4. BÖLÜM MADDENİN YAPISI HAKKINDA İLK BİLGİ SINIFI
Bu konudaki problemlerin çözülmesi, öğrencilerin konuyla ilgili başlangıç kavramlarını geliştirmelerine yardımcı olacaktır. moleküler yapı maddeler.
Görevlerde öncelikle aşağıdaki gerçekleri dikkate almak gerekir: bilimsel açıklama bu da kaçınılmaz olarak cisimlerin çok küçük parçacıklardan, moleküllerden oluştuğu fikrine yol açıyor.
Daha sonra, moleküllerin büyüklüğü, özellikleri, hareketleri ve etkileşimleri hakkında fikir veren bir takım problemler çözülmelidir. Yetersiz olması nedeniyle matematik eğitimiÖğrenciler için çoğu görev yüksek kalitede olmalıdır.
Deneysel problemlere de büyük önem verilmelidir. karmaşık olmayan deneysel görevlerÖğrenciler bunu evde de yapabilirler.
Maddelerin moleküler yapısı hakkında elde edilen bilgiler daha sonra katı, sıvı ve maddeler arasındaki farkları açıklamak için kullanılır. gaz halleri maddeler.
1. Moleküllerin varlığı. Moleküler boyutlar
Moleküllerin fotoğraflarının kullanılarak elde edildiği görevler yardımıyla, moleküllerin ilk konseptini ve boyutlarını netleştirmek ve derinleştirmek faydalıdır. elektron mikroskobu.
Gösterilen sorunları çözme karmaşık yapı moleküller, isteğe bağlı. Ancak giriş planında özellikle akademik performansı güçlü olan sınıflarda moleküllerin olduğunu gösteren 2-3 problemi düşünebilirsiniz. karmaşık maddeler daha fazlasından oluşur ince parçacıklar- atomlar.
Niteliksel olanların yanı sıra, moleküllerin mutlak ve bağıl boyutlarına ilişkin basit hesaplamalarla ilgili problemler de verebilirsiniz.
43. Şekil 11'de bir parçacığın fotoğrafı gösteriliyor sağlam elektron mikroskobu kullanılarak elde edilmiştir. Hangi
Pirinç. 11. (bkz. tarama)
Bu fotoğrafa dayanarak katının yapısı hakkında bir sonuca varılabilir mi? Fotoğrafta belirtilen ölçeği kullanarak, bir parçacığın (bir molekül) boyutunu belirleyin.
Çözüm. Katı bir gövdede bulunan tüm moleküllerin aynı olduğu gerçeğine dikkat çekiliyor. belli bir sırayla ve o kadar yoğun bir paketlemeye sahipler ki aralarında sadece küçük boşluklar kalıyor.
Moleküllerin çapını belirlemek için, belirtilen 0,00017 cm mesafeden sayılarını (50) sayın ve hesaplayarak molekülün çapının yaklaşık 0,000003 cm olduğunu bulun.
Öğrencilere bunun dev bir molekül olduğunu söyleyin. Örneğin bir su molekülünün çapı yaklaşık yüz kat daha küçüktür.
44. Optik bir mikroskop, yaklaşık 0,00003 cm büyüklüğündeki nesneleri ayırt etmenizi sağlar. Böyle bir mikroskopta yüz, bin, bir milyon molekül çapındaki bir su damlasını görmek mümkün müdür? Bir su molekülünün çapı yaklaşık olarak
Sonuç olarak, optik bir mikroskopla yalnızca çapı su molekülünün çapından en az 1000 kat daha büyük olan bir su damlasını görebilirsiniz. Su moleküllerinin kendisi optik mikroskopla görülemez.
45. Normal basınçta ve 0°C sıcaklıkta havadaki molekül sayısı. Bir gaz molekülünün çapının yaklaşık 0,00000003 cm olduğunu varsayarak, tüm bu moleküller görünmez bir ipliğe sıkıca dizilebilseydi "boncukların" ne kadar uzun olacağını hesaplayın.
Cevap. 8 milyon km.
