Veemolekuli läbimõõt mm. Kvant

>>Füüsika: molekulaarkineetilise teooria alused. Molekuli suurused

Molekulid on väga väikesed, kuid vaadake, kui lihtne on nende suurust ja massi hinnata. Piisab ühest vaatlusest ja paarist lihtsast arvutusest. Tõsi, me peame veel välja mõtlema, kuidas seda teha.
Aine struktuuri molekulaarkineetiline teooria põhineb kolmel väitel: aine koosneb osakestest; need osakesed liiguvad juhuslikult; osakesed interakteeruvad üksteisega. Iga väide on rangelt katsetega tõestatud.
Eranditeta kõigi kehade omadused ja käitumine ripsloomadest tähtedeni on määratud omavahel interakteeruvate osakeste liikumisega: molekulid, aatomid või isegi väiksemad moodustised - elementaarosakesed.
Molekulide suuruse hindamine. Et olla molekulide olemasolus täiesti kindel, on vaja kindlaks määrata nende suurused.
Lihtsaim viis seda teha on jälgida õlitilga, näiteks oliiviõli, levimist veepinnale. Õli ei hõiva kunagi kogu pinda, kui anum on suur ( joon.8.1). 1 mm 3 tilka on võimatu hajutada nii, et selle pindala on üle 0,6 m 2. Võib eeldada, et kui õli levib üle maksimaalse ala, moodustab see ainult ühe molekuli paksuse kihi - "monomolekulaarse kihi". Selle kihi paksust on lihtne määrata ja seega hinnata oliiviõli molekuli suurust.

Helitugevus Võlikiht on võrdne selle pindala korrutisega S paksuse jaoks d kiht, st. V = Sd. Seetõttu on oliiviõli molekuli suurus:

Nüüd pole vaja loetleda kõiki võimalikke viise aatomite ja molekulide olemasolu tõestamiseks. Kaasaegsed instrumendid võimaldavad näha üksikute aatomite ja molekulide pilte. Joonisel 8.2 on kujutatud räniplaadi pinna mikropilti, kus konarused on üksikud räni aatomid. Selliseid pilte õpiti esmakordselt saama 1981. aastal, kasutades mitte tavalisi optilisi, vaid keerukaid tunnelmikroskoope.

Molekulid, sealhulgas oliiviõli, on suuremad kui aatomid. Iga aatomi läbimõõt on ligikaudu 10–8 cm. Need mõõtmed on nii väikesed, et neid on raske ette kujutada. Sellistel juhtudel kasutatakse võrdlusi.
Siin on üks neist. Kui sõrmed suruda rusikasse ja suurendada maakera suuruseks, muutub aatom sama suurendusega rusikasuuruseks.
Molekulide arv. Väga väikeste molekulide puhul on nende arv igas makroskoopilises kehas tohutu. Arvutame ligikaudse molekulide arvu veetilgas, mille mass on 1 g ja seega ka ruumala 1 cm 3 .
Veemolekuli läbimõõt on ligikaudu 3 10 -8 cm. Kui eeldada, et iga tiheda molekulide pakiga veemolekul võtab enda alla ruumala (3 10 -8 cm) 3, saate tilga molekulide arvu leida, jagades tilga maht (1 cm 3) ruumala järgi, molekuli kohta:

Iga sissehingamisega püüad kinni nii palju molekule, et kui need kõik pärast väljahingamist Maa atmosfääris ühtlaselt jaotuksid, saaks iga planeedi elanik kaks-kolm molekuli, mis olid sissehingamise ajal sinu kopsudes olnud.
Aatomi mõõtmed on väikesed: .
Molekulaarkineetilise teooria kolme peamist sätet arutatakse korduvalt.

???
1. Milliseid mõõtmisi tuleks teha oliiviõli molekuli suuruse hindamiseks?
2. Kui aatom peaks kasvama mooniseemne suuruseks (0,1 mm), siis millise keha suuruseni ulatuks tera sama suurendusega?
3. Loetlege teile teadaolevate molekulide olemasolu tõestused, mida tekstis ei mainita.

