Молекула: масата на молекулата. Размери и маса на молекулите

Съставът на веществата е сложен, въпреки че те са образувани от малки частици - атоми, молекули, йони. Молекулярната структура има много течности и газове, както и някои твърди тела. От атомите и заредените йони са съставени от метали, много соли. Всички частици имат маса, дори най-малката молекула. Масата на молекулата, изразена в килограми, е много малка. Например, m (H ₂ O) = 30 • 10 ^-27 кг. Такива важни характеристики на материята като масата и размера на микрочастиците отдавна са били изследвани от физици и химици. Основите са заложени в писанията на Михаил Ломоносов и Джон Далтън. Нека да разгледаме как оттогава се променят възгледите за микрокосмоса.

Изгледите на Ломоносов за "корпуси"

Предположението за дискретна структура на материята е изразено от учените от древна Гърция. В същото време е дадено името "атом" на най-малката неделима частица от тела, "тухлата" на Вселената. Великият руски изследовател, М. Л. Ломоносов, пише за безкрайна малка част от структурата на материята - корпусът, неделим по физически методи. По-късно, в произведенията на други учени, тя се наричала "молекулата".

Масата на една молекула, както и нейните размери, се определят от свойствата на съставните й атоми. Дълго време учените не са успели да погледнат дълбоко в микрокосмоса, който възпрепятства развитието на химията и физиката. Ломоносов многократно призова колегите да учат и в работата си да разчитат на точни количествени данни - "мярка и тегло". Благодарение на работата на руския химик и физик бяха поставени основите на теорията за структурата на материята, която стана неразделна част от хармоничната атомно-молекулярна теория.

Атомите и молекулите са "тухлите на Вселената"

Дори микроскопично малки тела са сложни, имат различни свойства. Такива частици, като атоми, се формират от ядрото и електронните слоеве, се различават по броя на положителните и отрицателните заряди, радиуса, масата. Атомите и молекулите съществуват в състава на веществата, които не са изолирани, те са привлечени от различни силни страни. По-забележимият ефект на силите на привличане в твърди вещества, по-слаби в течностите, почти не се усеща в газообразните вещества.

Химическите реакции не се съпровождат от разрушаването на атомите. Най-често се извършва пренареждане, се появява друга молекула. Масата на молекулата зависи от атомите, от които се формира. Но за всички промени, атомите остават химически неделими. Но те могат да влязат в състава на различни молекули. В този случай атомите запазват свойствата на елемента, към който принадлежат. Молекулата запазва всички признаци на материята преди разпадането й в атоми.

Микрочастицата на структурата на телата е молекула. Тегло на молекулата

Използват се инструменти за измерване на макроботната маса, най-старият от които е баланс. Резултатът от измерването се получава удобно в килограми, защото това е основната единица на международната система от физически величини (SI). За да се определи масата на молекулата в килограми, е необходимо да се добавят атомните маси, като се вземе предвид броят на частиците. За удобство беше въведена специална единица маса, атомна. Можете да го напишете под формата на писмо съкращение (amum). Тази единица отговаря на една дванадесета част от масата на въглеродния нуклид ¹² С.

Ако открием стойността в стандартните единици, получаваме 1,66 × 10 ^-27 кг. Подобни малки индикатори за масата на телата се извършват главно от физици. Изделието съдържа таблица, от която е възможно да се разбере какви са масите на атомите на някои химически елементи. За да разберете какво е масата на една молекула водород в килограми, умножете по две атомни маси на този химически елемент, изброени в таблицата. В резултат на това получаваме стойността на масата на молекула, състояща се от два атома.

Относително молекулно тегло

Трудно е да се правят изчисления на много малки стойности, е неудобно, води до разходи за време, до грешки. Що се отнася до масата на микрочастиците, използването на относителни стойности стана изход от трудната ситуация . Понятието, познато на химиците, се състои от две думи - "атомна маса", чието наименование е Ar. Идентифицира се концепцията за молекулната маса (същата като масата на молекулата). Формулата, свързваща двете величини: Mr = m (in-va) / 1/12 m ( ¹² ° C).

Често е възможно да се чуе какво казва "молекулното тегло". Този остарял термин все още се използва във връзка с масата на молекулата, но по-рядко. Факт е, че теглото е друго физическо количество - сила, която зависи от географските координати на тялото. Напротив, масата служи като постоянна характеристика на частиците, които участват в химичните процеси и се движат при нормална скорост.

Как да определите масата на молекулата

Точното определяне на теглото на молекулата се извършва с помощта на масов спектрометър за измерване. За да разрешите проблеми, можете да използвате информация от периодичната система. Например, масата на кислородната молекула е 16 • 2 = 32. Извършваме прости изчисления и откриваме стойността на Mr (H ₂ O) - относителното молекулно тегло на водата. Съгласно таблицата на Менделеев ние определяме, че масата на кислородния атом е 16, водородът е 1. Да направим прости изчисления: M _r (H ₂ O) = 1 • 2 + 16 = 18, където M _r е молекулното тегло, H ₂ O е водната молекула, H е символ на водородния елемент и О е химическият знак на кислорода.

Тегла на изотопите

Химическите елементи в природата и технологията съществуват под формата на няколко вида атоми - изотопи. Всеки от тях има индивидуална маса, неговата величина не може да има дробна стойност. Но атомната маса на химически елемент често е число с няколко знака след десетичната запетая. Преброяването отчита разпространението на всеки вид в земната кора. Следователно масите на атомите в периодичната система не винаги са цели числа. Използвайки такива стойности за изчисления, получаваме маси от молекули, които също не са цели числа. В някои случаи се допуска закръгляване на стойности.

Молекулна маса на вещества с немолекулна структура

Повечето неорганични вещества нямат молекулярна структура. Металите се състоят от атоми, йони и свободни електрони, соли от катиони и аниони. За вещества с немолекулна структура, масата на кондиционираните молекули също се брои според брутната формула, която отразява най-простия състав. Нека намерим стойността на г-н за веществото на йонната структура, натриев хлорид, чиято формула е NaCl. M _r = 23 + 35.5 = 55.5. За някои видове изчисления е необходима молекулната маса на въздуха - сместа от газове. Като се вземе предвид процентното съдържание на различни вещества в атмосферата, молекулното тегло на въздуха е 29.

Размери и маса на молекулите

На електронните микрографии на големи молекули могат да се вземат предвид отделни атоми, но те са толкова малки, че не се виждат в обикновен микроскоп. Линейният размер на частицата на всяко вещество, подобно на масата, е постоянна характеристика. Диаметърът на молекулата зависи от радиусите на атомите, които я образуват, от взаимното им привличане. Размерът на частиците се променя с увеличаване броя на протоните и енергийните нива. Водородният атом е най-малкият по размер, радиусът му е само 0.5 х ^10-8 см. Урановият атом е три пъти по-голям от водородния атом. Истинските "гиганти" на микроскопа са молекулите на органичните вещества. По този начин линейният размер на една от протеиновите частици е 44 х ^10-8 cm.

Да обобщим: масата на молекулите е сумата от масите на атомите, съставляващи техния състав. Абсолютната стойност в килограми може да бъде получена чрез умножаване на стойността на молекулната маса, установена в периодичната таблица, с 1,66 × 10 ^-27 kg.

Молекулите са пренебрежимо малки в сравнение с макромодулите. Например, според размера му, водната молекула Н20 дава на ябълката същото количество, колко пъти този плод е по-малък от нашата планета.