Egy vízmolekula átmérője. A molekuláris kinetikai elmélet alapelvei. Molekulaméretek - Knowledge Hypermarket. Útmutató a megoldáshoz

Amikor két vagy több atom találkozik kémiai kötések egymással molekulák keletkeznek. Nem mindegy, hogy ezek az atomok azonosak-e, vagy teljesen eltérnek egymástól, mind alakjukban, mind méretükben. Meg fogjuk találni, hogy mekkora a molekulák mérete, és mitől függ.

Mik azok a molekulák?

A tudósok évezredek óta töprengenek az élet rejtélyén, hogy mi történik pontosan, amikor elkezdődik. A legősibb kultúrák szerint az élet és minden ezen a világon a természet alapvető elemeiből áll - föld, levegő, szél, víz és tűz. Azonban az idő múlásával sok filozófus elkezdte felhozni azt az elképzelést, hogy minden dolog apró, oszthatatlan dolgokból áll, amelyeket nem lehet létrehozni vagy elpusztítani.

A tudósok azonban csak az atomelmélet és a modern kémia megjelenése után kezdték el feltételezni, hogy a részecskék együttesen alkotják minden dolog alapvető építőköveit. Így jelent meg a kifejezés, amely a szövegkörnyezetben modern elmélet A részecskék a legkisebb tömegegységekre utalnak.

Klasszikus definíciója szerint a molekula az anyag legkisebb részecskéje, amely segít megőrizni annak kémiai és fizikai tulajdonságok. Két vagy több atomból, vagy azonos vagy különböző atomok csoportjából áll, amelyeket kémiai erők tartják össze.

Mekkora a molekulák mérete? 5. osztályban természetrajz ( iskolai tantárgy) csak ad alapgondolat a méretekről és a formákról; ezt a kérdést a középiskolai kémiaórákon részletesebben tanulmányozzák.

Példák molekulákra

A molekulák lehetnek egyszerűek vagy összetettek. Íme néhány példa:

H20 (víz);
N2 (nitrogén);
O 3 (ózon);
CaO (kalcium-oxid);
C 6 H 12 O 6 (glükóz).

A két vagy több elemből álló molekulákat vegyületeknek nevezzük. Így a víz, a kalcium-oxid és a glükóz vegyületek. Nem minden vegyület molekula, de minden molekula vegyület. Mekkorák lehetnek? Mekkora a molekula mérete? Köztudott tény, hogy körülöttünk szinte minden atomokból áll (kivéve a fényt és a hangot). Teljes tömegük a molekula tömege lesz.

Molekulatömeg

Amikor a molekulák méretéről beszélünk, a legtöbb tudós a molekulatömegből indul ki. Ez a benne lévő összes atom össztömege:

A két hidrogénatomból (egy-egy atomtömeg-egységből) és egy oxigénatomból (16 atomtömeg-egységből) álló víz molekulatömege 18 (pontosabban 18,01528).
A glükóz molekulatömege 180.
A nagyon hosszú DNS molekulatömege körülbelül 1010 (egy emberi kromoszóma hozzávetőleges tömege).

Mérés nanométerben

A tömegen kívül azt is meg tudjuk mérni, hogy mekkora molekulák vannak nanométerben. Egy vízegység átmérője körülbelül 0,27 Nm. A DNS átmérője eléri a 2 nm-t, és akár több méter hosszúra is megnyúlhat. Nehéz elképzelni, hogy ilyen méretek hogyan férnek el egy cellában. A DNS hosszúság-vastagság aránya elképesztő. 1/100 000 000, ami olyan, mint egy focipálya hosszúságú emberi hajszál.

Formák és méretek

Mekkora a molekulák mérete? Ők különböző formákés méretek. A víz és a szén-dioxid a legkisebbek, a fehérjék a legnagyobbak közé tartoznak. A molekulák egymáshoz kapcsolódó atomokból álló elemek. Megértés kinézet A molekulák hagyományosan a kémia részét képezik. Amellett, hogy érthetetlenül furcsa kémiai viselkedés, a molekulák egyik fontos jellemzője a méretük.

Hol lehet különösen hasznos tudni, hogy mekkora molekulák? Erre és sok más kérdésre a válasz a nanotechnológia területén segít, hiszen a nanorobotok és az intelligens anyagok koncepciója szükségszerűen foglalkozik a molekulaméretek és -formák hatásaival.

