Základní principy molekulárně kinetické struktury prezentace látek. Základní principy molekulární kinetické teorie (MKT) Rozměry molekul. Hmotnost molekul. Množství látky Difúze. Brownův pohyb. A) Molekulární kinetická teorie

Snímek 13

Množství látky

V jednotce hmotnosti, 1 kilogramu látky, je různý počet strukturních jednotek – atomů, molekul. Tento počet částic závisí na typu látky.

A v jednotkovém množství látky - 1 mol, tam je

stejný počet částic.

Hliník

N=2,21025 atomů

N=31024 atomů

N=3,31025 molekul

N = 61023 atomů

N = 61023 atomů

N = 61023 molekul

Hliník

Snímek 14

MNOŽSTVÍ LÁTKY

V molekulární kinetické teorii se množství hmoty považuje za úměrné počtu částic. Jednotka množství látky se nazývá mol (mol).

Mol je množství látky obsahující stejný počet částic (molekul), kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku 12C.

Základní

ustanovení

Sklíčko reprodukuje trojrozměrný obraz křemíkového povrchu získaný pomocí mikroskopu atomárních sil.

MKT

Molekulárně kinetická teorie

• studium struktury a vlastností hmoty založené na myšlence existence atomů a molekul jako nejmenších částic chemické látky.
• Leucippus a Democritus - 400 př.nl.
• M. V. Lomonosov - XVIII století. „Příčina tepla a chladu“, „O rotačním pohybu krvinek“.

Z básně „O povaze věcí“ od Tita Lucretia Cara, část 1

Principy věcí jsou tedy jednoduché a husté,

Být pevně sevřen soudržností nejmenších částí,

Ale nebýt nahromaděním jednotlivých částic,

A vyznačuje se spíše věčnou jednoduchostí.

A nelze jim nic vzít, ani přírodu omezit

Už to nedovoluje, šetří semena pro věci.

Pokud ne, nebude nic menšího

Nejmenší těleso se skládá z nekonečných částí:

Polovina má vždy svou druhou polovinu,

A rozdělení nebude nikde omezeno.

Jak tedy rozeznáte nejmenší věc od vesmíru?

Absolutně, věřte mi, nic. Protože ačkoli neexistuje

Vesmír nemá konec, ale i ty nejmenší věci

Budou se skládat z nekonečných částí rovnoměrně.

Zdravý rozum však popírá, že tomu lze věřit

Možná naše mysl, a musíte uznat, že je nevyhnutelná

Existence toho, co je zcela nedělitelné, bytí

V podstatě nejmenší. A pokud existuje,

Je třeba přiznat, že původní těla jsou hustá a věčná.

Kdyby nakonec všechno byla příroda, stvoření věcí,

Přinutil jsem ho znovu se rozdělit na malé kousky,

Zase nikdy nemohla nic oživit.

Koneckonců něco, co v sobě neobsahuje žádné části,

Neexistuje absolutně nic, co by produkovalo hmotu

Musíte mít: kombinace různých hmotností,

Všemožné pohyby, otřesy, ze kterých vznikají věci.

Atom a molekula

• ATOM –

• MOLEKULA - nejmenší stabilní částice látek ,

nejmenší částice chemický prvek ,

který je nositelem jeho chemických vlastností.

mající všechny chemické vlastnosti

a sestávající z identických (jednoduchá látka) nebo různých (složitá látka) atomů spojených chemickými vazbami.

Je nutné jasně rozlišovat mezi pojmy atom a molekula. Například čisté kovy nemají molekulární strukturu: nelze mluvit o „molekule hliníku“, pouze o atomu (atd.) Atom má chemické vlastnosti prvku a molekula má vlastnosti látky.

Tři hlavní ustanovení ICT:

• Všechny látky – kapalné, pevné i plynné – jsou tvořeny z drobných částic – molekul, které se samy skládají z atomů.
• Atomy a molekuly jsou v nepřetržitém chaotickém pohybu.
• Částice na sebe vzájemně působí silami, které jsou elektrické povahy.

