Молекула- кинетикалық теория негіздері

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе
Теориялық бөлім
Практикалық бөлім
Қортынды
Қолданылған әдебиеттер

Кіріспе

Молекулалар тым кішкентай, алайда олардын өлшемі мсн массасын бағалаудың каншалықты қарапайым екенін көріңдер. Бір ғана бақылаудың және аса күрделі емес есептеулердің өзі жеткілікті. Әрине, мұны калай жасау керектігін ойластыру да қажет.

Зат күрылысынын молекула-кинетикалық теориясы негізіне үш тұжырым алынады: зат бөлшектерден турады; бүл бөлшектер бейбе-рекет козгалады; бөлшектер бір-бірімен өзара әсерлеседі. Мұндағы әр тұжырым тәжірибеде қатаң дәлелденілген. Қандай болса да дене атаулынын, инфузорийден бастап жұлдыздарға дейін, барлығының қасиеті мен әрекеті сол денені құрайтын бөлшектердін - молекулалар, атомдар немесе тіпті бұлардан ұсақ түзілістер - элементар бөлшек-тердін бір-біріне әсер еткендегі қозғалысына байланысты.

Молекулалардың өлшемдерін бағалау. Молекулалардың бар болуынын шындығына толык көз жеткізу үшін олардың өлшемдерін анықтау кажет.

Мұны май, мысалы, зәйтүн майы тамшысының су бетіне жайылуын бақылап, онай байқауға болады. Егер ыдыс тым үлкен болса, май бүкіл бетке тұтас жайылмайды. Көлемі 1 мм ³ тамшыны 0, 6 м ² -тан артық аудан алатындай етіп су бетіне жаюға келмейді. Май барынша үлкен ауданға жайылғанда, ол бар-жоғы бір молекуланың қалыңдығындай қабат тузеді деп жорамалдауға болады. Бұл қабаттың калындығын анықтау және сол арқылы зәйтүн майының молекуласының өдшемдерін бағалау қиын емес. Май қабатының көлемі V оның S ауданың қалыңдығы d-ға көбейткенге тен, яғни V = Sd. Демек, зәйтүн майы молекуласының өлшемі мынаған тең:

D= 0, 001 cм ³ / 6000 см ² ≈ 1, 7 * 10 ^-7 см.

Теориялық бөлім

Молекулалардың өлшемі өте кішкене болғандықтан, кез келген макроскопиялық денедегі олардың саны орасан көп болады. Массасы 1 г, демек, көлемі 1 см ³ су тамшысындағы молекулалар санын шамамен санайық. Су молекуласының диаметрі шамамен

3-10 ^-8 см-ге тең. Молекулалар тығыз орналасқан судың әрбір моле-куласына келетін көлем (3- 10 ^-8 см) ³ деп есептеп, тамшының көле- мін (1 см) ³ бір молекулаға келетін көлемге бөліп, тамшыдағы молекулалар санын табуға болады:

N= 1см ³ / (3*10 ^-8 ) см ³ ≈ 3, 7 *10 ²²

Егер сен әрбір тыныс алған сайын өкпеңе жүтылған молекулалар қайта дем шығарғанда Жер атмосферасына бірқалыпты таралатын болса, онда біздің планетаның әрбір тұрғыны тыныс алып, ауа жұтқан сайын, сенің өкпенде болып шыққан молекулалардың екі-үшеуін жұтып отырар еді. Жеке молекулалар мен атомдардың массалары өте аз. Мысалы, 1 г суда 3, 7-10 ²² молекула бар.

Салыстырмалы молекулалық масса. Молекулалардың массалары өте кішкене болғандықтан, есеп-қисап жасағанда массалардың абсо-лют мәндерін емес, салыстырмалы мәндерін пайдаланған ыңғайлы. Халықаралық келісім бойынша (сендерге VII сыныптың химия курсынан белгілі) барлық атомдар мен молекулалардың массаларын (атомдық массалардың көміртектік шкаласы деп аталатын) ¹ көміртегі атомы массасының 1/12 -імен салыстырды.

Заттың салыстырмалы молекулалық (не атомдық) массасы М _r дегеніміз - берілген зат молекуласының (не атомның) т ₀ массасының көміртегі атомы массасының 1/12-іне қатынасы болып табылады.

