قطر جزيء الماء. المبادئ الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية. الأحجام الجزيئية - المعرفة هايبر ماركت. الاتجاهات إلى الحل

عندما تجتمع ذرتان أو أكثر الروابط الكيميائيةمع بعضها البعض، تنشأ الجزيئات. ولا يهم ما إذا كانت هذه الذرات متماثلة أو مختلفة تمامًا عن بعضها البعض، سواء في الشكل أو في الحجم. سنكتشف حجم الجزيئات وما يعتمد عليه.

ما هي الجزيئات؟

لآلاف السنين، فكر العلماء في سر الحياة، وما الذي يحدث بالضبط عندما تبدأ. وفقا للثقافات القديمة، تتكون الحياة وكل شيء في هذا العالم من العناصر الأساسية للطبيعة - الأرض والهواء والرياح والماء والنار. ومع ذلك، مع مرور الوقت، بدأ العديد من الفلاسفة في طرح فكرة أن كل الأشياء تتكون من أشياء صغيرة غير قابلة للتجزئة، ولا يمكن خلقها أو تدميرها.

ومع ذلك، فقط بعد ظهور النظرية الذرية والكيمياء الحديثة، بدأ العلماء في افتراض أن الجسيمات، مجتمعة، تؤدي إلى وحدات البناء الأساسية لكل شيء. هكذا ظهر المصطلح في السياق النظرية الحديثةتشير الجسيمات إلى أصغر وحدات الكتلة.

حسب تعريفه الكلاسيكي، الجزيء هو أصغر جسيم من مادة يساعد في الحفاظ على تركيبته الكيميائية الخصائص الفيزيائية. وتتكون من ذرتين أو أكثر، أو مجموعات من الذرات المتطابقة أو المختلفة، مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوى كيميائية.

ما هو حجم الجزيئات؟ التاريخ الطبيعي للصف الخامس ( مادة دراسية) يعطي فقط فكرة عامةحول الأحجام والأشكال، تتم دراسة هذه المشكلة بمزيد من التفصيل في دروس الكيمياء في المدرسة الثانوية.

أمثلة على الجزيئات

يمكن أن تكون الجزيئات بسيطة أو معقدة. وهنا بعض الأمثلة:

ح2يا (ماء) ؛
ن 2 (نيتروجين) ؛
يا 3 (الأوزون)؛
تساو (أكسيد الكالسيوم)؛
ج6ح12أو6 (الجلوكوز).

تسمى الجزيئات التي تتكون من عنصرين أو أكثر بالمركبات. وبالتالي، فإن الماء وأكسيد الكالسيوم والجلوكوز هي مركبات. ليست كل المركبات جزيئات، ولكن كل الجزيئات مركبات. كيف كبيرة يمكن أن تكون؟ ما هو حجم الجزيء؟ من المعروف أن كل شيء حولنا تقريبًا يتكون من ذرات (ما عدا الضوء والصوت). سيكون وزنهم الإجمالي هو كتلة الجزيء.

الكتلة الجزيئية

عند الحديث عن حجم الجزيئات، فإن معظم العلماء يبدأون من الوزن الجزيئي. هذا هو الوزن الإجمالي لجميع الذرات الموجودة فيه:

يتكون الماء من ذرتي هيدروجين (لكل منهما وحدة كتلة ذرية واحدة) وذرة أكسجين واحدة (16 وحدة كتلة ذرية)، ويبلغ وزنه الجزيئي 18 (بشكل أكثر دقة، 18.01528).
الجلوكوز لديه الوزن الجزيئي 180.
الحمض النووي، وهو طويل جدًا، يمكن أن يكون له وزن جزيئي يبلغ حوالي 1010 (الوزن التقريبي لكروموسوم بشري واحد).

القياس بالنانومتر

بالإضافة إلى الكتلة، يمكننا أيضًا قياس حجم الجزيئات بالنانومتر. يبلغ عرض وحدة الماء حوالي 0.27 نيوتن متر. يصل قطر الحمض النووي إلى 2 نانومتر ويمكن أن يصل طوله إلى عدة أمتار. من الصعب أن نتخيل كيف يمكن أن تتناسب هذه الأبعاد مع خلية واحدة. نسبة الطول إلى السمك في الحمض النووي مذهلة. وهي 1/100.000.000، وهي مثل شعرة الإنسان بطول ملعب كرة القدم.

