Kiedy dwa lub więcej atomów wchodzi w substancję chemicznąłączą się ze sobą, powstają cząsteczki. Nie ma znaczenia, czy te atomy są takie same, czy też całkowicie różnią się od siebie kształtem i wielkością. Dowiemy się, jaki jest rozmiar cząsteczek i od czego to zależy.
Co to są cząsteczki?
Naukowcy spekulowali od tysiąclecitajemnica życia, o tym, co dokładnie dzieje się na jego początku. Według najstarszych kultur życie i wszystko - wszystko na tym świecie składa się z podstawowych elementów przyrody - ziemi, powietrza, wiatru, wody i ognia. Jednak z biegiem czasu wielu filozofów zaczęło wysuwać pogląd, że wszystkie rzeczy składają się z drobnych, niepodzielnych rzeczy, których nie można stworzyć ani zniszczyć.
Jednak dopiero po pojawieniu się teorii atomowej iWe współczesnej chemii naukowcy zaczęli postulować, że cząsteczki razem wzięte dały początek podstawowym elementom budulcowym wszystkich rzeczy. Tak pojawił się termin, który w kontekście współczesnej teorii cząstek odnosi się do najmniejszych jednostek masy.
Zgodnie z klasyczną definicją cząsteczka jestto najmniejsza cząsteczka substancji, która pomaga zachować jej właściwości chemiczne i fizyczne. Składa się z dwóch lub więcej atomów, a także grup takich samych lub różnych atomów utrzymywanych razem przez siły chemiczne.
Jak duże są cząsteczki? W piątej klasie historia naturalna (przedmiot szkolny) daje tylko ogólne wyobrażenie o wielkości i kształcie, bardziej szczegółowo zagadnienie to jest badane w liceum na lekcjach chemii.
Przykłady cząsteczek
Cząsteczki mogą być proste lub złożone. Oto kilka przykładów:
- X2O (woda);
- N2 (azot);
- Oh3 (ozon);
- CaO (tlenek wapnia);
- Z6X12Oh6 (glukoza).
Cząsteczki złożone z dwóch lub więcej elementównazywane są połączeniami. Tak więc woda, tlenek wapnia i glukoza są składnikami. Nie wszystkie związki są cząsteczkami, ale wszystkie cząsteczki są związkami. Jak duże mogą być? Jaki jest rozmiar cząsteczki? Powszechnie wiadomo, że prawie wszystko wokół nas składa się z atomów (oprócz światła i dźwięku). Ich całkowita waga będzie masą cząsteczki.
Masa cząsteczkowa
Mówiąc o wielkości cząsteczek, większość naukowców zaczyna od masy cząsteczkowej. To jest całkowita waga wszystkich zawartych w nim atomów:
- Woda, składająca się z dwóch atomów wodoru (każdy o jednej jednostce masy atomowej) i jednego atomu tlenu (16 jednostek masy atomowej), ma masę cząsteczkową 18 (dokładniej 18,01528).
- Glukoza ma masę cząsteczkową 180.
- Bardzo długie DNA może mieć masę cząsteczkową około 1010 (przybliżona waga jednego chromosomu ludzkiego).
Pomiar w nanometrach
Oprócz masy możemy również mierzyć,jaki jest rozmiar cząsteczek w nanometrach. Jednostka wody ma średnicę około 0,27 Nm. DNA ma szerokość 2 nm i może rozciągać się do kilku metrów długości. Trudno sobie wyobrazić, jak takie wymiary zmieszczą się w jednej klatce. Stosunek długości do grubości DNA jest niesamowity. To 1/100 000 000, jak ludzki włos tak długi jak boisko do piłki nożnej.
Kształty i rozmiary
Jak duże są cząsteczki?Występują we wszystkich kształtach i rozmiarach. Woda i dwutlenek węgla należą do najmniejszych, podczas gdy białka należą do największych. Cząsteczki to elementy złożone z atomów, które są ze sobą połączone. Zrozumienie wyglądu cząsteczek było tradycyjnie częścią chemii. Oprócz ich niezrozumiałych dziwnych zachowań chemicznych, jedną z ważnych cech cząsteczek jest ich rozmiar.
Gdzie warto wiedziećjaki jest rozmiar cząsteczek? Odpowiedź na to i wiele innych pytań pomaga w dziedzinie nanotechnologii, ponieważ koncepcja nanorobotów i inteligentnych materiałów z konieczności dotyczy wpływu rozmiarów i kształtów cząsteczek.
Jak duże są cząsteczki?
