Чому дорівнює розмір молекули води? Kvant

Молярна маса води:

Якщо молекули в рідині упаковані щільно і кожна їх вписується в куб об'ємом V 1з ребром d, то.

Об'єм однієї молекули: ,де: V mодного благаючи, N A- Число Авогадро.

Об'єм одного моля рідини: , де: М-її молярна маса, - густина.

Діаметр молекули:

Обчислюючи, маємо:

Відносна молекулярна вага алюмінію Mr=27. Визначити його основні молекулярні характеристики.

1.Молярна маса алюмінію: M = Mr. 10 -3 M = 27 . 10 -3

Ми не знаємо, чи однаковою залишається температура повітря в бульбашці. Якщо вона однакова, то процес випливання описується рівнянням pV=const. Якщо змінюється, то рівнянням pV/T=const.

Оцінимо, чи великої помилки ми припускаємося, якщо нехтуємо зміною температури.

Припустимо, що ми маємо максимально несприятливий результат. спекотна погодаі температура води на поверхні водойми досягає +25 0 С(298 К). На дні температура не може бути нижчою за +4 0 С (277К), так як цій температурі відповідає максимальна щільністьводи. Таким чином, різниця температур становить 21К. По відношенню до початкової температури, ця величина становить %%. Навряд чи ми зустрінемо таку водойму, перепад температур між поверхнею і дном якого дорівнює названій величині. До того ж, бульбашка спливає досить швидко і навряд чи за час спливання він встигне повністю прогрітися. Таким чином, реальна помилка буде істотно меншою і ми можемо знехтувати зміною температури повітря в бульбашці і скористатися для опису процесу законом Бойля-Маріотта: p 1 V 1 =p 2 V 2, де: p 1- тиск повітря у бульбашці на глибині h (p 1 = p атм. + rgh), p 2- Тиск повітря в бульбашці поблизу поверхні. p 2 = p атм.

(p атм + rgh) V = p атм 2V; ;

У перевернутій догори дній склянці закупорено повітря. У задачі стверджується, що склянка починає тонути лише на певній глибині. Очевидно, якщо його відпустити на глибині меншої деякої критичної глибини, він спливе (передбачається, що склянка розташована строго вертикально і не перекидається).

Рівень, перебуваючи вище за який склянка спливає, а нижче за який тоне, характеризується рівністю сил, прикладених до склянки з різних сторін.

Силами, що діють на склянку у вертикальному напрямку, є сила тяжіння, спрямована вниз, і сила, що виштовхує, спрямована вгору.

Виштовхувальна сила пов'язана з щільністю рідини, в яку вміщено склянку, та обсягом витісненої ним рідини.

Сила тяжіння, що діє на склянку, прямо пропорційна його масі.

З контексту завдання випливає, що з занурення склянки, сила, спрямовану вгору, зменшується. Зменшення сили, що виштовхує, може відбуватися тільки за рахунок зменшення об'єму витісненої рідини, так як рідини практично стисливі і щільність води біля поверхні і на деякій глибині однакова.

Зменшення обсягу витісненої рідини може відбуватися за рахунок стиснення повітря у склянці, яке, у свою чергу, може йти за рахунок збільшення тиску. Зміна температури, у міру занурення склянки, можна не враховувати, якщо нас не цікавить надто висока точність результату. Відповідне обґрунтування наведено у попередньому прикладі.

Зв'язок тиску газу та його обсягу при постійній температурівиражається законом Бойля-Маріотта.

Тиск рідини дійсно збільшується з глибиною і передається на всі боки, в тому числі і вгору, однаково.

Гідростатичний тискпрямо пропорційно щільності рідини та її висоті (глибині занурення).

Записавши в якості вихідного рівняння рівняння, що характеризує стан рівноваги склянки, послідовно підставивши в нього знайдені в ході аналізу завдання вирази і вирішивши отримане рівняння щодо глибини, що шукається, приходимо до того, що для отримання чисельної відповіді нам необхідно знати значення щільності води, атмосферного тиску, маси склянки, її обсягу та прискорення вільного падіння.

Усі проведені міркування можна відобразити так:

Оскільки в тексті завдання немає жодних даних, поставимо їх самостійно.

