Electron and Confocal Microscopy Laboratory, Agricultural Research Service, U. S. Department of Agriculture

Самая проработанная гипотеза, объясняющая эту асимметрию, принадлежит профессору Калифорнийского технологического университета Кеннету Либбрехту (Kenneth Libbrecht), который в течение многих лет в качестве хобби фотографировал снежинки, а затем даже организовал небольшую лабораторию, где проводил эксперименты по их контролируемому росту.

Снежинки такой необычной формы на самом деле являются сложной комбинацией «столбиков» и «пластинок». Чтобы образовался подобный кристаллик, он должен несколько раз пролететь через области с сильно различающейся температурой.

Kenneth Libbrecht

Треугольные снежинки. Иногда шестиугольная форма снежинки вырождается в усеченный треугольник. Досконально механизм образования таких кристаллов неизвестен, но, по всей видимости, ключевую роль играют аэродинамические эффекты. Как бы то ни было треугольные снежинки, как правило, чрезвычайно малы.

Kenneth Libbrecht

Kenneth Libbrecht

Electron and Confocal Microscopy Laboratory, Agricultural Research Service, U. S. Department of Agriculture

Buffalo Museum of Science

Смерзшиеся пластинки. Такие сложные снежинки образуются при смерзании множества мелких кристалликов, которые продолжают расти в процессе полета.

Electron and Confocal Microscopy Laboratory, Agricultural Research Service, U. S. Department of Agriculture

Эта снежинка, по всей видимости, образовалась при смерзании лучей двух снежинок, поэтому у нее два центра с лучами.

Electron and Confocal Microscopy Laboratory, Agricultural Research Service, U. S. Department of Agriculture

Артем Коржиманов

строительные блоки молекул / Хабр

Если молекулы –

, задействованные в химии – это слова, из которых состоят все окружающие нас материалы, тогда атомы – это буквы, строительные блоки молекул. Слова бывают разной длины, и типичная молекула тоже может содержать несколько атомов, или несколько сотен, или даже сто тысяч атомов. Молекула столовой соли NaCl состоит из двух атомов, натрия Na и хлора Cl. Молекула воды H

O содержит два атома водорода и один кислорода. Молекула столового сахара C

H

O

содержит 12 атомов углерода, 11 кислорода и 22 водорода, организованных определённым образом.

Откуда нам известно о существовании атомов? Иногда их можно «видеть», так же, как мы видим молекулы, которые они могут формировать. Не глазами, но более продвинутыми устройствами. Один из методов использует сканирующий туннельный микроскоп, способный показывать атомы в кристалле или даже передвигать их по одному. Другой метод использует нашу возможность захвата ионов (немного изменённых атомов – подробности ниже).

На фото – три иона, пойманных одновременно. На них падает свет, они поглощают его и снова испускают. Повторно испущенный свет можно обнаружить, благодаря чему мы можем увидеть, где находятся ионы – примерно так отражение света от небольшого, но яркого бриллианта может помочь нам найти его.

Сколько же типов атомов существует? Типы называются «химическими элементами» и точное их количество зависит от того, как их считать. Но допустим, что атомный алфавит состоит из примерно сотни химических элементов, а к тонкостям подсчёта вернёмся позже. Так же, как мы могли назначить буквам алфавита от А до Я номера от 1 до 33, каждому элементу назначается не только имя, но и атомный номер (обозначается «Z»). Самые простые атомы – у водорода, их атомный номер = 1. Самые сложные в изобилии встречаются в природе, это уран с атомным номером 92. Другие – кислород (8), азот (7), кальций (20), криптон (36), лантан (57), платина (78). Полный список ищите в периодической системе элементов Менделеева. У каждого элемента своя химия – то, как он ведёт себя внутри молекул – примерно так, как у каждой буквы есть свои правила, по которым она может встречаться в словах.

Вопросы, которые можно задать об атомах:

1. Из чего состоят атомы?
2. В чём смысл атомного номера?
3. Каков главный источник различий в химическом поведении атомов разных элементов?
4. До какой степени разные атомы одного элемента схожи между собой?
5. Как части атома удерживаются вместе?
6. Почему атомы удерживаются вместе и образуют молекулы?

Оказывается, на все эти вопросы лучше всего отвечать, начав с первого: из чего состоят атомы? Атомы состоят из того, что обычно называют «субатомными частицами» (к сожалению, этот термин некорректен, поскольку у этих «частиц» есть некоторые свойства, частицам не присущие). Конкретнее, атомы состоят из набора небольших и очень лёгких электронов, окружающих крохотное, но тяжёлое атомное ядро, в котором содержится большая часть массы атома. Ядро состоит из других «частиц», в свою очередь также состоящих из других «частиц», и мы до них ещё доберёмся.

Рисованный атом

Частенько мы видим изображения атомов, нарисованные на книгах по химии, на рекламках и предупреждающих знаках. Пример – рис. 1. Он передаёт очень грубую идею того, как устроен атом: снаружи у него есть определённое количество электронов (синие), и они вращаются вокруг центрального атомного ядра. Ядро – это скопление протонов (красные) и нейтронов (белые).

Теперь мы можем ответить на 2-й вопрос: что означает атомное число Z? Это просто количество протонов в ядре. У кислорода атомный номер 8, и у него в ядре 8 протонов.

В простейших условиях атомное число также равняется количеству электронов атома. С количеством нейтронов всё сложнее, мы вернёмся к этому позже. У электронов отрицательный электрический заряд (-е), а у протонов – положительный (+е). Нейтроны нейтральны, электрического заряда у них нет. Когда количество электронов и протонов совпадает, их заряды взаимно уничтожаются, и у атома электрического заряда не наблюдается – такой атом нейтрален.

Но нет ничего необычного – к примеру, в процессе формирования молекул – если атом приобретёт или потеряет один или несколько внешних, валентных электронов. В этом случае электрические заряды электронов и протонов не уничтожаются, и получившийся заряженный атом называют ионом.

Более реалистичный атом

Хотя рис. 1 примерно описывает архитектуру атома – электроны действительно находятся снаружи, а ядро, состоящее из протонов и нейтронов, в середине – он совершенно не передаёт реальную форму и суть атома, поскольку он выполнен не в масштабе, а мы живём в квантовом мире, в котором объекты ведут себя так, что их сложно нарисовать или представить.

С проблемой масштаба можно разобраться, нарисовав более точное (хотя всё ещё несовершенное) изображение, рис. 2.

Рис 2. Атом – по большей части пуст (серая область). По нему быстро движутся электроны (голубые точки, нарисованы не в масштабе, а гораздо больше). В центре находится тяжёлое ядро (красные и белые точки, нарисованы больше, чем в масштабе).

Вот, что я попытался передать этим изображением. Во-первых, электроны очень, очень малы, настолько малы, что мы так и не смогли измерить их размер – может статься, что они точечные и не имеют размера, но они точно не больше, чем 1/100 000 000 от диаметра атома. Во-вторых, ядра (и протоны с нейтронами, их составляющие) также крайне малы, хотя они и больше, чем электроны. Их размер измерен, и он примерно в 10 000 – 100 000 раз меньше диаметра атома. Атом немного похож на деревню. Протоны и нейтроны в ядре – большие дома, находящиеся в центре деревни, а электроны – далеко разбросанные фермерские домики. На большей части сельской местности растут зерновые культуры и нет домов. И хотя территория, считающаяся частью деревни, может быть большой, реально занимаемая домами площадь очень мала.

Но эта аналогия не полная, поскольку электроны, в отличие от фермерских домиков, очень быстро двигаются по серому региону на картинке и вокруг ядра со скоростями порядка 1% от скорости света. Покрываемая ими территория обычно не сферическая, а более сложной формы, кроме того не все электроны перемещаются по одной и той же территории.

Но, как я вас предупреждал, рис. 2 тоже не точный. Во-первых, нужно было бы нарисовать ядро в тысячи раз меньше, а электроны – в миллионы раз меньше, только тогда их не было бы видно. Если бы атом был размером с вашу спальню, то его ядро было бы размером с пылинку. По сравнению со своими компонентами, атомы огромны! В каком-то смысле большую часть атома составляет пустота!