G.Ja.Mjakišev, B.B.Buhhovtsev, N.N.Sotski, füüsika 10. klass

Tunni sisu tunni kokkuvõte tugiraam õppetund esitlus kiirendusmeetodid interaktiivsed tehnoloogiad Harjuta ülesanded ja harjutused enesekontrolli töötoad, koolitused, juhtumid, ülesanded kodutöö arutelu küsimused retoorilised küsimused õpilastelt Illustratsioonid heli, videoklipid ja multimeedium fotod, pildid, graafika, tabelid, skeemid, huumor, anekdoodid, naljad, koomiksid, tähendamissõnad, ütlused, ristsõnad, tsitaadid Lisandmoodulid kokkuvõtteid artiklid kiibid uudishimulikele petulehtedele õpikud põhi- ja lisaterminite sõnastik muu Õpikute ja tundide täiustaminevigade parandamine õpikus tunnis uuenduse elementide fragmendi uuendamine õpikus vananenud teadmiste asendamine uutega Ainult õpetajatele täiuslikud õppetunnid kalenderplaan aastaks aruteluprogrammi metoodilised soovitused Integreeritud õppetunnid

Kui teil on selle õppetüki jaoks parandusi või ettepanekuid,

MKT on lihtne!

"Mitte midagi peale aatomite ja tühja ruumi pole olemas..." - Demokritos
"Iga keha võib lõpmatuseni jaguneda" - Aristoteles

Molekulaarkineetilise teooria (MKT) põhisätted

ICB eesmärk- see on selgitus erinevate makroskoopiliste kehade ja neis esinevate soojusnähtuste ehitusest ja omadustest kehasid moodustavate osakeste liikumise ja vastastikmõju kaudu.
makroskoopilised kehad- Need on suured kehad, mis koosnevad tohutul hulgal molekulidest.
termilised nähtused- kehade soojendamise ja jahutamisega seotud nähtused.

ILC peamised avaldused

1. Aine koosneb osakestest (molekulidest ja aatomitest).
2. Osakeste vahel on tühimikud.
3. Osakesed liiguvad juhuslikult ja pidevalt.
4. Osakesed interakteeruvad üksteisega (tõmbavad ligi ja tõrjuvad).

MKT kinnitus:

1. eksperimentaalne
- aine mehaaniline purustamine; aine lahustumine vees; gaaside kokkusurumine ja paisumine; aurustamine; keha deformatsioon; difusioon; Brigmani eksperiment: õli valatakse anumasse, kolb vajutab õlile ülalt, rõhul 10 000 atm hakkab õli imbuma läbi terasnõu seinte;

Difusioon; Osakeste Browni liikumine vedelikus molekulide mõjul;

Tahkete ja vedelate kehade halb kokkusurutavus; märkimisväärsed jõupingutused tahkete ainete purustamiseks; vedelate tilkade ühinemine;

2. sirge
- fotograafia, osakeste suuruse määramine.

Browni liikumine

Browni liikumine on vedelikus (või gaasis) hõljuvate osakeste soojusliikumine.

Browni liikumine on saanud tõendiks aine molekulide pidevast ja kaootilisest (termilisest) liikumisest.
- avastas inglise botaanik R. Brown 1827. aastal
- MKT-l põhineva teoreetilise seletuse andis A. Einstein 1905. a.
- eksperimentaalselt kinnitas prantsuse füüsik J. Perrin.

Molekulide mass ja suurus

Osakeste suurused

Iga aatomi läbimõõt on umbes cm.

Molekulide arv aines

kus V on aine maht, Vo on ühe molekuli ruumala

Ühe molekuli mass

kus m on aine mass,
N on aine molekulide arv

Massiühik SI-des: [m] = 1 kg

Aatomifüüsikas mõõdetakse massi tavaliselt aatommassi ühikutes (a.m.u.).
Tavapäraselt loetakse selleks kella 1 öösel. :

Aine suhteline molekulmass

Arvutuste mugavuse huvides sisestatakse kogus - aine suhteline molekulmass.
Mis tahes aine molekuli massi saab võrrelda 1/12 süsiniku molekuli massiga.

kus lugeja on molekuli mass ja nimetaja on 1/12 süsinikuaatomi massist

See suurus on mõõtmeteta, s.t. pole ühikuid

Keemilise elemendi suhteline aatommass

kus lugeja on aatomi mass ja nimetaja on 1/12 süsinikuaatomi massist

Kogus on mõõtmeteta, s.t. pole ühikuid

Iga keemilise elemendi suhteline aatommass on toodud perioodilisustabelis.