Mekkora a molekulák mérete?

5. osztályban természetrajz ebben a témában ad csak Általános információ hogy minden molekula állandó véletlenszerű mozgásban lévő atomokból áll. Középiskolában már a kémia tankönyvekben is lehet látni olyan szerkezeti képleteket, amelyek a molekulák tényleges formájára hasonlítanak. A hosszukat azonban nem lehet szabályos vonalzóval megmérni, ehhez pedig tudnia kell, hogy a molekulák háromdimenziós objektumok. Papíron lévő képük egy kétdimenziós síkra vetítés. Egy molekula hosszát a szögei közötti összefüggések változtatják meg. Három fő van:

A tetraéder szöge 109°, ha az atom összes kötése az összes többi atomhoz egyszeres (csak egy kötőjel).
A hatszög szöge 120°, ha az egyik atom kettős kötéssel rendelkezik egy másik atommal.
A vonalszög 180°, ha egy atomban vagy két kettős kötés vagy egy hármas kötés van egy másik atommal.

A tényleges szögek gyakran eltérnek ezektől a szögektől, mivel számos különböző hatást kell figyelembe venni, beleértve az elektrosztatikus kölcsönhatásokat is.

Hogyan képzeljük el a molekulák méretét: példák

Mekkora a molekulák mérete? Az 5. osztályban erre a kérdésre a válaszok, mint már mondtuk, általánosak. A tanulók tudják, hogy ezeknek a vegyületeknek a mérete nagyon kicsi. Például, ha egyetlen homokszemben lévő homokmolekulát egész homokszemlé alakít, akkor a kapott tömeg alá egy ötszintes házat rejthet el. Mekkora a molekulák mérete? A rövid válasz, amely szintén tudományosabb, a következő.

A molekulatömeg egyenlő a teljes anyag tömegének az anyagban lévő molekulák számához viszonyított arányával vagy arányával moláris tömeg hogy Avogadro állandó. A mértékegység a kilogramm. Átlagos molekulatömeg 10 -23 -10 -26 kg. Vegyük például a vizet. Molekulatömege 3 x 10 -26 kg lesz.

Hogyan befolyásolja a molekulaméret a vonzó erőket?

A molekulák közötti vonzásért az elektromágneses erő felelős, amely ellentétes töltések vonzásán és hasonló töltések taszításán keresztül nyilvánul meg. Az ellentétes töltések között fellépő elektrosztatikus erő uralja az atomok és a molekulák közötti kölcsönhatásokat. Gravitációs erő olyan kicsi ebben az esetben, hogy elhanyagolható.

Ebben az esetben a molekula mérete befolyásolja a vonzóerőt a véletlenszerű torzulások elektronfelhőjén keresztül, amely a molekula elektronjainak eloszlása során keletkezik. A nem poláris részecskék esetében, amelyek csak gyenge van der Waals kölcsönhatást vagy diszperziós erőt mutatnak, a molekulák mérete közvetlen hatással van az említett molekulát körülvevő elektronfelhő méretére. Minél nagyobb, annál nagyobb az őt körülvevő töltött mező.

A nagyobb elektronfelhő azt jelenti, hogy több elektronikus kölcsönhatás léphet fel a szomszédos molekulák között. Ennek eredményeként a molekula egyik részében átmenetileg pozitív, míg a másik részében negatív résztöltés alakul ki. Amikor ez megtörténik, egy molekula polarizálhatja szomszédja elektronfelhőjét. A vonzás azért következik be, mert egy molekula részleges pozitív oldala vonzódik a részlegeshez negatív oldala egy másik.

Következtetés

Tehát mekkorák a molekulák? A természetrajzban, mint megtudtuk, csak találni lehet figuratív ábrázolás ezeknek az apró részecskéknek a tömegéről és méretéről. De tudjuk, hogy vannak egyszerű és összetett vegyületek. És a második kategóriába tartozik egy olyan fogalom, mint a makromolekula. Ez nagyon nagy egység, mint például a fehérje, amely általában kisebb alegységek (monomerek) polimerizálásával jön létre. Általában több ezer vagy több atomból állnak.

