Способы определения размеров молекул | Обучонок

Определение размеров молекул

1 способ. Основан на том, что молекулы вещества, когда оно находится в твердом или жидком состоянии, можно считать плотно прилегающими друг к другу. В таком случае для грубой оценки можно считать, что объем V некоторой массы m вещества просто равен сумме объемов содержащихся в нем молекул. Тогда объем одной молекулы мы получим, разделив объем V на число молекул N.

Число молекул в теле массой m равно, как известно,
,
где М — молярная масса вещества NA — число Авогадро.

Отсюда объем V0 одной молекулы определяется из равенства

В это выражение входит отношение объема вещества к его массе.

Обратное же отношение

есть плотность вещества,

так что

Плотность практически любого вещества можно найти в доступных всем таблицах. Молярную массу легко определить, если известна химическая формула вещества.

Объем одной молекулы, если считать ее шариком, равен
,
где r — радиус шарика.

Поэтому
,
откуда мы и получаем выражение для радиуса молекулы:

Первый из этих двух корней — постоянная величина, равная ≈ 7,4 · 10-9 моль 1/3, поэтому формула для r принимает вид .

Например, радиус молекулы воды, вычисленный по этой формуле, равен rВ ≈ 1,9 · 10-10 м.

Описанный способ определения радиусов молекул не может быть точным уже потому, что шарики нельзя уложить так, чтобы между ними не было промежутков, даже если они соприкасаются друг с другом. Кроме того, при такой «

упаковке» молекул – шариков были бы невозможны молекулярные движения. Тем не менее, вычисления размеров молекул по формуле, приведенной выше, дают результаты, почти совпадающие с результатами других методов, несравненно более точных.

2 способ. Метод Ленгмюра и Дево. В данном методе исследуемая жидкость должна растворяться в спирте (эфире) и быть легче воды, не растворяясь в ней. При попадании капли раствора на поверхность воды спирт растворяется в воде, а исследуемая жидкость образует пятно площадью S и толщиной d (порядка диаметра молекул).

Если допустить, что молекула имеет форму шара, то объем одной молекулы равен:

где d – молекулы.

Необходимо определить диаметр молекулы d. В микропипетку набрать 0,5 мл раствора и, расположив ее над сосудом, отсчитать число капель n, содержащихся в этом объеме. Проделав опыт несколько раз, найти среднее значение числа капель в объеме 0,5 мл, а затем подсчитать объём исследуемой жидкости в капле: , где n – число капель в объеме 0,5 мл, 1:400 – концентрация раствора.

В ванну налить воду толщиной 1 – 2 см. Насыпать тальк тонким слоем на лист бумаги, ударяя слегка пальцем по коробочке. Расположив лист бумаги выше и сбоку от ванны на расстоянии 10 – 20 см, тальк сдуть с бумаги.

На поверхность воды в ванне из пипетки капнуть одну каплю раствора. Линейкой измерить, средний диаметр образовавшегося пятна D и подсчитываю его площадь. Опыт повторить 2- 3 раза, а затем подсчитать диаметр молекул d.

3 способ. Определение диаметра молекулы. Будем считать, что капля масла растекается по воде до тех пор, пока толщина масляной плёнки не станет равной одной молекуле, тогда диаметр одной молекулы можно определить по формуле: d=V/S, где V – объём капли масла, S — площадь масленого пятна.

Объём капли масла можно определить следующим образом: накапать 100 капель из капилляра в сосуд и измерить массу масла в нём. После этого массу, выраженную в килограммах, поделить на плотность масла, которую можно взять из таблицы плотности некоторых веществ (плотность масла растительного 800 кг/м3).

Затем полученный результат поделить на количество капель. Объём капли можно определить также с помощью мерного цилиндра: накапать масло в цилиндр, измерить его объём в см3 и перевести в м3, для чего поделить на 1000000, затем на количество капель масла. После того, как объём капли стал известен нужно капнуть одну каплю масла на поверхность воды, которая налита в широкий сосуд.

Для ускорения реакции предварительно немного нужно нагреть воду – приблизительно до 400С. Масло начнёт растекаться, и в результате получится круглое пятно. После того, как пятно перестанет расширяться, с помощью линейки измерить его диаметр и рассчитать площадь пятна по формуле:

Практическое получение наночастиц

В современном мире в связи с общей тенденцией к миниатюризации большими темпами стала развиваться такая наука, как нанотехнология. Методы нанотехнологии позволяют получить принципиально новые устройства и материалы с характеристиками, значительно превосходящими их современный уровень, что весьма важно для интенсивного развития многих областей техники, биотехнологии, медицины, охраны окружающей среды и др.

Ход работы:

1) Определение объёма капли

=14,13 мм3;

2) Определение объёма капли путём взвешивания.