Teine viis aine suhtelise molekulmassi määramiseks

Aine suhteline molekulmass on võrdne aine molekuli moodustavate keemiliste elementide suhteliste aatommasside summaga.
Me võtame perioodilisuse tabelist mis tahes keemilise elemendi suhtelise aatommassi!)

Aine kogus

Aine hulk (ν) määrab molekulide suhtelise arvu kehas.

kus N on molekulide arv kehas ja Na on Avogadro konstant

Aine koguse mõõtühik SI-süsteemis: [ν] = 1 mol

1 mol- see on aine kogus, mis sisaldab nii palju molekule (või aatomeid), kui on aatomeid süsinikus massiga 0,012 kg.

Pea meeles!
1 mool mis tahes ainet sisaldab sama palju aatomeid või molekule!

Aga!
Erinevate ainete sama kogus ainet on erineva massiga!

Avogadro konstant

Aatomite arvu 1 moolis aines nimetatakse Avogadro arvuks või Avogadro konstandiks:

Molaarmass

Molaarmass (M) on aine mass ühes moolis või muul juhul on see aine ühe mooli mass.

Molekuli mass
- Avogadro konstant

Molaarmassi ühik: [M] = 1 kg/mol.

Valemid ülesannete lahendamiseks

Need valemid saadakse ülaltoodud valemite asendamisel.

Mis tahes koguse aine mass

Paljud katsed näitavad seda molekuli suurus väga väike. Molekuli või aatomi lineaarset suurust saab leida mitmel viisil. Näiteks tehti elektronmikroskoobi abil fotod mõnest suurest molekulist ja ioonprojektori (ioonmikroskoobi) abil saab lisaks kristallide struktuurile uurida ka üksikute aatomite vahelist kaugust. molekulis.

Kaasaegse eksperimentaaltehnoloogia saavutusi kasutades oli võimalik määrata lihtsate aatomite ja molekulide lineaarmõõtmed, mis on umbes 10-8 cm.Keeruliste aatomite ja molekulide lineaarmõõtmed on palju suuremad. Näiteks valgu molekuli suurus on 43*10 -8 cm.

Aatomite iseloomustamiseks kasutatakse aatomiraadiuste mõistet, mis võimaldab ligikaudselt hinnata aatomitevahelisi kaugusi molekulides, vedelikes või tahketes ainetes, kuna aatomitel pole selgeid suurusepiire. See on aatomi raadius- see on sfäär, millesse on suletud põhiosa aatomi elektrontihedusest (vähemalt 90 ... 95%).

Molekuli suurus on nii väike, et seda saab esitada ainult võrdlustega. Näiteks veemolekul on mitu korda väiksem kui suur õun, mitu korda on õun väiksem kui maakera.

aine mool

Üksikute molekulide ja aatomite massid on väga väikesed, seega on arvutustes mugavam kasutada suhtelisi, mitte absoluutse massi väärtusi.

Suhteline molekulmass(või suhteline aatommass) ained M r on antud aine molekuli (või aatomi) massi ja 1/12 süsinikuaatomi massi suhe.

M r \u003d (m 0) : (m 0C / 12)

kus m 0 on antud aine molekuli (või aatomi) mass, m 0C on süsinikuaatomi mass.

Aine suhteline molekulaar- (või aatom-) mass näitab, mitu korda on aine molekuli mass suurem kui 1/12 süsiniku isotoobi C 12 massist. Suhtelist molekulaarmassi (aatommassi) väljendatakse aatommassi ühikutes.

Aatommassi ühik on 1/12 süsiniku isotoobi C 12 massist. Täpsed mõõtmised näitasid, et aatommassi ühik on 1,660 * 10 -27 kg, see tähendab

1 amu = 1,660 * 10 -27 kg

Aine suhtelist molekulmassi saab arvutada aine molekuli moodustavate elementide suhteliste aatommasside liitmisel. Keemiliste elementide suhtelist aatommassi näitab keemiliste elementide perioodiline süsteem D.I. Mendelejev.