Во-вторых, изображение не передаёт мутную природу квантовой механики. Уравнения квантовой механики описывают и предсказывают поведение молекул, атомов и субатомных частиц, и эти уравнения говорят нам, что у этих частиц могут быть очень странные и неинтуитивные свойства. Хотя электроны в каком-то смысле точечные (допустим, если вы захотите столкнуть два электрона друг с другом, то обнаружите, что можете сдвинуть их вместе на сколь угодно малое расстояние, и они ничем не выдадут своей внутренней структуры, если она вообще есть), есть возможность сделать так, что они, будучи оставленными в покое, будут распространяться как волна и заполнят всё серое пространство на рис. 2. Если это звучит странно, это не оттого, что вы чего-то не поняли: это странно и об этом тяжело думать. Я-то уж точно не знаю, как нарисовать атом, чтобы не вводить вас в заблуждение, и эксперты всё ещё спорят о том, как лучше всего о нём думать. Так что пока просто примите это как странный факт.

Размер электрона слишком мал для измерения, и его масса настолько мала, что электрон может распространиться по всему атому. А вот у ядра есть вполне измеренный и известный размер, а его масса так велика – больше 99,9% массы всего атома – что оно вообще не распределяется в пространстве. Ядро сидит в середине серой области.

Атом и его химия

Лучший приходящий мне в голову способ описать атом: большая часть массы атома содержится в ядре, находящемся в его центре, вокруг которого распределились чрезвычайно мелкие электроны гораздо меньшей массы, причём сделали это совершенно не так, как ведут себя частицы, заполнив всю серую область рис. 2.

Небольшой размер ядра по отношению к полному размеру атома, и то, что оно обычно находится в его центре, объясняет, почему оно играет относительно слабую роль в химии. Химия происходит – то есть, формируются и меняются молекулы – когда атомы приближаются друг к другу, а это происходит, когда внешние, валентные электроны одного атома близко подходят к внешним электронам другого – когда край серой области одного атома приближается к краю серой области другого. В химических процессах атомное ядро остаётся в центрах атомов, и никогда не приближается к другим ядрам. Основная роль ядра – обеспечение положительного заряда, удерживающего электроны, и большей части массы (определяющей, как сложно другим объектам передвигать этот атом).

Это отвечает на 3-й вопрос: химию атома в основном определяют подробности, связанные с его внешними электронами. Эти детали можно узнать (сложным способом, через уравнения квантовой механики), исходя из атомного номера Z.

Вместо того, чтобы заняться химией – темой, которой хватит на целый курс – мы перейдём на уровень ниже, к субатомным частицам, по пути отвечая на другие вопросы. Перечислим вопросы, с которыми мы разобрались, и вопросы, которые ещё предстоит изучить.

1. Из чего состоят атомы? Снаружи – электроны, в центре – атомное ядро (из протонов и нейтронов).
2. В чём смысл атомного номера? Это количество протонов в ядре атома, которое, в обычных условиях равно количеству электронов, его окружающих.
3. Каков главный источник различий в химическом поведении атомов разных элементов? Свойства внешних электронов, определяемые общим количеством электронов у каждого элемента, к примеру, атомным номером.
4. До какой степени разные атомы одного элемента схожи между собой? Обсудим это в статье про изотопы.
5. Как части атома удерживаются вместе? Обсудим это в статье о роли электрических сил и квантовой механики.
6. Почему атомы удерживаются вместе и образуют молекулы? Обсудим это в статье о роли электронов и электрических сил в построении молекул из атомов.

А вот вам ещё вопрос, который мог возникнуть при изучении рис. 2:

Если атом – по большей части пуст, почему объекты кажутся твёрдыми? Почему нельзя протянуть руку через экран компьютера, если экран состоит из атомов, по большей части пустых?

Молекула. Молекулярная масса. Массовая доля элемента. 

На данный момент известно около 120 разных химических элементов, из которых в природе можно обнаружить не более 90. Многообразие же различных химических веществ вокруг нас несоизмеримо больше этого числа.
Связано это с тем, что крайне редко химические вещества состоят из отдельных, не связанных между собой атомов химических элементов. Таким строением в обычных условиях обладает лишь небольшой ряд газов называемых благородными — гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Чаще же всего, химические вещества состоят не из разрозненных атомов, а из их объединений в различные группировки.
То есть атомы большинства химических элементов способны связываться друг с другом. Чаще всего в результате этого получаются молекулы – частицы, представляющие собой группировки из двух или более атомов. Например, химическое вещество водород состоит из молекул водорода, которые образуются из атомов следующим образом:

Рисунок 3. Образование молекулы водорода 

Образовывать связи друг с другом могут и атомы разных химических элементов, так, например, при взаимодействии атома кислорода с двумя атомами водорода образуется молекула воды:

Рисунок 4. Образование молекулы воды

Поскольку каждый раз рисовать атомы химических элементов и подписывать их неудобно, для отражения состава молекул были придуманы химические формулы. Так, например, формула молекулярного водорода записывается как Н₂, где число 2, написанное подстрочным шрифтом справа от символа атома водорода, означает количество атомов данного типа в молекуле. Таким образом, формулу воды можно записать как H₂O. Единица, которая должна показывать количество атомов кислорода в молекуле, согласно принятым в химии правилам, не пишется. Числа, обозначающие количества атомов в составе одной молекулы называют индексами.
Рассмотрим еще несколько примеров химических формул веществ. Так, формула аммиака записывается как NH₃, что говорит о том, что каждая молекула аммиака состоит из одного атома азота и трех атомов водорода.
Нередко встречаются молекулы, в которых можно насчитать несколько одинаковых групп атомов. Например, из формулы сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃, можно сделать вывод о том, что в составе молекулы данного вещества находятся две группы атомов SO₄.
Таким образом, химические формулы веществ однозначно характеризуют как их качественный, так и количественный состав.
Из всего вышесказанного логично вытекает закон постоянства состава вещества, установленный еще в 1808 году французским ученым Жозефом Луи Прустом, и звучит он следующим образом:

Любое чистое химическое вещество имеет постоянный качественный и количественный состав, не зависящий от способа получения этого вещества.

Поскольку любое химическое вещество является совокупностью молекул одинакового состава, это приводит к тому, что пропорции между атомами химических элементов в любой порции вещества такие же, как и в одной молекуле данного вещества. Все различия в химических свойствах веществ зависят от количественного и качественного состава молекул и кроме того, от порядка связей атомов между собой, если таковое возможно.
Таким образом, можно дать следующее определение термина молекула:

Молекула – это наименьшая частица какого-либо химического вещества обладающая его химическими свойствами.

Аналогично относительной атомной массе, существует также и такое понятие как относительная молекулярная масса M_r:

Относительная молекулярная масса (M_r) вещества это отношение массы одной молекулы этого вещества к одной двенадцатой массы одного атома углерода (1 атомной единице массы).

Таким образом, очевидно, что относительная молекулярная масса складывается из относительных атомных масс элементов, каждая из которых помножена на количество атомов данного конкретного типа в одной молекуле. Так, например, относительная молекулярная масса молекулы азотной кислоты HNO₃ складывается из относительной атомной массы водорода, относительной атомной массы азота и трех относительных атомных масс кислорода:

Для описания качественного и количественного состава вещества используют такое понятие как массовая доля химического элемента w(X):

Массовая доля (ω) химического элемента в веществе — это отношение относительной атомной массы A_r(X) данного элемента, помноженной на число его атомов в молекуле, к относительной молекулярной массе A_r(X) данного вещества.

где ω(Х) — массовая доля элемента X; А_r(Х) — его относительная атомная масса; n — число атомов X в одной молекуле вещества; М_r — относительная молекулярная масса химического вещества.
Чаще всего, массовую долю химического элемента выражают в процентах, в этом случае формульное выражение массовой доли в процентах ω%(Х) будет иметь вид:

Рассчитаем в качестве примера массовые доли водорода, азота и кислорода в молекуле азотной кислоты (НNO₃):

Как нарисовать воду красками?

С помощью этого демонстрационного примера вы научитесь тому, как всего за шесть лёгких шагов научиться рисовать капельки воды.

Шаг 1.

Сначала рисуем овальные формы, используя белый карандаш.

