Care este dimensiunea moleculelor? Care sunt dimensiunile moleculei?

Când doi sau mai mulți atomi intră în legături chimice unul cu celălalt, apar molecule. Nu contează dacă acești atomi sunt aceiași sau sunt complet diferiți unul de altul, atât în ​​formă, cât și în mărime. Vom da seama care este mărimea moleculelor și de ce depinde.

Ce sunt moleculele?

De milenii, oamenii de știință au analizat misterul vieții, despre ce se întâmplă exact atunci când este născut. Conform celor mai vechi culturi, viața și totul în această lume constă în elementele de bază ale naturii - pământ, aer, vânt, apă și foc. Cu toate acestea, în timp, mulți filozofi au început să prezinte ideea că toate lucrurile constau în lucruri minuscule, indivizibile care nu pot fi create și distruse.

Cu toate acestea, numai după apariția teoriei atomice și a chimiei moderne, oamenii de știință au început să postuleze că particulele luate în agregat au dat naștere la blocurile de bază ale tuturor lucrurilor. Deci, a existat un termen care, în contextul teoriei particulelor moderne, se referă la cele mai mici unități de masă.

Prin definiția sa clasică, o moleculă este cea mai mică particulă a unei substanțe care ajută la menținerea proprietăților sale chimice și fizice. Este alcătuită din doi sau mai mulți atomi, precum și grupuri de atomi identici sau diferiți, reținuți împreună de forțele chimice.

Care este dimensiunea moleculelor? În clasa a 5-a, istoria naturală (un subiect de școală) oferă doar o idee generală despre dimensiuni și forme, iar această întrebare este studiată mai detaliat în clasele superioare de lecție de chimie.

Exemple de molecule

Moleculele pot fi simple sau complexe. Iată câteva exemple:

• H₂O (apă);
• N₂ (Azot);
• O₃ (Ozone);
• CaO (oxid de calciu);
• C₆H₁₂O₆ (Glucoza).

Moleculele formate din două sau mai multe elemente sunt numite compuși. Astfel, apa, oxidul de calciu și glucoza sunt compuse. Nu toți compușii sunt molecule, dar toate moleculele sunt compuși. Cât de mari pot fi ele? Care este dimensiunea moleculei? Cunoscut este faptul că aproape totul din jurul nostru este format din atomi (cu excepția luminii și sunetului). Greutatea lor totală va fi masa moleculei.

Greutate moleculară

Vorbind despre dimensiunea moleculelor, majoritatea oamenilor de știință sunt respinși de greutatea moleculară. Aceasta este greutatea totală a tuturor atomilor care intră în ea:

• Apa, formată din doi atomi de hidrogen (având o unitate de masă atomică) și un atom de oxigen (16 unități de masă atomică), are o greutate moleculară de 18 (mai exact, 18,01528).
• Glucoza are o greutate moleculară de 180.
• ADN-ul, care este foarte lung, poate avea o masă moleculară care este de aproximativ 1010 (greutatea aproximativă a unui cromozom uman).

Măsurarea în nanometri

În plus față de masă, putem măsura și mărimea moleculelor în nanometri. Unitatea de apă este de aproximativ 0,27 Nm. ADN-ul ajunge la 2 Nm în diametru și se poate întinde la câțiva metri în lungime. Este greu de imaginat cum se pot potrivi astfel de dimensiuni într-o singură celulă. Raportul lungimea și grosimea ADN-ului este surprinzător. Este de 1/100 000 000, este ca un păr uman cu o lungime pe un teren de fotbal.

Forme și mărimi

Care este dimensiunea moleculelor? Ele vin în diferite forme și dimensiuni. Apa și dioxidul de carbon sunt unul dintre cele mai mici, iar proteinele sunt printre cele mai mari. Moleculele sunt elemente formate din atomi care sunt legați între ei. Înțelegerea aspectului moleculelor este în mod tradițional o parte a chimiei. Pe lângă comportamentul lor chimic incomprehensibil ciudat, una dintre caracteristicile importante ale moleculelor este dimensiunea lor.

Unde poate fi deosebit de utilă cunoașterea mărimii moleculelor? Răspunsul la această și multe alte întrebări ajută în domeniul nanotehnologiei, deoarece conceptul de nanobot și materiale inteligente se ocupă în mod necesar de efectele dimensiunilor și formelor moleculare.