Perioodilises süsteemis D.I. Mendelejev on iga elemendi jaoks näidatud aatommass, mida mõõdetakse aatommassi ühikutes (amu). Näiteks magneesiumi aatommass on 24,305 amü, see tähendab, et magneesium on kaks korda raskem kui süsinik, kuna süsiniku aatommass on 12 amü. (see tuleneb asjaolust, et 1 amu = 1/12 süsiniku isotoobi massist, mis moodustab suurema osa süsinikuaatomist).

Miks mõõta molekulide ja aatomite massi amudes, kui on grammid ja kilogrammid? Muidugi saate neid ühikuid kasutada, kuid see on kirjutamisel väga ebamugav (massi üleskirjutamiseks tuleb kasutada liiga palju numbreid). Elemendi massi kilogrammides leidmiseks korrutage elemendi aatommass 1 amü-ga. Aatommass leitakse perioodilisuse tabeli järgi (kirjutatakse elemendi tähetähist paremal). Näiteks magneesiumi aatomi kaal kilogrammides oleks:

m 0Mg = 24,305 * 1 a.e.m. = 24,305 * 1,660 * 10 -27 = 40,3463 * 10 -27 kg

Molekuli massi saab arvutada, liites molekuli moodustavate elementide massid. Näiteks on veemolekuli mass (H 2 O) võrdne:

m 0H2O \u003d 2 * m 0H + m 0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 \u003d 18,0153 a.e.m. = 29,905 * 10 -27 kg

sünnimärk on võrdne aine kogusega süsteemis, mis sisaldab sama palju molekule kui on aatomeid 0,012 kg süsinikus C 12. See tähendab, et kui meil on süsteem mingi ainega ja selles süsteemis on selle aine molekule sama palju kui aatomeid 0,012 kg süsinikus, siis võime öelda, et selles süsteemis on meil 1 mool ainet.

Avogadro konstant

Aine kogusν on võrdne antud kehas olevate molekulide arvu ja aatomite arvu suhtega 0,012 kg süsinikus, see tähendab molekulide arvuga aine 1 moolis.

ν = N / N A

kus N on molekulide arv antud kehas, N A on molekulide arv keha moodustava aine 1 moolis.

N A on Avogadro konstant. Aine kogust mõõdetakse moolides.

Avogadro konstant on molekulide või aatomite arv aine 1 moolis. See konstant sai oma nime Itaalia keemiku ja füüsiku auks Amedeo Avogadro (1776 – 1856).

1 mool mis tahes ainet sisaldab sama palju osakesi.

N A \u003d 6,02 * 10 23 mol -1

Molaarmass on ühe mooli koguses võetud aine mass:

μ = m 0 * N A

kus m 0 on molekuli mass.

Molaarmassi väljendatakse kilogrammides mooli kohta (kg/mol = kg*mol -1).

Molaarmass on suhtelise molekulmassiga seotud suhtega:

μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1]

Mis tahes koguse aine m mass võrdub ühe molekuli massi m 0 korrutisega molekulide arvuga:

m = m 0 N = m 0 N A ν = μν

Aine kogus võrdub aine massi ja selle molaarmassi suhtega:

ν = m / μ

Aine ühe molekuli massi saab teada, kui on teada molaarmass ja Avogadro konstant:

m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A

Aatomite ja molekulide massi täpsem määramine saavutatakse massispektromeetriga - seadmega, milles laetud osakeste kiir eraldub ruumis sõltuvalt nende laengu massist elektri- ja magnetvälja abil.

Näiteks leiame magneesiumi aatomi molaarmassi. Nagu eespool selgus, on magneesiumi aatomi mass m0Mg = 40,3463 * 10 -27 kg. Siis on molaarmass:

μ \u003d m 0Mg * N A \u003d 40,3463 * 10 -27 * 6,02 * 10 23 \u003d 2,4288 * 10 -2 kg / mol

See tähendab, et ühte mooli "mahtub" 2,4288 * 10 -2 kg magneesiumi. Noh, või umbes 24,28 grammi.

Nagu näete, on molaarmass (grammides) peaaegu võrdne perioodilisuse tabelis näidatud elemendi aatommassiga. Seetõttu, kui nad näitavad aatommassi, teevad nad tavaliselt järgmist:

Magneesiumi aatommass on 24,305 amu. (g/mol).

Munitsipaalharidusasutus

"Põhikeskkool nr 10"

Molekulide läbimõõdu määramine

Laboratoorsed tööd

Kunstnik: Masaev Evgeniy

7. klass "A"

Juht: Reznik A.V.

