Молекулярная физика

Молекулярно-кинетическая теория учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химического вещества. Левкипп и Демокрит 400 лет до н.э. М. В. Ломоносов XVIII в. «0 причине теплоты и холода», «О коловратном движении корпускул».

Молекулярно-кинетическая теория МКТ объясняет свойства макроскопических тел и тепловых процессов, на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных, беспорядочно движущихся частиц. Макроскопические тела – тела, состоящие из большого количества частиц. Микроскопические тела – тела, состоящие из малого количества частиц.

Границы применимости молекулярно- кинетической теории. 1. Рассматриваются только системы, состоящие из большого числа частиц (N>10 20 ); 2. Температурный интервал, в котором молекулы и атомы можно считать бесструктурными неделимыми частицами: для молекул – 1000 – 3000К, для атомов – 10000К. Из коллекции

Основные положения мкт Вещество состоит из частиц, разделенных промежутками Частицы непрерывно и хаотически движутся Частицы взаимодействуют друг с другом

Атом и молекула АТОМ –АТОМ – наименьшая частица химического элемента, которая является носителем его химических свойств. МОЛЕКУЛА -МОЛЕКУЛА - наименьшая устойчивая частица вещества, обладающая всеми химическими свойствами и состоящая из одинаковых (простое вещество) или разных (сложное вещество) атомов, объединенных химическими связями.

Частицы вещества Вещества могут иметь строение в виде атомов молекул ионов

Опытные обоснования МКТ Существование молекул 1. Делимость вещества. 2. Закон кратных отношений: при образовании из двух элементов различных веществ массы одного из элементов в разных соединениях находятся в кратных отношениях – N 2 O : N 2 O 2 : N 2 O 3 - 1:2:3. (1803, Дж. Дальтон; 1808, Ж.Л. Гей-Люссак). 3. Наблюдение молекул с помощью ионного проектора, электронного микроскопа, туннельного микроскопа. 4. Явление испарения. Из коллекции

Опытные обоснования МКТ Наличие промежутков 1. При смешивании различных жидкостей объем смеси меньше суммы объемов отдельных жидкостей. 2. Диффузия. 3. Деформация

Электронный микроскоп Из коллекции

Туннельный микроскоп Современные приборы позволяют видеть изображения отдельных атомов и молекул.

Исследования на поверхности золотой пластинки с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) при температуре около 200 градусов Цельсия

Поверхность кремния. Изображение получено с помощью туннельного микроскопа Из коллекции

Опытные обоснования МКТ Хаотическое движение молекул 1. Броуновское движение. 2. Диффузия. 3. Давление газа на стенки сосуда. 4. Стремление газа занять любой объем. 5. Опыты по измерению скоростей атомов и молекул методом молекулярных пучков (И. Штерн, 1920). Из коллекции

Траектория броуновской частицы Открыто Р. Броуном (1827 г.). Теория создана А. Эйнштейном и М. Смолуховским (1905 г.). Экспериментально теория подтверждена в опытах Ж. Перрена (1908–1911 гг.). Броуновское движение - беспорядочное движение мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под влиянием теплового движения молекул. Из коллекции

Броуновское движение Причина броуновского движения состоит в том, что удары молекул жидкости о частицу не компенсируют друг друга.

Диффузия явление проникновения частиц одного вещества в промежутки между частицами другого. Скорость диффузии зависит от температуры и состояния вещества (быстрее в газах). Роль в природе, технике 1. Питание растений из почвы. 2. В организмах человека и животных всасывание питательных веществ происходит через стенки органов пищеварения. 3. Работа органов обоняния. 4. Цементация.

Опытные обоснования МКТ Силы взаимодействия. 1. Деформация тела. 2. Сохранение формы твердого тела. 3. Поверхностное натяжение жидкости. 4. Свойства прочности, упругости, твердости и т.п. 5. Опыт со свинцовыми цилиндрами.

Силы взаимодействия между молекулами Молекула - это сложная система, состоящая из отдельных заряженных частиц: электронов и атомных ядер. Молекулы электрически нейтральны Между молекулами на малых расстояниях действуют значительные электрические силы: происходит взаимодействие электронов и атомных ядер соседних молекул

Масса и размеры молекул

В 1 г воды содержится 3,7 * 10 молекул. 22 Массы молекул в макроскопических масштабах чрезвычайно малы.

кофе этанол Масса и размеры молекул

Относительной молекулярной (или атомной) массой вещества (М r ) называют отношение массы молекулы (или атома) m 0 данного вещества к 1/12 массы атома углерода m 0C год

Количество вещества Количество вещества наиболее естественно было бы измерять числом молекул или атомов в теле. Но число частиц в любом макроскопическом теле так велико, что в расчетах используют не абсолютное число частиц, а относительное. Один моль – это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 12 г.

Количество вещества В 1 моле любого вещества содержится одно и то же число атомов или молекул. Количество вещества равно отношению числа молекул в данном теле к постоянной Авогадро. - постоянная Авогадро

Молярная масса Молярной массой вещества называют массу вещества, взятого в количестве 1 моль. m 0 - масса одной молекулы или атома

Количество вещества m – масса вещества - формула для расчета числа частиц в теле