46(e). İki test tüpünü baş aşağı suya yerleştirin ve pilin kutuplarına bağlı çıplak telleri içlerine yerleştirin. Gaz kabarcıklarını gözlemleyin ve için için yanan bir kıymık kullanarak bunların bileşimlerini inceleyin. Gazlar nereden geldi?
Çözüm. Test tüplerinden birinde kıymıkların parlak yanması, diğerinde ise parlama göz önüne alındığında, test tüplerinden birinde oksijen, diğerinde ise hidrojen olduğu sonucuna varıldı.
Bir su molekülünün ayrışması sırasında gazların ortaya çıktığını açıklıyorlar. Sonuç olarak, bir molekülün özellikleri daha küçük parçalara bölündüğünde korunmaz. Öğrencilere, su buharı çok yüksek sıcaklığa ısıtıldığında suyun oksijen ve hidrojene de ayrıştığı bilgisi verilebilir.
Bu kadar küçük bir madde parçacığını doğrudan ölçemeyeceğimiz açıktır. Basit hesaplamalar yoluyla moleküllerin boyutunu belirleyebileceğimiz bir deney yapacağız. Petrol ürünlerinin (yağlama yağları, dizel yakıt vb.) su yüzeyinde oluşturduğu ince renkli filmleri elbette görmüşsünüzdür. İnce filmlerin rengi üstten yansıyan ışık ışınlarının üst üste gelmesiyle oluşur. alt yüzeyler filmler - bu olguya ışık girişimi denir. Aynı sebepten dolayı sabun köpüğü gökkuşağının tüm renkleriyle parıldar.
Fizik derslerinde girişim olgusunu inceleyeceksiniz. Şimdi filmin kalınlığıyla ilgileniyoruz; ne kadar kalın olduğunu hiç merak ettiniz mi? Filmin kalınlığını belirlemek çok basittir: hacmini yüzey alanına bölmeniz gerekir. Eski denizciler bile, suyun yüzeyine bitkisel yağ dökülürse çok geniş bir noktaya yayılacağını fark ettiler (o zamanlar, fırtına sırasında denizi bu şekilde "sakinleştirebileceğinize" dair oldukça garip bir görüş ortaya çıktı). Muhtemelen su üzerindeki yağ lekesinin alanını ölçen ilk kişi, görüntüsü yüz dolarlık banknotta görünen seçkin Amerikalı bilim adamı ve diplomat Benjamin Franklin (1706-1790) idi. Onun çok ünlü buluş- paratoner (veya daha doğrusu paratoner). 1774'te Franklin, İngiltere ile Amerika Birleşik Devletleri arasındaki başka bir anlaşmazlığı çözmek için Avrupa'ya gitti. Müzakerelerden boş zamanlarında su yüzeyindeki yağlı filmlerle deneyler yaptı. Şaşırtıcı bir şekilde, bir kaşık bitkisel yağ küçük bir göletin tüm yüzeyine yayıldı. Suya bitkisel olmayan bir yağ dökerseniz, ancak viskoz olmayan bir makine yağı dökerseniz, leke o kadar büyük olmayacaktır: bir damla, yaklaşık 20 cm çapında bir daire oluşturur. yaklaşık 300 cm3, bir damlanın hacmi yaklaşık 0,03 cm3'tür. Dolayısıyla film kalınlığı 0,03 cm1 / 300 cm3 = 0,0001 cm = 0,001 mm - 1 mikron olur. Milimetrenin binde biri çok küçük bir değerdir; bu büyüklükteki bir parçacığı her mikroskop göremez.