Gurjevski rajoon

Sissejuhatus

Sel õppeaastal asusin õppima füüsikat. Sain teada, et meid ümbritsevad kehad koosnevad pisikestest osakestest – molekulidest. Ma mõtlesin, mis on molekulide suurus. Molekule ei ole nende väga väikese suuruse tõttu näha palja silmaga ega tavalise mikroskoobiga. Lugesin, et molekule saab näha ainult elektronmikroskoobiga. Teadlased on tõestanud, et erinevate ainete molekulid erinevad üksteisest ja sama aine molekulid on samad. Tahtsin praktikas mõõta molekuli läbimõõtu. Kuid kahjuks ei ole kooli õppekavas seda laadi probleemide uurimist ette nähtud ja selle üksi käsitlemine osutus keeruliseks ülesandeks ning tuli uurida kirjandust molekulide läbimõõdu määramise meetodite kohta.

PeatükkI. molekulid

1.1 Küsimuse teooriast

Molekul tänapäeva mõistes on aine väikseim osake, millel on kõik selle keemilised omadused. Molekul on võimeline iseseisvalt eksisteerima. See võib koosneda mõlemast identsest aatomist, näiteks hapnikust O 2, osoonist O 3, lämmastikust N 2, fosforist P 4, väävlist S 6 jne, ja erinevatest aatomitest: see hõlmab kõigi komplekssete ainete molekule. Lihtsamad molekulid koosnevad ühest aatomist: need on inertgaaside molekulid - heelium, neoon, argoon, krüptoon, ksenoon, radoon. Nn makromolekulaarsetes ühendites ja polümeerides võib iga molekul koosneda sadadest tuhandetest aatomitest.

Molekulide olemasolu eksperimentaalse tõestuse andis esmakordselt kõige veenvamalt prantsuse füüsik J. Perrin 1906. aastal Browni liikumist uurides. See, nagu Perrin näitas, on molekulide termilise liikumise tulemus – ja mitte midagi muud.

Molekuli olemust saab kirjeldada ka teisest vaatenurgast: molekul on stabiilne süsteem, mis koosneb aatomituumadest (identsetest või erinevatest) ja neid ümbritsevatest elektronidest ning molekuli keemilised omadused on määratud väliskesta elektronidega. aatomites. Aatomid ühendatakse molekulideks enamikul juhtudel keemiliste sidemete abil. Tavaliselt loovad sellise sideme üks, kaks või kolm paari elektrone, mida jagavad kaks aatomit.

Molekulides olevad aatomid on omavahel teatud järjestuses ühendatud ja ruumis teatud viisil jaotunud. Aatomitevahelised sidemed on erineva tugevusega; seda hinnatakse energia hulga järgi, mis tuleb kulutada aatomitevaheliste sidemete katkestamiseks.

Molekule iseloomustab teatud suurus ja kuju. Erinevate meetoditega on kindlaks tehtud, et 1 cm 3 mis tahes gaasi tavatingimustes sisaldab umbes 2,7x10 19 molekuli.

Et mõista, kui suur see arv on, võime ette kujutada, et molekul on "telliskivi". Kui siis võtta telliste arv, mis on võrdne molekulide arvuga 1 cm 3 gaasis tavatingimustes, ja asetada nendega tihedalt kogu maakera pind, siis kataks need pinna 120 m kõrguse kihiga, mis on peaaegu 4 korda kõrgem kui 10-korruselise hoone kõrgus. Suur hulk molekule mahuühiku kohta näitab molekulide endi väga väikest suurust. Näiteks veemolekuli mass on m=29,9 x 10 -27 kg. Sellest lähtuvalt on ka molekulide suurus väike. Molekuli läbimõõtu peetakse minimaalseks kauguseks, mille juures tõukejõud võimaldavad neil üksteisele läheneda. Molekuli suuruse mõiste on aga tinglik, kuna molekulaarsetel kaugustel ei ole klassikalise füüsika ideed alati õigustatud. Molekulide keskmine suurus on umbes 10-10 m.