أشكال و أحجام

ما هو حجم الجزيئات؟ هم أشكال مختلفةوالأحجام. يعتبر الماء وثاني أكسيد الكربون من بين أصغر العناصر، والبروتينات من بين أكبرها. الجزيئات هي عناصر مكونة من ذرات مرتبطة ببعضها البعض. فهم مظهرالجزيئات هي تقليديا جزء من الكيمياء. إلى جانب غريبة بشكل غير مفهوم السلوك الكيميائيأحد الخصائص المهمة للجزيئات هو حجمها.

أين يمكن أن تكون معرفة حجم الجزيئات الكبيرة مفيدة بشكل خاص؟ إن الإجابة على هذا السؤال والعديد من الأسئلة الأخرى تساعد في مجال تكنولوجيا النانو، حيث أن مفهوم الروبوتات النانوية والمواد الذكية يتناول بالضرورة تأثيرات الأحجام والأشكال الجزيئية.

ما هو حجم الجزيئات؟

في الصف الخامس، يعطي التاريخ الطبيعي حول هذا الموضوع فقط معلومات عامةأن جميع الجزيئات تتكون من ذرات في حركة عشوائية مستمرة. في المدرسة الثانوية، يمكنك بالفعل رؤية الصيغ البنائية في كتب الكيمياء المدرسية التي تشبه الشكل الفعلي للجزيئات. ومع ذلك، من المستحيل قياس طولها باستخدام مسطرة عادية، وللقيام بذلك، عليك أن تعرف أن الجزيئات هي كائنات ثلاثية الأبعاد. صورتهم على الورق هي إسقاط على مستوى ثنائي الأبعاد. يتغير طول الجزيء من خلال العلاقات بين أطوال زواياه. هناك ثلاثة رئيسية:

زاوية رباعي الاسطح هي 109 درجة عندما تكون جميع روابط تلك الذرة لجميع الذرات الأخرى مفردة (شرطة واحدة فقط).
زاوية الشكل السداسي هي 120 درجة عندما يكون لذرة واحدة رابطة مزدوجة مع ذرة أخرى.
تكون زاوية الخط 180 درجة عندما تحتوي الذرة على رابطتين مزدوجتين أو رابطة ثلاثية مع ذرة أخرى.

غالبًا ما تختلف الزوايا الفعلية عن هذه الزوايا لأنه يجب أخذ عدد من التأثيرات المختلفة في الاعتبار، بما في ذلك التفاعلات الكهروستاتيكية.

كيف تتخيل حجم الجزيئات: أمثلة

ما هو حجم الجزيئات؟ في الصف الخامس، الإجابات على هذا السؤال، كما قلنا، عامة. ويعرف الطلاب أن حجم هذه المركبات صغير جداً. على سبيل المثال، إذا قمت بتحويل جزيء رمل في حبة رمل واحدة إلى حبة رمل كاملة، فيمكنك إخفاء منزل مكون من خمسة طوابق تحت الكتلة الناتجة. ما هو حجم الجزيئات؟ الإجابة المختصرة، والتي هي أيضًا أكثر علمية، هي كما يلي.

الكتلة الجزيئية تعادل نسبة كتلة المادة بأكملها إلى عدد الجزيئات الموجودة في المادة أو النسبة الكتلة الموليةلثابت أفوجادرو. وحدة القياس هي الكيلو جرام. متوسط الكتلة الجزيئيةهو 10 -23 -10 -26 كجم. لنأخذ الماء على سبيل المثال. سيكون وزنه الجزيئي 3 × 10 -26 كجم.

كيف يؤثر الحجم الجزيئي على القوى الجذابة؟

والمسؤولة عن التجاذب بين الجزيئات هي القوة الكهرومغناطيسية، والتي تتجلى من خلال تجاذب الشحنات المتضادة وتنافر الشحنات المتشابهة. تهيمن القوة الكهروستاتيكية الموجودة بين الشحنات المتضادة على التفاعلات بين الذرات وبين الجزيئات. قوة الجاذبيةوهو صغير جدًا في هذه الحالة بحيث يمكن إهماله.

وفي هذه الحالة يؤثر حجم الجزيء على قوة الجذب عبر السحابة الإلكترونية من التشوهات العشوائية التي تنشأ أثناء توزيع إلكترونات الجزيء. في حالة الجسيمات غير القطبية، التي تظهر فقط تفاعلات فان دير فالس الضعيفة أو قوى التشتت، فإن حجم الجزيئات له تأثير مباشر على حجم السحابة الإلكترونية المحيطة بالجزيء المذكور. كلما كان أكبر، كلما كان المجال المشحون المحيط به أكبر.