Význam atomově-molekulární teorie

Kdyby se v důsledku nějaké globální katastrofy vše nashromáždilo vědecké znalosti by bylo zničeno a pouze jedna fráze by byla předána budoucím generacím živých bytostí, jaký výrok složený z nejméně slov by přinesl nejvíce informací? Domnívám se, že toto je atomová hypotéza: Všechna tělesa se skládají z atomů – malých těles, která jsou v nepřetržitém pohybu, přitahují se na krátkou vzdálenost, ale odpuzují se, pokud je jedno z nich přitlačeno těsněji k druhému. Tato fráze... obsahuje neuvěřitelné množství informací o světě, stačí k tomu zapojit trochu fantazie a trochu ohleduplnosti.

R. Feynman. Přednášky z fyziky, díl 1, s. 23

VÝZNAM STATISTICKÉ MECHANIKY

• Vysvětlení přírodních jevů: difúze, povrchové napětí, tepelná roztažnost těles atp.

• Predikce vlastností nových materiálů.
• Výpočty fyzikální vlastnosti těles: tepelné kapacity, tlak plynu atd.
• Odůvodnění empirických zákonitostí ideální plyn.

STATISTICKÁ MECHANIKA

skládající se

z velkého počtu

Brownův pohyb

Difúze

Izoprocesy

Difúze

• jev pronikání částic jedné látky do prostorů mezi částicemi druhé.
• Rychlost difúze závisí na teplotě a skupenství látky (rychlejší v plynech).

Role v přírodě, technologie

1. Výživa rostlin z půdy.

2. V lidských a zvířecích organismech dochází k vstřebávání živin stěnami trávicích orgánů.

3. Práce čichových orgánů.

4. Cementování.

Požadované ukázky: difúze v plynech, kapalinách, pevných látkách. Závislost rychlosti difúze na teplotě.

Otázky k diskuzi o modelu: důvody difúze, vysvětlení závislosti rychlosti difúze na stavu agregace a teplotě, možné způsoby urychlení a zpomalení difúze.

Dráha Brownovy částice.

• Objevil R. Brown (1827).

• Teorii vytvořili A. Einstein a M. Smoluchowski (1905).

• Teorie byla experimentálně potvrzena v experimentech J. Perrina (1908–1911).

Brownův pohyb - náhodný pohyb malých částic suspendovaných v kapalině nebo plynu, ke kterému dochází vlivem tepelného pohybu molekul.

Brownovy částice se pohybují pod vlivem náhodných srážek molekul. Kvůli chaotickému tepelnému pohybu molekul se tyto dopady nikdy nevyrovnají. Je třeba studentům názorně ukázat, že tepelný pohyb molekul látky a Brownův pohyb jsou rozdílné jevy.

Z básně „O povaze věcí“ od Tita Lucretia Cara, část 2

Abyste lépe pochopili, že hlavní těla** jsou neklidná

Vždy v neustálém pohybu, pamatujte, že neexistuje žádné dno

Vesmír nemá kam a původní těla zůstávají

Nikde na místě, protože prostor nemá žádný konec ani omezení,

Pokud je neměřitelný a rozprostírá se ve všech směrech,

Jak jsem již podrobně prokázal na rozumném základě.

Jakmile je toto stanoveno, pak samozřejmě prvotní těla,

Nikde v té obrovské prázdnotě není klid.

Naopak: neustále poháněn různými pohyby,

Někteří z nich odletí daleko, narazí do sebe,

Některé z nich se rozptýlí jen na krátké vzdálenosti.

Kdo má užší vzájemnou soudržnost, má málo

A otáčet se od sebe na bezvýznamné vzdálenosti,

složitostí svých postav jsou houževnatě zapleteni,

Mocné kořeny kamenů a těl tvoří železo

Vytrvalý, stejně jako všechno ostatní tohoto druhu,

jiní, v malém počtu, plující v obrovské prázdnotě,

otáčejí se a utíkají daleko dozadu

Mezera je dlouhá. Z těchto vzácných

Vzduch a sluneční světlo dodávají nám brilantní.

Mnozí se navíc vznášejí v obrovské prázdnotě

Ty, které jsou vyhozeny z věcí kombinací a znovu

Neuměli se ještě v pohybu spojit s ostatními.

Obraz toho, co jsem nyní popsal, a vzhled

To se děje před námi vždy a před našima očima.

Podívejte se na toto: kdykoli projde sluneční světlo

Prořezává se temnotou do našich domovů svými paprsky,

Mnoho malých těl v prázdnotě, uvidíte, blikat,

Spěchají tam a zpět v zářivé záři světla;

Jako by ve věčném boji bojovali v bitvách a bitvách

Náhle se vrhnou do bitev v oddílech, aniž by znali míru,

Buď se sbíhají, nebo se zase neustále rozlétají.