Дано:

Щільність води r=103 кг/м 3 .

Атмосферний тиск 10 5 Па.

Об'єм склянки 200 мл = 200 . 10 -3 л = 2. 10 -4 м3.

Маса склянки 50 г = 5 . 10-2 кг.

Прискорення вільного падіння g = 10 м/с2.

Чисельне рішення:

Завдання про підйом повітряної кулі так само, як і завдання про склянку, що тоне, може бути віднесена до класу статичних завдань.

Куля почне підніматися так само, як і склянку тонути, як тільки порушиться рівність сил, прикладених до цих тіл і спрямованих вгору і вниз. На кулю, так само, як і на склянку, діють сила тяжіння, спрямована вниз і сила, що виштовхує, спрямована вгору.

Виштовхувальна сила пов'язана із щільністю холодного повітря, що оточує кулю. Ця щільність може бути знайдена з рівняння Менделєєва-Клапейрона.

Сила тяжіння прямо пропорційна масі кулі. Маса кулі, своєю чергою, складається з маси оболонки і маси гарячого повітря, що усередині нього. Маса гарячого повітря також може бути знайдена з рівняння Менделєєва-Клапейрона.

Схематично міркування можуть бути відображені таким чином:

З рівняння можна висловити шукану величину, оцінити можливі значення необхідних отримання чисельного рішення завдання величин, підставити ці величини в отримане рівняння і знайти відповідь у чисельному вигляді.

1. Виразіть масу газу в СІ.

2. Чому дорівнює відносна молекулярна маса цього газу?

3. Чому дорівнює молярна маса даного газу (СІ)?

4. Чому дорівнює кількість речовини, що міститься в посудині?

5. Скільки молекул газу знаходиться у посудині?

6. Чому дорівнює маса однієї молекули цього газу?

7. Назвіть процеси на ділянках 1-2, 2-3, 3-1.

8. Визначте об'єм газу в точках 1,2, 3, 4 у мл, л, м3.

9. Визначте температуру газу в точках 1,2, 3, 4 0 С, К.

10. Визначте тиск газу в точках 1, 2, 3, 4 мм. рт. ст. , Атм, Па.

11. Зобразіть даний процесна графіку залежності тиску від абсолютної температури.

12. Зобразіть цей процес на графіку залежності тиску від об'єму.

Вказівки до рішення:

1. Див умову.

2. Відносна молекулярна маса елемента визначається з допомогою таблиці Менделєєва.

3. M=M r·10 -3 кг/моль.

7. p= Const - ізобаричний; V= Const-ізохоріческій; T= Const - ізотермічний.

8. 1 м 3 = 10 3 л; 1 л = 10 3 мл. 9. T = t+ 273. 10. 1 атм. = 105 Па = 760 мм.рт. ст.

8-10. Можна скористатися рівнянням Менделєєва-Клапейрона, або газовими законамиБойля Маріотта, Гей-Люссака, Шарля.

Відповіді до завдання

m = 0,2 кг
M r = 4
M = 4 · 10 -3 кг/моль
n = 50 моль
N = 3 · 10 25
m =6,7 · 10 -27 кг
1 - 2 - ізобаричний
2 - 3 - ізохоричний
3 - 1 - ізотермічний
№	мл	л	м 3
	2 · 10 5		0,2
	7 · 10 5		0,7
	7 · 10 5		0,7
	4 · 10 5		0,4
№	0 С	До
№	мм рт.ст.	атм	Па
	7,6 · 10 3		10 6
	7,6 · 10 3		10 6
	2,28 · 10 3		0,3 · 10 6
	3,8 · 10 3		0,5 · 10 6

І підрозділу, в якому в загальних рисахрозглянули сучасні способифільтрації, що базуються на принципі сита. І натякнули, що мембранні очищувачі очищають воду з різною якістю, що залежить від розміру "осередків", які називаються пори, в цих мембранах-ситах. Відповідно, мікрофільтрація води- Це перша технологія з мембранних систем очищення води, яку ми розглянемо.

Мікрофільтрація води - очищення води на рівні великих молекул (макромолекул), таких як частинки азбесту, фарба, вугільний пил, найпростіші цисти, бактерії, іржа. Тоді як макрофільтрація (води) торкається піску, великих частинок мулу, великих частинок іржі і т.д.