М _r = т ₀ /1/12 т _0C

Барлық химиялық элементтердің салыстырмалы атомдық массалары өте дәл өлшенген. Заттың молекулалары қүрамына кіретін элементтердің салыстырмалы атомдык массаларын қосып, сол заттың салыстырмалы молекулалық массасын есептеуге болады. Мысалы, айталық, көміркышқыл газы С0 ₂ -нің салыстырмалы молекулалық мас-сасы шамамен 44-ке тең, өйткені көміртегінің салыстырмалы атомдық массасы -12-ге, ал оттегінікі шамамен 16-ға тең, сонда 12 + 2х 16=44.

Зат молшері және Авогадро тұрақтысы. Заттың молшерін денедегі молекулалар немесе атомдар санымен өлшеген әлдеқайда табиғи болған болар еді. Алайда кез келген макроскопиялық денедегі молеку-лалар саны орасан көп, сондықтан есептеулерде молекулалардың абсолюттік емес, салыстырмалы саньш пайдаланады.

Халықаралық бірліктер жүйесінде заттың мөлшері мольмен әрнектеледі. Бір моль - бұл массасы 0, 012 кг коміртегінде қанша атом болса, сонша молекуласы немесе атомы бар заттың мөлшері.

Демек, кез келген заттың 1 моліндегі атомдар немесе молекулалар саны бәрінде бірдей. Бұл атомдар санын N _А деп белгілейді және оны итальян ғалымы (XIX ғасыр) құрметіне Авогадро турақтысы деп атайды.

Өлшеулер көміртегі атомының массасы: т _0C =1, 995 * 10 ^-26 кг екен-дігін көрсетеді.

Авогадро тұрақтысы N _А -ны бір моль мөлшерінде алынған кеміртегі массасын бір атом көміртегі массасына бөліп аныктауға болады:

N _А =0, 012 кг/моль* 1/ т _0C =0, 012 кг/моль* 1/ 1, 995 *10 ^-26 кг= 6, 02 - 10 ²³ моль ^-1

Моль ^-1 атауы бір моль мелшерінде алынған кез келген заттын атомдар Санын (Л ^/ ' ₄ ) керсетеді. Егер заттын мөлшері v = 2, 5 моль болса, онда сол денедегі молекулалар саны N =v N _А = 1, 5- 10 ²⁴ Сонымен, заттың мөлшері v берілген денедегі N молекулалар санынын N _А Авогадро тұрактысына, яғни заттың 1 моліндегі молекулалар санына катынасына тең:

Авогадро түрақтысы шамасы аса зор макроскопиялықпен салыстырғанда микроскопиялық масштабтардың каншалыкты кішкен-тай екенін керсетеді. Зат мелшері 1 моль дененің өзімізге үйреншікті макроскопиялык өлшемдері және бірнеше ондаған грамм шамасында массасы болады.

Мольдік масса. М _r салыстырмалы молекулалық массамен қатар физика мен химияда мольдік масса М кеңінен пайдаланылады. Заттын мольдік массасы деп бір мольдің молшерінде алынған заттың массасын айтамыз.

Осы аныктамаға орай, мольдік масса молекула массасын Авогадро тұрактысына кебейткенге тең:

Заттың кез келген мелшерінін массасы т денедегі молекулалар санын бір молекуланын массасына көбейткенге тең:

m = т ₀ N _А

Газдық молекула- кинетикалық теориясының негізгі теңдеуді қорыту.

АВСБ ыдысының ауданы S болсын. Ох кбординат осіне перпендикуляр СБ қабырғасына газдың түсіретін қысымын есептейік (17-сурет) .

Ыдыстың қабырғасына V жылдамдықпен келіп соғылатын, Ох осіндегі проекпиясы v _x -ке тен, массасы m ₀ әрбір молекула, қабырғамен соқтығысқандаоған m ₀ v _x импульс береді. Қабырғадан кері ыршығанда молекула оған тағы да жылдамдық модулі дәл сондай 2m ₀ v _x импульс береді. Сонда сол соғылу уақытында молекула қабырғаға 2m ₀ v _x z импульс береді.