تعني السحابة الإلكترونية الأكبر إمكانية حدوث المزيد من التفاعلات الإلكترونية بين الجزيئات المجاورة. ونتيجة لذلك، يطور جزء من الجزيء شحنة جزئية موجبة مؤقتة، بينما يطور الجزء الآخر شحنة جزئية سالبة. عندما يحدث هذا، يمكن للجزيء أن يستقطب السحابة الإلكترونية المجاورة له. يحدث الجذب بسبب انجذاب الجانب الموجب الجزئي لجزيء ما إلى الجانب الجزئي الجانب السلبيآخر.

خاتمة

إذن، ما حجم الجزيئات؟ في التاريخ الطبيعي، كما اكتشفنا، لا يمكن للمرء إلا أن يجد التمثيل المجازيحول كتلة وحجم هذه الجزيئات الصغيرة. لكننا نعلم أن هناك مركبات بسيطة ومعقدة. والفئة الثانية تتضمن مفهومًا مثل الجزيء الكبير. هذا جدا وحدة كبيرة، مثل البروتين، والذي يتم إنشاؤه عادة عن طريق بلمرة وحدات فرعية أصغر (المونومرات). وتتكون عادة من آلاف الذرات أو أكثر.

تأتي الجزيئات بأحجام وأشكال مختلفة. من أجل الوضوح، سنصور الجزيء على شكل كرة، متخيلًا أنه مغطى بسطح كروي، بداخله الأصداف الإلكترونية لذراته (الشكل 4، أ). وفقا للمفاهيم الحديثة، ليس للجزيئات قطر محدد هندسيا. لذلك، تم الاتفاق على اعتبار القطر d للجزيء هو المسافة بين مركزي جزيئين (الشكل 4، ب)، وهما قريبان جدًا بحيث تتوازن قوى التجاذب بينهما مع القوى التنافرية.

يُعرف من مقرر الكيمياء أن الكيلوجرام جزيء (كيلومول) من أي مادة مهما كان نوعها حالة التجميع، يحتوي على نفس عدد الجزيئات، يسمى رقم أفوجادرو، أي ن أ = 6.02*10 26 جزيء.

الآن دعونا نقدر قطر الجزيء، على سبيل المثال الماء. للقيام بذلك، قم بتقسيم حجم الكيلومول من الماء على رقم أفوجادرو. كيلومول من الماء لديه كتلة 18 كجم.على افتراض أن جزيئات الماء تقع بالقرب من بعضها البعض وكثافتها 1000 كجم/م3،يمكننا القول بأنه 1 كمولالماء يأخذ الحجم الخامس = 0.018 م 3. جزيء واحد من الماء يمثل الحجم

بأخذ الجزيء على شكل كرة واستخدام صيغة حجم الكرة، نحسب القطر التقريبي، وإلا الحجم الخطي لجزيء الماء:

قطر جزيء النحاس 2.25*10 -10 م.أقطار جزيئات الغاز لها نفس الترتيب. على سبيل المثال، قطر جزيء الهيدروجين 2.47*10 -10 م، ثاني أكسيد الكربون - 3.32*10 -10 م.هذا يعني أن قطر الجزيء يساوي 10 -10 م.على طول 1 سميمكن العثور على 100 مليون جزيء في مكان قريب.

دعونا نقدر كتلة الجزيء، على سبيل المثال السكر (C 12 H 22 O 11). للقيام بذلك، تحتاج إلى كتلة من الكيلومترات من السكر (μ = 342.31 كجم/كمول)مقسومًا على عدد أفوجادرو، أي على عدد الجزيئات الموجودة فيه

حجم الجزيء هو قيمة نسبية. هذه هي الطريقة التي يتم تقييمه. تعمل أيضًا قوى التنافر بين الجزيئات، جنبًا إلى جنب مع قوى التجاذب، لذا لا يمكن للجزيئات أن تقترب من بعضها البعض إلا لمسافة معينة د(رسم بياني 1).

تسمى المسافة القصوى للاقتراب بين مركزي جزيئين القطر الفعالجزيئات د(من المفترض أن يكون للجزيئات شكل كروي).