Care este dimensiunea moleculelor?

În clasa a 5-a, știința naturală pe acest subiect oferă numai informații generale că toate moleculele constau din atomi care sunt în mișcare aleatorie constantă. În clasele superioare se pot vedea deja formule structurale din manualele de chimie care seamănă cu forma actuală a moleculelor. Cu toate acestea, este imposibil să le măsurați lungimea folosind o riglă convențională și, pentru a face acest lucru, trebuie să știți că moleculele sunt obiecte tridimensionale. Imaginea lor pe hârtie este o proiecție pe un plan bidimensional. Lungimea moleculei se modifică cu ajutorul legăturilor lungimilor unghiurilor sale. Există trei principale:

• Unghiul tetraedrului este de 109 °, când toate legăturile acestui atom cu toți ceilalți atomi sunt unice (doar o singură linie).
• Unghiul hexagonului este de 120 °, când un atom are o dublă legătură cu un alt atom.
• Unghiul liniei este de 180 °, atunci când atomul are fie două legături duble, fie unul triplu cu alt atom.

Unghiurile reale diferă adesea de aceste unghiuri, deoarece este necesar să se ia în considerare o varietate de efecte diferite, inclusiv interacțiunile electrostatice.

Cum să ne imaginăm dimensiunea moleculelor: exemple

Care este dimensiunea moleculelor? În clasa 5, răspunsurile la această întrebare, așa cum am spus, sunt de natură generală. Școlii știu că dimensiunea compușilor numiți este foarte mică. De exemplu, dacă transformați o moleculă de nisip într-o singură granulă de nisip într-un întreg nisip de nisip, atunci sub masa rezultată ați putea ascunde casa în cinci etaje. Care este dimensiunea moleculelor? Răspunsul scurt, care este și mai științific, are următoarea formă.

Masa moleculară este echivalentă cu raportul dintre masa întregii substanțe și numărul de molecule din substanță sau raportul de masă molară față de constanta Avogadro. Unitatea de măsură este kilogram. Greutatea moleculară medie este de 10^-23-10^-26 kg. Luați, de exemplu, apă. Greutatea sa moleculară va fi de 3 x 10 ^-26 kg.

Cum influențează dimensiunea moleculei forțele de atracție?

Responsabil pentru atracția dintre molecule este forța electromagnetică, care se manifestă prin atragerea de opuși și repulsia acuzațiilor similare. Forța electrostatică care există între acuzațiile opuse domină în interacțiunile dintre atomi și între molecule. Forța gravitațională este atât de mică în acest caz încât poate fi neglijată.

În acest caz, dimensiunea moleculei afectează forța de atracție prin norul electronic al distorsiunilor aleatorii care apar atunci când sunt distribuite electronii moleculei. În cazul particulelor nepolare care prezintă numai interacțiuni slabe de van der Waals sau forțe de dispersie, dimensiunea moleculelor are un efect direct asupra magnitudinii norului de electroni care înconjoară această moleculă. Cu cât este mai mare, cu atât este mai încărcat câmpul care îl înconjoară.

Un nor de electroni mai mare înseamnă că pot interveni mai multe interacțiuni electronice între moleculele învecinate. Ca urmare, o parte a moleculei dezvoltă o sarcină temporară pozitivă temporară, iar cealaltă - una negativă. Când se întâmplă acest lucru, molecula poate polariza norul de electroni din norul învecinat. Atragerea se produce deoarece partea parțială pozitivă a unei molecule este atrasă de partea parțială negativă a celeilalte.

concluzie

Deci, care este mărimea moleculelor? În istoria naturală, după cum am aflat, se poate găsi doar o idee figurativă a masei și dimensiunilor acestor particule minuscule. Dar știm că există conexiuni simple și complexe. Iar al doilea poate include un astfel de lucru ca o macromolecule. Aceasta este o unitate foarte mare, de exemplu o proteină, care este de obicei creată prin polimerizarea unor subunități mai mici (monomeri). Ele cuprind de obicei mii de atomi sau mai mult.

Cele mai frecvente macromolecule din biochimie sunt biopolimerii (acizi nucleici, proteine, carbohidrați și polifenoli) și molecule nepolimerice mari (cum ar fi lipidele). Macromoleculele sintetice includ materialele plastice convenționale și fibrele sintetice, precum și materiale experimentale, cum ar fi carbon nanotuburi.