Можна орієнтовно сказати, що розміри частинок, які відсіює макрофільтрація - це частинки більші за 1 мікрометр (якщо використовується спеціальний одномікронний картридж). Тоді як розмір частинок, які видаляє мікрофільтрація, це частинки від 1 мікрона до 0,1 мікрона.

Ви можете поставити запитання: "Але якщо видаляються частинки до 0,1 мікрона, то хіба частинки розміром 100 мікрон не зможуть бути затримані за допомогою мікрофільтрації? Навіщо писати "від 1 мікрона до 0,1 мікрона" - це ж протиріччя?"

Насправді особливої ​​суперечності немає. Справді, мікрофільтрація води видалить як бактерій, і величезні шматки піску. Але ціль мікрофільтрації - це не видалення великих шматків піску. Мета мікрофільтрації - як "видалити частинки у вказаному діапазоні розмірів". Тоді як би ольші частки просто заб'ють очищувач і призведуть до додаткових витрат.

Отже, переходимо до характеристики мікрофільтрації води.

Оскільки при мікрофільтрації видаляються частинки розмірами 0,1-1 мікрон, можна сказати, що мікрофільтрація- це мембранна технологіяочищення води, що відбувається на мембранах-ситах з діаметром осередків-пор 0,1-1 мікрон. Тобто, на таких мембранах видаляються всі речовини, які більше 0,5-1 мкм:

Те, наскільки повно вони віддаляються, залежить від діаметра пір і дійсного розміру, скажімо, бактерій. Так, якщо бактерія довга, але тонка, то вона з легкістю пролізе через пори мікрофільтраційної мембрани. А товстіша сферична бактерія залишиться на поверхні "сита".

Найчастіше мікрофільтрація застосовується у харчовій промисловості(для знежирення молока, концентрування соків) та у медицині(Для первинної підготовки лікарської сировини). Також мікрофільтрація використовується у промисловому очищенні питної води - переважно в західних країнах(наприклад, у Парижі). Хоча ходять чутки, що одна з водоочисних станцій у Москві також використовує технологію мікрофільтрації. Можливо це правда 🙂

Але існують і побутові фільтри на основі мікрофільтрації.

Найбільш поширений приклад - трекові мікрофільтраційні мембрани. Трекові від слова "трек", тобто слід, і ця назва пов'язана з тим, як мембрани даного типувиготовляються. Процедура дуже проста:

1. Полімерна плівка бомбардується частинками, які за рахунок своєї власної великої енергіїпропалюють у плівці сліди - поглиблення приблизно однакового розміру, оскільки частинки, якими бомбардується поверхня, мають однаковий розмір.
2. Потім ця полімерна плівка протруюється у розчині, наприклад, кислоти, щоб сліди від ударів частинок стали наскрізними.
3. Ну а потім проста процедура сушіння та фіксації полімерної плівки на підкладці – і все, трекова мікрофільтраційна мембрана готова!

В результаті ці мембрани відрізняються фіксованим діаметром пор та незначною пористістю в порівнянні з іншими мембранними системами очищення води. І висновок: на цих мембранах видалятимуться частинки лише під певний розмір.

Також існує більш накручений варіант мікрофільтраційних побутових мембран. мікрофільтраційні мембрани з напиленням з активованого вугілля . Тобто, в перераховані вище кроки входить ще один крок - нанесення тонкого шару. На цих мембранах видаляються не тільки бактерії та механічні домішки, а й

• запах,
• органічні речовини,
• і т.д.

Потрібно враховувати, що для мікрофільтраційних мембран є небезпека. Так, бактерії, які не пройшли через мембрану, починають жити на цій мембраніта видавати продукти своєї життєдіяльностіу очищену воду. Тобто виникає вторинне отруєння води. Для того, щоб уникнути цього, необхідно дотримуватися інструкцій виробника щодо регулярної дезінфекції мембран.

Друга небезпека – це те, що бактерії почнуть самостійно їсти ці мембрани. І зроблять у них величезні дірки, які пропускатимуть ті речовини, які мембрана має затримувати. Щоб цього не відбувалося, слід купувати фільтри на основі стійкої до бактерій речовини (наприклад, керамічні мікрофільтраційні мембрани) або бути готовим до частих замін мікрофільтраційних мембран.