Шаг 2.

Для заполнения капелек я сделал смесь немного светлее той, которой я красил листья.

Шаг 3.

Далее, я сделал смесь немного темнее, чем сам лист. С помощью этого цвета я заполнил более темную половину овальной формы, оттенив таким образом область, на которую падает свет.

Шаг 4.

Другая половина капельки окрашена напосредственно напротив источника света, создавая таким образом эффект тени от капли.

Шаг 5.

Я провел светлую линию в пределах капли напротив источника света. Вода создает эффект лупы, поверхность коорой отражает свет.Помня это, я добавил немного света в тень от капли.
Затем я окрасил основные моменты единственным ударом кисточки в темной области около источника света, используя голубой и зеленоватый цвета. Добавление белых бликов придаст ещё больше реализма нашим капелькам.

Финальный шаг.

Я заканчиваю этот пример. Используя белый и светло-синий цвета, я придаю каплям ещё больший блеск. Ещё я добавил некоторым каплям искрения. Поразительно, но иногда всего лишь несколько дополнительных интересных пунктов могут повлиять на восприятие всей картины. В данном случае это три свешивающиеся с листа капли, на которых искрится свет.

Прозрачная вода.

Шаг 1.

На этом демонстрационном примере вы увидите, как рисовать прозрачную воду.
Сначала я создаю цветную основу, используя цвет сырой сиены. Я делаю только набросок, отмечая основные моменты. Далее я делаю смесь сырой сиены с серым, чтобы отметить тональные акценты форм. Теперь я готов перейти к следующему шагу.

Шаг 2.

Затем я сделал смесь зелёной краски и небольшого количества прусского синего цвета. Этот цвет я решил применить к более тусклой области воды. Цвет воды в разных местах отличается между собой. Его оттенок зависит от влияния на воду микроорганизмов, содержания в воде минералов и т.д.

Шаг 3.

Для следующей смеси я взял прусский синий и белый цвета. Это цвет неба. Небо почти всегда отражается в воде. Применив получившийся цвет, я «застеклил» воду по всей поверхности. Я постарался оттенить воду, разделив её поверхность как бы на три части.

Отдалённый фон был окрашен с помощью того же небесного оттенка. Однако, в результате цвет получается теплее из-за того, что фон ниже более теплого цвета.

Финальный шаг.

В этом шаге я закончил иллюзию воды. Я сделал смесь зелёной и серой краски, чтобы окрасить темные формы деревьев и камней, отражающихся в воде. Ту же смесь я использовал для создания теней от камней. Для окрашивания освещённых областей камней я использовал смесь сырой сиены, белого и серого цветов. Я также окрасил вершины нескольких камней, находящихся в воде, заставив их появиться выше поверхности воды, что добавило ещё больший интерес.

Прибой

Шаг 1.

Интенсивная белизна прибоя вызвана дисперсией ( Дисперсия, лат., физ., 1) разложение светового луча на составные цвета.-2) Светорассеяние. ) и преобразованием цвета в зависимости от длины волны. Все цветовые волны преломляются и рассеиваются, а затем преобразовываются в белый свет.

Это основная демонстрация. Сначала я сделал набросок.

Шаг 2.

Затем делаем цветную основу, используя сырую амбру и белый цвета. Прохладные цвета, применённые по этому теплому оттенку приобретут замечательный жар.

Шаг 3.

Затем были окрашены небо и второстепенная вода. Я использавал ультрамариновый цвет, смешанный с белым. Чтобы выделить некоторые выпуклости в море, я добавил к предыдущей смеси немного сырой амбры. К этой оригинальной смеси позже я добавил ещё белого, чтобы красить облака и основыне моменты на воде.

Шаг 4.

Волна на переднем плане была окрашена с использованием синего, голубовато — зелёного, изумрудно — зелёного и белого цветов. Я красил, начиная с основания волны, чтобы зделать голубовато — зелёный цвет более насыщенным в верхней области. Изумрудно — зелёный цвет я использовал больше у основания волны. В самой легкой верхней области я перешёл к белому цвету.

Шаг 5.

В этом шаге я добавил сырой амбры и белого цвета к моей оригинальной смеси. Прибой был окрашен этим получившимся тоном, включая линии волны, которые создают иллюзию движения.

Финальный шаг.

Я сделал смесь белого и светло — синего цветов, чтобы красить освещённые области прибоя. Цвета, которые были использованы в этом демонстационном примере — сырая амбра, ультрамариновый синий, голубовато — зелёный, изумрудно — зелёный и белый цвета.

Закат

Шаг 1.

Атмосфера Матери- Земли состоит из газообразных молекул, которые пропускают белый свет. Когда солнце находится в верхней точке небосвода, небо кажется синим, свет проходит через слои атмосферы, делая короткие лучи видимыми, синими и фиолетовыми. Во время рассвета короткие лучи становятся расеяными. Небо медленно освещается более длинными лучами, желтыми, оранжевыми и красными. Это происходит потому, что более светлые лучи должны проходить по более длинному русстоянию во время заката.
Закаты выглядят очень драматично и обращены к эмоциям. Цвета могут быть весьма интенсивными. Восходы солнца, с другой стороны, менее интенсивны из — за воздушных частиц, которые накапливались в течение всей ночи.

Чтобы начать этот демонстрационный пример, я сначала сделал основу с помощью сырой сиены и сырой амбры.

Шаг 2.

Теперь я используя ультрамариновый синий цвет, чтобы оттенить все основные моменты.

Шаг 3.

В этом шаге я сделал смесь ультрамаринового синего и фиолетового цветов, добавив к ним ещё немного белого. Получившимся тоном я окрасил главную часть неба и прибоя ниже.Смесью фиолетового с синим и белым я «застеклил» облака, проходящие посередине. Чуть ниже я использовал цвет красного кадмия. А около линии горизонта я применил желтый кадмий. Очертания суши были освещены с помощью желтого и красного кадмия, чтобы показать её форму.

Шаг 4.

Затем я начал красить солнце, используя белый, смешанный с желтым цветом. Море и облака вокруг солнца были окрашены с помощью желтого кадмия. Поскольку далее я начал красить область около солнца, я выдвинул на первый план облака. Я использовал для этого смешение красного и желтого кадмия, в конечном счёте, выдвигая на первый план только красный.

Финальный шаг.

Наконец, используя те же самые цвета, как в предыдущем шаге, постепенно я выдвинул на первый план прибой и очертания суши.

Как конвертировать молекулы в атомы — Наука

Наука 2021

Каждый тип молекулы состоит из своего собственного набора атомов. Количество атомов в молекуле, виды атомов в молекуле и расположение атомов в молекуле — все это в совокупности определяет уникальные с

Содержание:

Каждый тип молекулы состоит из своего собственного набора атомов. Количество атомов в молекуле, виды атомов в молекуле и расположение атомов в молекуле — все это в совокупности определяет уникальные свойства молекул. Вот почему так важно иметь возможность описать группу молекул с точки зрения атомов, которые их составляют, будь то простые молекулы с двумя атомами или очень большие сложные молекулы, такие как ДНК, которые имеют миллионы атомов.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Не всегда возможно сделать простое преобразование из молекул в атомы, потому что некоторые молекулы представляют собой сложные структуры, состоящие из более чем одного типа атомов.

Простые преобразования молекулы в атом

Основное вещество, которое нельзя упростить, такое как водород или кислород, известно как элемент. Наименьшее количество этого элемента известно как атом. Когда два или более атома химически соединены вместе, это называется молекулой. В некоторых случаях, таких как водород и кислород, молекула целиком состоит из одного и того же атома, например, газообразный водород (молекула) целиком состоит из двух атомов водорода. Здесь преобразование молекул в атомы так же просто, как деление на два.

Сложные преобразования молекулы в атом

В других случаях более чем один тип атома составляет молекулу. Например, молекула диоксида углерода имеет два атома кислорода и один атом углерода (всего три атома в одной молекуле диоксида углерода). Итак, если у вас есть две молекулы углекислого газа, у вас всего шесть атомов: четыре атома кислорода и два атома углерода.