يوجد حاليًا العديد من الطرق لتحديد حجم الجزيئات. أبسط، وإن لم يكن الأكثر دقة، هو على النحو التالي. في المواد الصلبة والسوائل، تقع الجزيئات بالقرب من بعضها البعض، تقريبًا بجوار بعضها البعض. ولذلك، يمكننا أن نفترض أن حجم الخامسيشغلها جسم له كتلة ما م، تقريبًا يساوي المبلغحجم جميع جزيئاته.

عندها سيكون حجم الجزيء الواحد \(V_(0) =\frac(V)(N),\) حيث الخامس- حجم الجسم، \(N=\frac(m)(M) \cdot N_(A)\) - عدد الجزيئات في الجسم. لذلك،

\(V_(0) =\frac(V\cdot M)(m\cdot N_(A)).\)

بما أن \(\frac(m)(V) =\rho,\) حيث ρ هي كثافة المادة، إذن

\(V_(0) =\frac(M)(\rho \cdot N_(A)).\) (6.5)

لنفترض أن الجزيء عبارة عن كرة صغيرة قطرها د = 2ص، أين ص- نصف القطر، لدينا

\(V_(0) = \frac(4)(3) \pi \cdot r^(3) = \frac(\pi \cdot d^(3))(6).\)

استبدال القيمة هنا الخامس 0 (6.5) نحصل عليها

\(\frac(\pi \cdot d^(3))(6) = \frac(M)(\rho \cdot N_(A)).\)

\(d = \sqrt[(3)](\frac(6M)(\pi \cdot \rho \cdot N_(A))).\)

نعم من أجل الماء

\(d = \sqrt[(3)](\frac(6\cdot 18\cdot 10^(-3))(3.14 \cdot 10^(3) \cdot 6.02 \cdot 10^(23 ))) = 3.8 \cdot 10^(-10)\) م.

الأحجام الجزيئية مواد مختلفةليست متماثلة، ولكنها جميعها في حدود 10 -10 م، أي. صغير جدًا.

الأدب

Aksenovich L. A. الفيزياء في المدرسة الثانوية: نظرية. مهام. الاختبارات: كتاب مدرسي. بدل للمؤسسات التي تقدم التعليم العام. البيئة والتعليم / L. A. Aksenovich، N. N. Rakina، K. S. Farino؛ إد. ك.س فارينو. - مليون: Adukatsiya i vyakhavanne، 2004. - ص 125-126.

النظرية الحركية الجزيئية للغازات المثالية

في الفيزياء، يتم استخدام طريقتين رئيسيتين لوصف الظواهر الحرارية: الحركية الجزيئية (الإحصائية) والديناميكية الحرارية.

الطريقة الحركية الجزيئية (إحصائية) استنادا إلى فكرة أن جميع المواد تتكون من جزيئات في حركة فوضوية. وبما أن عدد الجزيئات ضخم، فمن الممكن، باستخدام قوانين الإحصاء، العثور على أنماط معينة للمادة بأكملها ككل.

الطريقة الديناميكية الحرارية يأتي من القوانين التجريبية الأساسية التي تسمى قوانين الديناميكا الحرارية. تقترب الطريقة الديناميكية الحرارية من دراسة الظواهر المشابهة للميكانيكا الكلاسيكية، والتي تعتمد على قوانين نيوتن التجريبية. هذا النهج لا يعتبر الهيكل الداخليمواد.

المبادئ الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية

ومبرراتهم التجريبية. الحركة البراونية.

كتلة وحجم الجزيئات.

النظرية التي تدرس الظواهر الحراريةفي الأجسام العيانية ويفسر اعتماد الخواص الداخلية للأجسام على طبيعة الحركة والتفاعل بين الجزيئات التي تتكون منها الأجسام، وهو ما يسمى النظرية الحركية الجزيئية ( مختصر MKT ) أو ببساطة الفيزياء الجزيئية.

تعتمد النظرية الحركية الجزيئية على ثلاثة مبادئ مهمة:

وفق المركز الأول MKT , الخامس جميع الأجسام مكونة من كمية ضخمةالجسيمات (الذرات والجزيئات) التي توجد بينها مسافات .