Molekul kui interakteeruvatest elektronidest ja tuumadest koosnev süsteem võib olla erinevates olekutes ja minna ühest olekust teise sunniviisiliselt (välismõjude mõjul) või spontaanselt. Kõigile seda tüüpi molekulidele on iseloomulik teatud olekute kogum, mida saab kasutada molekulide tuvastamiseks. Iseseisva moodustisena on molekulil igas olekus teatud kogum füüsikalisi omadusi, need omadused ühel või teisel määral säilivad üleminekul molekulidelt neist koosnevale ainele ja määravad selle aine omadused. Keemiliste transformatsioonide käigus vahetavad ühe aine molekulid aatomeid teise aine molekulidega, lagunevad väiksema aatomite arvuga molekulideks ja osalevad ka muud tüüpi keemilistes reaktsioonides. Seetõttu uurib keemia aineid ja nende muundumisi tihedas seoses molekulide struktuuri ja olekuga.

Molekuli nimetatakse tavaliselt elektriliselt neutraalseks osakeseks. Mateerias eksisteerivad positiivsed ioonid alati koos negatiivsetega.

Vastavalt molekulis sisalduvate aatomituumade arvule eristatakse kahe-, kolmeaatomilisi jne molekule. Kui aatomite arv molekulis ületab sadu ja tuhandeid, nimetatakse molekuli makromolekuliks. Molekulmassiks loetakse kõigi molekuli moodustavate aatomite masside summat. Molekulmassi järgi jagunevad kõik ained tinglikult madalaks ja suureks molekulmassiks.

1.2 Molekulide läbimõõdu mõõtmise meetodid

Molekulaarfüüsikas on peamisteks "tegijateks" molekulid, kujuteldamatult väikesed osakesed, millest koosnevad kõik maailma ained. On selge, et paljude nähtuste uurimiseks on oluline teada, mis need on, molekulid. Eelkõige, millised on nende suurused.

Molekulidest rääkides peetakse neid tavaliselt väikesteks elastseteks kõvadeks pallideks. Seetõttu tähendab molekulide suuruse teadmine nende raadiuse tundmist.

Vaatamata molekulide suuruse väiksusele on füüsikutel õnnestunud nende määramiseks välja töötada palju viise. Füüsika 7 räägib neist kahest. Kasutatakse ära mõnede (väga väheste) vedelike omadust levida ühe molekuli paksuse kile kujul. Teises määratakse osakeste suurus keeruka seadme - ioonprojektori - abil.

Molekulide struktuuri uuritakse erinevate eksperimentaalsete meetoditega. Elektronide difraktsioon, neutronite difraktsioon ja röntgenkiirte struktuurianalüüs annavad otsest teavet molekulide struktuuri kohta. Elektronide difraktsioon, meetod, mis uurib elektronide hajumist molekulikiire poolt gaasifaasis, võimaldab arvutada eraldatud suhteliselt lihtsate molekulide geomeetrilise konfiguratsiooni parameetreid. Neutronide difraktsioon ja röntgenstruktuurianalüüs piirduvad molekulide või üksikute järjestatud fragmentide struktuuri analüüsiga kondenseerunud faasis. Röntgenuuringud võimaldavad lisaks näidatud teabele saada kvantitatiivseid andmeid elektrontiheduse ruumilise jaotuse kohta molekulides.

Spektroskoopilised meetodid põhinevad keemiliste ühendite spektrite individuaalsusel, mis tuleneb igale molekulile iseloomulikust olekute komplektist ja vastavatest energiatasemetest. Need meetodid võimaldavad teostada ainete kvalitatiivset ja kvantitatiivset spektraalanalüüsi.

Spektri mikrolainepiirkonnas olevad neeldumis- või emissioonispektrid võimaldavad uurida pöörlemisolekute vahelisi üleminekuid, määrata molekulide inertsmomente ning nende põhjal molekulide sidemepikkusi, sidemenurki ja muid geomeetrilisi parameetreid. Infrapunaspektroskoopia uurib reeglina võnke-pöörlemisolekute vahelisi üleminekuid ja seda kasutatakse laialdaselt spektraalanalüütilistel eesmärkidel, kuna teatud molekulide struktuurifragmentide paljud võnkesagedused on iseloomulikud ja muutuvad ühest molekulist teise üleminekul vähe. Samal ajal võimaldab infrapunaspektroskoopia hinnata ka tasakaalu geomeetrilist konfiguratsiooni. Optilise ja ultraviolettkiirguse sagedusvahemikus olevate molekulide spektrid on seotud peamiselt üleminekutega elektrooniliste olekute vahel. Nende uurimistöö tulemuseks on andmed erinevate olekute potentsiaalsete pindade omaduste ja neid potentsiaalseid pindu määravate molekulaarsete konstantide väärtuste kohta, samuti molekulide eluea kohta ergastatud olekus ja ühest olekust teise ülemineku tõenäosuste kohta. .

