Hur stora är molekylerna? Vilka är molekylens dimensioner?

När två eller flera atomer går in i kemikalierbinder med varandra bildas molekyler. Det spelar ingen roll om dessa atomer är lika eller om de är helt olika varandra både till form och storlek. Vi kommer att ta reda på vad storleken på molekylerna är och vad det beror på.

Vad är molekyler?

I årtusenden har forskare funderat pålivets hemlighet, om vad som exakt händer vid dess början. Enligt de äldsta kulturerna består livet och allt i denna värld av naturens grundelement - jord, luft, vind, vatten och eld. Men med tiden började många filosofer framföra tanken att alla saker består av små, odelbara saker som inte kan skapas och förstöras.

Men först efter tillkomsten av atomteorin ochInom modern kemi började forskare postulera att partiklar sammantagna gav upphov till alla tings grundläggande byggstenar. Så dök termen ut, som i modern partikelteoris sammanhang syftar på de minsta massenheterna.

Enligt dess klassiska definition är en molekyldet är den minsta partikeln av ett ämne som hjälper till att bibehålla dess kemiska och fysikaliska egenskaper. Den består av två eller flera atomer, såväl som grupper av samma eller olika atomer som hålls samman av kemiska krafter.

Hur stor är molekylerna? I 5:e klass ger naturhistoria (ett skolämne) endast en allmän uppfattning om storlekar och former, denna fråga studeras mer i detalj i seniorklasserna i kemilektionerna.

Molekylexempel

Molekyler kan vara enkla eller komplexa. Här är några exempel:

• X₂O (vatten);
• H₂ (kväve);
• HANDLA OM₃ (ozon);
• CaO (kalciumoxid);
• C₆X₁₂HANDLA OM₆ (glukos).

Molekyler som består av två eller flera elementkallas anslutningar. Så vatten, kalciumoxid och glukos är sammansatta. Alla föreningar är inte molekyler, men alla molekyler är föreningar. Hur stora kan de vara? Vad är storleken på en molekyl? Det är ett känt faktum att nästan allt runt omkring oss består av atomer (förutom ljus och ljud). Deras totala vikt kommer att vara massan av molekylen.

Molekylär massa

När man talar om storleken på molekyler utgår de flesta forskare från molekylvikt. Detta är den totala vikten av alla dess ingående atomer:

• Vatten, som består av två väteatomer (som har en atommassenhet vardera) och en syreatom (16 atommassaenheter), har en molekylvikt på 18 (närmare bestämt 18,01528).
• Glukos har en molekylvikt på 180.
• DNA som är mycket långt kan ha en molekylvikt som är runt 1010 (den ungefärliga vikten av en mänsklig kromosom).

Mätning i nanometer

Förutom massa kan vi också mäta,hur stor är molekylerna i nanometer. En vattenenhet är cirka 0,27 Nm tvärs över. DNA är upp till 2 nm tvärs över och kan sträcka sig upp till flera meter i längd. Det är svårt att föreställa sig hur sådana dimensioner kan passa i en cell. Förhållandet mellan längd och tjocklek av DNA är fantastiskt. Det är 1/100 000 000, vilket är som ett människohår längden på en fotbollsplan.

Former och storlekar

Hur stor är molekylerna?De finns i olika former och storlekar. Vatten och koldioxid är bland de minsta, proteiner är bland de största. Molekyler är element uppbyggda av atomer som är kopplade till varandra. Att förstå utseendet på molekyler är traditionellt en del av kemin. Förutom deras obegripligt märkliga kemiska beteende är en av molekylernas viktiga egenskaper deras storlek.

Var kan det vara mest användbart att vetavad är storleken på molekylerna? Svaret på denna och många andra frågor hjälper inom nanoteknikområdet, eftersom begreppet nanorobotar och smarta material nödvändigtvis handlar om effekterna av molekylstorlek och form.

Hur stor är molekylerna?