A molekulák különböző méretűek és formájúak. Az érthetőség kedvéért a molekulát golyó formájában ábrázoljuk, elképzelve, hogy egy gömb alakú felület borítja, amelyen belül atomjainak elektronikus héjai vannak (4. ábra, a). A modern elképzelések szerint a molekulák nem rendelkeznek geometriailag meghatározott átmérővel. Ezért megállapodtak abban, hogy a molekula d átmérőjét vegyük két olyan molekula középpontjai közötti távolságnak (4. ábra, b), amelyek olyan közel vannak, hogy a köztük lévő vonzó erőket a taszító erők egyensúlyozzák ki.

A kémia tantárgyból ismert, hogy egy kilogramm-molekula (kilomol) bármilyen anyag, függetlenül annak az összesítés állapota, ugyanannyi molekulát tartalmaz, amit Avogadro-számnak neveznek, nevezetesen N A = 6,02*10 26 molekula.

Most becsüljük meg egy molekula, például víz átmérőjét. Ehhez el kell osztani egy kilomol víz térfogatát Avogadro számával. Egy kilomól víznek tömege van 18 kg. Feltéve, hogy a vízmolekulák közel helyezkednek el egymáshoz és annak sűrűségéhez 1000 kg/m3, mondhatjuk azt 1 kmol a víz felveszi a térfogatot V = 0,018 m3. Egy vízmolekula adja a térfogatot

A molekulát golyónak véve és a golyó térfogatának képletével kiszámítjuk a vízmolekula hozzávetőleges átmérőjét, egyébként a lineáris méretét:

Réz molekula átmérője 2,25*10 -10 m. A gázmolekulák átmérője azonos sorrendű. Például egy hidrogénmolekula átmérője 2,47*10-10 m, szén-dioxid - 3,32*10 -10 m. Ez azt jelenti, hogy a molekula átmérője nagyságrendi 10-10 m. Hosszasan 1 cm 100 millió molekula található a közelben.

Becsüljük meg egy molekula tömegét, például a cukoré (C 12 H 22 O 11). Ehhez kell egy tömeg kilomól cukor (μ = 342,31 kg/kmol) osztva Avogadro számával, azaz a benne lévő molekulák számával

A molekula mérete relatív érték. Így értékelik őt. A molekulák között a vonzó erőkkel együtt taszító erők is hatnak, így a molekulák csak bizonyos távolságra képesek megközelíteni egymást d(1. ábra).

Két molekula középpontja közötti maximális megközelítési távolságot nevezzük effektív átmérő molekulák d(a molekulákról feltételezzük, hogy gömb alakúak).

Jelenleg számos módszer létezik a molekulák méretének meghatározására. A legegyszerűbb, bár nem a legpontosabb, a következő. A szilárd és folyékony anyagokban a molekulák nagyon közel helyezkednek el egymáshoz, szinte egymás mellett. Ezért feltételezhetjük, hogy a kötet V valamilyen tömegű test foglalta el m, hozzávetőlegesen, körülbelül egyenlő az összeggelösszes molekulájának térfogata.

Ekkor egy molekula térfogata \(V_(0) =\frac(V)(N),\) ahol V- a test térfogata, \(N=\frac(m)(M) \cdot N_(A)\) - a molekulák száma a testben. Ennélfogva,

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

Mivel \(\frac(m)(V) =\rho,\) ahol ρ az anyag sűrűsége, akkor

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

Feltételezve, hogy a molekula egy kis golyó, amelynek átmérője d = 2r, Ahol r- sugár, megvan

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

Itt behelyettesítjük az értéket V 0 (6,5), kapunk

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

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

Igen, vízre

\(d = \sqrt[(3)](\frac(6\cdot 18\cdot 10^(-3))(3.14 \cdot 10^(3) \cdot 6.02 \cdot 10^(23 ))) = 3,8 \cdot 10^(-10)\) m.

Molekulaméretek különféle anyagok nem egyformák, de mind 10-10 m nagyságrendűek, pl. nagyon kicsi.

Irodalom

Aksenovich L. A. Fizika in Gimnázium: Elmélet. Feladatok. Tesztek: Tankönyv. általános műveltséget nyújtó intézmények támogatása. környezet, oktatás / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Szerk. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 125-126.

Ideális gázok molekuláris kinetikai elmélete

A fizikában két fő módszert alkalmaznak a hőjelenségek leírására: a molekuláris kinetikai (statisztikai) és a termodinamikai.