1. На весы накапали 10 капель растительного масла, измерили массу

mk=0,2 г

• Масса 1 капли m1=0,2 г/10=0,02 г
• Определение объёма капли V=m1/q=0,01г/0,8 г/см3=13 мм3

3) Определяем площадь пятна Sмасла=ПR2=11304 мм2

(Приложение 1,2,3,4,5)

4) Площадь пятна нефти Sнефти=20*16=32000 мм2

(Приложение 6,7,8,9)

5) Определяем толщину плёнки h=V/S

Для масла h=13/11304=1,2*10-7=120 нм

Для нефтиh=13/32000=4*10-8 м=40 нм

Вывод: В лабораторных условиях можно получать нанопленки

Заключение

Мы измерили толщину наноплёнок масла и нефти, изучили физические свойства плёнок и методы их получения, также ознакомились с физическими методами исследования микро- и наномасшатабных объектов.

К сожалению, из таких жидкостей как кислоты(уксусная, ортофосфорная, борная), моющие средства и мыло у нас не получилось сделать наноплёнки, потому что все эти жидкости гидрофобные(боятся воды).

Мы пытались получить пленки с помощью скотча, но электронные весы позволяют измерять массу с точностью до десятых долей грамма

Список использованной литературы

1. Анциферов Л.И. Самодельные приборы для физического практикума в средней школе. М.: Просвещение, 1985.
2. Блудов М.И. Беседы по физике. М.: Просвещение, 1984.
3. Буров В.А. Практикум по физике в средней школе. М.: Просвещение, 1973.

Приложения

Перейти к содержанию
Исследовательской работы «Наночастицы и наноплёнки»

Каковы размеры молекул?. Все обо всем. Том 3

Каковы размеры молекул?. Все обо всем. Том 3

ВикиЧтение

Все обо всем. Том 3
Ликум Аркадий

Содержание

Каковы размеры молекул?

Молекула — это мельчайшая частичка вещества, которая может существовать отдельно и при этом сохранять его свойства. Например, если вы каким-либо образом разрушите молекулу сахара и она распадется на составляющие ее элементы, то они не будут обладать свойствами сахара, в том числе цветом и вкусом. Простые молекулы, например молекулы большинства газов, состоят из двух-трех атомов. А у некоторых газов, таких как гелий и неон, — вообще из одного. Однако существуют и такие, которые имеют в своем составе тысячи атомов, соединенных друг с другом в сложной последовательности. Часто бывает, что молекулы содержат несколько одинаковых атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомовводорода и одного — кислорода.

Молекула чистого природного каучука, из которого получают резину, состоит примерно из 75 000 атомов углерода и 100 000 атомов водорода. Так что, как видите, молекулы различных веществ сильно отличаются по своей величине. Так, размер молекулы воды измеряется миллиардными долями сантиметра. Молекула резины в тысячи раз больше. Форма молекул может быть так же самой разной: одни из них свернуты в клубочек, напоминающий футбольный мяч, а другие представляют собой длинные нити.

Практически невозможно наглядно представить себе истинные размеры молекул. Всего лишь в 10 куб. см льда содержится более 300 миллионов миллиардов молекул (если записать это число цифрами, то получится тройка, после которой 20 нулей). Вдобавок не следует забывать, что большую часть этого куска льда занимает пустое пространство.

Каковы ваши цели?

Каковы ваши цели? После того как вы провели измерения, вам необходимо поставить для себя цель. Одна мудрая пословица гласит: «Под лежачий камень вода не течет». Если вы делаете упражнения для члена (как и любые другие упражнения), необходимо обозначить цель для достижения

Каковы размеры и возраст крупнейшего метеоритного кратера на поверхности Земли?

Каковы размеры и возраст крупнейшего метеоритного кратера на поверхности Земли? Крупнейшим из всех кратеров, в которых были найдены остатки метеоритного вещества, является кратер Барринджера в Аризоне (США). Он представляет собой прекрасно сохранившееся углубление

Каковы размеры крупнейшего из известных метеоритных кратеров в Солнечной системе и где он расположен?

Каковы размеры крупнейшего из известных метеоритных кратеров в Солнечной системе и где он расположен? Наибольший известный метеоритный кратер – Вальгалла – находится на Каллисто, спутнике Юпитера. Он имеет яркую центральную область диаметром около 600 километров и

Другие вселенные. Каковы они?

Другие вселенные. Каковы они? Итак, к концу прошлого столетия усилиями ученых многих специальностей было выяснено, что мироздание имеет невероятно сложную структуру, по крайней мере намного сложнее той, которая представлялась ученым в начале прошлого века.Теперь даже

Каковы они – белые карлики?

Каковы они – белые карлики? Случилось это в 1930 году в безбрежных океанических просторах. Молодой индийский физик Субраманьян Чандрасекар, только что завершивший обучение в Мадрасском университете, плыл на корабле в Европу для продолжения образования в аспирантуре

Каковы размеры самого большого медведя?

Каковы размеры самого большого медведя? Из-за того, что медведи могут стоять на задних лапах, а некоторые из них могут достигать внушительных размеров, довольно распространены всякие рассказы про них, где полно всяческих преувеличений. Существуют легенды о великих

Каковы размеры планет?

