Die Zusammensetzung von Substanzen ist komplex, obwohl sie aus winzigen Teilchen bestehen - Atomen, Molekülen, Ionen. Viele Flüssigkeiten und Gase sowie einige Feststoffe haben eine molekulare Struktur. Metalle und viele Salze bestehen aus Atomen und geladenen Ionen. Alle Teilchen haben Masse, auch das kleinste Molekül. Die Masse eines Moleküls, ausgedrückt in Kilogramm, erhält einen sehr kleinen Wert. Beispiel: m (Í2Î)=30 • 10-27 kg. So wichtige Eigenschaften einer Substanz wie die Masse und Größe von Mikropartikeln werden seit langem von Physikern und Chemikern untersucht. Die Grundlagen wurden in den Werken von Mikhail Lomonosov und John D alton gelegt. Bedenken Sie, wie sich die Ansichten über die Mikrowelt seitdem verändert haben.
Lomonossows Ideen über "Körperchen"
Die Annahme über die diskrete Struktur der Materie wurde von den Wissenschaftlern des antiken Griechenlands geäußert. Gleichzeitig wurde dem kleinsten unteilbaren Körperteilchen, dem "Ziegel" des Universums, der Name "Atom" gegeben. Der große russische Forscher M. V. Lomonosov schrieb über ein unbedeutend kleines Teilchen der Materiestruktur, das mit physikalischen Mitteln unteilbar ist - ein Korpuskel. Später, in den Arbeiten anderer Wissenschaftler, wurde es "Molekül" genannt.
Die Masse eines Moleküls sowie seine Abmessungen werden durch die Eigenschaften seiner konstituierenden Atome bestimmt. Lange Zeit konnten Wissenschaftler nicht tief in die Mikrowelt blicken, was die Entwicklung von Chemie und Physik behinderte. Lomonosov forderte seine Kollegen wiederholt auf, genaue quantitative Daten - "Maß und Gewicht" - zu studieren und sich bei ihrer Arbeit auf sie zu verlassen. Dank der Arbeit des russischen Chemikers und Physikers wurden die Grundlagen der Lehre von der Struktur der Materie gelegt, die zu einem integralen Bestandteil einer harmonischen Atom-Molekular-Theorie wurde.
Atome und Moleküle sind die "Bausteine des Universums"
Auch mikroskopisch kleine Körper sind komplex, haben unterschiedliche Eigenschaften. Teilchen wie Atome, die durch Kern- und Elektronenschichten gebildet werden, unterscheiden sich in der Anzahl positiver und negativer Ladungen, im Radius und in der Masse. Atome und Moleküle kommen in der Stoffzusammensetzung nicht isoliert vor, sie werden unterschiedlich stark angezogen. Die Wirkung von Anziehungskräften ist bei Feststoffen stärker spürbar, bei Flüssigkeiten schwächer, bei gasförmigen Stoffen fast nicht zu spüren.
Chemische Reaktionen gehen nicht mit der Zerstörung von Atomen einher. Meistens tritt ihre Umlagerung auf, ein anderes Molekül erscheint. Die Masse eines Moleküls hängt davon ab, aus welchen Atomen es aufgebaut ist. Doch bei allen Veränderungen bleiben die Atome chemisch unteilbar. Aber sie können Teil verschiedener Moleküle sein. Gleichzeitig beh alten Atome die Eigenschaften des Elements, zu dem sie gehören. Ein Molekül behält vor seinem Zerfall in Atome alle Zeichen einer Substanz.
Mikropartikel der Körperstruktur - ein Molekül. Molekülmasse
Um die Masse von Makroobjekten zu messen, werden Instrumente verwendet, von denen das älteste eine Waage ist. Das Messergebnis erhält man bequem in Kilogramm, da dies die Haupteinheit des internationalen Systems physikalischer Größen (SI) ist. Um die Masse eines Moleküls in Kilogramm zu bestimmen, müssen die Atommassen unter Berücksichtigung der Anzahl der Teilchen addiert werden. Der Einfachheit halber wurde eine spezielle Masseneinheit, das Atom, eingeführt. Sie können es als Buchstabenkürzel (a.m.u.) schreiben. Diese Einheit entspricht einem Zwölftel der Masse eines Kohlenstoffnuklids 12C.
Wenn wir den gefundenen Wert in Standardeinheiten ausdrücken, erh alten wir 1,66 • 10-27 kg. Physiker operieren hauptsächlich mit solchen kleinen Maßen für die Masse von Körpern. Der Artikel enthält eine Tabelle, aus der Sie herausfinden können, welcher Masse die Atome einiger chemischer Elemente entsprechen. Um die Masse eines Wasserstoffmoleküls in Kilogramm zu ermitteln, multiplizieren wir die in der Tabelle angegebene Atommasse dieses chemischen Elements mit zwei. Als Ergebnis erh alten wir den Wert der Masse eines Moleküls, das aus zwei Atomen besteht.