Часта заміна мікрофільтраційних мембран підстібається так само тим, що вони не обладнані механізмом промивок. І пори мембрани просто забиваються брудом. Мембрани виходять із ладу.

В принципі, про мікрофільтрацію все. Мікрофільтрація – досить якісний спосіб очищення води. Однак,

Справжнє призначення мікрофільтрації - не підготовка води для пиття (у зв'язку з небезпекою бактеріального забруднення), а попередня підготовка води перед наступними стадіями.

Етап мікрофільтрації знімає з наступних стадій водоочищення велику частинунавантаження.

За матеріалами Як вибрати фільтр для води: http://voda.blox.ua/2008/07/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-22.html

Кікоїн А.К. Найпростіший спосіб визначення розмірів молекул // Квант. – 1983. – № 9. – C.29-30.

За спеціальною домовленістю з редколегією та редакцією журналу "Квант"

У молекулярної фізикиголовні « діючі лиця» - Це молекули, неймовірно дрібні частинки, з яких складаються всі на світі речовини. Зрозуміло, що з вивчення багатьох явищ важливо знати, які вони, молекули. Зокрема, які їх розміри.

Коли говорять про молекули, їх зазвичай вважають маленькими пружними твердими кульками. Отже, знати розмір молекул означає знати їхній радіус.

Незважаючи на трохи молекулярних розмірів, Фізики зуміли розробити безліч способів їх визначення. У «Фізиці 9» розповідається про двох із них. В одному використовується властивість деяких (небагатьох) рідин розтікатися у вигляді плівки товщиною в одну молекулу. В іншому розмір частинки визначається за допомогою складного приладу – іонного проектора.

Існує, однак, дуже простий, хоча і не найточніший, спосіб обчислення радіусів молекул (або атомів) Він заснований на тому, що молекули речовини, коли воно знаходиться в твердому або рідкому станіможна вважати щільно прилеглими один до одного. У такому разі для грубої оцінки можна вважати, що обсяг Vдеякої маси mречовини просто дорівнює суміобсягів містяться у ньому молекул. Тоді обсяг однієї молекули ми отримаємо, розділивши обсяг Vна число молекул N.

Число молекул у тілі масою mтак само, як відомо, \(~N_a \frac(m)(M)\), де М- молярна маса речовини N A – число Авогадро. Звідси обсяг V 0 однієї молекули визначається з рівності

\(~V_0 = \frac(V)(N) = \frac(V M)(m N_A)\) .

У цей вираз входить відношення обсягу речовини до його маси. Зворотне ж відношення \(~\frac(m)(V) = \rho\) є густина речовини, так що

\(~V_0 = \frac(M)(\rho N_A)\) .

Щільність будь-якої речовини можна знайти в доступних всім таблицях. Молярну масу легко визначити, якщо відома хімічна формуларечовини.

\(~\frac(4)(3) \pi r^3 = \frac(M)(\rho N_A)\) .

звідки ми і отримуємо вираз для радіусу молекули:

\(~r = \sqrt (\frac(3M)(4 \pi \rho N_A)) = \sqrt (\frac(3)(4 \pi N_A)) \sqrt (\frac(M)(\rho) )\) .

Перший з цих двох коренів - постійна величина, рівна ≈ 7,4 · 10 -9 моль 1/3 , тому формула для rуважає вигляд

\(~r \approx 7,4 \cdot 10^(-9) \sqrt (\frac(M)(\rho)) (m)\) .

Наприклад, радіус молекули води, обчислений за цією формулою, дорівнює r≈ 1,9 · 10 -10 м.

Описаний спосіб визначення радіусів молекул не може бути точним вже тому, що кульки не можна укласти так, щоб між ними не було проміжків, навіть якщо вони стикаються одна з одною. Крім того, за такої «упаковки» молекул-кульок були б неможливі молекулярні рухи. Проте обчислення розмірів молекул за наведеною вище формулою дають результати, що майже збігаються з результатами інших методів, незрівнянно більш точних.

