Зміст ТЕМИ. Оцінка розмірів молекул. Приблизну оцінку розмірів молекул можна дістати з дослідів, проведених свого часу німецьким фізиком в

Оцінка розмірів молекул. Приблизну оцінку розмірів молекул можна дістати з дослідів, проведених свого часу німецьким фізиком В. Рентгеном і англійським фізиком Д. Релеєм. Якщо капнути на поверхню води крапельку олії, то вона розпливеться, утворивши тонку плівку завтовшки усього лише в одну молекулу. Товщину цього шару неважко визначити й тим самим оцінити розміри молекули олії. У даний час існує ряд методів, що дозволяють визначити розміри молекул і атомів. На­приклад, лінійні розміри молекули кисню становлять 3 10^{-10 м, води — близько 2,6 1010 м. Таким чином, характерною довжиною у світі молекул є розмір 10-10 м. Корисно не тільки запам'ятати цей параметр (10-10 м), але й образно уявити його собі. Це допоможе нам «увійти» у світ молекул. Легко перевірити, що якщо молекулу води збільшити до розмірів яблука, то саме яблуко стане розміром із земну кулю.}

Кількість речовини. У минулому столітті італійський учений Авогадро виявив дивний факт: якщо два різні гази займають посудини однакового об'єму за однакових температур і тисків, то в кожній посудині міститься одне й те саме число молекул. Зауважимо, що маси газів при цьому можуть відрізнятися дуже сильно: наприклад, якщо в одній посудині водень, а в іншій — кисень, то маса кисню в 16 разів більша від маси водню.

Це означає, що деякі, причому досить важливі, властивості тіла визначаються числом молекул у цьому тілі: число молекул виявляється навіть більш важливим, ніж маса.

Фізична величина, що визначає число молекул у даному тілі, називається кількістю речовини й позначається буквою v.

Оскільки маси окремих молекул відрізняються одна від одної, то однакові кількості різних речовин мають різну масу. Наприклад, 10²⁵ молекул водню й 10²⁵ молекул кисню вважають однаковою кількістю речовини, хоча вони мають різні маси (33,45 і 531,45 г відповідно).

Таким чином, маса не є мірою кількості речовини. Одиницею кількості речовини є моль.

Один моль — це кількість речовини, що містить стільки ж молекул, скільки атомів Карбону міститься в 0,012 кг вуглецю.

Відносна молекулярна маса. Маси окремих молекул дуже малі. Наприклад, маса однієї молекули води дорівнює близько 2,7 10^{-26 кг. Молекули інших речовин мають маси такого ж порядку. Оскільки маси молекул дуже малі, зручно використовувати в обчисленнях не абсолютні значення мас, а відносні. За міжнародною угодою маси всіх атомів і молекул порівнюють із 1/12 маси атома Карбону. Головна причина такого вибору полягає в тому, що Карбон входить до складу великої кількості різних хімічних сполук.}

Відносною молекулярною (або атомною) масою речовини М_Г називається відношення маси молекули (або атома) т_а даної речовини до 1/12 маси атома Карбону:

М_r= .

Наприклад, відносна атомна маса Карбону дорівнює 12,Гідрогену дорівнює-1. Відносна ж молекулярна маса водню дорівнює 2, оскільки молекула водню складається з двох атомів.

Отже, зручність вибору моля як одиниці вимірювання кількості речовини пов'язана з тим, що маса 1 моль речовини в грамах чисельно дорівнює його відносній молекулярній масі.

Молярна маса. Маса т тіла пропорційна кількості речовини , що міститься в даному тілі. Тому відношення характеризує речовину, з якої складається це тіло: чим «важчі» молекули речовини, тим більше це відношення.

Відношення маси речовини т до кількості речовини називається молярною масою й позначається М:

М = .

Якщо прийняти в цій формулі = 1, дістанемо, що молярна маса речовини чисельно дорівнює масі 1 моль цієї речовини. Наприклад, молярна маса водню дорівнює: М = 2 = 2 10 ^-3 . Одиницею вимірювання молярної маси в СІ є , оскільки маса вимірюється в кілограмах, а кількість речовини — в молях. Якщо молярна маса М і кількість речовини у відомі, можна знайти масу речовини: m = М.

Стала Авогадро. Число N молекул, що містяться в тілі, також пропорційне кількості речовини , що міститься в цьому тілі. Коефіцієнт пропорційності є сталою величиною; він називається сталою Авогадро й позначається N_A:

N_{A = .}

Звідси випливає, що стала Авогадро чисельно дорівнює числу моле­кул в 1 моль.

Стала Авогадро була виміряна багатьма способами. У результаті було

здобуте значення N_A= 6,02 10 ²³ . У приблизних обчисленнях звичайно приймають N_A= 6,02 10²³ моль^-1.

Якщо кількість речовини у даному тілі відома, легко знайти число молекул N у цьому тілі: N = N_A.

Знання сталої Авогадро дозволяє знайти масу однієї молекули. Дійсно, нехай дане тіло містить 1 моль речовини. Тоді маса тіла чисельно дорівнює М, а число молекул у ньому чисельно дорівнює N_А. Позначаючи масу однієї молекули т₀, дістаємо: т₀ = .

Можна сказати, що N_A— це «місток» між макросвітом (світом оточуючих нас тіл) і мікросвітом (світом атомів і молекул).

Якщо дане тіло містить у моль речовини, то число молекул N у цьому тілі визначається виразом N = N_A = N_A.

Відношення числа молекул N до об'єму V, який займають ці молекули, називається концентрацією молекул і позначається п:

п = .

Одиниця вимірювання концентрації молекул — 1/м³.