ذرةعبارة عن جسيمات دقيقة محايدة كهربائيًا تتكون من نواة موجبة الشحنة وما يحيط بها قذيفة الإلكترون. تسمى مجموعة الذرات من نفس النوع عنصر كيميائي . وتتواجد في الطبيعة ذرات 90 عنصرًا كيميائيًا في حالتها الطبيعية، أثقلها اليورانيوم. عند تقريب الذرات من بعضها البعض، يمكنها أن تتحد في مجموعات مستقرة. تسمى الأنظمة المكونة من عدد صغير من الذرات المرتبطة ببعضها البعض مركب . على سبيل المثال، يتكون جزيء الماء من ثلاث ذرات (الشكل): ذرتان هيدروجين (H) وذرة أكسجين واحدة (O)، لذلك تم تسميته بـ H 2 O. الجزيئات هي أصغر الجزيئات المستقرة في مادة معينة، وتمتلك خصائصها أساسي الخواص الكيميائية. على سبيل المثال، أصغر جسيم ماء هو جزيء ماء، وأصغر جسيم سكر هو جزيء سكر.

يقال إن المواد التي تتكون من ذرات غير متحدة في جزيئات موجودة في الحالة الذرية; وإلا يتحدثون عنه الحالة الجزيئية. في الحالة الأولى، أصغر جسيم للمادة هو ذرة (على سبيل المثال، هو)، في الحالة الثانية، هو جزيء (على سبيل المثال، H 2 O).

إذا كان جسمان يتكونان من نفس العدد من الجزيئات، يقال أنهما يحتويان على نفس العدد كمية المادة . يشار إلى كمية المادة الرسالة اليونانيةν(نو) ويتم قياسه بـ حيوانات الخلد. لمدة 1 مول خذ كمية المادة الموجودة في 12 جم من الكربون. بما أن 12 جم من الكربون يحتوي على ما يقرب من 6∙10 23 ذرة، فيمكننا كتابة كمية المادة (أي عدد الشامات) في جسم يتكون من عدد N من الجسيمات

إذا أدخلنا الترميز N A = 6∙10 23 مول -1.

فإن العلاقة (1) سوف تأخذ شكل الصيغة البسيطة التالية:

هكذا، كمية المادة هي نسبة عدد N من الجزيئات (الذرات) في جسم مجهري معين إلى عدد N A من الذرات في 0.012 كجم من ذرات الكربون:

1 مول من أي مادة يحتوي على N A = 6.02·10 23 جزيء. يتم استدعاء الرقم N A ثابت أفوجادرو. المعنى الفيزيائي لثابت أفوجادروهو أن قيمتها تظهر عدد الجزيئات (الذرات في المادة الذرية، الجزيئات في المادة الجزيئية) الموجودة في 1 مول من أي مادة.

تسمى كتلة المول الواحد من المادة الكتلة المولية . إذا تم الإشارة إلى الكتلة المولية بالحرف μ، فيمكننا كتابة كمية المادة في جسم كتلته m:

من الصيغتين (2) و (3) يترتب على ذلك أنه يمكن تحديد عدد الجزيئات في أي جسم بالصيغة:

يتم تحديد الكتلة المولية بواسطة الصيغة

M=M ز 10 -3 كجم/مول

هنا يشار إلى M g الكتلة الجزيئية (الذرية) النسبية للمادة، تقاس بوحدة صباحا (وحدات الكتلة الذرية)، والتي عادة ما تميز في الفيزياء الجزيئية كتلة الجزيئات (الذرات). م زيمكن تحديد ما إذا معدل الوزنجزيئات (م م) من مادة معينة مقسومة على 1/12 كتلة نظير الكربون 12 ج:

1/12 م 12 ج = 1 أ.م = 1.66 10 -27 كجم.

عند حل المسائل يتم إيجاد هذه القيمة باستخدام الجدول الدوري. يوضح هذا الجدول الكتل الذرية النسبية للعناصر. طيها وفقا ل صيغة كيميائيةجزيئات مادة معينة، والحصول على الجزيئي النسبي M g . على سبيل المثال، ل

الكربون (C) M g = 12·10 -3 كجم/مول

ماء (H 2 O) M g = (1·2+16)=18·10 -3 كجم/مول.

محددة بالمثل الكتلة الذرية النسبية.

