clapeyron, o las leyes de los gases de Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles.

respuestas al problema

m = 0,2 kg
METRO r = 4
M = 4 10 -3 kg/mol
n = 50 moles
norte = 3 10 25
m = 6,7 10 -27 kg
1 - 2 - isobárico
2 - 3 - isocórico
3 - 1 - isotérmico
№	ml	yo	metro 3
	2 10 5		0,2
	7 10 5		0,7
	7 10 5		0,7
	4 10 5		0,4
№	0 C	A
№	mm Hg.	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