Dokážete z toho pochopit, jak neúnavně

Původ věcí je ve zmatku v obrovské prázdnotě.

Takto pomáhají porozumět velkým věcem

Malé věci, nastínění způsobů, jak jim porozumět.

Boyleův zákon - Mariotte Boyle-Mariottův zákon říká, že součin absolutního tlaku plynu a jeho specifického objemu v izotermickém procesu (při konstantní teplotě) existuje konstantní hodnota: pv = konst . Gay-Lussacův zákon říká, že kdy konstantní tlak (izobar Gay-Lussacův zákon žádný proces) měrný objem plynné látky (objem konstantní hmotnosti plynu) změny přímo úměrné změně absolutní teploty: proti 1 /proti 2 = T 1 /T 2 . Karlův zákon Charlesův zákon, někdy nazývaný druhý Gay-Lussacův zákon, říká, že při konstantním specifickém objemu se absolutní tlaky plynu mění přímo úměrně ke změně absolutních teplot: p 1 /str 2 = T 1 /T 2 .

Avogadrův zákon Avogadrův zákon říká, že všechny plyny při stejném tlaku a teplotě obsahují stejný počet molekul ve stejných objemech. Z tohoto zákona vyplývá, že hmotnosti dvou stejných objemů různých plynů s molekulovými hmotnostmi μ 1 A μ 2 jsou si rovni: M 1 = m 1 N A M 2 = m 2 N , Daltonův zákon Pracovní tekutinou používanou v termodynamických zařízeních je obvykle směs několika plynů. Například u spalovacích motorů složení produktů spalování, které jsou pracovní tekutinou, zahrnuje vodík, kyslík, dusík, oxid uhelnatý, oxid uhličitý, vodní pára a některé další plynné látky. R cm = p 1 + str 2 + str 3 + ... + r n = Σ R i , Mendělejev - Clayperonova rovnice Jsou-li obě strany stavové rovnice ideálního plynu (Cliperonovy rovnice) vynásobte hmotností plynu M , dostaneme následující výraz: pvM = MRT ,

Stavová rovnice ideálního plynu(Někdy Mendělejev - Clapeyronova rovnice nebo Clapeyronova rovnice) - vzorec stanovující vztah mezi tlakem, molárním objemem a absolutní teplotou ideálního plynu. Rovnice vypadá takto: PVm=RT, kde P je tlak, Vm je molární objem, R je univerzální plynová konstanta ( R= 8,3144598(48) J ⁄ (mol∙K)) T - absolutní teplota, K.

Plynová konstanta - univerzální fyzikální konstanta R, vstupní stavová rovnice 1 žebrání ideální plyn: pv = RT(cm. Clapeyronova rovnice) , Kde R - tlak, proti- hlasitost, T - absolutní teplota. G.p. má fyzikální význam práce expanze 1 molu ideálního plynu za konstantního tlaku při zahřátí o 1°. Na druhou stranu rozdíl v molárních tepelných kapacitách (viz. Tepelná kapacita) při konstantním tlaku a konstantním objemu St - c proti = R(pro všechny vysoce zředěné plyny). G.p. se obvykle vyjadřuje číselně v následujících jednotkách: J/deg-mol.. 8,3143 ± 0,0012 (1964) erg/deg-mol.. .8,314-10 7 cal/deg-mol.. 1,986 l atm/deg-mol.. 82.05-10-3 Univerzální GP, která se nevztahuje na 1 mol, ale na 1 molekulu, se nazývá Boltzmannova konstanta (viz. Boltzmannova konstanta).

Robert Brown(Hnědá, Hnědá) 21.XII.1773–10.VI.1858

• anglický botanik. Brownovy morfologické a embryologické studie měly velká důležitost vybudovat přirozený rostlinný systém. Objevil embryo vak ve vajíčku, stanovil hlavní rozdíl mezi krytosemennými a nahosemennými; objevil archegonii ve vejcích jehličnanů. Poprvé správně popsal jádro v rostlinných buňkách.

• V roce 1827 objevil náhodný pohyb malých (několik mikrometrů nebo méně) částic suspendovaných v kapalině nebo plynu a popsal složité klikaté trajektorie.