Molekulide elektroonilise struktuuri üksikasjade kohta pakuvad foto- ja röntgenelektronide spektrid, samuti Augeri spektrid ainulaadset teavet, mis võimaldab hinnata molekulaarorbitaalide sümmeetria tüüpi ja elektrontiheduse jaotuse tunnuseid. . Laserspektroskoopia (erinevates sagedusvahemikes), mida eristab erakordselt kõrge ergastuse selektiivsus, on avanud laiad võimalused molekulide üksikute olekute uurimiseks. Impulsslaserspektroskoopia võimaldab analüüsida lühiealiste molekulide ehitust ja nende muundumist elektromagnetväljaks.

Molekulide struktuuri ja omaduste kohta annab mitmesugust teavet nende käitumise uurimine välistes elektri- ja magnetväljades.

Molekulide (või aatomite) raadiuste arvutamiseks on aga väga lihtne, kuigi mitte kõige täpsem viis, mis põhineb asjaolul, et aine molekulid, kui see on tahkes või vedelas olekus, võib pidada üksteisega tihedalt külgnevateks. Sellisel juhul võime ligikaudse hinnangu saamiseks eeldada, et maht V mingi mass m aine on lihtsalt võrdne selles sisalduvate molekulide mahtude summaga. Siis saame ühe molekuli ruumala ruumala jagades V molekulide arvu kohta N.

Molekulide arv massiga kehas m samuti tuntud

, Kus M- aine molaarmass N A on Avogadro number. Sellest ka helitugevus VÜhe molekuli 0 määratakse võrrandist .

See avaldis hõlmab aine mahu ja massi suhet. Vastupidine suhe

Molekulid on erineva suurusega ja erineva kujuga. Selguse huvides kujutame molekuli palli kujul, kujutades ette, et see on kaetud sfäärilise pinnaga, mille sees on selle aatomite elektronkestad (joonis 4, a). Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt ei ole molekulidel geomeetriliselt määratletud läbimõõtu. Seetõttu lepiti kokku võtta molekuli läbimõõduks d kahe molekuli tsentrite vaheline kaugus (joonis 4b), nii lähedal, et nendevahelised tõmbejõud on tasakaalustatud tõukejõududega.

Keemia käigust "on teada, et mis tahes aine kilogramm-molekul (kilomool) sisaldab olenemata selle agregatsiooniseisundist sama palju molekule, mida nimetatakse Avogadro numbriks, nimelt N A \u003d 6,02 * 10 26 molekuli.

Nüüd hindame molekuli, näiteks vee, läbimõõtu. Selleks jagame kilomooli vee mahu Avogadro arvuga. Kilomoolil veel on mass 18 kg. Eeldusel, et veemolekulid asuvad üksteise ja selle tiheduse lähedal 1000 kg / m 3, võime seda öelda 1 kmol vesi hõivab mahu V = 0,018 m 3. Maht vee molekuli kohta

Võttes molekuli kuulina ja kasutades palli mahu valemit, arvutame veemolekuli ligikaudse läbimõõdu, vastasel juhul lineaarse suuruse:

Vasemolekuli läbimõõt 2,25*10 -10 m. Gaasi molekulide läbimõõdud on samas suurusjärgus. Näiteks vesiniku molekuli läbimõõt 2,47 * 10–10 m, süsinikdioksiid - 3,32*10 -10 m. Seega on molekuli läbimõõt järjekorras 10-10 m. Pikkuse kohta 1 cm Läheduses võib asuda 100 miljonit molekuli.

Hinnakem molekuli, näiteks suhkru massi (C 12 H 22 O 11). Selleks vajate kilomoolide suhkrumassi (μ = 342,31 kg/kmol) jagatud Avogadro arvuga, st selles sisalduvate molekulide arvuga