W klasie 5 podaje historia naturalna na ten temattylko ogólna informacja, że wszystkie cząsteczki składają się z atomów, które są w ciągłym, nieuporządkowanym ruchu. W liceum można już zobaczyć wzory strukturalne w podręcznikach chemii, które przypominają rzeczywisty kształt cząsteczek. Nie można jednak zmierzyć ich długości za pomocą zwykłej linijki, a aby to zrobić, musisz wiedzieć, że cząsteczki są trójwymiarowymi obiektami. Ich obraz na papierze jest rzutem na dwuwymiarową płaszczyznę. Długość cząsteczki zmienia się przez długość wiązań pod jej kątami. Istnieją trzy główne:
- Kąt czworościanu wynosi 109 °, gdy wszystkie wiązania tego atomu z innymi atomami są pojedyncze (tylko jeden myślnik).
- Kąt sześciokąta wynosi 120 °, gdy jeden atom ma jedno wiązanie podwójne z innym atomem.
- Kąt tej linii wynosi 180 °, gdy atom ma dwa wiązania podwójne lub jedno wiązanie potrójne z innym atomem.
Kąty rzeczywiste często różnią się od tych kątów, ponieważ należy wziąć pod uwagę szereg różnych efektów, w tym oddziaływania elektrostatyczne.
Jak sobie wyobrazić rozmiar cząsteczek: przykłady
Jak duże są cząsteczki?W klasie 5 odpowiedzi na to pytanie, jak już powiedzieliśmy, mają charakter ogólny. Uczniowie wiedzą, że rozmiar nazwanych stawów jest bardzo mały. Na przykład, jeśli zamienisz cząsteczkę piasku w jednym ziarenku piasku w całe ziarno piasku, to pod powstałą masą możesz ukryć dom o pięciu piętrach. Jak duże są cząsteczki? Krótka odpowiedź, również bardziej naukowa, jest następująca.
Masa cząsteczkowa jest równa stosunkowimasa całej substancji do liczby cząsteczek substancji lub stosunek masy molowej do stałej Avogadro. Jednostką miary jest kilogram. Średnia masa cząsteczkowa wynosi 10-23-10-26 kg. Weźmy na przykład wodę. Jego masa cząsteczkowa będzie wynosić 3 x 10 -26 kg
Jak wielkość cząsteczki wpływa na siły przyciągania?
Odpowiada za przyciąganie między cząsteczkamijest siłą elektromagnetyczną, która przejawia się poprzez przyciąganie przeciwnych ładunków i odpychanie podobnych ładunków. Siła elektrostatyczna, która istnieje między przeciwnymi ładunkami, dominuje w interakcjach między atomami i między cząsteczkami. Siła grawitacji jest w tym przypadku tak mała, że można ją pominąć.
W tym przypadku rozmiar cząsteczki wpływa na siłęprzyciąganie przez chmurę elektronów przypadkowych zniekształceń wynikających z rozmieszczenia elektronów cząsteczki. W przypadku cząstek niepolarnych wykazujących tylko słabe oddziaływania van der Waalsa lub siły dyspersji, rozmiar cząsteczek ma bezpośredni wpływ na wielkość chmury elektronów otaczającej określoną cząsteczkę. Im jest większy, tym większe i naładowane pole go otacza.
Większa chmura elektronów oznacza, że pomiędzywięcej interakcji elektronicznych może wystąpić z sąsiednimi cząsteczkami. W rezultacie jedna część cząsteczki rozwija tymczasowy dodatni ładunek częściowy, a druga ujemny. W takim przypadku cząsteczka może spolaryzować chmurę elektronów z sąsiedniej. Przyciąganie występuje, ponieważ częściowa dodatnia strona jednej cząsteczki jest przyciągana do częściowej ujemnej strony drugiej.
Wniosek
Jaki jest więc rozmiar cząsteczek?Jak się dowiedzieliśmy, w naukach przyrodniczych można znaleźć jedynie przenośne wyobrażenie o masie i rozmiarze tych najmniejszych cząstek. Ale wiemy, że istnieją proste i złożone połączenia. A druga zawiera taką koncepcję jak makrocząsteczka. Jest to bardzo duża jednostka, taka jak białko, która jest zwykle wytwarzana przez polimeryzację mniejszych podjednostek (monomerów). Zwykle składają się z tysięcy lub więcej atomów.
Najczęstsze makrocząsteczki wbiochemia to biopolimery (kwasy nukleinowe, białka, węglowodany i polifenole) oraz duże cząsteczki niepolimerowe (takie jak lipidy). Syntetyczne makrocząsteczki obejmują popularne tworzywa sztuczne i włókna syntetyczne, a także materiały eksperymentalne, takie jak nanorurki węglowe.