Einstein Albert (14.III.1879–18.IV.1955)

• Teoretický fyzik, jeden ze zakladatelů moderní fyziky. Narodil se v Německu, od roku 1893 žil ve Švýcarsku a v roce 1933 emigroval do USA. Tvůrce teorie relativity, teorie fotoelektrického jevu ad. Nobelova cena 1921

V roce 1905 jeho první vážně vědecká práce, věnované Brownovu pohybu: "O pohybu částic suspendovaných v kapalině v klidu, vyplývající z molekulární kinetické teorie."

Marián Smoluchowski (28.5.1872 – 5.9.1917)

• Polský fyzik. Hlavní práce z molekulární fyziky a termodynamiky. Teoreticky zdůvodnil jev teplotního skoku na rozhraní plyn-pevná látka, ukázal omezení klasického výkladu druhého termodynamického zákona, stanovil zákony kolísání rovnovážných stavů atd.

V letech 1905-06 Na základě kinetického zákona distribuce energie vytvořil teorii Brownova pohybu, která prokázala platnost kinetické teorie tepla.

Perrin(Perrin) Jean Baptiste (30.IX.1870–17.IV.1942)

• Francouzský fyzik. Dokázáno, že katodové paprsky jsou proudem nabitých částic. Studoval elektrokinetické jevy a navrhl zařízení pro studium elektroosmózy (1904). Stanovila bimolekulární strukturu tenkých mýdlových filmů. Spolu se svým synem F. Perrinem studoval jevy fluorescence. Nobelova cena (1926).

Perrinova práce na studiu Brownova pohybu poskytla experimentální potvrzení Einstein-Smoluchowski teorie; umožnili Perrinovi získat hodnotu Avogadrova čísla, která byla v dobré shodě s hodnotami získanými jinými metodami, a konečně prokázat reálnost molekul.

Důvod: dopady molekul kapaliny na částici se vzájemně nekompenzují Charakter pohybu závisí na typu kapaliny, velikosti a tvaru částic a teplotě. Brownův pohyb je náhodný souvislý pohyb drobných částic pevného tělesa suspendovaných v kapalině nebo plynu pod dopady molekul kapaliny nebo plynu. Povaha pohybu závisí na typu kapaliny, velikosti a tvaru částic a teplota. R. Brown 1827

Relativní molekulová (nebo atomová) hmotnost látky M r je poměr hmotnosti molekuly (nebo atomu) m 0 dané látky k 1/12 hmotnosti atomu uhlíku m 0C M r (H 2 O) = 21 + 16 = 18 a.u.m. Vypočítejme M r vody H 2 O (k tomu použijeme periodickou tabulku) Mendělejev Jednotka atomové hmotnosti (amu) 1,66 kg

Jeden mol je množství látky, které obsahuje stejný počet molekul nebo atomů, jako je atomů v uhlíku o hmotnosti 12 g. 1 mol jakékoli látky obsahuje stejný počet atomů nebo molekul. Tento počet atomů se označuje N A a nazývá se Avogadrova konstanta na počest italského vědce (19. století). NA = 6.1023 mol-1

Chcete-li používat náhledy prezentací, vytvořte si účet Google a přihlaste se k němu: https://accounts.google.com

Popisky snímků:

Téma lekce: Základní principy molekulární kinetické teorie a

Molekulární kinetická teorie MKT vysvětluje fyzikální jevy a vlastnosti těles z hlediska jejich vnitřní mikroskopické struktury.

V hodinách fyziky se studují fyzikální jevy: mechanické, elektrické, optické. Ve světě kolem nás jsou spolu s nimi běžné tepelné jevy. Tepelné jevy studuje molekulární fyzika.

1. Molekulární fyzika Molekulární fyzika zkoumá strukturu a vlastnosti hmoty na základě MCT.

2. Z historie vývoje MCT Základem MCT je atomistická hypotéza: všechna tělesa v přírodě se skládají z nejmenších strukturních jednotek - atomů a molekul. Doba Teorie vědců Před 2500 lety D r. Řecko Leucippus, Democritus z Abdery vznikl v 18. století. M. V. Lomonosov, vynikající ruský vědec a encyklopedista, považoval tepelné jevy za výsledek pohybu částic tvořících tělesa 19. století. v dílech evropských vědců byl nakonec formulován

M. V. Lomonosov Robert Brown Jean Baptiste Perrin

Základní ustanovení ICT I. Všechny látky se skládají z drobných částic (molekuly, atomy)

Přestože existence molekul a atomů byla stanovena již dávno a jejich velikosti byly dokonce určeny. Teprve v roce 1945 A.A. Lebedevovi se pomocí „elektronového mikroskopu“, který umožňuje zkoumat objekty velmi malých velikostí, podařilo vyfotografovat některé velké proteinové molekuly (albumin).