ГЛАВА 4. ПЕРШОПОЧАТКОВІ ВІДОМОСТІ КЛАС ПРО БУДОВА РЕЧОВИНИ

Розв'язання завдань на цю тему має допомагати формуванню в учнів початкових понять про молекулярну будовуречовин.

У завданнях необхідно розглянути насамперед такі факти, наукове поясненняяких неминуче призводить до уявлень про те, що тіла складаються з найдрібніших частинок- Молекул.

Далі слід вирішити ряд завдань, що дають поняття про розміри молекул, а також їх властивості, рух і взаємодію. Через недостатню математичної підготовкиучнів більшість завдань мають бути якісними.

Значну увагу необхідно приділити також експериментальним завданням. Нескладні експериментальні завданняучні можуть виконувати й у домашніх умовах.

Отримані відомості про молекулярну будову речовин потім використовують для пояснення відмінності між твердим, рідким і газоподібним станамиречовини.

1. Існування молекул. Розміри молекул

Початкове поняття про молекули та їх розміри корисно уточнити та поглибити за допомогою завдань, у яких дано фотографії молекул, отримані за допомогою електронного мікроскопа.

Вирішення завдань, що показують складна будовамолекул, необов'язково. Але в ознайомлювальному плані, особливо в сильних за успішністю класах, можна розглянути 2-3 завдання, що показують, що молекули складних речовинскладаються з дрібніших частинок - атомів.

Поряд із якісними можна дати завдання на нескладні розрахунки абсолютних та відносних розмірів молекул.

43. На малюнку 11 показано фотографію частинки твердого тілаотримана за допомогою електронного мікроскопа. Який

Рис. 11. (Див. скан)

Висновок можна зробити на основі цієї фотографії про будову твердого тіла? Використовуючи вказаний на фотографії масштаб, визначте розмір однієї частинки - молекули.

Рішення. Увага звертають на те, що всі молекули однакові, розташовані в твердому тілі певному порядкуі має таку щільну упаковку, що між ними залишаються лише незначні проміжки.

Для визначення діаметра молекул підраховують їх число (50) на вказаній відстані 0,00017 см і обчислюючи, знаходять, що діаметр молекули дорівнює приблизно 0,000003 см.

Слід сказати учням, що це гігантська молекула. Молекула води, наприклад, має діаметр приблизно в сто разів менше.

44. Оптичний мікроскоп дозволяє розрізнити об'єкти розміром близько 0,00003 см. Чи можна в такий мікроскоп побачити крапельку води, діаметром якої укладається сто, тисяча, мільйон молекул? Діаметр молекули води дорівнює приблизно

Отже, в оптичний мікроскоп можна побачити тільки таку крапельку води, діаметр якої не менше ніж у 1000 разів більший за діаметр молекули води. Самі молекули води не можна побачити в оптичний мікроскоп.

45. Число молекул повітря при нормальному тиску і 0°С становить . Вважаючи, що діаметр однієї молекули газу дорівнює приблизно 0,00000003 см, підрахуйте, якої довжини вийшли б «намиста», якби всі ці молекули можна було щільно нанизати на невидиму нитку.

Відповідь. 8 млн км.

46 (е). Опустіть у воду вгору дном дві пробірки і помістіть в них оголені дроти, приєднані до полюсів батарейки. Звідки з'явилися гази?

Рішення. За яскравим горінням лучинки в одній пробірці і спалаху в іншій укладають, що в одній пробірці знаходився кисень, а в іншій - водень.

Пояснюють, що гази з'явилися під час розкладання молекули води. Отже, властивості молекули при її розподілі на дрібніші частини не зберігаються. Учням можна повідомити, що вода розкладається на кисень і водень при нагріванні водяної пари до дуже високої температури.

Муніципальний загальноосвітній заклад

«Основна загальноосвітня школа№10»

Визначення діаметра молекул

Лабораторна робота

Виконавець: Масаєв Євген

7 клас "А"

Керівник: Рєзнік А. В.