Peki makine yağı moleküllerinin suya tek kat halinde yayılacağının garantisi var mı? Sonuçta, yalnızca bu durumda filmin kalınlığı moleküllerin boyutuna karşılık gelecektir. Böyle bir garantimiz yok ve nedeni şu. Motor yağını oluşturan moleküllere hidrofobik denir (Yunanca "hidrofobik" - "sudan korkar" kelimesinden çevrilmiştir). Birbirlerine oldukça iyi "bağlanırlar", ancak su molekülleri konusunda çok isteksizdirler. Makine yağına benzer bir madde su yüzeyine dökülürse, üzerinde yüzlerce hatta binlerce moleküler katmandan oluşan oldukça kalın (moleküler standartlara göre) bir film oluşur. Bu tür hesaplamalar başlı başına ilginç olmasının yanı sıra, büyük bir öneme de sahiptirler. pratik önemi. Örneğin, petrolü üretim yerinden binlerce kilometre uzağa taşıyan dev tankerlerin kazalarını önlemek bugüne kadar mümkün değildir. Böyle bir kaza sonucunda büyük miktar Petrol, canlı organizmalar üzerinde zararlı bir etkiye sahip olacaktır. Yağ, makine yağına göre daha viskoz olduğundan filmi su yüzeyi Biraz daha kalın olabilir. Böylece kazalardan birinde 500 km3'lük bir alanı kaplayan 120.000 ton petrol döküldü. Basit bir hesaplamanın gösterdiği gibi, böyle bir filmin ortalama kalınlığı 200 mikrondur. Filmin kalınlığı hem petrolün türüne hem de suyun sıcaklığına bağlıdır: Petrolün daha kalın olduğu soğuk denizlerde film daha kalındır, petrolün daha az viskoz hale geldiği sıcak denizlerde ise film daha incedir. Ama her halükarda büyük bir tankerin onbinlerce ton petrolün denize düşmesiyle meydana gelen kaza tam bir felakettir. Sonuçta, eğer dökülen petrolün tamamı yayılırsa ince tabaka sonra çok büyük bir alan oluşur ve böyle bir filmi ortadan kaldırmak son derece zordur.
Bir maddenin yalnızca bir molekül katmanı oluşturacak şekilde su üzerine yayılmasını sağlamak mümkün müdür (böyle bir filme monomoleküler denir)? Bunun mümkün olduğu ortaya çıktı, ancak makine yağı veya petrol yerine başka bir madde almanız gerekiyor. Böyle bir maddenin moleküllerinin bir ucunda hidrofilik (yani "suyu seven") atom grubuna, diğer ucunda ise hidrofobik atom grubuna sahip olması gerekir. Bu moleküllerden oluşan bir madde suyun yüzeyine konursa ne olur? Moleküllerin suda çözünmeye çalışan hidrofilik kısmı molekülü suya çekerken, sudan “korkan” hidrofobik kısmı inatla suyla temastan kaçınacaktır. Bu tür karşılıklı "yanlış anlama"nın bir sonucu olarak, moleküller (eğer bir tahta kullanılarak yanlarından hafifçe "bastırılırlarsa"), Şekil 2'de gösterildiği gibi su yüzeyinde sıralanacaklardır. 3.1: Hidrofilik uçları suya girintilidir ve hidrofobik uçları dışarı çıkar.
\6666666666ы/
Pirinç. 3.1. Bu, yüzey aktif madde moleküllerinin su-hava sınırına nasıl yönlendirildiği ve adını 1916'da bu tür katmanların yapısının teorisini yaratan Amerikalı kimyager ve fizikçi Irving Langmuir'den (1881-1957) alan bir "Langmuir barakası" oluşturarak yönlendirilir. sıvıların yüzeyi
Bu şekilde davranan maddelere yüzey aktif maddeler denir. Bunlar, örneğin sabun ve diğerlerini içerir. deterjanlar; ayçiçek yağının bir parçası olan oleik asit; Palmiye yağının bir parçası olan palmitik alkol ve balina yağı. Bu tür maddelerin su yüzeyine yayılması, makine yağından çok daha ince filmler oluşturur. Bu olay uzun zamandır biliniyor benzer deneyimler 18. yüzyılda gerçekleştirildi. Ama sadece XIX sonu- 20. yüzyılın başında İngiliz fizikçi John William Rayleigh (1842-1919), Alman fizikçi Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) ve diğer bazı bilim adamlarının yaptığı deneyler sonucunda gösterildi. Filmin kalınlığı, tek tek moleküllerin boyutlarıyla karşılaştırılabilecek kadar küçük boyutlara ulaşabilir.