Molekuláris kinetikai módszer (statisztikai) azon az elgondoláson alapul, hogy minden anyag kaotikus mozgású molekulákból áll. Mivel a molekulák száma óriási, a statisztika törvényei alapján lehetséges bizonyos mintázatokat találni a teljes anyag egészére.

Termodinamikai módszer a termodinamika törvényeinek nevezett alapvető kísérleti törvényekből származik. A termodinamikai módszer a klasszikus mechanikához hasonló jelenségek vizsgálatát közelíti meg, amely Newton kísérleti törvényein alapul. Ez a megközelítés nem veszi figyelembe belső szerkezet anyagokat.

A molekuláris kinetikai elmélet alapelvei

És kísérleti indoklásuk. Brown-mozgás.

A molekulák tömege és mérete.

Az elmélet, amely tanulmányozza hőjelenségek makroszkopikus testekben, és megmagyarázza a testek belső tulajdonságainak a mozgás természetétől és a testeket alkotó részecskék közötti kölcsönhatástól való függőségét, ún. molekuláris kinetikai elmélet ( rövidítve MKT ) vagy egyszerűen molekuláris fizika.

A molekuláris kinetikai elmélet három legfontosabb elven alapul:

Alapján első helyezett MKT , V Minden test abból áll Hatalmas mennyiségű részecskék (atomok és molekulák), amelyek között terek vannak .

Atom egy elektromosan semleges mikrorészecske, amely pozitív töltésű magból és környezetéből áll elektronhéj. Az azonos típusú atomok gyűjteményét ún kémiai elem . Természetes állapotukban 90 kémiai elem atomja fordul elő a természetben, ezek közül a legnehezebb az urán. Ha közelebb kerülnek egymáshoz, az atomok stabil csoportokká egyesülhetnek. Az egymáshoz kötött kis számú atomból álló rendszereket nevezzük molekula . Például egy vízmolekula három atomból (ábra) áll: két hidrogénatomból (H) és egy oxigénatomból (O), ezért H 2 O-nak nevezzük. A molekulák egy adott anyag legkisebb stabil részecskéi, amelyek rendelkeznek az anyaggal. alapvető kémiai tulajdonságok. Például a víz legkisebb részecskéje vízmolekula, a cukor legkisebb részecskéje cukormolekula.

Az olyan atomokból álló anyagokat, amelyek nem egyesültek molekulákká, benne találhatók atomi állapot; különben arról beszélnek molekuláris állapot. Az első esetben az anyag legkisebb részecskéje egy atom (például He), a második esetben pedig egy molekula (például H 2 O).

Ha két test ugyanannyi részecskéből áll, akkor azt mondjuk, hogy ugyanazt tartalmazzák anyagmennyiség . Az anyag mennyisége fel van tüntetve görög levélν(nu), és mértékegysége anyajegyek. 1 mólért vegyük az anyag mennyiségét 12 g szénben. Mivel 12 g szén megközelítőleg 6∙10 23 atomot tartalmaz, ezért egy N részecskéből álló test anyagmennyiségére (azaz a mólszámra) írhatunk.

Ha beírjuk az N A = 6∙10 23 mol -1 jelölést.

akkor az (1) összefüggés a következő egyszerű képlet formájában lesz:

És így, anyagmennyiség az adott makroszkopikus testben lévő molekulák (atomok) N számának és a 0,012 kg szénatomban lévő atomok N A számának aránya:

1 mol bármely anyag N A = 6,02·10 23 molekulát tartalmaz. Az N A számot hívják Avogadro állandó. Az Avogadro-állandó fizikai jelentése az, hogy értéke azt mutatja, hogy hány részecskék (atomok egy atomi anyagban, molekulák egy molekuláris anyagban) vannak 1 mol anyagban.

Egy mól anyag tömegét ún moláris tömeg . Ha a moláris tömeget μ betűvel jelöljük, akkor az m tömegű testben lévő anyag mennyiségére felírhatjuk:

A (2) és (3) képletekből az következik, hogy bármely testben a részecskék száma meghatározható a következő képlettel:

A moláris tömeget a képlet határozza meg

M=M g 10-3 kg/mol

Itt M g van jelölve egy anyag relatív molekula (atom) tömege, a.m.u-ban mérve (atomi tömegegységek), amely a molekuláris fizikában általában a molekulák (atomok) tömegét jellemzi. M g megállapítható, ha átlagsúlya adott anyag molekulái (m m) osztva a 12 C szénizotóp tömegének 1/12-ével:

1/12 m 12 C = 1 a.u.m = 1,66 10 -27 kg.