Гурівський район

Вступ

В цьому навчальному роція почав вивчати фізику. Я дізнався, що тіла, які оточують нас, складаються з найдрібніших частинок – молекул. Мене зацікавило, які розміри молекул. Через дуже малі розміри молекули не можна побачити неозброєним оком або за допомогою звичайного мікроскопа. Я прочитав, що молекули можна побачити лише за допомогою електронного мікроскопа. Вчені довели, що молекули різних речовинвідрізняються одна від одної, а молекули однієї й тієї ж речовини однакові. Мені захотілося практично виміряти діаметр молекули. Але на жаль, у шкільній програміне передбачає вивчення проблем такого роду, а розглянути її одному виявилося нелегким завданням та довелося вивчати літературу про методи визначення діаметра молекул.

Глава I . Молекули

1.1 З теорії питання

Молекула в сучасному розумінні– це найменша частка речовини, що має всі його хімічні властивості. Молекула здатна до самостійного існування. Вона може складатися як з однакових атомів, наприклад кисень О 2 , озон О 3 азот N 2 фосфор P 4 сірка S 6 і т. д., так і з різних атомів: сюди відносяться молекули всіх складних речовин. Найпростіші молекули складаються з одного атома: молекули інертних газів – гелію, неону, аргону, криптону, ксенону, радону. У так званих високомолекулярних сполуках і полімерах кожна молекула може складатися із сотень тисяч атомів.

Експериментальний доказ існування молекул першим найбільш переконливо дав французький фізик Ж. Перрен у 1906 р. щодо вивчення броунівського руху. Воно, як показав Перрен, є результатом теплового рухумолекул - і нічим іншим.

Сутність молекули можна описати і з іншого погляду: молекула - стійка система, що складається з ядер атомів (однакових або різних) і навколишніх електронів, причому Хімічні властивостімолекули визначаються електронами зовнішніх оболонокв атомах. Атоми об'єднуються в молекули здебільшого хімічними зв'язками. Зазвичай такий зв'язок створюється однією, двома або трьома парами електронів, якими володіють разом два атоми.

Атоми в молекулах з'єднані один з одним у певної послідовностіта певним чином розподілені у просторі. Зв'язки між атомами мають різну міцність; вона оцінюється величиною енергії, яку необхідно витратити на розрив міжатомних зв'язків.

Молекули характеризуються певним розміромта формою. Різними способамибуло визначено, що 1 см 3 будь-якого газу за нормальних умов міститься близько 2,7x10 19 молекул.

Щоб зрозуміти, наскільки велике це число, можна припустити, що молекула – це «цегла». Тоді якщо взяти кількість цегли, рівну числумолекул в 1 см 3 газу за нормальних умов, і щільно укласти ними поверхню суші всього земної кулі, то вони покрили б поверхню шаром заввишки 120 м, що майже в 4 рази перевищує висоту 10-поверхового будинку. Величезна кількістьмолекул в одиниці обсягу свідчить про дуже малі розміри самих молекул. Наприклад, маса молекули води m=29,9 x 10 -27 кг. Відповідно малі та розміри молекул. Діаметром молекули прийнято вважати мінімальну відстань, яку їм дозволяє зблизитися сили відштовхування. Однак поняття розміру молекули є умовним, оскільки на молекулярних відстанях уявлення класичної фізикине завжди виправдані. Середній розмірмолекул близько 10-10 м-коду.

Молекула як система, що складається з електронів і ядер, що взаємодіють, може перебувати в різних станах і переходити з одного стану в інший вимушено (під впливом зовнішніх впливів) або мимоволі. Для всіх молекул цього виду характерна деяка сукупність станів, яка може служити для ідентифікації молекул. Як самостійна освітамолекула має у кожному стані певним набором фізичних властивостей, ці властивості тією чи іншою мірою зберігаються при переході від молекул до речовини, що складається з них і визначають властивості цієї речовини. При хімічних перетвореннях молекули однієї речовини обмінюються атомами з молекулами іншої речовини, розпадаються на молекули з меншим числом атомів, а також вступають у хімічні реакціїінших типів. Тому хімія вивчає речовини та їх перетворення на нерозривного зв'язкуз будовою та станом молекул.

Зазвичай молекулою називають електрично нейтральну частинку. У речовині позитивні іонизавжди співіснують разом із негативними.

За кількістю входять у молекулу атомних ядеррозрізняють молекули двоатомні, триатомні і т.д. Якщо число атомів у молекулі перевищує сотні та тисячі, молекула називається макромолекулою. Сума мас всіх атомів, що входять до складу молекули, сприймається як молекулярна маса. За величиною молекулярної масивсі речовини умовно поділяють на низько-і високомолекулярні.