Авогадрос Номер

Когда вы конвертируете молекулы в атомы, полезно знать о кротах. Моль — это единица измерения количества вещества, позволяющая ученым прогнозировать массу веществ, используемых в химических реакциях. Один моль — это число частиц (атомов, молекул, ионов или электронов) в веществе. Конвертировать в родинки довольно легко, потому что конверсия всегда одинакова. Моль 6.022 × 10²³ чего-то, и этот номер называется номером Авогадроса. В химии это: число молей × число Авогадроса = количество атомов или молекул. Ответ на вопрос — атомы или молекулы, зависит от того, о чем вы говорите. Если вы говорите о воде, то моль — это число молекул воды. Если вы говорите об атомах водорода, то моль — это число атомов водорода. Например, если вы знаете, что у вас есть 75,3 × 10²³ молекулы воды, вы можете рассчитать количество родинок по: 75,3 × 10²³ ÷ 6.022 × 10²³ = 12,5 моль воды.

простые научные опыты с использованием мыла

Мыло – это не только средство для поддержания чистоты тела, это еще и любопытный объект для юных исследователей. Играя с мылом, дети могут узнать много нового и интересного, познакомиться с некоторыми законами природы.

Жидкое мыло: опыт с поверхностным натяжением

Жидкое мыло продемонстрирует способность этого вещества уменьшать поверхностное натяжение воды. Наполните тазик водой, вырежьте из картона небольшой треугольник – нашу лодочку. Положите лодочку на воду с краю тазика, острым углом по направлению к центру. Попросите ребенка обмакнуть палец в жидкое мыло и опустить в воду за лодочкой. В результате лодочка сразу начинает двигаться к противоположному краю тазика. Результаты этих опытов объясняются действием мыла на воду: оно уменьшает натяжение воды.

Твердое мыло: опыт с притяжением между молекулами

А на примере твердого мыла можно изучить взаимное притяжение между молекулами. Если взять, например, тарелку, немного смочить ее водой и положить сверху кусок мыла, прижать его и несколько раз прокрутить. Через 3-5 минут можно попробовать поднять мыло. Мы увидим, что тарелка при этом поднимется вместе с мылом. 

Это происходит из-за того, что когда мыло намокло, между тарелкой и мылом образовалась мыльная пена, молекулы которой настолько сблизились с молекулами тарелки, что между ними возникло взаимное притяжение. Поэтому после высыхания мыло и тарелка «склеились», стали одним целым.

Мыльные пузыри: взаимодействие материалов и «физика низких температур»

Мы уже писали о том, как можно сделать в домашних условиях мыльные пузыри, а сейчас предлагаем вам несколько вариантов веселых игр с мыльными пузырями. Можно устроить настоящее соревнование из нескольких этапов – кто сделает самый большой мыльный пузырь и кто сделает больше всего пузырей. Мыльные пузыри можно не только выдувать, их можно потом лопать! Дети гоняются за мыльными пузырями, пытаясь как можно больше их «поймать».

А можно и в самом деле ловить мыльные пузыри и стараться как можно дольше их сохранить. Для этого лучше обернуть руку шерстяным шарфом или надеть варежки. Поверхность пузыря достаточно упруга. Пузырь будет опираться на шерстяные ворсинки шарфа и как бы парить в воздухе. Это отличный пример взаимодействия разных материалов и поверхностей.

Мыльные пузыри можно делать с помощью специальных рамочек, а можно и буквально собственными руками. Обмакните руки в мыльный раствор и надувайте пузыри с помощью указательного и большого пальца. Радужные шарики будут у вас прямо в руках.

Налив в баночку или стакан немного мыльного раствора, опустите в него коктейльную трубочку и начинайте сильно в нее дуть. Очень быстро получится очень много пены, которая заполнит всю посуду и начнет весело переваливаться через край.

Очень интересно играть с мыльными пузырями зимой на улице. Когда на улице где-то 6 -10 градусов мороза, шарики начинают быстро замерзать. Если дать возможность мыльному замерзшему пузырю упасть на землю, он не разобьется, как стеклянный шарик. Пленка оказывается не хрупкой, какой, казалось бы, должна быть тонкая корочка льда. На нем появятся вмятины, а отдельные обломки закрутятся в трубочки Зрелище просто незабываемое!

А еще можно сделать мыльную матрешку из пузырей. Возьмите любую плоскую тарелку и налейте немного нашего раствора. С помощью трубочки надуйте большой шарик. Он будет лежать у вас в тарелке в виде полукруга. Потом постарайтесь выдуть еще один пузырь уже внутри него и так далее. Но это уже потребует определенного мастерства!

Мыльными пузырями можно даже рисовать. Жидкость для мыльных пузырей надо разлить по стаканчикам и добавить в них акварельные краски. А потом цветные пузыри пускать на белый лист бумаги. В результате такой игры получится неповторимая абстрактная картинка, созданная своими руками.

Рисунки мылом

Рисовать можно не только мыльными пузырями, но и твердым мылом. Лучше всего мыльные рисунки получаются, если взять мыльный обмылок и плотную ткань контрастного цвета. Мыло оставляет на ткани четкий след, а если вдруг надо исправить ошибку, это легко сделать, протерев неправильность влажной салфеткой. Этим свойством мыла часто пользуются швеи и рукодельницы, чтобы перенести на ткань выкройку.

Учитывая ландшафт, как нарисовать путь потока потока?

Я постараюсь дать несколько начальных идей.

Триангулированная поверхность не будет гладкой, но может быть полезно понять, как проблема будет работать на гладкой поверхности. Можно предположить, что из каждой точки вода течет в самом крутом направлении, спускаясь вниз. Это игнорирует импульс воды, который может повлиять на путь и даже привести к падению воды. Если вы хотите смоделировать, ваша работа будет сложнее.

Если высота Z ( х , у ) Z ( Икс , Y ) является функцией двух координат сетки Икс Икс и Y Y и является дифференцируемой функцией, то направление потока задается производной отрицательного вектора — г р а д ( з ) — грамм р d ( Z ) Вы можете проследить кривую по поверхности, начиная с любой точки (пружины), следуя направлению до тех пор, пока вы не обойдете край сетки или не достигнете локального минимума. Если вы достигнете минимума, вода будет образовывать там озеро и наполняться, пока не найдет точку для выхода. Такая точка всегда будет седловой, то есть точкой, в которой грамм р а д ( з ) грамм р d ( Z ) ноль, но это не минимум или максимум. Это та точка, которая образует горный перевал, и в такие точки всегда выходят реки из озер.

Вы должны придумать какую-то стратегию, чтобы решить, куда поместить источники ваших потоков. Это может быть случайным или вы можете выбрать специальные точки, такие как седловые точки. Если они иногда являются точками выхода из озер, они могут также сделать места для источников. Обычно из седловой точки существует два противоположных направления, в которых может течь поток, которые можно найти с помощью вторых производных. Вы также можете запускать потоки с вершин, выбирая направления, в которых местность изгибается наиболее круто для исходного направления.

В актуальной задаче поверхность не гладкая, это триангулированная сетка. Из каждой точки поток будет течь в направлении самого крутого приличного. Внутри данного треугольника это будет прямая линия. Его направление легко определить. Найдите нормаль к треугольнику, взяв перекрестное произведение двух ребер-векторов. Затем спроецируйте нормаль на ( х , у ) ( Икс , Y ) самолет. Вам придется разбираться со случаями, когда земля ровная, как особый случай.

Когда вода достигает края треугольника, она либо перетекает в соседний треугольник и меняет направление, либо течет вдоль края. Вы должны проверить градиент каждой возможности и взять самый крутой. Он также может достигать точки, откуда он может вытекать по треугольнику или ребру. Опять же вам нужно рассчитать каждую возможность и взять самый крутой.

Чтобы найти начальные точки, вы можете взять случайные точки на больших высотах или искать седловые точки и вершины. Для этого посмотрите на каждое ребро, соединяющееся в вершине, и определите, будут ли они наклонены вверх или вниз от точки. Обведите точку и посчитайте, сколько раз наклон меняет знак. Если он меняется дважды, вы находитесь на склоне. Если это никогда не изменится, вы находитесь на вершине или минимальной точке. если он меняется более четырех раз, вы находитесь в седловой точке. Возможно более четырех раз, так как поверхность не гладкая. Вершины и седловые точки являются хорошими местами для размещения источников с водой, стекающей в самом крутом направлении. Проследите путь потоков оттуда до минимума.