Molekula látky je nejmenší částice dané látky Molekuly se skládají z ještě menších částic - atomů.

Molekula je nejmenší částice látky, rozměry molekul jsou zanedbatelné.

Každá látka má specifický typ molekuly. U různých látek se molekuly mohou skládat z jednoho atomu (inertní plyny), několika stejných nebo různých atomů nebo dokonce ze stovek tisíc atomů (polymerů). Molekuly různých látek mohou mít tvar trojúhelníku, pyramidy a další. geometrické tvary a také být lineární.

3. Základní ustanovení MCT I. Všechny látky se skládají z částic Pokusy: Mechanické drcení Rozpouštění hmoty Stlačování a natahování těles Při zahřívání se tělesa roztahují Elektronové a iontové mikroskopy Molekuly částic atomy elektrony jádro neutrony protony

Základní ustanovení ICT II. Částice se pohybují nepřetržitě a chaoticky Experimenty: Difúzní Brownův pohyb

Difúze Difúze je proces vzájemného a samovolného pronikání různých látek do sebe, způsobený tepelným pohybem molekul. K difúzi dochází v: plynech, kapalinách, pevných látkách. Molekulová rychlost: V plyn > V kapalina > V pevná látka

Difúze

Difúze

Difúze

Proč se objem těles mění? (hypotéza)

Při zahřívání se objem tělesa zvětšuje a při ochlazování se zmenšuje: pevný kapalný plyn

Brownův pohyb (Robert Brown 1827) Brownův pohyb je tepelný, náhodný pohyb částic suspendovaných v kapalině nebo plynu.

Důvod: dopady molekul kapaliny na částici se vzájemně nekompenzují. Povaha pohybu závisí na typu kapaliny, velikosti a tvaru částic a teplotě. Brownova částice

III. Částice, které na sebe vzájemně působí, se přitahují a odpuzují, to znamená, že mezi nimi existují síly přitahování a odpuzování Experimenty: Lepení Smáčení Pevné látky a kapaliny se obtížně stlačují

Pokud by mezi molekulami nebyly přitažlivé síly, byla by látka za jakýchkoli podmínek v plynném stavu, pouze díky přitažlivým silám se mohou molekuly držet blízko sebe a vytvářet kapaliny a pevné látky. Pokud by neexistovaly žádné odpudivé síly, pak bychom mohli prstem snadno prorazit tlustý ocelový plát. Navíc bez projevu odpudivých sil by hmota nemohla existovat. Molekuly by se navzájem pronikaly a smršťovaly by se na objem jedné molekuly.

Interakce molekul r 0 = d F pr = F z 2. r 0 d F pr > F z r 0 - vzdálenost středů částic d - součet poloměrů interagujících částic

Základní ustanovení MKT Hmota se skládá z drobných částic Částice hmoty se neustále chaoticky pohybují Částice hmoty na sebe vzájemně působí

Molekuly různých látek se vzájemně ovlivňují různě. Interakce závisí na typu molekul a vzdálenosti mezi nimi. To vysvětluje přítomnost různých skupenství látek (kapalné, pevné, plynné)

Částice hmoty se pohybují nepřetržitě a náhodně.

Agregátní skupenství látek pevná látka kapalný plyn led voda pára

Kontrola Na jakém fyzikálním jevu je založen proces solení zeleniny, ryb a masa? V jakém případě probíhá proces rychleji – pokud je solanka studená nebo horká? Na jakém fenoménu je založeno zavařování ovoce a zeleniny? Proč sladký sirup časem chutná jako ovoce? Proč by se cukr a další porézní potraviny neměly skladovat v blízkosti zapáchajících látek?

Domácí úkol Vyplňte tabulku Skupenství látky Vzdálenost mezi částicemi Interakce částic Charakter pohybu částic Pořadí uspořádání částic Zachování tvaru a objemu