A feladatok megoldása során ezt az értéket a periódusos rendszer segítségével találjuk meg. Ez a táblázat az elemek relatív atomtömegét mutatja. Aszerint hajtogatva őket kémiai formula egy adott anyag molekuláit, és megkapjuk a relatív molekuláris M g-t . Például azért

szén (C) M g =12·10 -3 kg/mol

víz (H 2 O) M g = (1·2+16)=18·10 -3 kg/mol.

Hasonlóan meghatározott relatív atomtömeg.

Egy mól gáz normál körülmények között V 0 = 22,4 10 23 m 3 térfogatot foglal el

Ezért 1 m 3 -ben bármilyen gáz at normál körülmények között (P = 101325 Pa = 105 Pa = 1 atm nyomással meghatározva; hőmérséklet 273ºK (0ºC), térfogat 1 mol ideális gáz V 0 =22,4 10 -3 m 3) ugyanannyi molekulát tartalmaz:

Ezt a számot konstansnak nevezzük Loshmidt.

A molekuláknak (mint az atomoknak) nincsenek világos határai. A szilárd anyagok molekuláinak mérete megközelítőleg a következőképpen becsülhető meg:

ahol az 1 molekulára jutó térfogat, az egész test térfogata,

m és ρ a tömege és sűrűsége, N a benne lévő molekulák száma.

Az atomok és molekulák sem szabad szemmel, sem optikai mikroszkóppal nem láthatók. Ezért a 19. század végének sok tudósának kétségei. létezésük valóságában meg lehet érteni. Azonban a XX. más lett a helyzet. Mostantól egy elektronmikroszkóp, valamint holografikus mikroszkóp segítségével nemcsak molekulák, hanem akár egyes atomok képei is megfigyelhetők.

A röntgendiffrakciós adatok azt mutatják, hogy bármely atom átmérője d = 10 -8 cm (10 -10 m) nagyságrendű. A molekulák nagyobbak, mint az atomok. Mivel a molekulák több atomból állnak, minél nagyobb az atomok száma egy molekulában, annál nagyobb a mérete. A molekulák mérete 10-8 cm (10-10 m) és 10-5 cm (10-7 m) között van.

Az egyes molekulák és atomok tömege nagyon kicsi, például egy vízmolekula tömegének abszolút értéke körülbelül 3·10 -26 kg. Az egyes molekulák tömegét kísérletileg egy speciális eszköz - tömegspektrométer - segítségével határozzák meg.

Az atomok és molekulák megfigyelését lehetővé tévő direkt kísérletek mellett számos egyéb közvetett adat szól a létezésük mellett. Ilyenek például a testek hőtágulásával, összenyomhatóságával, egyes anyagok más anyagokban való oldódásával stb. kapcsolatos tények.

Alapján a molekuláris kinetikai elmélet második pozíciója, a részecskék folyamatosan és kaotikusan (véletlenszerűen) mozognak.

Ezt az álláspontot igazolja a diffúzió, a párolgás, az edény falára nehezedő gáznyomás, valamint a Brown-mozgás jelensége.

A véletlenszerű mozgás azt jelenti, hogy a molekuláknak nincs preferált útvonala, és mozgásuknak véletlenszerű irányai vannak.