На местности, которая похожа на реалистичный ландшафт, вы можете обнаружить, что потоки сходятся. В основном они будут сходиться по краям треугольников, но они также могут сходиться в вершине, если существует более одного направления локального крутого акцента от точки. Одна из стратегий заключается в том, чтобы запустить пружину в каждой вершине или центре треугольника и подсчитать, сколько (взвешенных по площади треугольника?) Сходится в каждом потоке, чтобы найти самые большие реки.

Надеюсь, этого достаточно, чтобы помочь вам проработать детали и написать необходимое программное обеспечение.

Структура Льюиса h3O (вода)

Структура Льюиса молекулы воды состоит из двух одинарные связи вокруг атома кислорода. число общей валентности электроны атомов кислорода и водорода используются для построения структуры Льюиса. На каждом этапе рисования структуры Льюиса H ₂ O объясняются в этом руководстве.

H

В структуре Льюиса H ₂ O есть две одинарные связи вокруг атома кислорода.Атомы водорода соединены с атомом кислорода через одинарные облигации. Кроме того, на атоме кислорода есть две неподеленные пары.

Молекула воды — простая молекула. Нарисовать структуру Льюиса молекулы воды проще, чем у некоторых других сложных молекул. или ионы. Представьте себе рисунок структуры Льюиса тиосульфат-ион.

Этапы построения структуры Льюиса H

Чтобы правильно нарисовать структуру Льюиса, необходимо выполнить несколько шагов.Для молекулы H ₂ O, ее структуры Льюиса и этих стадий подробно описаны в этом руководстве. Поскольку молекула воды проста, некоторые из этих шагов используются нечасто. В таком случаях они упоминаются с соответствующими шагами.

1. Найти полное число электронов в балансовых оболочек атомов водорода и атома кислорода
2. Суммарные пары электронов как неподеленные пары и связи
3. Выбор центрального атома
4. отметить одиночные пары на атомах
5. Отметить заряды на атомах, если они есть.
6. Проверьте стабильность и минимизируйте заряды на атомах, преобразовав неподеленные пары в связи для получения наилучшего структура Льюиса.

Внимание! Правильная структура Льюиса важна для вызвать резонанс структуры правильно.

Общее количество электронов валентных оболочек H

Есть два элемента; водород и кислород. Водород является элементом группы IA и имеет только один электрон в своей последней оболочке (валентной оболочке).Кислород является элементом группы VIA в периодической таблице и содержит шесть электронов в своей последней оболочке. Теперь мы знаем, сколько электронов входит в валентные оболочки каждого атома.

• валентных электронов, заданных атомами водорода = 1 * 2 = 2
• валентных электронов, заданных атомами кислорода = 6 * 1 = 6

• Всего валентных электронов = 2 + 6 = 8

Всего пар валентных электронов

Всего валентных электронов пары = σ-связи + π-связи + неподеленные пары на валентных оболочках

Общее количество электронных пар определяется как делением общего количества валентных электронов на два .Для, H ₂ O, Всего пар электронов 4 в их валентных оболочках.

Центральный атом H

Чтобы быть центральным атомом, важна способность иметь большую балку . Затем из водорода и кислород, какой атом имеет самую высокую валентность? Максимальная валентность кислорода два. единственная валентность водорода равна единице. Следовательно, атом кислорода должен быть центральным атомом H ₂ O.Теперь мы можем нарисовать эскиз H ₂ O, чтобы показать, как атомы расположены в молекуле.

Неподеленные пары на атомах

После определения центрального атома и наброска молекулы H ₂ O, мы должны начать отмечать неподеленные пары на атомах. Помните, что всего существует четыре пары электронов.

• В структуре нарисованного эскиза уже есть две связи H-O. Теперь всего две (4-2) пары электронов осталось пометить атомы.
• Обычно эти оставшиеся электронные пары следует начинать метить на внешних атомах. Но в H ₂ O, водород атом — это внешние атомы, которые не могут удерживать более двух электронов в своей последней оболочке. Следовательно, мы не можем отметить эти две пары электронов на атомах водорода.
• Затем отметьте эти две пары электронов на центральном атоме; кислород

Отметить заряды на атомах

Нет зарядов на атомах кислорода и водорода.

Проверьте стабильность и минимизируйте заряды на атомах, преобразовав неподеленные пары в связи.

Если молекула или ион содержат так много зарядов на атомах, эта структура нестабильна. Если у нас есть такая структура, мы должны попытаться минимизировать расходы, преобразовав одиночные пары в облигации.

Поскольку на атомах нет зарядов, нет необходимости уменьшать заряды в качестве этапа построения наилучшей структуры Льюиса. Уже получена лучшая структура Льюиса для H ₂ O.

Вопросы

Какими еще способами можно нарисовать структуру Льюиса для воды?

В этом уроке мы взяли общее количество электронов в последних оболочках элементов (атомов кислорода и водорода). Вместо этого мы можем сказать, что валентность кислорода равна двум, и эти два электрона следует использовать для образования связей с двумя атомами водорода.

Сколько неподеленных пар имеется на атоме кислорода в структуре H

На атоме кислорода всего две неподеленные пары. Единственный атом, у которого есть неподеленные пары в H ₂ O, — это кислород, потому что водород уже установил связь с кислородом.

Для чего можно нарисовать структуры Льюиса, похожие на воду?

В структуре Льюиса молекулы воды есть две сигма-связи и две неподеленные пары вокруг сульфуратома.Сероводород, дифторид кислорода (F ₂ O) имеют структуру Льюиса, аналогичную структуре воды.

Прекрасная вода — Мир науки

Цели

• Опишите свойства воды в различных состояниях.

• Опишите когезионные и адгезионные свойства воды.

• Опишите взаимосвязь между капиллярным действием, адгезией, когезией и поверхностным натяжением.

Материалы

Фон

Вода очень важна для жизни на Земле. Вода является основным компонентом клеток, обычно составляя от 70% до 95% массы клетки. Это означает, что мы на 80% состоят из воды по массе (весу), а некоторые существа с мягким телом, например медузы, состоят из воды на 96%.Вода также обеспечивает среду обитания для организмов, поскольку 75% земли покрыто водой. Вода циркулирует по земле так же, как и по человеческому телу, транспортируя, растворяя и пополняя питательные вещества и другие органические вещества, унося отходы.

Вода — единственное вещество, которое широко встречается в естественной среде и существует во всех трех состояниях материи (твердое (лед), жидкое (вода) и газ (пар)) в обычных температурных условиях Земли.

Химия воды
Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H ₂ 0). Вода — это не линейная молекула, в которой все атомы расположены подряд. Два атома водорода образуют связь с кислородом под углом 104,5 градуса, делая молекулу V-образной.

Два атома водорода связаны с атомом кислорода ковалентными связями. Это означает, что атомы водорода делятся своими электронами с атомом кислорода.

Хотя каждая молекула воды нейтральна (с одинаковым количеством отрицательных электронов и положительных протонов), электроны остаются ближе к атому кислорода.В результате концы V (атомы водорода) более положительны, а нижняя часть V (атом кислорода) более отрицательна. Таким образом, мы описываем молекулу воды как полярную, что означает, что у нее есть положительно заряженный «конец» и отрицательно заряженный «конец». Такая полярность помогает делать воду и необычной, и полезной!

Когда молекулы воды расположены близко друг к другу, положительно заряженные атомы водорода притягиваются к отрицательно заряженным атомам кислорода другой молекулы воды. Эти притяжения называются водородными связями.Они слабы по отдельности, но их огромное количество может сделать общую силу, удерживающую все молекулы вместе, весьма значительной.

Водородная связь между молекулами воды приводит ко многим интересным последствиям. Например, температура кипения воды, ее когезия и поверхностное натяжение, а также ее способность растворять соли связаны с водородными связями.

Температура кипения воды, 100 ° C, необычно высока для молекулы с такой низкой молекулярной массой. Высокая температура кипения обусловлена ​​водородными связями.Кипячение воды означает разрыв всех водородных связей в жидкой воде, поэтому молекулы могут разойтись дальше друг от друга и превратиться в пар. Разрыв этих связей требует энергии; таким образом, более высокая точка кипения воды.

