МНОГООБРАЗИЕ И ЕДИНСТВО МИРА 1. Структурные уровни материи 2. Элементарные частицы, фундаментальные частицы 3. Атомное ядро 4. Молекулы и реакционная способность веществ

Основные уровни Уровни Условные границы Размер, м Масса, кг Микромир r<=10 -8 m <= Макромир r m – Мегамир r >10 7 m > 10 20

Подуровни организации материи Структурный уровень материи ПодуровниМИКРОМИР Физический уровень: субатомный уровень: кварки, лептоны ядерный уровень: нуклоны, ядра атомов Атомный уровень: атомы химических элементов Молекулярный уровень: молекулы веществ МАКРОМИР Макромолекулярный уровень: полимеры, комплексы молекул Физические тела МЕГАМИР Уровень планет Уровень звезд, планетных систем Уровень галактик, скоплений галактик Уровень Метагалактики

Масса Заряд Заряд Время жизни Внутренние квантовые числа Спин Спин Квантовые числа – целые или дробные числа, определяющие возможные значения физических величин, характеризующих квантовую систему (молекулу, атом, атомное ядро, элементарную частицу ). «Странность»«Странность» 1) n (1, 2, 3, …), 2) l = 0, 1, 2, …, n – 1, 3) m < ± l, 4) m s = ± ½,.

Виртуальные частицы Виртуальные частицы – это частицы, существующие в промежуточных, имеющих малую длительность состояниях, для которых не выполняется обычное соотношение между энергией, импульсом и массой. В квантовой механике взаимодействие элементарных частиц, осуществляемое через испускание и поглощение виртуальных частиц – квантов поля – возможно, поскольку имеет место соотношение неопределенностей между энергией кванта и длительностью его существования.фотонглюон мезон

Экспериментально обнаруженные виртуальные частицы: фотон, глюон мезон W t h взаимодействие элементарных частиц, через испускание и поглощение виртуальных частиц

Теория великого объединения 100 ГэВ электромагнитное + слабое = электрослабое ГэВ электромагнитное + слабое + сильное ГэВ электромагнитное + слабое + сильное + + гравитационное

Опыты Э. Резерфорда и его учеников, 1911 г. m P = 1, =1,836m e, m n = 1, = 1835,5m e N P = A – Z Z X A

Свойства ядерных сил: Ядерные силы являются короткодействующими (радиус действия порядка м) При значительном уменьшении расстояния притяжение нуклонов сменяется отталкиванием. Ядерные силы обладают зарядовой независимостью, т.е. действуют как между заряженными, так и между нейтральными частицами. Ядерные силы обладают свойствами насыщения. Это означает, что каждый нуклон в ядре взаимодействует лишь с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов. Ядерные силы не являются центральными. Их величина зависит от ориентации спинов частиц.

4. Молекулы и реакционная способность веществ Молекула – наименьшая структурная единица химического соединения, обладающая его главными химическими свойствами. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, сложных – из разных атомов. Под химической связью понимается результат взаимодействия между атомами, выражающийся в создании определенной конфигурации атомов, отличающих один тип молекулы от другого.

Химическую связь, образующуюся между ионами, называют ионной.

Химическую связь, возникающую в результате образования общих электронных пар, называется ковалентной.

Энергия химических связей

Химические реакции и энтропия 4Fe тв + 3O 2 газ = 2Fe 2 O 3 тв ΔG = ΔН – T ΔS ΔG – изменение свободной энергии системы; ΔН - изменение теплосодержания; T- абсолютная температура; ΔS – изменение энтропии системы.

Химическое равновесие и принцип Ле-Шателье В 1984 г. Анри Луи Ле Шателье ( ) предложил принцип: «если в системе, находящейся в равновесии, изменить один из факторов равновесия, например, увеличить давление, то произойдет реакция, сопровождающаяся уменьшением объема, и наоборот; если же такие реакции происходят без изменения объема, то изменение давления не будет влиять на равновесие».

Современная формулировка принципа Ле-Шателье: Внешнее воздействие, которое выводит систему из термодинамического равновесия, вызывает в ней процессы, направленные на ослабление результатов такого воздействия.

Зависимость потенциальной энергии взаимодействия молекул вещества от расстояния между ними

Если Е1 << АВ, то частицы не могут ее преодолеть и будут совершать колебания около положения равновесия. Тело будет находиться в твердом состоянии. Если Е АВ, то молекулы будут совершать колебания с большой амплитудой и флуктуации энергии могут привести к выходу их за пределы данной потенциальной ямы и совершать колебания относительно новых положений равновесия. Это соответствует жидкому состоянию вещества. Если Е>>АВ, то молекулы будут свободно выходить за пределы данной потенциальной ямы, почти не «ощущая» на себе ее влияния, т.е. связи с другими молекулами. Это соответствует газу.

Диаграмма состояния вещества