I årskurs 5 ger naturhistoria på detta ämnebara allmän information om att alla molekyler är uppbyggda av atomer som är i konstant slumpmässig rörelse. Redan på gymnasiet kan man se strukturformler i läroböcker i kemi som liknar själva formen på molekyler. Det är dock omöjligt att mäta deras längd med en vanlig linjal, och för att göra detta måste du veta att molekyler är tredimensionella objekt. Deras bild på papper är en projektion på ett tvådimensionellt plan. Längden på en molekyl ändras av bindningarna av längderna av dess vinklar. Det finns tre huvudsakliga:

• Vinkeln för en tetraeder är 109° när alla bindningar av denna atom till alla andra atomer är enkla (endast ett streck).
• Vinkeln för en hexagon är 120° när en atom har en dubbelbindning med en annan atom.
• Linjevinkeln är 180° när en atom har antingen två dubbelbindningar eller en trippelbindning med en annan atom.

Faktiska vinklar skiljer sig ofta från dessa vinklar eftersom en mängd olika effekter måste beaktas, inklusive elektrostatiska interaktioner.

Hur man föreställer sig storleken på molekyler: exempel

Hur stor är molekylerna?I årskurs 5 är svaren på denna fråga, som vi redan har sagt, av generell karaktär. Skolbarn vet att storleken på dessa kopplingar är mycket liten. Till exempel, om du förvandlar en sandmolekyl i ett enda sandkorn till ett helt sandkorn, kan du gömma ett femvåningshus under den resulterande massan. Hur stor är molekylerna? Det korta svaret, som också är mer vetenskapligt, är följande.

Molekylvikten likställs med förhållandetmassan av hela ämnet till antalet molekyler i ämnet, eller förhållandet mellan molmassan och Avogadro-konstanten. Måttenheten är kilogram. Medelmolekylvikten är 10^-23-10^-26 kg. Låt oss ta vatten, till exempel. Dess molekylvikt kommer att vara 3 x 10 ^-26 kg.

Hur påverkar storleken på en molekyl attraktionskrafter?

Ansvarig för attraktion mellan molekylerär en elektromagnetisk kraft, som visar sig genom attraktionen av motsatta och repulsion av liknande laddningar. Den elektrostatiska kraften som finns mellan motsatta laddningar dominerar interaktionerna mellan atomer och mellan molekyler. Gravitationskraften är så liten i det här fallet att den kan försummas.

I detta fall påverkar storleken på molekylen kraftenattraktion genom elektronmolnet av slumpmässiga förvrängningar som uppstår från fördelningen av molekylens elektroner. I fallet med opolära partiklar som endast uppvisar svaga van der Waals-interaktioner eller spridningskrafter, har storleken på molekylerna en direkt effekt på storleken på elektronmolnet som omger den specificerade molekylen. Ju större den är, desto större är det laddade fältet som omger den.

Ett större elektronmoln betyder att mellannärliggande molekyler kan ha fler elektroniska interaktioner. Som ett resultat utvecklar en del av molekylen en tillfällig positiv partiell laddning, medan den andra delen utvecklar en negativ. När detta händer kan molekylen polarisera elektronmolnet hos den intilliggande. Attraktion uppstår eftersom den partiella positiva sidan av en molekyl attraheras till den partiella negativa sidan av den andra.

slutsats

Så vad är storleken på molekylerna?Inom naturvetenskapen, som vi fick reda på, kan man bara hitta en bildlig uppfattning om massan och storleken på dessa minsta partiklar. Men vi vet att det finns enkla och komplexa föreningar. Och den andra kan inkludera en sådan sak som en makromolekyl. Det är en mycket stor enhet, såsom ett protein, som vanligtvis skapas genom polymerisation av mindre subenheter (monomerer). De består vanligtvis av tusentals atomer eller fler.

De mest förekommande makromolekylerna ibiokemi är biopolymerer (nukleinsyror, proteiner, kolhydrater och polyfenoler) och stora icke-polymera molekyler (som lipider). Syntetiska makromolekyler inkluderar konventionella plaster och syntetiska fibrer, såväl som experimentella material som kolnanorör.