Водородные связи также придают жидкой воде молекулярную когезию и высокое поверхностное натяжение.

Сплоченность
Из-за протяженных водородных связей в воде молекулы имеют тенденцию прилипать друг к другу в регулярном порядке. Это явление, называемое когезией , легко наблюдается, если вы осторожно переполните стакан водой (совсем немного!) И наблюдаете, как молекулы воды удерживаются вместе над ободком; это называется мениском (однако в конечном итоге гравитация преодолевает водородные связи, и молекулы воды стекают по стенке стекла).Точно так же связующее свойство воды позволяет высоким деревьям доставлять воду к самым верхним листьям из подземных источников.

Поверхностное натяжение
Особый тип сцепления — это поверхностное натяжение . Напряжение на поверхности воды возникает, когда молекулы воды на поверхности удерживаются вместе водородными связями. В результате вода ведет себя так, как будто у нее на поверхности тонкая пленка. Когда образуется капля воды, ее сферическая форма является результатом поверхностного натяжения.

Адгезия
Адгезия — это притяжение молекул воды к другим веществам. Это причина того, что вода «прилипает» к поверхности и делает вещи «мокрыми».

Словарь

адгезия : притяжение молекул воды к другим веществам.
когезия : притяжение молекул воды друг к другу.
ковалентная связь : форма химической связи, которая включает обмен электронными парами между атомами.
электронов : субатомная частица, несущая отрицательный электрический заряд.
force : толкать или тянуть.
гидравлика : Использование жидкости для выполнения работы.
водородная связь : притяжение между электроположительным атомом водорода одной молекулы и электроотрицательным атомом, например кислородом, соседней молекулы.
гидрофильный : «Любящий воду».
гидрофобный : «Водобоязнь».
гидростатическое равновесие : Давление во флюиде в состоянии покоя («гидро» + «статическое») обусловлено весом флюида над ним.
несжимаемая жидкость : жидкость, имеющая постоянную плотность или объем.
ионов : Атомы или молекулы, в которых общее количество электронов не равно общему количеству протонов, что придает им чистый положительный или отрицательный электрический заряд.
неполярный : описывает молекулу с равномерным зарядом.
ядро ​​: очень плотная область в центре атома.
поршень : Диск или короткий цилиндр, плотно прилегающий к трубе, в которой он движется вверх и вниз против жидкости или газа.
полярность (полярность) : Полярная молекула имеет как положительно, так и отрицательно заряженный «конец».
протон : субатомная частица с положительным электрическим зарядом. Один или несколько протонов присутствуют в ядре каждого атома вместе с нейтронами.
растворитель : жидкость, твердое вещество или газ, способный растворять другое твердое вещество, жидкость или газ.
вещество : любое физическое вещество или материал.
поверхностное натяжение : «кожа» на поверхности воды из-за сцепления между ее молекулами.
вязкий : Густой или «сиропообразный», описывающий жидкость.

Другие ресурсы

HowEverythingWorks | Добавки | Раздел 15.1: Вода, пар и лед

Kentchemistry | Водородная связь — капли воды на пенни

TedEd | Видео | Почему нельзя смешивать масло и воду

Государственный университет Сан-Диего | Кафедра астрономии | Статья | Гидростатическое равновесие

YouTube | Образовательные инновации | Полиакрилат натрия — «полимер для подгузников»

Университет Реджайны | Центр математического, естественнонаучного и технологического образования | QuickStarts | Лодка с мылом

Для приобретения полиакрилата натрия («полимер для пеленок»): Образовательные инновации

1.Нарисуйте шарообразную модель молекулы воды и включите частичные заряды + и -. Изобразите пунктирной линией водородную связь между двумя.

Презентация на тему: «1. Нарисуйте модель шара и палки молекулы воды и включите частичные заряды + и -. Изобразите пунктирной линией водородную связь между двумя». — Стенограмма презентации:

1

2 1.Нарисуйте шарообразную модель молекулы воды и включите частичные заряды + и -. Изобразите пунктирной линией водородную связь между двумя молекулами воды. 2. Выявить новые свойства воды, которые являются результатом полярности воды, и определить важность этих свойств для живых организмов. 3. Опишите адаптации, которые развились в популяциях различных видов, которые используют эмерджентные свойства воды.

3 Полярная природа воды приводит к притяжению зарядов между атомами водорода одной молекулы воды и кислородом другой.Молекулы воды изогнуты, что приводит к неравномерному размещению электронов. Таким образом, молекулы воды полярны. CH 2.5

4 Две молекулы, слабо взаимодействующие в одной Н-связи, которые могут легко образовывать и разрывать Н-связи, также являются частью других биологически важных молекул. Многие H-связи удерживают две нити ДНК вместе по своей длине. По отдельности они слабы, но вместе стабилизируют большую структуру ДНК.Рис. 2.9, стр.27 Водородные связи

5 Молекула воды полярна, но некоторые вещи не полярны. Масло не имеет зарядов, неполярно и, следовательно, гидрофобно. Соль является ионной, имеет заряды, как вода, и поэтому гидрофильна.

6 Полярность воды позволяет ей действовать как УНИВЕРСАЛЬНЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ.

7 Как это позволяет жизни существовать? Новые свойства воды Универсальный растворитель Отрицательные кислородные области полярных молекул воды притягиваются к катионам натрия (Na +).+ + + + Cl — — — — — Na + Положительные водородные области молекул воды цепляются за хлорид-анионы (Cl -). + + + + — — — — — — Na + Cl —

8 Многие «солевые» ионы являются важными компонентами клеточных процессов. Натрий, калий и кальций необходимы для работы мышц и нервов.

9 Молекулы воды «прилипают» друг к другу, но, хотя молекулы воды притягиваются друг к другу, они могут течь мимо друг друга в жидком состоянии.Возникающие свойства воды: когезия и адгезия Рис. 2.12, стр.29 Рис. 2.10, стр.28

10 Силы притяжения между молекулами воды и неводными поверхностями придают воде свойство, называемое АДГЕЗИЕЙ. Новые свойства воды: когезия и адгезия

11 Сплоченность и адгезия, наряду с эвапотранспирацией, работают вместе, создавая явление капиллярного действия.Водопроводящие клетки 100 мкм

12 Сплоченность и адгезия также работают вместе, создавая явление поверхностного натяжения. Новые свойства воды: когезия и адгезия

13 Вода имеет высокую удельную теплоемкость, что приводит к эффекту стабилизации температуры. Эмерджентные свойства воды Умеренность температуры

14 Как некоторые животные эволюционировали, чтобы использовать высокую удельную теплоемкость воды и, следовательно, высокую теплоту испарения? Эмерджентные свойства воды Умеренность температуры Теплота испарения

15 Высокая удельная теплоемкость воды обеспечивает Земле узкий температурный диапазон от дня до ночи и от сезона к сезону.Эмерджентные свойства воды Умеренность температуры

16 Высокая удельная теплоемкость придает воде высокую теплоту испарения, что приводит к испарительному охлаждению. (характеристика жизни?) Эмерджентные свойства воды Умеренность температуры

17 По мере того, как вода охлаждается и молекулы замедляются, водородные связи становятся более прочными, а молекулы воды более организованными.Следовательно, лед менее плотен, чем жидкая вода. Эмерджентные свойства воды Аномалия плотности

18 Как это позволяет жизни существовать? Эмерджентные свойства воды Аномалия плотности

19 Зимой подо льдом есть жизнь.