Diffúzió (latin diffúzióból - terjed, terjed) - olyan jelenség, amikor ennek következtében hőmozgás anyagok, akkor az egyik anyag spontán behatol a másikba (ha ezek az anyagok érintkeznek). A molekuláris kinetikai elmélet szerint az ilyen keveredés az egyik anyag véletlenszerűen mozgó molekuláinak eredményeképpen egy másik anyag molekulái közötti terekbe hatol be. A behatolás mélysége a hőmérséklettől függ: minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabban mozognak az anyag részecskéi, és annál gyorsabban megy végbe a diffúzió. A diffúzió minden halmazállapotban megfigyelhető - gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban. A diffúzió a gázokban megy végbe leggyorsabban (ezért terjed a szag olyan gyorsan a levegőben). Folyadékokban lassabban megy végbe a diffúzió, mint gázokban. Ez azzal magyarázható, hogy a folyadék molekulái sokkal sűrűbben helyezkednek el, ezért sokkal nehezebb „átjutni” rajtuk. A diffúzió a leglassabban szilárd anyagokban megy végbe. Az egyik kísérletben simára csiszolt ólom- és aranylemezeket helyeztek egymásra, és súllyal összenyomták. Öt év elteltével az arany és az ólom 1 mm-rel hatolt át egymáson. A szilárd anyagokban való diffúzió biztosítja a fémek összekapcsolását hegesztés, forrasztás, krómozás stb. A diffúzió megvan nagyon fontos az emberek, állatok és növények életfolyamataiban. Például a diffúziónak köszönhetően az oxigén a tüdőből behatol az emberi vérbe, a vérből pedig a szövetekbe.

Brown-mozgás más anyag folyadékban vagy gázban szuszpendált kis részecskéinek véletlenszerű mozgásának nevezzük. Ezt a mozgást 1827-ben fedezte fel R. Brown angol botanikus, aki mikroszkóppal figyelte meg a vízben lebegő pollen mozgását. Manapság az ilyen megfigyelésekhez gumigut festék kis részeit használják, amelyek nem oldódnak vízben. Gázban a Brown-mozgást például a levegőben lebegő por- vagy füstrészecskék hajtják végre. Egy részecske Brown-mozgása azért következik be, mert az impulzusok, amelyekkel a folyadék vagy gáz molekulái hatnak erre a részecskére, nem kompenzálják egymást. A közeg molekulái (azaz gáz vagy folyadék molekulái) kaotikusan mozognak, így becsapódásuk véletlenszerű mozgásba hozza a Brown-részecskét: a Brown-részecske gyorsan változtatja sebességét irányában és nagyságában (1. ábra).

A Brown-mozgás tanulmányozása során kiderült, hogy intenzitása: a) növekszik a környezet hőmérsékletének növekedésével; b) nő, ahogy maguk a Brown-részecskék mérete csökken; c) viszkózusabb folyadékban csökken és d) teljesen független a Brown-részecskék anyagától (sűrűségétől). Ezenkívül megállapították, hogy ez a mozgás univerzális (mivel minden folyadékban permetezett állapotban szuszpendált anyagban megfigyelhető), folyamatos (minden oldalról zárt küvettában hetekig, hónapokig, évekig megfigyelhető) és kaotikus (véletlenszerűen).

Alapján az IKT harmadik rendelkezése , az anyagrészecskék kölcsönhatásba lépnek egymással: kis távolságra vonzzák őket, és taszítják, ha ezek a távolságok csökkennek.

Az intermolekuláris kölcsönhatási erők (kölcsönös vonzás és taszítás) jelenléte magyarázza a stabil folyékony és szilárd testek létezését.

Ugyanezek az okok magyarázzák a folyadékok alacsony összenyomhatóságát és a szilárd anyagok nyomó- és húzási alakváltozásoknak ellenálló képességét.

Az intermolekuláris kölcsönhatás erői elektromágneses természetűek, és két típusra oszlanak: vonzásra és taszításra. Ezek az erők a molekulák méretével összemérhető távolságokban nyilvánulnak meg. Ezeknek az erőknek az az oka, hogy a molekulák és atomok töltött részecskékből állnak, amelyek töltése ellentétes előjelű - negatív elektronokból és pozitív töltésű. atommagok. Általában a molekulák elektromosan semlegesek. A 2.2. ábrán nyilak segítségével látható, hogy az atommagok, amelyek belsejében pozitív töltésű protonok találhatók, taszítják egymást, és a negatív töltésű elektronok is hasonlóan viselkednek. De vannak vonzó erők az atommagok és az elektronok között.

A molekulák közötti kölcsönhatási erők függése a köztük lévő távolságtól minőségileg megmagyarázza a rugalmas erők szilárd testekben való megjelenésének molekuláris mechanizmusát. Ha egy szilárd testet megnyújtanak, a részecskék eltávolodnak egymástól. Ilyenkor a molekulák vonzó erői jelennek meg, amelyek visszahelyezik a részecskéket eredeti helyzetükbe. Ha egy szilárd testet összenyomnak, a részecskék közelebb kerülnek egymáshoz. Ez a taszító erők növekedéséhez vezet, amelyek visszaállítják a részecskéket eredeti helyzetükbe, és megakadályozzák a további összenyomódást.