Bu deneylerden birinde İngiliz kimyager Neil Kensington Adam, bildiğimiz maddelerin çoğu molekülü ve iyonunun boyutları 1 nm civarındadır. Böylece, hidrojen moleküllerinin çapı yaklaşık 0,2 nm, iyot - 0,5 nm'dir, etil alkol- 0,4 nm; alüminyum iyonlarının yarıçapı 0,06 nm, sodyum - 0,10 nm, klorür - 0,13 nm, klor - 0,18 nm, iyot - 0,22 nm'dir. Ancak moleküller arasında boyutları moleküler standartlara göre gerçekten astronomik olan devler de var. Böylece, yüksek hayvan ve bitki hücrelerinin çekirdeklerinde kalıtım molekülleri - deoksiribonükleik asitler (DNA) bulunur. Uzunlukları 2.000.000 nm'yi, yani 2 mm'yi aşabilir!
Bu bölümü sonuçlandırmak için - kısa hikaye Fransız bilim adamı Jean Perrin'in 1908'de molekülleri "tartmak" için kullandığı ustaca (ama en doğru yöntem değil) yöntem hakkında. Bildiğiniz gibi yükseklik arttıkça hava yoğunluğu azalır. Geri dön XIX'in başı yüzyılda Fransız bilim adamı Pierre Laplace, farklı yüksekliklerdeki basıncı hesaplamaya olanak tanıyan bir formül geliştirdi. Bu formüle göre atmosfer basıncı her 6 km'lik yükselişte yarı yarıya düşer. Bu değer elbette güce bağlıdır. yer çekimi ve hava moleküllerinin kütlesi. Hava nitrojen ve oksijenden değil, çok hafif hidrojen moleküllerinden oluşsaydı (oksijen moleküllerinden 16 kat daha hafiftir), o zaman 6 km değil, yaklaşık 16 kat yükseklikte atmosferik basınçta yarı yarıya bir düşüş gözlemlenirdi. daha fazla, yani yaklaşık 100 km. Tersine, eğer moleküller çok ağır olsaydı, atmosfer Dünya yüzeyine “baskılanırdı” ve basınç yükseklikle birlikte hızla düşerdi.
Bu şekilde mantık yürütüyorum. Perrin, moleküller yerine suda asılı duran minik sakız boyası toplarını kullanmaya karar verdi. Aynı boyuttaki toplarla (yaklaşık 1 mikron çapında) bir süspansiyon (emülsiyon) hazırlamaya çalıştı. Daha sonra mikroskobun altına bir damla emülsiyon yerleştirdi ve mikroskop vidasını dikey olarak hareket ettirerek farklı yüksekliklerdeki sakız toplarının sayısını saydı. Laplace formülünün emülsiyonlara oldukça uygulanabilir olduğu ortaya çıktı: her 6 µm'lik artışta görüş alanındaki topların sayısı yarı yarıya azaldı. 6 km, 6 mikrondan tam olarak bir milyar kat daha büyük olduğundan Perrin, oksijen ve nitrojen moleküllerinin sakız toplarından aynı sayıda kat daha hafif olduğu sonucuna vardı (ve kütleleri zaten deneysel olarak belirlenebilir).
Suyun molar kütlesi:
Bir sıvıdaki moleküller sıkı bir şekilde paketlenirse ve her biri hacmi 100 gram olan bir küpün içine sığarsa V1 kaburgalı D, O .
Bir molekülün hacmi: burada: VM bir dua, Yok- Avogadro'nun numarası.
Bir mol sıvının hacmi: , burada: M- molar kütlesi yoğunluğudur.
Molekül Çapı:
Hesapladığımızda: 
Akraba moleküler ağırlık alüminyum Mr=27. Ana moleküler özelliklerini belirleyin.