يشغل مول من الغاز في الظروف العادية حجما V 0 = 22.4 10 23 م 3

لذلك، في 1 م 3 من أي غاز في الظروف العادية (يتم تحديده بواسطة الضغط P = 101325 Pa = 10 5 Pa = 1 atm؛ درجة الحرارة 273 درجة كلفن (0 درجة مئوية)، الحجم 1 مول غاز مثالي V 0 =22.4 10 -3 م3) يحتوي على نفس عدد الجزيئات:

ويسمى هذا الرقم ثابتا لوشميت.

الجزيئات (مثل الذرات) ليس لها حدود واضحة. يمكن تقدير أحجام جزيئات المواد الصلبة بشكل تقريبي كما يلي:

أين هو الحجم لكل جزيء واحد، هو حجم الجسم بأكمله،

m و ρ هما كتلته وكثافته، N هو عدد الجزيئات الموجودة فيه.

ولا يمكن رؤية الذرات والجزيئات بالعين المجردة أو بالمجهر الضوئي. ومن هنا جاءت شكوك العديد من العلماء في أواخر القرن التاسع عشر. في حقيقة وجودهم يمكن للمرء أن يفهم. ومع ذلك، في القرن العشرين. أصبح الوضع مختلفا. الآن، بمساعدة المجهر الإلكتروني، وكذلك المجهر المجسم، من الممكن مراقبة صور ليس فقط للجزيئات، ولكن حتى الذرات الفردية.

تظهر بيانات حيود الأشعة السينية أن قطر أي ذرة هو في حدود d = 10 -8 سم (10 -10 م). الجزيئات أكبر من الذرات. وبما أن الجزيئات تتكون من عدة ذرات، فكلما زاد عدد الذرات في الجزيء، زاد حجمه. تتراوح أحجام الجزيئات من 10 -8 سم (10 -10 م) إلى 10 -5 سم (10 -7 م).

كتل الجزيئات والذرات الفردية صغيرة جدًا، على سبيل المثال، تبلغ القيمة المطلقة لكتلة جزيء الماء حوالي 3·10 -26 كجم. يتم تحديد كتلة الجزيئات الفردية تجريبيًا باستخدام جهاز خاص - مطياف الكتلة.

بالإضافة إلى التجارب المباشرة التي تجعل من الممكن مراقبة الذرات والجزيئات، فإن العديد من البيانات غير المباشرة الأخرى تتحدث لصالح وجودها. هذه، على سبيل المثال، حقائق تتعلق بالتمدد الحراري للأجسام، وانضغاطها، وذوبان بعض المواد في مواد أخرى، وما إلى ذلك.

وفق الموقف الثاني من النظرية الحركية الجزيئية, تتحرك الجزيئات بشكل مستمر وفوضوي (عشوائي).

ويؤكد هذا الوضع وجود الانتشار والتبخر وضغط الغاز على جدران الوعاء، وكذلك ظاهرة الحركة البراونية.

الحركة العشوائية تعني أن الجزيئات ليس لها أي مسارات مفضلة وأن حركاتها لها اتجاهات عشوائية.

انتشار (من الانتشار اللاتيني - الانتشار، الانتشار) - ظاهرة عندما، نتيجة لذلك، الحركة الحراريةالمواد، يحدث اختراق تلقائي لمادة إلى أخرى (في حالة ملامسة هذه المواد). ووفقا للنظرية الحركية الجزيئية، فإن هذا الخلط يحدث نتيجة لاختراق جزيئات مادة ما بشكل عشوائي في الفراغات الموجودة بين جزيئات مادة أخرى. يعتمد عمق الاختراق على درجة الحرارة: كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت سرعة حركة جزيئات المادة وزادت سرعة الانتشار. ويلاحظ الانتشار في جميع حالات المادة - في الغازات والسوائل والمواد الصلبة. يحدث الانتشار بسرعة أكبر في الغازات (ولهذا السبب تنتشر الرائحة بسرعة كبيرة في الهواء). يحدث الانتشار في السوائل بشكل أبطأ منه في الغازات. يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أن جزيئات السائل تقع بشكل أكثر كثافة، وبالتالي فإن "المرور" بها أكثر صعوبة. يحدث الانتشار ببطء شديد في المواد الصلبة. في إحدى التجارب، تم وضع صفائح مصقولة بسلاسة من الرصاص والذهب واحدة فوق الأخرى وضغطها بثقل. وبعد خمس سنوات، اخترق الذهب والرصاص بعضهما البعض بمقدار 1 ملم. يضمن الانتشار في المواد الصلبة توصيل المعادن أثناء اللحام واللحام والطلاء بالكروم وما إلى ذلك. الانتشار لديه أهمية عظيمةفي العمليات الحياتية للإنسان والحيوان والنبات. على سبيل المثال، بفضل الانتشار، يخترق الأكسجين من الرئتين إلى دم الإنسان، ومن الدم إلى الأنسجة.