Каковы размеры планет? Планета очень отличается от звезды. Звезда — это огромный шар, состоящий из горячих газов, которые выделяют тепло и свет. Планета — намного меньшее небесное тело, которое светит отраженным светом. Давайте начнем с планет, ближайших к Солнцу.Первая

Содружество молекул

Содружество молекул image l:href=»#image2. png» Странная планета Если бы существовал некий бесплотный дух, странствующий во Вселенной и мыслящий во вселенском масштабе, то наша Земля должна была бы вызвать у него недоумение. Вроде бы планета как планета, довольно заурядная, вертится

Каковы симптомы проказы?

Каковы симптомы проказы? В народном сознании прокаженный – это человек с гниющей плотью, у которого одна за другой отпадают разные части тела.На деле же все далеко не так просто. Проказа – она же лепра, или болезнь Хансена, как ее называют в сегодняшнем мире, –

Размер молекулы воды — 百度文库

Размер молекулы воды

Понимание размера молекул воды

  

(см. таблицу ниже)

Фильтры обратного осмоса имеют поры, размеры которых достаточны только для того, чтобы пропустить через них молекулы воды, тем самым эффективно

отфильтровывая загрязняющие вещества.

Чтобы понять размер молекулы воды, важно знать, что форма и размер молекулы воды не является идеальной сферой.

Атом кислорода окружен с обеих сторон двумя атомами водорода под углом примерно 104,45 градуса. Расстояние от центра

атома кислорода до центра одного из атомов водорода составляет около 95,84 вечера (Picometers

—

триллиона измерителя), который

равняется 0,0000958

м (микрометрам или

.

мкм

).

 

Диаметр молекулы воды (H

2

O) тщательно подсчитано и составляет около 0,000282 µ

м (микрометров

–

миллионных долей метра) в

диаметре.

Вы можете произнести этот номер как:

«Два

-точка-Восемь-Два, десять-

тысячных микрона»

  

(или микрометр).

Или

, вы можете передвинуть запятую на три знака и сказать: «Два

-Сто, восемьдесят-

Две тысячные доли нанометра».

Или вы можете переместить десятичное место, чтобы число было целым, и вы можете сказать:

«Два

-т сотни восемьдесят

Два пикометра»

или

(282 триллионного метра). .

 

0.000282 

µ

m

  (micrometers 

–

 millionths of a meter) 

 

equals,

 

0.282 

nm

  (nanometers 

—

млрд. Метр)

,

282.0

(Picometers

—

триллионты из метра).

 

Вот это мало!

Понимание префиксов метрик для измерения мелких вещей

Все эти важные префиксы относятся к счетчику (метру):

милли

–

миллиметр (мм)

-это тысяч тысяч из метров

—

0,001 метра (10

-3

)

Micro

—

Микрометр

M)

-один из милон.

—

0,000 001 метра (10

-6

)

NANO

—

Нанометр (нм)

-один биллионт из метра

—

0,000 000 0011 -миллиард (10

—

0,000 000 0011 (10

—

0,000 000 0011 (10

—

0,000 000 0011 (10

—

0,000 000 0011. -9

)

PICO

—

PICOMETER (PM)

-это одно триллионное измеритель

—

0,000 000 000 001 -метров (10

-12

)

COVERTING METRIC. Имперская система

Базовая геометрическая структура

молекула воды.

Объемная модель воды

молекула.

Последовательные энтальпии связывания молекул воды для водных нанокапель, содержащих одно-, двух- или трехвалентный ион и от 20 до 500 молекул воды

Последовательные энтальпии связывания молекул воды для водных нанокапель, содержащих одно-, двух- или трехвалентный ион и от 20 до 500 молекул воды†

Свен Хайлес, ‡ ^и Ричард Дж. Купер, ^и Мэтью Дж. ДиТуччи ^а а также Эван Р. Уильямс* ^и

Принадлежности автора

* Соответствующие авторы

^и Химический факультет Калифорнийского университета, Беркли B42 Hildebrand Hall, Беркли, Калифорния 94720-1460, США
Электронная почта: [email protected]
Тел.: +1-510-643-7161

Аннотация

Последовательные энтальпии связывания молекул воды, Δ H _{n , n −1} , важны для детального понимания конкурентных взаимодействий между ионами, водой и молекулами растворенного вещества и того, как эти взаимодействия влияют на физические свойства ионсодержащие нанокапли, важные в химии аэрозолей. Энтальпии связывания молекул воды были измерены для небольших кластеров многих различных ионов, но эти значения для ионсодержащих нанокапель, содержащих более 20 молекул воды, недостаточны. Здесь ∆ H _{n , n −1} значения выведены из высокоточных измерений ультрафиолетовой фотодиссоциации (UVPD) в зависимости от идентичности ионов, состояния заряда и размера кластера между 20–500 молекулами воды и для ионов с зарядами +1, +2 и +3. Значения Δ H _{n , n −1} получены из числа молекул воды, теряемых при фотовозбуждении на известной длине волны, и моделирования выделения энергии в поступательные, вращательные и колебательные движения продуктов. Δ H _{n , n −1} значения варьируются от 36,82 до 50,21 кДж моль ⁻¹ . Для кластеров, содержащих более ~250 молекул воды, энтальпии связи находятся между объемной теплотой парообразования (44,8 кДж моль ^-1 ) и энтальпией сублимации объемного льда (51,0 кДж моль ^-1 ).