1. Alüminyumun molar kütlesi: M=Bay. 10-3M = 27 . 10 -3
Helyum moleküllerinin konsantrasyonunu (M = 4,10 -3 kg/mol) bulun. normal koşullar(p=10 5 Pa, T=273K), ortalama karekök hızları ve gaz yoğunlukları.Hacmi iki katına çıkarsa bir hava kabarcığı su kütlesinin hangi derinliğinden yukarı doğru yüzer? Baloncuğun içindeki havanın sıcaklığının aynı kalıp kalmadığını bilmiyoruz. Aynıysa, yükselme süreci denklemle tanımlanır. pV=sabit . Eğer değişirse, o zaman denklem.
pV/T=sabit
Sıcaklık değişimini ihmal edersek büyük bir hata yapıp yapmadığımızı değerlendirelim. p 1 V 1 =p 2 V 2, Nerede: sayfa 1- baloncuğun derinliklerindeki hava basıncı h (p 1 = p atmosfer + rgh), p 2- yüzeye yakın baloncuğun içindeki hava basıncı. p 2 = p atm.
 |
(p atm + rgh)V =p atm 2V; ;
|
Ters çevrilmiş bir bardakta hava bloke edilir. Sorun, camın yalnızca belirli bir derinlikte batmaya başlamasıdır. Görünüşe göre, eğer belirli bir kritik derinlikten daha az bir derinliğe bırakılırsa, yukarı doğru yüzecektir (camın kesinlikle dikey olarak konumlandırıldığı ve devrilmediği varsayılarak).
Camın üzerinde yüzdüğü ve altında battığı seviye, cama farklı yönlerden uygulanan kuvvetlerin eşitliği ile karakterize edilir.
Cama düşey yönde etki eden kuvvetler, aşağıya doğru yönlendirilen yerçekimi kuvveti ve yukarıya doğru yönlendirilen kaldırma kuvvetidir.
Kaldırma kuvveti, camın yerleştirildiği sıvının yoğunluğu ve onun tarafından yer değiştiren sıvının hacmi ile ilgilidir.
Bir cama etki eden yer çekimi kuvveti, camın kütlesiyle doğru orantılıdır.
Sorunun bağlamından, cam battıkça yukarıya doğru kuvvetin azaldığı sonucu çıkmaktadır. Sıvılar pratik olarak sıkıştırılamaz olduğundan ve suyun yüzeydeki ve bazı derinliklerdeki yoğunluğu aynı olduğundan, kaldırma kuvvetindeki bir azalma ancak yer değiştiren sıvının hacmindeki bir azalma nedeniyle meydana gelebilir.
Cam içindeki havanın sıkışması nedeniyle yer değiştiren sıvının hacminde bir azalma meydana gelebilir ve bu da basınçtaki bir artış nedeniyle meydana gelebilir. Sonucun çok yüksek doğruluğuyla ilgilenmiyorsak, cam suya daldırıldığında sıcaklıktaki değişiklik göz ardı edilebilir. İlgili gerekçe önceki örnekte verilmiştir.
Gaz basıncı ile hacmi arasındaki ilişki sabit sıcaklık Boyle-Mariotte yasasıyla ifade edilir.
Sıvı basıncı aslında derinlikle birlikte artar ve yukarı dahil her yöne eşit olarak iletilir.
Hidrostatik basınç sıvının yoğunluğu ve yüksekliği (daldırma derinliği) ile doğru orantılıdır.
Olarak kaydedildi orijinal denklem Camın denge durumunu karakterize eden denklem, problemin analizi sırasında bulunan ifadeleri sırayla yerine koyarak ve ortaya çıkan denklemi istenen derinlik için çözerek, sayısal bir cevap elde etmek için bilmemiz gerektiği sonucuna varıyoruz. suyun yoğunluğu, atmosferik basınç, camın kütlesi, hacmi ve ivme değerleri serbest düşüş.
Gerçekleştirilen tüm argümanlar aşağıdaki gibi görüntülenebilir:
Sorunun metninde veri bulunmadığından kendimiz ayarlayacağız.
Verilen:
Suyun yoğunluğu r=10 3 kg/m3.