3.1 Химические элементы и вода

3.1.1 Укажите, что наиболее часто встречающиеся химические элементы в живых существах — это углерод, водород, кислород и азот

Приблизительные пропорции четырех основных элементов в живых существах следующие:

• Углерод (19%) • Водород (10%) • Кислород (65%) • Азот (3%)

3.1.2 Укажите, что живым организмам необходим целый ряд других элементов, включая серу, кальций, фосфор, железо и натрий

Помимо четырех основных элементов, живые существа могут содержать следовые количества около 20 других элементов, в том числе:

• Сера (0.25%) • Кальций (1,5%) • Фосфор (1%) • Железо (0,7%) • Натрий (0,15%)

3.1.3 Укажите одну роль для каждого из элементов, упомянутых в 3.1.2

Сера (S): Обнаружен в некоторых аминокислотах (цистеин и метионин), позволяя белкам образовывать дисульфидные связи

Кальций (Са): Обнаружен в костях и зубах, также участвует в высвобождении нейромедиаторов в синапсах

Фосфор ( P): Компонент нуклеиновых кислот и клеточных мембран

Железо (Fe): Обнаружено в гемоглобине (животные), обеспечивает транспорт кислорода

Натрий (Na): Участвует в генерации нервных импульсов в нейронах

3.1.4 Нарисуйте и обозначьте диаграмму, показывающую структуру молекул воды, чтобы показать их полярность и образование водородных связей

Структура молекулы воды:

• Вода (H ₂ O) ковалентно состоит из двух атомов водорода. связан с атомом кислорода
• Хотя эта связь включает в себя разделение электронов, они не делятся поровну
• Атом кислорода, имея больше протонов (+ ve), притягивает электроны (-ve) сильнее (т. е.кислород имеет более высокую электроотрицательность)
• Таким образом, атом кислорода становится слегка отрицательным, а атомы водорода становятся слегка положительными

Водородная связь между молекулами воды

• Ковалентно связанные молекулы, которые имеют небольшой потенциальный заряд, считаются полярными
• Слабо заряженные области молекулы воды могут притягивать другие полярные или заряженные соединения
• Молекулы воды могут связываться посредством слабых водородных связей (связь F / O / N с H)

Структура и связь молекул воды

3.1.5 Обозначьте термические, когезионные и растворяющие свойства воды

Тепловые свойства

• Вода имеет высокую удельную теплоемкость (мера энергии, необходимая для повышения температуры 1 г вещества на 1 ° C)
• Вода имеет высокую теплоту испарения (количество энергии, поглощаемой на грамм при переходе от жидкости к газу / пару)
• Вода имеет высокую теплоту плавления (количество энергии, необходимое для превращения 1 г жидкости в 1 г твердого вещества при 0 ° C)
• Эти свойства возникают в результате обширных водородных связей между молекулами воды — это позволяет воде поглощать значительное количество энергии с незначительным изменением формы (сначала необходимо разорвать водородные связи)

Когезионные свойства

• Молекулы воды сильно когезионны (они имеют тенденцию прилипать друг к другу)
• Молекулы воды также будут иметь тенденцию прилипать к другим молекулам, которые заряжены или заряжены. лар (адгезия)
• Эти свойства возникают в результате полярности молекулы воды и ее способности образовывать водородные связи с соответствующими молекулами

Свойства растворителя

• Вода может растворять многие органические и неорганические вещества, содержащие электроотрицательные вещества. атомов (таких как фтор, кислород и азот)
• Это происходит потому, что полярное притяжение большого количества молекул воды может в достаточной степени ослабить внутримолекулярные силы (например, ионные связи) и привести к диссоциации атомов

Другие свойства

• Вода прозрачна, что позволяет свету проходить через нее (важно для фотосинтеза)
• Вода расширяется при замерзании, становясь менее плотной / светлой (важно для жизни на Земле — океаны не замерзают)

3.1.6 Объясните взаимосвязь между свойствами воды и ее использованием в живых организмах в качестве хладагента, среды для метаболических реакций и транспортной среды

Хладагент

• И растения, и животные используют испарение воды с поверхности своего тела. для облегчения охлаждения (потоотделение и одышка у животных, испарение листьев у растений)
• Вода может использоваться для переноса тепла в более прохладные места нашего тела (противоточный обмен тепловой энергии)

Среда для метаболических реакций

• Вода может растворять многие органические и неорганические вещества для облегчения химических реакций.
• Вода также может поглощать тепловую энергию, выделяющуюся как побочный продукт многих химических реакций.

Транспортная среда

• Силы притяжения между молекулами воды помогают облегчить транспортировка воды вверх по ксилеме растений
• Вода является эффективной транспортной средой для растворенных веществ (у растений минералы из почвы и сахара из листьев могут переноситься в воде через ксилему и флоэму соответственно; в то время как у животных вода в крови используется для переноса кислорода, глюкозы и мочевины)

Поверхностное натяжение

• Сила притяжения между молекулами воды делает воду достаточно плотной, чтобы некоторые более мелкие организмы могли двигаться по ее поверхности

Составление молекул — все то же самое, что в воде? Образцы молекул, отображение молекул, изображения молекул — атомы, кислород, ДНК и соединения

Атомы соединяются в молекулы.Материалы состоят из молекул.

Все равно

В элементе атомы одного типа объединяются в молекулы. Кислород — это элемент. Молекула кислорода состоит из двух соединенных вместе атомов кислорода.

Молекула кислорода.

Что в воде?

Вода состоит из двух разных типов атомов — кислорода и водорода. Они соединяются вместе, образуя молекулы воды. Каждая молекула воды состоит из трех атомов. Есть два атома водорода и один атом кислорода.

Молекула воды.

Вода — это вода из-за структуры атомов в ее молекулах. Картина остается прежней.

Паттерны молекул

Есть много разных типов молекул. Каждый тип имеет собственное количество атомов и набор атомов. Все молекулы одного типа одинаковы.

Например, все молекулы воды одинаковы. Все они имеют два атома водорода и один атом кислорода.Атомы должны быть соединены таким образом, чтобы образовалась молекула воды.

Отображение молекул

Как и атомы, большинство молекул слишком малы, чтобы мы могли их увидеть самостоятельно. Но мы можем рисовать схемы и делать из них модели. Это помогает нам понять, как атомы устроены и соединены вместе.

Изображения молекул

На плоской странице или экране компьютера молекулы показаны в виде диаграмм. Иногда на диаграммах показаны соединенные вместе атомы. Они похожи на прилипшие друг к другу шары.

На этой диаграмме атомы показаны в виде шариков. Это молекула воды.

На других диаграммах атомы показаны в виде шариков, соединенных палками.

Трехмерные модели

Ученые также могут создавать модели молекул. Затем они используют настоящие мячи и клюшки. Шары обозначают атомы. Палочки соединяют их вместе, образуя молекулы.

Это шариковая диаграмма молекулы воды (H ₂ 0).

МОЛЕКУЛ В КОДЕ

Как известно, каждый атом имеет собственное кодовое имя.Например, код кислорода — О.

Ученые также могут использовать кодовые имена или формулы для обозначения целых молекул. Например, вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Химическая формула для этой молекулы выглядит так:

Миллионы молекул

Как известно, существует около сотни типов атомов. Это число изменилось, поскольку ученые открыли новые элементы.

Элементы могут быть расположены по разным образцам.Каждый паттерн образует разные молекулы. На самом деле существуют миллионы типов молекул.

Мини-молекулы

Мы читали, что молекулы могут быть разных размеров. Некоторые молекулы маленькие. Молекула воды (H ₂ O) состоит всего из трех атомов. В молекуле кислорода (O ₂ ) их всего два.

Мега молекулы

Другие молекулы намного крупнее. У них могут быть десятки или сотни атомов. Например, атомы углерода могут образовывать большие молекулы.Эти молекулы называются бакиболами. Каждый бакибол содержит шестьдесят атомов углерода. Они объединены в сферу. Похоже на мяч.

Молекула углерода «бакибол».

Пластмассы, например те, которые используются для изготовления водонепроницаемых пальто и обуви, содержат молекулы полимера.

Цепные молекулы

Некоторые молекулы похожи на цепочки. Можно добавлять все больше и больше атомов. Они создают узор, который повторяется снова и снова.Эти «цепочечные» молекулы называются полимерами . Пластмассы состоят из молекул полимера.

Удивительные молекулы

Молекулы есть во всем. Они все время вокруг нас. Большинство молекул просто составляют материалы, но некоторые выполняют удивительно полезную работу.

ДНК

ДНК — это сокращение от «дезоксирибонуклеиновая кислота». Это очень важная молекула. Он находится внутри живых существ. Это цепная молекула или полимер. Атомы расположены в виде узоров по цепочке ДНК.Эти узоры атомов действуют как инструкции для живых существ. Они говорят им, как жить и расти.

