Размеры и массы молекул
Размеры и массы молекул настолько малы, что их обычно не измеряют напрямую. Их оценивают по известным макроскопическим характеристикам вещества: массе, объёму, плотности и количеству вещества.
Согласно постулатам молекулярно-кинетической теории, вещество состоит из огромного числа частиц. Если образец имеет массу \(m\), плотность \(\rho\) и содержит \(N\) молекул, то масса одной молекулы равна \(m_0=\frac{m}{N}\). Число молекул можно найти через количество вещества: \(N=\nu N_A\), где \(N_A\) — постоянная Авогадро.
Основные оценки
Здесь \(M\) — молярная масса, а \(V_0\) — объём, приходящийся на одну молекулу. Если молекулу мысленно считать кубиком, её характерный размер можно оценить так: \(d\approx\sqrt[3]{V_0}\). Это лишь порядок величины: форма молекулы может отличаться от кубической.
В \(1\,\text{см}^3\) воды содержится примерно \(3\cdot10^{22}\) молекул. Объём на одну молекулу порядка \(3\cdot10^{-23}\,\text{см}^3\), поэтому её размер оценивается как \(d\sim10^{-8}\,\text{см}=10^{-10}\,\text{м}\).
Масса одной молекулы — это масса отдельной частицы, а не масса всего образца. Кроме того, размер молекулы \(d\) не равен расстоянию между молекулами: в газе промежутки между частицами обычно намного больше их размеров.
Как изменится число молекул в образце, если его массу увеличить в 2 раза, не меняя вещество?
Главное
- Массу одной молекулы находят как \(m_0=\frac{m}{N}=\frac{M}{N_A}\).
- Объём на одну молекулу равен \(V_0=\frac{V}{N}\), а характерный размер оценивают по формуле \(d\approx\sqrt[3]{V_0}\).
- Это приближённые оценки, потому что молекулы имеют сложную форму и находятся на разных расстояниях друг от друга.