Atmosfer basıncı 10 5 Pa.
Cam hacmi 200 ml = 2 00. 10-3 l = 2. 10 -4 m3.
Camın kütlesi 50 gr = 5'tir. 10-2 kg.
Yerçekimi ivmesi g = 10 m/s2 .
Sayısal çözüm:
|
Balonun yükselmesi problemi de tıpkı camın batması problemi gibi statik bir problem olarak sınıflandırılabilir.
Bu cisimlere uygulanan ve yukarı-aşağı yönlendirilen kuvvetlerin eşitliği bozulduğu anda top da bardağın batması gibi yükselmeye başlayacaktır. Top da tıpkı cam gibi aşağıya doğru yönlendirilen yer çekimi kuvvetine ve yukarıya doğru yönlendirilen kaldırma kuvvetine maruz kalmaktadır.
Kaldırma kuvveti, topu çevreleyen soğuk havanın yoğunluğuyla ilgilidir. Bu yoğunluk Mendeleev-Clapeyron denkleminden bulunabilir.
Yer çekimi kuvveti topun kütlesiyle doğru orantılıdır. Topun kütlesi ise kabuğun kütlesinden ve içindeki sıcak havanın kütlesinden oluşur. Sıcak havanın kütlesi Mendeleev-Clapeyron denkleminden de bulunabilir.
Şematik olarak gerekçe şu şekilde gösterilebilir:
Denklemden istenilen miktarı ifade edebiliriz, tahmin edebiliriz olası değerler elde etmek için gerekli sayısal çözüm Büyüklük problemlerinde, bu nicelikleri elde edilen denklemde yerine koyun ve cevabı sayısal biçimde bulun.
Kapalı bir kapta 200 gr helyum bulunur. Gaz markaları karmaşık süreç. Parametrelerindeki değişiklik, hacmin mutlak sıcaklığa bağımlılığı grafiğine yansır.1. Gazın kütlesini SI cinsinden ifade edin.
2. Bu gazın bağıl moleküler kütlesi nedir?
3. Bu gazın molar kütlesi nedir (SI cinsinden)?
4. Kabın içerdiği madde miktarı nedir?
5. Kapta kaç tane gaz molekülü var?
6. Bu gazın bir molekülünün kütlesi nedir?
7. Bölüm 1-2, 2-3, 3-1'deki süreçleri adlandırın.
8. 1,2, 3, 4 noktalarındaki gazın hacmini ml, l, m3 cinsinden belirleyin.
9. 0 C, K'de 1,2, 3, 4 noktalarındaki gaz sıcaklığını belirleyin.
10. 1, 2, 3, 4 noktalarındaki gaz basıncını mm cinsinden belirleyin. rt. Sanat. , ATM, Pa.
11. Resim bu süreç Basınç-mutlak sıcaklık grafiğinde.
12. Bu süreci basınç-hacim grafiği üzerinde gösterin.
Çözüm için talimatlar:
1. Duruma bakın.
2. Bir elementin bağıl molekül ağırlığı periyodik tablo kullanılarak belirlenir.
3. M=Mr·10 -3 kg/mol.
7. P=const - izobarik; V=sabit-izokorik; T=sabit - izotermal.
8. 1 m3 = 10 3 l; 1 l = 10 3 ml. 9. T=t+ 273. 10. 1 atm. = 10 5 Pa = 760 mm Hg. Sanat.
8-10. Mendeleev-Clapeyron denklemini kullanabilirsiniz veya gaz kanunları Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles.
Sorunun yanıtları
| 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 - izobarik | |||||||
| 2 - 3 - izokorik | |||||||
| 3 - 1 - izotermal | |||||||
| № | ml | ben | m3 | ||||
| 2 10 5 | 0,2 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 4 10 5 | 0,4 | ||||||
| № | 0°C | İLE | |||||
| № | 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 | ||||||
 |
 |
||||||
Kikoin A.K. Moleküllerin boyutunu belirlemenin basit bir yolu // Kuantum. - 1983. - No. 9. - S.29-30.
