Маса і розміри молекул. Основні поняття МКТ.

Сили взаємодії між молекулами

Дослідне підтвердження положень МКТ

· Дифузія – явище, при якому речовини самі по собі змішуються одна з одною.

· Осмос – різновид дифузії – взаємне проникнення речовин крізь пористі перегородки.

· Броунівський рух – один з найпереконливіших доказів існування молекул і їх хаотичного теплового руху.

1827 р. англ.ботанік Броун. Розглядаючи в мікроскоп краплину води, Броун звернув увагу на невпорядкований рух плаваючих у ній спор рослин. Пояснити броунівський рух стало можливо у другій половині ХІХ ст.. Оскільки молекули води весь час перебувають у хаотичному русі, завислі у воді частинки речовини зазнають поштовхів молекул з усіх боків. Але випадково в даний момент може виникнути тимчасова перевага ударів з якогось одного боку, тоді частинка переміщується у протилежний бік.

Однак багато фактів свідчать про те, що між молекулами діють і сили відштовхування. Цим пояснюється, зокрема мала стисливість твердих тіл і рідин.

Сили притягання і сили відштовхування існують одночасно, яле, як показують досліди, залежать від відстаней між частинками по-різному.

При зближенні двох атомів або молекул спочатку переважають сили притягання. Але на деякій відстані r₀ між їх центрами сили відштовхування зростають настільки сильно, що становляться рівними за модулем силам притягання. При подальшому зближенні сили відштовхування переважають над силами притягання. Сили притягання між атомами і молекулами перешкоджають розтягу твердого тіла, сили відштовхування – його стисненню.

Виміряти розміри молекул шляхом прямого вимірювання так само неможливо, як і неможливо визначити її масу за допомогою терезів.

Приблизна оцінка розмірів – дослід нім. фізика Рентгена та англ. Релея. Якщо пустити краплю олії відомого об’єму на поверхню чистої води то вона розпливається, утворюючи тонку плівку, яка складається з одного шару молекул. Тому граничну товщину цієї плівки можна прийняти за діаметр молекули. Виміривши площу утвореної плівки, визначимо її товщину, тобто діаметр молекули. Наприклад, результат одного з дослідів такий: об’єм краплі олії 3,6·10^-5 см³, площа поверхні плівки 90 см², отже, товщина плівки:

Молекули і атоми настільки малі, що уявити їх розміри можна тільки шляхом порівняння. Так атом Ферруму у стільки разів менший за волоський горіх, у скільки горіх менший за Місяць.

Однак маси молекул й атомів виміряні досить точно. Вони виражаються дуже малими числами. Наприклад маса молекули кисню дорівнює 53,5·10^{-27 кг, водню 3,34·10-27 кг.}

Ці числа незручні для практичного використання, тому з аодиницю вимірювання маси атомів і молекул прийнята атомна одиниця маси (а.о.м.).

З 1961 р. за атомну одиницю маси обрано маси атому Карбону, оскільки Карбон входить до складу дуже великої кількості хімічних сполук.

Відносна атомна маса A_r – це маса атому, виражена в атомних одиницях маси. Це відношення маси атому даної речовини до маси атому Карбону :

.

Воно показує у скільки разів масса атому данного елементу більша за маси атому Карбону.

Якщо речовина складається не з атомів, а з молекул, то її відносна молекулярна маса дорівнює сумі відносних атомних мас атомів, які утворюють молекулу. Приклад…

Експериментально встановлено, що 1 а.о.м.=1,660·10^{-27 кг}

Кількість речовини – число молекул речовини в будь-якому тілі

Моль – одиниця кількості речовини. Моль дорівнює кількості речовини системи, яка містить стільки ж частинок, скільки міститься атомів в 0,012 кг карбону ¹²С (6.022·10²³частинок).

Стала Авогадро – число молекул в 1 моль – відношення числа молекул речовини до кількості цієї речовини.

N_A = 6.022·10²³моль^-1. =>

Молярна маса - маса 1 моль речовини, чисельно рівна відношенню маси речовини до кількості речовини.

Одиниця:

=> =>