Яка величина молекул? Які розміри молекули?

Коли два або більше атома вступають в хімічні зв'язки один з одним, виникають молекули. При цьому не має значення, чи є ці атоми однаковими або вони зовсім відрізняються один від одного як за формою, так і за своїм розміром. Ми з вами з'ясуємо, яка величина молекул і від чого це залежить.

Що таке молекули?

Протягом тисячоліть вчені міркували про таємниці життя, про те, що саме відбувається при її зародженні. Згідно з самим древнім культурам, життя і все-все в цьому світі складається з основних елементів природи - землі, повітря, вітру, води і вогню. Проте з часом багато філософи почали висувати ідею, що всі речі складаються з крихітних, неподільних речей, які не можуть бути створені і знищені.


Однак тільки після появи атомної теорії та сучасної хімії вчені почали постулювати, що частинки, взяті в сукупності, породили основні будівельні блоки всіх речей. Так з'явився термін, який в контексті сучасної теорії частинок відноситься до найдрібніших одиниць маси. За своїм класичним визначенням, молекула - це найменша частинка речовини, яка допомагає зберігати його хімічні і фізичні властивості. Вона складається з двох або більше атомів, а також груп однакових або різних атомів, утримуваних разом хімічними силами. Яка величина молекул? У 5 класі природознавство (шкільний предмет) дає лише загальне уявлення про розмірах і формах, більш детально це питання вивчається в старших класах на уроках хімії.

Приклади молекул

Молекули можуть бути простими або складними. Ось деякі приклади:

H 2 O (вода);

N 2 (азот);

O 3 (озон);

CaO (оксид кальцію);

C 6 H 12 O 6 (глюкоза).

Молекули, що складаються з двох або більш елементів, називаються сполуками. Так, вода, оксид кальцію і глюкоза є складовими. Не всі з'єднання є молекулами, але всі молекули є сполуками. Наскільки великими вони можуть бути? Яка величина молекули? Відомий той факт, що майже всі навколо нас складається з атомів (крім світла і звуку). Їх загальна вага і становитиме масу молекули.

Молекулярна маса

Говорячи про те, яка величина молекул, більшість вчених відштовхуються від молекулярної маси. Це загальна вага всіх вхідних в неї атомів:

Вода, що складається з двох атомів водню (мають одну одиницю атомної маси) і одного атома кисню (16 одиниць атомної маси), має молекулярний вага 18 (точніше, 1801528).

Глюкоза має молекулярну масу 180.

ДНК, яка є дуже довгою, може мати молекулярну масу, яка складає близько 1010 (приблизний вага однієї людської хромосоми).

Вимірювання в нанометрах

На додаток до масі ми також можемо виміряти, яка величина молекул у нанометрах. Одиниця води становить близько 027 Нм в діаметрі. ДНК досягає 2 Нм в діаметрі і може розтягуватися до декількох метрів у довжину. Важко собі уявити, як такі розміри можуть уміщатися в одній клітці. Співвідношення довжини і товщини ДНК дивно. Воно становить 1/100000000 це як людський волосся з довжиною футбольне поле.

Форми і розміри

Яка величина молекул? Вони бувають різних форм і розмірів. Вода і вуглекислий газ при цьому є одними з самих маленьких, білки - одними з найбільших. Молекули - це елементи, що складаються з атомів, які пов'язані один з одним. Розуміння зовнішнього вигляду молекул традиційно є частиною хімії. Крім їх незбагненно дивного хімічного поведінки, однією з важливих характеристик молекул є їх розмір.
Де може бути особливо корисним знання про те, яка величина молекул? Відповідь на це та багато інші питання допомагає у сфері нанотехнологій, так як концепція нанороботів і інтелектуальних матеріалів обов'язково має справу з ефектами молекулярних розмірів і форм.

Яка величина молекул?

У 5 класі природознавство з цієї теми дає тільки загальну інформацію, що всі молекули складаються з атомів, які знаходяться в постійному хаотичному русі. В старших класах можна вже побачити структурні формули в підручниках хімії, які нагадують дійсну форму молекул. Однак неможливо виміряти їх довжину за допомогою звичайної лінійки, а щоб це зробити, треба знати, що молекули являють собою тривимірні об'єкти. Їх зображення на папері є проекцією на двовимірну площину. Довжина молекули змінюється з допомогою зв'язків довжин її кутів. Існують три основних:

Кут тетраедра 109°, коли всі зв'язки цього атома з усіма іншими атомами є одинарними (тільки одне тире).

Кут шестикутника 120°, коли один атом має одну подвійну зв'язок з іншим атомом.

Кут лінії 180°, коли атом має або дві подвійні зв'язки, або одну потрійну з іншим атомом.

Реальні кути часто відрізняються від цих кутів, так як необхідно враховувати цілий ряд різноманітних ефектів, у тому числі електростатичні взаємодії.

Як уявити собі розмір молекул: приклади

Яка величина молекул? У 5 класі відповіді на це питання, як ми вже говорили, носять загальний характер. Школярі знають, що розмір названих сполук дуже маленький. Ось, наприклад, якщо перетворити молекулу піску в одній єдиній піщинці в цілу піщинку, то під масою можна було б заховати будинок у п'ять поверхів. Яка величина молекул? Коротка відповідь, якої також є і більш науковим, має наступний вигляд.
Молекулярна маса дорівнює відношенню маси всього речовини до кількості молекул в речовині або відношенню молярної маси до постійної Авогадро. Одиницею виміру є кілограм. У середньому молекулярна маса становить 10 -23 -10 -26 кг. Візьмемо, наприклад, воду. Її молекулярна маса буде 3 х 10 -26 кг.

Розмір молекули впливає на сили тяжіння?

Відповідальною за притягання між молекулами є електромагнітна сила, яка проявляється через тяжіння протилежних і відштовхування подібних зарядів. Електростатична сила, яка існує між протилежними зарядами, домінує у взаємодіях між атомами і між молекулами. Гравітаційна сила настільки мала в цьому випадку, що нею можна знехтувати. При цьому розмір молекули впливає на силу тяжіння через електронне хмара випадкових спотворень, що виникають при розподілі електронів молекули. У разі неполярних часток, проявляють тільки слабкі ван-дер-ваальсовие взаємодії або дисперсійні сили, розмір молекул робить прямий вплив на величину електронного хмари, навколишнього зазначену молекулу. Чим вона більше, тим більше і заряджене поле, яке її оточує. Більше електронне хмара означає, що між сусідніми молекулами може відбуватися більше електронних взаємодій. У результаті одна частина молекули розвиває тимчасовий частковий позитивний заряд, а інша - негативний. Коли це відбувається, молекула може поляризувати електронне хмара у сусідній. Тяжіння відбувається тому, що часткова позитивна сторона однієї молекули притягається до часткової негативній стороні іншого.

Висновок

Отже, яка величина молекул? У природознавстві, як ми з'ясували, можна знайти лише образне уявлення про масу й розміри цих найдрібніших частинок. Але ми знаємо, що є прості і складні з'єднання. І до других можна віднести таке поняття, як макромолекула. Це дуже велика одиниця, наприклад білок, яка зазвичай створюється шляхом полімеризації менших субодиниць (мономерів). Вони зазвичай складаються з тисяч атомів або більше. Найбільш поширеними макромолекулами в біохімії є біополімери (нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи і поліфеноли) і великі неполимерние молекули (такі як ліпіди). Синтетичні макромолекули включають звичайні пластмаси і синтетичні волокна, а також експериментальні матеріали, такі як вуглецеві нанотрубки.