Молекулалар көп, сондықтан олар қабырғамен соктығысқанда оған секундына 2m ₀ v _x импульс береді, мұндағы z - сол уакыт ішінде барлық молекулалардың қабырғамен соқтығысу саны. Әрине, мұндағы 2 саны молекулалар шоғырына, яғни көлем бірлігіндегі молекулалар

санына n =N/V тура пропорционал болады. Бүған қоса, z саны молеку-лалардың v _x жылдамдығына пропорционал болады. Бұл жылдамдык неғұрлым жоғары болса, молекулалар секундына қабырғамен соқтығысуы да соғұрлым көп болады. Егер молекулалар "қозғалмаса", онда олардың қабырғамен соқтығысуы мүлдем болмас еді. Бұған коса, молекулалардың кабырғамен соқтығысу саны қабырға бетінін 5 ауданына пропорционал болады: z-n v _x S Тағы да барлық молекула-лардың шамамен жартысы ғана ыдыс қабырғасына соғылатынын, ал қалған жартысы оған соғылып кері қайтатынын ескеру керек.

кабырғаға 1 секундта берілетін толық импульс мынаған тең болады:

2m ₀ v _x z= m ₀ n v _x ² S

Ньютонның екінші заңына сәйкес уакыт бірлігіндегі кез келген дененің импульсінін өзгеруі оған әсер етуші күшкетең: Ғ = m ₀ n v _x ² S.

Практикалық бөлім.

Молекула -кинетикалық теория неліктен заттын газ тәрізді, сұйық және қатты күйлерде кездесетінін ұғынуға мүмкіндік береді.

Газдар. Газдарда атомдардың немесе молекулалардың ара қашыктықтары молекулалардың өздерінің өлшемдерінен әлденеше есе артык болады . Мысалы, атмосфералық қысымдағы газы бар ыдыстың көлемі ондағы газ молекулаларының көлемінен он мындаған есе артық.

Газ онай сығылады, себебі газды сыққан кезде олардың молекулаларының тек орташа ара кашықтықтары ғана азаяды, бірақ молекулалар бірін -бірі кысып жанышпайды .

Молекулалар өте үлкен жылдамдықпен - секундына жүздеген метр жылдамдыкпен кеңістікте козғалып жүреді. Олар соктығысканда, бильярд шарлары сияқты, бір-бірінен тебіліп, жан-жақка бытырап кетеді.

Газ молекулаларының тарту күші әлсіз болғандықтан, олар бірінің төнірегінде бірін ұстап тұруға шамасы келмейді. Сол себепті газдар шексіз улгая алады. Олар пішінін де, көлемін де сақтамайды. Ы дыс қабыргаларына молекулалардың сансыз көп рет соғылуы 'салдарынын газ қысымы пайда болады.

Сұйықтар . Сұйыктарда молекулалар бір-біріне өте тығыз орна ласкан. Сол себепті, сұйықтардағы әрбір молекула газдағыға қарағанда басқаша козғалады. Торға түскендей, басқа молекулалармен коршалып қысылады да, ол "бір орында тыпыршып тұрады" (керші молекулалармен соқтығысып, тепе-тендік қалпының маңайында тербеледі) . Ол әлсін-әлсін "кұрылған тордан", "секіріп шығады", бірақ сол мезетте-ак көрші молекулалардан түзілген жаңа "торға" түседі. Бөлме температурасындағы су молекуласынын отырықшы өмірі-

нін үзақтығы, яғни белгілі бір тепе-тендік калпынын маңайындағы тербеліс уақыты орташа есеппен 10 ^-11 с болады.

Суйықтардың аққыш екендігі, яғни өзінің пішінін сақтамайтыны белгілі. Бұл былайша түсіндіріледі. Егер сұйық ақпайтын болса, онда бір отырықшы қалпынан басқа калыпқа ауысуы барлық бағыттарда бірдей жиілікте болады (9-сурет) . Сырткы күш молекулалардың бір секундтағы ауысу санын айтарлықтай өзгертпейді. Бірақ молеку-лалардың бір тұрғылықты калпынаң, екінші бір калыпқа ауысып өтуі, кобінесе сол сыртқы күштің әсер ету бағыты бойынша болады (11-сурет) . Міне, сондықтан да сүйық ағады және ыдыстын пішініне лайықталадыл

Қатты деталер. Қатты денелердің атомдары немесе молекулалары, сүйықтардыкіне қарағанда, белгілі бір тепе-тендік қалыптың маңында тербеліп тұрады. Рас, кей кезде молекулалар оздерінің тепе-тендік калпын өзгертеді, бірақ бұл ете сирек болады. Сол себепті қатты денелер көлемін гана емес, пішінін де сақтайдың.

Сұйық пен қатты денелер арасында тағы бір маңызды айырма-шылық бар.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.