Схема части цепи молекулы ДНК.

Медицинские молекулы

Многие лекарства работают из-за формы их молекул. Например, аспирин — болеутоляющее, . Молекулы аспирина могут фиксироваться на теле химическое вещество , которое издает болевые сигналы. Они могут соединяться вместе, потому что их формы подходят друг другу. Это блокирует сигналы, и боль прекращается.

Уотсон и Крик

В 1953 году ученые Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик сделали великое открытие. Они выяснили форму ДНК. Они использовали шары и палки, чтобы построить модель молекулы ДНК.

Углеродные трубки

Помимо бакиболов, атомы углерода могут образовывать углеродные нанотрубки. Эти молекулы имеют форму длинных трубок. Они легкие, гибкие и удивительно прочные. Они в сто раз прочнее стали.

Это всего лишь фаза: моделирование фаз воды

Общие сведения

Вода является неотъемлемой частью земной системы. Вода особенная не только потому, что покрывает более 70% поверхности Земли, но и потому, что это единственное известное вещество, которое может существовать в газообразной, жидкой и твердой фазах в относительно узком диапазоне температур и давлений, существующих на Земле.

Особые качества воды обусловлены уникальной формой молекулы воды.Каждая молекула содержит два атома водорода и один атом кислорода, расположенные так, что одна сторона молекулы (ближайшая к атомам водорода) заряжена положительно, а другая сторона (ближайшая к кислороду) заряжена отрицательно. Если две молекулы воды соединяются, положительная сторона одной притягивается к отрицательной стороне другой, заставляя молекулы цепляться вместе. Этот простой факт объясняет высокую теплоемкость, поверхностное натяжение, когезию, адгезию и другие характеристики, которые делают воду столь важной для биосферы Земли.

В общем, при рассмотрении состояний материи твердые тела более плотные, чем жидкости, а жидкости более плотные, чем газы. Вода в этом отношении немного противоположна. Кроме того, фазы вещества (воды) зависят от температуры или тепловой энергии. Добавление или удаление тепловой энергии увеличивает или уменьшает кинетическую энергию частиц (в данном случае частиц воды). Добавленное тепло или тепловая энергия приводит к разрыву молекулярных связей, что приводит к изменению состояния твердого тела на жидкость, а затем, в конечном итоге, на газ.Твердые тела плавятся, когда они поглощают достаточно тепловой энергии. Напротив, когда жидкость охлаждается, тепловая энергия высвобождается и возвращается в твердую форму. На молекулярном уровне, когда частицы находятся в твердой форме (жидкая вода), частицы обладают меньшей энергией / движением, но частицы обладают большей энергией и более распространены в газовой форме (водяной пар).

Когда вода находится в твердом состоянии (лед) , молекулы воды упаковываются близко друг к другу, предотвращая ее изменение формы. Лед имеет очень регулярную структуру, в которой молекулы жестко отделены друг от друга и связаны водородными связями, которые образуют кристаллическую решетку.Эти кристаллы имеют несколько открытых областей и карманов, делающих лед менее плотным, чем жидкая вода. Вот почему лед плавает по воде. Лед образуется при температуре ниже нуля (0 ° по Цельсию или 32 ° по Фаренгейту).

Когда лед нагревается выше нуля, он тает и превращается в жидкую воду. В жидкости силы притяжения между молекулами ослабевают, и отдельные молекулы могут начать двигаться друг вокруг друга. Поскольку молекулы могут скользить и скользить друг относительно друга, вода принимает форму любого контейнера, в котором она находится.

Третье состояние воды — это газообразное состояние (водяной пар ). В этом состоянии молекулы воды движутся очень быстро и не связаны друг с другом. Хотя мы не можем видеть воду в газообразном состоянии, мы можем чувствовать ее в воздухе в жаркий влажный день. Обычно вода кипит при температуре 100 ° C (212 ° F), образуя водяной пар. Многие считают, что видимый шлейф пара от кипящего котла — это водяной пар. Однако пар, который вы видите, состоит из очень маленьких капель воды, взвешенных в воздухе, а водяной пар — это невидимый газ, образующийся при испарении воды.Мы можем «видеть» водяной пар через электромагнитные глаза приборов, чувствительных к инфракрасному излучению.

Вода бесконечно циркулирует в атмосфере, океанах, суше и жизни на планете Земля, в то или иное время принимая каждое физическое состояние.

Кредиты

Это мероприятие было разработано в рамках проекта LEARN в UCAR. Он включает графику, созданную программой COMET в UCAR.

31 Нарисуйте и пометьте молекулу воды

314 нарисуйте и обозначьте диаграмму, показывающую структуру молекул воды.Регистрация данных может быть проведена для сравнения тепловых свойств воды с характеристиками других жидкостей.

Молекулярные взаимодействия Нековалентные взаимодействия

Один большой атом кислорода с 2 меньшими атомами водорода там, где должны быть уши, которые вместе образуют молекулу.

Нарисуйте и обозначьте молекулу воды . Никто не сможет нарисовать вам диаграмму здесь, так как это доска для ответов только с текстом. Это водородная связь, а также поляризованная молекула, что означает, что электроны распределены неравномерно в связи.Обозначьте термокогезионные и растворяющие свойства воды.

Это делает концы водорода слегка положительно заряженными, а конец молекулы кислорода слегка отрицательно заряженными. Схема молекулы воды. Над атомом o поставьте 4 точки, показывающие 2 пары несвязанных электронов, эти электроны фактически отталкивают или отталкивают 2 h-атомы, поэтому молекула на самом деле изогнута, как треугольник без дна, как этот, o будет иметь отрицательный заряд и у h будет заряд.

По форме напоминает голову Микки Мауса. Слегка отрицательный атом кислорода одной молекулы притягивается к слегка положительному атому водорода другой воды. Структура молекулы воды лондонский университет южного берега энергетическая диаграмма для изгиба и растяжения воды экспериментальные значения для газообразной молекулы воды составляют oh длина 0 å hoh угол 104 474 эти параметры являются термодинамически наиболее стабильными, но связи демонстрируют колебания вдали от этих значений 3 1 4 нарисуйте и обозначьте схему, показывающую структуру 3 1 4.

Точечная диаграмма Льюиса для платины — это диаграмма, показывающая связи электронов атома платины внутри молекулы. Вы действительно можете нарисовать здесь структуру, но это будет примерно так. Нарисуйте и обозначьте диаграмму, показывающую структуру молекул воды, чтобы показать их полярность и образование водородных связей.

Знаете ли вы, что кислородный конец воды имеет отрицательное сутори

Атомные комбинации молекулярной формы Siyavula

Структура ДНК

Scratch Project Инструкции Molecule Simulator

Обновленные свойства воды. Ядро 233 1 4

3 1 Химические элементы и вода Bioninja

3 3 Структура ДНК Bioninja

Молекулярные взаимодействия Нековалентные взаимодействия

Решенные вопросы о пятнах ниже представляют собой изображение трех Wa

Вода и свойства жизни полярности воды 1 Нарисуйте молекулу и

3 1 4 Нарисуйте и нарисуйте схему, показывающую структуру

Nearpod

Удивительные уроки Как нарисовать молекулу воды 2019

Водородная связь в воде

Нарисуйте схему молекул воды, помеченную водородной связью и

3 1 Химические элементы и вода Bioninja

15 1 Жидкая вода и ее свойства Скачать Ppt

Osmosis Wikipedia

Решенный обзор Анатомия молекулы воды Рисунок 1

Кривая нагрева воды Введение в химию

Блог Aishu S Ap по биологии Глава 3 Руководство по изучению воды и жизни

Когда камень брошен в пруд Что Типы генерируемых волн

19 Уникальный рисунок и этикетка Как разделить солевой раствор

Молекулы воды и их взаимодействие с молекулами соли

Решено вами Разумеется, не нужно рисовать Просто скажите, как стрелки

Нажмите F5 Используйте кнопки со стрелками для навигации Нарисуйте воду

Решенный Нарисуйте и отметьте максимальное количество молекул воды

Водородные связи в воде Статья Академия Хана