Relatives Molekulargewicht
Es ist schwierig, mit sehr kleinen Werten zu rechnen, es ist umständlich, führt zu zeitraubenden Fehlern. Was die Masse der Mikropartikel betrifft, so war der Ausweg aus der schwierigen Situation die Verwendung relativer Werte. Der den Chemikern geläufige Begriff besteht aus zwei Wörtern - "Atommasse", seine Bezeichnung ist Ar. Ein identisches Konzept wurde für das Molekulargewicht (dasselbe wie die Masse eines Moleküls) eingeführt. Formel für zwei Größen: Mr=m(v-va)/1/12 m(12C).
Es ist nicht ungewöhnlich, Leute "Molekulargewicht" sagen zu hören. Dieser ver altete Begriff wird immer noch in Bezug auf die Masse des Moleküls verwendet, aber immer seltener. Tatsache ist, dass das Gewicht eine andere physikalische Größe ist - eine Kraft, die von den geografischen Koordinaten des Körpers abhängt. Im Gegensatz dazu dient die Masse als konstantes Merkmal von Teilchen, die an chemischen Prozessen teilnehmen und sich mit normaler Geschwindigkeit bewegen.
Wie man die Masse eines Moleküls bestimmt
Die genaue Bestimmung des Gewichts eines Moleküls erfolgt mit einem Gerät - einem Massenspektrometer. Um Probleme zu lösen, können Sie Informationen aus dem Periodensystem verwenden. Zum Beispiel ist die Masse eines Sauerstoffmoleküls 16 • 2=32. Führen wir einfache Berechnungen durch und finden den Wert von Mr(H2O) - das relative Molekulargewicht von Wasser. Gemäß dem Periodensystem bestimmen wir, dass die Masse eines Sauerstoffatoms 16 ist, Wasserstoff - 1. Führen wir einfache Berechnungen durch: Mr(H2 O)=1 • 2 + 16=18, wobei Mr das Molekulargewicht ist, H2O das Wassermolekül ist, H ist das Symbol für das Element Wasserstoff, O ist das chemische Zeichen Sauerstoff.
Isotopenmassen
Chemische Elemente in Natur und Technik existieren in Form verschiedener Arten von Atomen - Isotopen. Jeder von ihnen hat eine individuelle Masse, sein Wert kann keinen Bruchwert haben. Aber die Atommasse eines chemischen Elements ist meistens eine Zahl mit mehreren Dezimalstellen. Die Berechnungen berücksichtigenVerbreitung der einzelnen Arten in der Erdkruste. Daher sind die Massen von Atomen im Periodensystem nicht immer ganzzahlig. Wenn wir solche Größen für Berechnungen verwenden, erh alten wir die Massen von Molekülen, die ebenfalls keine ganzen Zahlen sind. In einigen Fällen ist das Runden von Werten erlaubt.
Molekulargewicht nichtmolekularer Substanzen
Die meisten anorganischen Substanzen haben keine molekulare Struktur. Metalle bestehen aus Atomen, Ionen und freien Elektronen, Salze bestehen aus Kationen und Anionen. Bei Substanzen mit nichtmolekularer Struktur wird die Masse bedingter Moleküle auch nach der Bruttoformel berechnet, die die einfachste Zusammensetzung widerspiegelt. Finden wir den Wert von Mr für eine Substanz mit ionischer Struktur - Kochsalz, dessen Formel NaCl ist. Mr=23 + 35,5=55,5 Einige Berechnungen erfordern das Molekulargewicht von Luft - einem Gasgemisch. Angesichts des prozentualen Anteils verschiedener Substanzen in der Atmosphäre beträgt das Molekulargewicht der Luft 29.
Größe und Masse der Moleküle
In elektronenmikroskopischen Aufnahmen von großen Molekülen sind einzelne Atome zu sehen, aber sie sind so klein, dass sie in einem herkömmlichen Mikroskop nicht sichtbar sind. Die lineare Größe eines Teilchens einer beliebigen Substanz ist wie die Masse eine konstante Eigenschaft. Der Durchmesser eines Moleküls hängt von den Radien seiner konstituierenden Atome und ihrer gegenseitigen Anziehung ab. Partikelgrößen ändern sich mit einer Erhöhung der Anzahl von Protonen und Energieniveaus. Das Wasserstoffatom ist am kleinsten, sein Radius beträgt nur 0,5·10-8 cm. Das Uranatom ist dreimal so groß wie das Wasserstoffatom. Die eigentlichen „Riesen“des Mikrokosmos sind die Moleküle organischer Substanzen. So,die lineare Größe eines der Proteinpartikel ist 44 • 10-8 siehe
Um es zusammenzufassen: Die Masse von Molekülen ist die Summe der Massen der Atome, aus denen sie bestehen. Den Absolutwert in Kilogramm erhält man, indem man den Molekulargewichtswert aus dem Periodensystem mit 1,66 multipliziert • 10-27 kg.
Moleküle sind im Vergleich zu Makroobjekten vernachlässigbar. Zum Beispiel ist ein Wassermolekül H2O von der Größe her so viel kleiner als ein Apfel, wie diese Frucht kleiner ist als unser Planet.