"Kvant" dergisinin yayın kurulu ve editörleri ile yapılan özel anlaşma ile
İÇİNDE moleküler fizik ana " karakterler"Dünyadaki tüm maddeleri oluşturan, hayal edilemeyecek kadar küçük parçacıklar olan moleküllerdir. Pek çok olguyu incelemek için bunların hangi moleküller olduğunu bilmenin önemli olduğu açıktır. Özellikle boyutları nelerdir?
İnsanlar moleküller hakkında konuştuğunda genellikle bunların küçük, elastik ve sert toplar olduğu düşünülür. Bu nedenle moleküllerin boyutunu bilmek onların yarıçaplarını bilmek anlamına gelir.
Küçüklüğüne rağmen moleküler boyut Fizikçiler bunları belirlemek için birçok yol geliştirebildiler. Fizik 9 bunlardan ikisinden bahsediyor. Bazı (çok az) sıvıların, bir molekül kalınlığında bir film halinde yayılma özelliği kullanılır. Bir diğerinde parçacık boyutu karmaşık bir cihaz olan iyon projektörü kullanılarak belirlenir.
Bununla birlikte, moleküllerin (veya atomların) yarıçaplarını hesaplamanın en doğru olmasa da çok basit bir yöntemi vardır. Bu, bir maddenin moleküllerinin katı veya katı halde olduğu gerçeğine dayanır. sıvı hal, birbirine sıkı sıkıya bitişik sayılabilir. Bu durumda kaba bir tahmin için hacmin şu şekilde olduğunu varsayabiliriz: V biraz kütle M maddeler basittir toplamına eşit içerdiği moleküllerin hacmi. Daha sonra hacmi bölerek bir molekülün hacmini elde ederiz. V molekül sayısı başına N.
Vücut ağırlığındaki molekül sayısı M bilindiği gibi \(~N_a \frac(m)(M)\)'ye eşittir, burada M- maddenin molar kütlesi N A, Avogadro'nun sayısıdır. Bu nedenle hacim V Bir molekülün 0'ı eşitlikten belirlenir
\(~V_0 = \frac(V)(N) = \frac(V M)(m N_A)\) .
Bu ifade bir maddenin hacminin kütlesine oranını içerir. Ters ilişki \(~\frac(m)(V) = \rho\) maddenin yoğunluğudur, dolayısıyla
\(~V_0 = \frac(M)(\rho N_A)\) .
Hemen hemen her maddenin yoğunluğu herkesin erişebileceği tablolarda bulunabilir. Molar kütle bilinip bilinmediğini belirlemek kolay kimyasal formül maddeler.
\(~\frac(4)(3) \pi r^3 = \frac(M)(\rho N_A)\) .
buradan molekülün yarıçapı için ifadeyi elde ederiz:
\(~r = \sqrt (\frac(3M)(4 \pi \rho N_A)) = \sqrt (\frac(3)(4 \pi N_A)) \sqrt (\frac(M)(\rho) )\).
Bu iki kökten ilki devamlı, ≈ 7,4 · 10 -9 mol 1/3'e eşittir, dolayısıyla formül R rol yapıyor
\(~r \yaklaşık 7,4 \cdot 10^(-9) \sqrt (\frac(M)(\rho)) (m)\) .
Örneğin, bu formül kullanılarak hesaplanan bir su molekülünün yarıçapı şuna eşittir: R B ≈ 1,9 · 10 -10 m.
Moleküllerin yarıçaplarını belirlemek için açıklanan yöntem doğru olamaz çünkü toplar birbirleriyle temas halinde olsalar bile aralarında boşluk kalmayacak şekilde yerleştirilemez. Ek olarak, molekül toplarının böyle bir "paketlenmesi" ile moleküler hareketler imkansız olacaktır. Bununla birlikte, yukarıda verilen formül kullanılarak molekül boyutlarının hesaplanması, diğer yöntemlerin sonuçlarıyla neredeyse örtüşen ve kıyaslanamayacak kadar daha doğru sonuçlar verir.
hakkında konuşmak istiyorum önemli şeyler Temizlik sistemleri satan firmaların internet sitelerinde pek anlatılmayan ama aileniz ya da işiniz için filtre seçerken neyden bahsettiğimizi anlamanız çok daha güzel. Bu inceleme bazı önemli yönler Bir filtre seçerken dikkate alınması gerekenler.