الحركة البراونيةتسمى الحركة العشوائية لجزيئات صغيرة من مادة أخرى معلقة في سائل أو غاز. تم اكتشاف هذه الحركة في عام 1827 من قبل عالم النبات الإنجليزي ر. براون، الذي لاحظ من خلال المجهر حركة حبوب اللقاح المعلقة في الماء. في الوقت الحاضر، يتم استخدام أجزاء صغيرة من طلاء الصمغ لمثل هذه الملاحظات، والتي لا تذوب في الماء. في الغاز، تتم الحركة البراونية، على سبيل المثال، بواسطة جزيئات الغبار أو الدخان المعلقة في الهواء. تحدث الحركة البراونية للجسيم لأن النبضات التي تعمل بها جزيئات السائل أو الغاز على هذا الجسيم لا تعوض بعضها البعض. تتحرك جزيئات الوسط (أي جزيئات الغاز أو السائل) بشكل عشوائي، وبالتالي فإن تأثيراتها تؤدي إلى حركة عشوائية للجسيم البراوني: حيث يغير الجسيم البراوني سرعته بسرعة في الاتجاه والحجم (الشكل 1).

أثناء دراسة الحركة البراونية، تم اكتشاف أن شدتها: أ) تزداد مع زيادة درجة حرارة البيئة. ب) يزداد مع انخفاض حجم الجزيئات البراونية نفسها؛ ج) يتناقص في سائل أكثر لزوجة و د) مستقل تمامًا عن المادة (الكثافة) للجزيئات البراونية. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن هذه الحركة عالمية (حيث يتم ملاحظتها في جميع المواد المعلقة في حالة رش في سائل)، ومستمرة (في كفيت مغلق من جميع الجوانب، يمكن ملاحظتها لأسابيع أو أشهر أو سنوات) والفوضوية (عشوائياً).

وفق الحكم الثالث من IKT تتفاعل جزيئات المادة مع بعضها البعض: فهي تنجذب عند المسافات القصيرة وتتنافر عندما تقل هذه المسافات.

إن وجود قوى التفاعل بين الجزيئات (قوى التجاذب والتنافر المتبادل) يفسر وجود الأجسام السائلة والصلبة المستقرة.

نفس الأسباب تفسر انخفاض انضغاطية السوائل وقدرة المواد الصلبة على مقاومة تشوهات الضغط والشد.

إن قوى التفاعل بين الجزيئات هي قوى كهرومغناطيسية بطبيعتها وتنقسم إلى نوعين: الجذب والتنافر. تظهر هذه القوى على مسافات مماثلة لحجم الجزيئات. والسبب في هذه القوى هو أن الجزيئات والذرات تتكون من جسيمات مشحونة ذات علامات شحن متعاكسة - الإلكترونات السالبة والإلكترونات الموجبة النوى الذرية. بشكل عام، الجزيئات محايدة كهربائيا. في الشكل 2.2، باستخدام الأسهم، يظهر أن نوى الذرات، التي يوجد بداخلها بروتونات موجبة الشحنة، تتنافر مع بعضها البعض، وتتصرف الإلكترونات سالبة الشحنة بنفس الطريقة. ولكن هناك قوى تجاذب بين النوى والإلكترونات.

إن اعتماد قوى التفاعل بين الجزيئات على المسافة بينها يفسر نوعياً الآلية الجزيئية لظهور القوى المرنة في المواد الصلبة. عند تمدد جسم صلب، تتحرك جزيئاته مبتعدة عن بعضها البعض. في هذه الحالة، تظهر قوى الجذب للجزيئات، والتي تعيد الجزيئات إلى وضعها الأصلي. عند ضغط جسم صلب، تقترب جزيئاته من بعضها البعض. وهذا يؤدي إلى زيادة في القوى التنافرية، التي تعيد الجزيئات إلى وضعها الأصلي وتمنع المزيد من الضغط.