Ezért kis alakváltozásoknál (a molekulák méreténél milliószor nagyobb) teljesül a Hooke-törvény, amely szerint a rugalmas erő arányos az alakváltozással. Nagy elmozdulások esetén a Hooke-törvény nem érvényes

Ennek az álláspontnak az érvényességét bizonyítja, hogy minden test ellenáll a nyomásnak, valamint (a gázok kivételével) a nyújtásnak.

Az MKT egyszerű!

"Semmi sem létezik, csak az atomok és az üres tér..." - Demokritosz
„Bármely test korlátlanul oszthat” – Arisztotelész

A molekuláris kinetikai elmélet (MKT) alapelvei

Az IKT célja- ez a magyarázata a különböző makroszkopikus testek szerkezetének, tulajdonságainak és a bennük előforduló hőjelenségeknek, a testeket alkotó részecskék mozgásával, kölcsönhatásával.
Makroszkópikus testek- ezek nagy testek, amelyek hatalmas számú molekulából állnak.
Hőjelenségek- a testek felmelegedésével és hűtésével kapcsolatos jelenségek.

Az IKT főbb megállapításai

1. Az anyag részecskékből (molekulákból és atomokból) áll.
2. A részecskék között rések vannak.
3. A részecskék véletlenszerűen és folyamatosan mozognak.
4. A részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással (vonzzák és taszítják).

MKT megerősítés:

1. kísérleti
- egy anyag mechanikus aprítása; egy anyag feloldása vízben; gázok tömörítése és expanziója; párolgás; testek deformációja; diffúzió; Brigman kísérlete: olajat öntenek egy edénybe, egy dugattyú nyomja az olaj tetejét, 10 000 atm nyomáson az olaj elkezd átszivárogni az acéledény falán;

diffúzió; A részecskék Brown-mozgása folyadékban molekulák hatására;

Szilárd anyagok és folyadékok rossz összenyomhatósága; jelentős erőfeszítést megtörni szilárd anyagok; folyadékcseppek összeolvadása;

2. közvetlen
- fotózás, szemcseméretek meghatározása.

Brown-mozgás

A Brown-mozgás a lebegő részecskék hőmozgása folyadékban (vagy gázban).

A Brown-mozgás az anyagmolekulák folyamatos és kaotikus (termikus) mozgásának bizonyítékává vált.
- fedezte fel R. Brown angol botanikus 1827-ben
- adott elméleti magyarázat A. Einstein MKT-ja alapján 1905-ben
- erősítette meg kísérletileg J. Perrin francia fizikus.

A molekulák tömege és mérete

Részecskeméretek

Bármely atom átmérője körülbelül cm.

Az anyagban lévő molekulák száma

ahol V az anyag térfogata, Vo egy molekula térfogata

Egy molekula tömege

ahol m az anyag tömege,
N - az anyagban lévő molekulák száma

SI tömegegység: [m]= 1 kg

Az atomfizikában a tömeget általában atomtömeg-egységekben (amu) mérik.
Hagyományosan 1 amu-nak tekintik. :

Az anyag relatív molekulatömege

A számítások megkönnyítése érdekében be kell vezetni egy mennyiséget - az anyag relatív molekulatömegét.
Bármely anyag molekulájának tömege összehasonlítható egy szénmolekula tömegének 1/12-ével.

ahol a számláló a molekula tömege, a nevező pedig a szénatom tömegének 1/12-e

Ez egy dimenzió nélküli mennyiség, i.e. nincs mértékegysége

Relatív atomtömeg kémiai elem

ahol a számláló az atom tömege, a nevező pedig a szénatom tömegének 1/12-e

A mennyiség dimenzió nélküli, i.e. nincs mértékegysége

Az egyes kémiai elemek relatív atomtömege a periódusos rendszerben van megadva.

Egy másik módszer az anyag relatív molekulatömegének meghatározására

Egy anyag relatív molekulatömege megegyezik az anyag molekuláját alkotó kémiai elemek relatív atomtömegének összegével.
Relatív atomtömeg Bármilyen kémiai elemet kiveszünk a periódusos rendszerből!)