Mikron ve nanometre nedir?
Su filtresi arıyorsanız büyük ihtimalle “mikron” ismiyle karşılaşmışsınızdır. Ne zaman hakkında konuşuyoruz Mekanik kartuşlarla ilgili olarak “ünite, boyutu 10 mikrona kadar veya daha fazla olan kaba kirletici parçacıkları filtreliyor” gibi ifadeleri sıklıkla görebilirsiniz. Ama ne kadar - 10 mikron? 10 mikron için tasarlanmış bir kartuşun ne tür bir kirlenmeye izin vereceğini bilmek istiyorum. Membranlarla ilgili olarak (ister akış filtresi ister ters ozmoz olsun), başka bir terim kullanılır: nanometre, bu da temsil edilmesi zor bir boyuttur. Bir mikron 0,001 milimetredir, yani bir milimetreyi şartlı olarak 1000 bölüme bölersek tam olarak 1 mikron elde ederiz. Bir nanometre 0,001 mikrondur, yani milimetrenin milyonda biri kadardır. Bu kadar küçük sayıları temsil etmeyi kolaylaştırmak için mikron ve nanometre isimleri türetilmiştir.
Mikronlar çoğunlukla polipropilen veya karbon kartuşlar tarafından üretilen filtrasyon derinliğini temsil etmek için kullanılır; nanometreler ise ultrafiltrasyon veya ters ozmoz membranları tarafından üretilen filtrasyon seviyesini temsil eder.
Su filtreleri arasındaki farklar nelerdir?
3 ana filtre türü vardır: akışlı, ultrafiltrasyon membranlı (membran) akışlı ve ters ozmoz filtreleri. Bu sistemler arasındaki temel fark nedir? Bir akış filtresi, suyu nadiren içme durumuna getirdiği için temel arıtma olarak kabul edilebilir - yani diğer iki filtre tipinden farklı olarak, daha sonra. akan su kullanılmadan önce kaynatılmalıdır (Aragon, Aqualene ve Ecomix malzemesi içeren sistemler istisnadır). Membran filtreler - ultrafiltrasyon membranlı filtreler, suyu her türlü kirletici maddeden arındırır, ancak suyun tuz dengesini bozulmadan bırakır - yani doğal kalsiyum, magnezyum ve diğer mineraller suda kalır. Ters ozmoz sistemi, mineraller, bakteriler, tuzlar dahil olmak üzere suyu tamamen arındırır - filtre çıkışında su, garip bir şekilde yalnızca su molekülleri içerir.
Klor su kirleticileri arasında en zor olanıdır.
Tipik olarak, bir membran sistemi ile kirletici maddelerin sudan uzaklaştırılması için membranın gözeneklerinin, elemanın boyutlarından daha küçük olması gerekir. Ancak klor için bu işe yaramaz çünkü molekülünün boyutları su molekülünün boyutlarına eşittir ve zarın gözeneklerini klorun boyutlarından daha küçük yaparsanız su geçemeyecektir. herhangi biri. Bu çok büyük bir paradoks. Bu nedenle tüm ters ozmoz sistemlerinde, ön filtrelerin bir parçası olarak ve son filtre olarak, sudaki kloru tamamen arındıran karbon kartuşlar bulunur. Ve not edin, çünkü ana " baş ağrısı"Ukrayna suyu tam olarak klordur; ters ozmoz satın almak istiyorsanız, ön filtrede iki karbon kartuşlu bir sistem seçmelisiniz - bu, arıtma kalitesini gösterir.
Sunulan bilgilerin sizin için yararlı olduğunu umuyoruz. Daha fazla bilgi web sitesinde bulunabilir