لذلك، في حالة التشوهات الصغيرة (أكبر بملايين المرات من حجم الجزيئات)، يتم استيفاء قانون هوك، والذي بموجبه تتناسب القوة المرنة مع التشوه. في حالات النزوح الكبيرة، لا ينطبق قانون هوك

تتجلى صحة هذا الموقف من خلال مقاومة جميع الأجسام للضغط وكذلك (باستثناء الغازات) لتمددها.

MKT سهل!

"لا يوجد شيء إلا الذرات والفضاء الفارغ..." - ديموقريطس
"يمكن لأي جسم أن ينقسم إلى ما لا نهاية" - أرسطو

المبادئ الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية (MKT)

الغرض من تكنولوجيا المعلومات والاتصالات- وهذا شرح لتركيب وخصائص الأجسام العيانية المختلفة والظواهر الحرارية التي تحدث فيها، وذلك من خلال حركة وتفاعل الجزيئات التي تتكون منها الأجسام.
الأجسام العيانية- هذه أجسام كبيرة تتكون من عدد كبير من الجزيئات.
الظواهر الحرارية- الظواهر المرتبطة بتسخين وتبريد الأجسام.

البيانات الرئيسية لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات

1. تتكون المادة من جزيئات (جزيئات وذرات).
2. وجود فجوات بين الجزيئات.
3. تتحرك الجزيئات بشكل عشوائي ومستمر.
4. تتفاعل الجزيئات مع بعضها البعض (تجذب وتتنافر).

تأكيد ام كي تي:

1. تجريبي
- التكسير الميكانيكي للمادة؛ إذابة مادة في الماء؛ ضغط وتوسيع الغازات. تبخر؛ تشوه الهيئات. انتشار؛ تجربة بريجمان: يُسكب الزيت في وعاء، ويضغط مكبس فوق الزيت، عند ضغط 10000 ضغط جوي، يبدأ الزيت بالتسرب عبر جدران الوعاء الفولاذي؛

انتشار؛ الحركة البراونية للجزيئات في السائل تحت تأثير الجزيئات؛

ضعف انضغاط المواد الصلبة والسوائل. جهد كبير لكسر المواد الصلبة; دمج القطرات السائلة.

2. مباشر
- التصوير وتحديد أحجام الجسيمات.

الحركة البراونية

الحركة البراونية هي الحركة الحرارية للجزيئات العالقة في السائل (أو الغاز).

لقد أصبحت الحركة البراونية دليلاً على الحركة المستمرة والفوضوية (الحرارية) لجزيئات المادة.
- اكتشفه عالم النبات الإنجليزي ر. براون عام 1827
- منح التفسير النظرياستنادًا إلى MKT بواسطة A. Einstein في عام 1905
- أكده تجريبيا الفيزيائي الفرنسي جي بيرين.

كتلة وحجم الجزيئات

أحجام الجسيمات

قطر أي ذرة حوالي سم.

عدد الجزيئات في المادة

حيث V هو حجم المادة، Vo هو حجم جزيء واحد

كتلة جزيء واحد

حيث m هي كتلة المادة،
ن - عدد الجزيئات في المادة

وحدة الكتلة في النظام الدولي للوحدات: [m]= 1 كجم

في الفيزياء الذرية، تقاس الكتلة عادةً بوحدات الكتلة الذرية (amu).
تقليديا، يعتبر 1 أمو. :

الوزن الجزيئي النسبي للمادة

لتسهيل الحسابات، يتم تقديم الكمية - الكتلة الجزيئية النسبية للمادة.
يمكن مقارنة كتلة جزيء أي مادة بـ 1/12 من كتلة جزيء الكربون.

حيث البسط هو كتلة الجزيء والمقام هو 1/12 كتلة ذرة الكربون

هذه كمية لا أبعاد لها، أي. لا يوجد لديه وحدات القياس

الكتلة الذرية النسبية عنصر كيميائي

حيث البسط هو كتلة الذرة والمقام هو 1/12 كتلة ذرة الكربون

الكمية بلا أبعاد، أي. لا يوجد لديه وحدات القياس

يتم إعطاء الكتلة الذرية النسبية لكل عنصر كيميائي في الجدول الدوري.

طريقة أخرى لتحديد الكتلة الجزيئية النسبية للمادة

الكتلة الجزيئية النسبية للمادة تساوي مجموع الكتل الذرية النسبية للعناصر الكيميائية التي تشكل جزيء المادة.
نسبي الكتلة الذريةنحن نأخذ أي عنصر كيميائي من الجدول الدوري!)