1.2 Методи вимірювання діаметра молекул

У молекулярної фізики основні «діючі особи» - це молекули, неймовірно дрібні частинки, у тому числі складаються у світі речовини. Зрозуміло, що з вивчення багатьох явищ важливо знати, які вони, молекули. Зокрема, якими є їх розміри.

Коли говорять про молекули, їх зазвичай вважають маленькими пружними твердими кульками. Отже, знати розмір молекул означає знати їх радіус.

Незважаючи на трохи молекулярних розмірів, фізики зуміли розробити безліч способів їх визначення. У «Фізиці 7» розповідається про двох із них. В одному використовується властивість деяких (небагатьох) рідин розтікатися у вигляді плівки товщиною в одну молекулу. В іншому розмір частинки визначається за допомогою складного приладу – іонного проектора.

Будова молекул вивчають різними експериментальними методами. Електронографія, нейтронографія та рентгенівський структурний аналіздозволяють отримувати безпосередню інформацію структуру молекул. Електронографії, метод, що досліджує розсіювання електронів на пучку молекул у газовій фазі, дозволяє розрахувати параметри геометричної конфігурації для ізольованих порівняно простих молекул. Нейтронографія та рентгенівський структурний аналіз обмежені аналізом структури молекул або окремих упорядкованих фрагментів у конденсованій фазі. Рентгенографічні дослідження крім зазначених відомостейдають можливість отримати кількісні дані про просторовому розподіліелектронної густини в молекулах.

Спектроскопічні методи засновані на особливості спектрів хімічних сполук, яка обумовлена ​​характерним для кожної молекули набором станів та відповідних їм енергетичних рівнів. Ці методи дозволяють проводити якісний та кількісний спектральний аналізречовин.

Спектри поглинання або випромінювання в мікрохвильовій ділянці спектра дозволяють вивчати переходи між обертальними станами, визначати моменти інерції молекул, а на їх основі – довжини зв'язків, валентні кути та інші геометричні параметри молекул. Інфрачервона спектроскопія досліджує, як правило, переходи між коливально-обертальними станами і широко використовується для спектрально-аналітичних цілей, оскільки багато частот коливань певних структурних фрагментів молекул є характеристичними і слабко змінюються при переході від однієї молекули до іншої. У той же час інфрачервона спектроскопія дозволяє судити і про рівноважну геометричну конфігурацію. Спектри молекул в оптичному та ультрафіолетовому діапазонах частот пов'язані головним чином з переходами між електронними станами. Результатом їх досліджень є дані про особливості потенційних поверхонь для різних станіві значення молекулярних постійних, що визначають ці потенційні поверхні, а також часи життя молекул в збуджених станахта ймовірності переходів з одного стану до іншого.

Про деталі електронної будовимолекул унікальну інформацію дають фото- та рентгеноелектронні спектри, а також оже-спектри, що дозволяють оцінити тип симетрії молекулярних орбіталей та особливості розподілу електронної густини. Широкі можливості вивчення окремих станів молекул відкрила лазерна спектроскопія (в різних діапазонах частот), що відрізняється виключно високою селективністю збудження. Імпульсна лазерна спектроскопія дозволяє аналізувати будову короткоживучих молекул та їх перетворення на електромагнітне поле.

Різноманітну інформацію про будову та властивості молекул дає вивчення їх поведінки у зовнішніх електричних та магнітних полях.

Існує, проте, дуже простий, хоч і не найточніший, спосіб обчислення радіусів молекул (або атомів) Він заснований на тому, що молекули речовини, коли вона знаходиться в твердому або рідкому стані, можна вважати щільно прилеглими один до одного. У такому разі для грубої оцінки можна вважати, що обсяг Vдеякої маси mречовини просто дорівнює сумі обсягів молекул, що містяться в ньому. Тоді обсяг однієї молекули ми отримаємо, розділивши обсяг Vна число молекул N .

Число молекул у тілі масою mтак само, як відомо,

У цей вираз входить відношення обсягу речовини до його маси. Зворотне ставлення