Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) — раздел молекулярной физики, изучающий свойства вещества на основе представлений об их молекулярном строении и определенных законах взаимодействия между атомами (молекулами), из которых состоит вещество.
Основные положения МКТ
? Все вещества состоят из молекул
Это было подтверждено с помощью фотографий, полученных с использованием электронного микроскопа.
? Между молекулами есть промежутки
Существование промежутков доказывают разные объемы жидкостей до смешивания и после нее. Так, объем смеси воды и спирта меньше суммы объемов воды и спирта до их смешивания.
При нагревании промежутки между молекулами увеличиваются, а при охлаждении уменьшаются. Исключение составляет вода и резина. У воды промежутки между молекулами при охлаждении увеличиваются. У резины промежутки между молекулами при нагревании уменьшаются.
? Молекулы движутся
Движение молекул доказывает существование явления диффузии.
Определение
Диффузия — перемешивание веществ без постороннего воздействия.
Чем быстрее молекулы движутся, тем выше температура вещества. И наоборот. Поэтому скорость диффузии зависит от температуры вещества.
Броуновское движение — тепловое движение частиц под действием молекул вещества, в котором эти частицы взвешены.
?Молекулы взаимодействуют
Доказательством служит склеивание двух плоских стекол, смоченных водой. На расстоянии, сравнимых с размерами молекул, заметнее проявляется притяжение. При уменьшении расстояний заметнее проявляется отталкивание.
Свойства твердых, жидких и газообразных веществ
|
Агрегатное состояние вещества |
Сохраняет объем |
Сохраняет форму |
Особые свойства |
|
Твердое тело |
+ |
+ |
– |
|
Жидкость |
+ |
– |
Текучесть |
|
Газ |
– |
– |
Летучесть |
Строение твердых, жидких и газообразных веществ
|
Твердое тело |
Жидкость |
Газ |
|
|
Строение |
|
|
|
|
Расстояние между молекулами |
Сравнимо с размером молекул |
Чуть больше, чем в твердом состоянии |
Многократно превышает размеры молекул |
|
Характер движения |
Колебательное |
Скачкообразное |
Хаотическое |
|
Скорости молекул |
Малы |
Скорее малы |
Огромны |
|
Взаимодействие между молекулами |
Наибольшее |
Меньше, чем у твердых тел |
Наименьшее |
Важно! Химический состав молекул не зависит от агрегатного состояния.
Микроскопические параметры вещества
К микроскопическим параметрам вещества относят параметры одной частицы этого вещества.
Относительная атомная масса
Определение
Относительная атомная масса — значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы (а.е.м.).
Относительная атомная масса обозначается Ar. Это безразмерная величина, определяющаяся как отношение массы атома данного элемента к 1⁄12 массе нейтрального атома изотопа углерода 12C:
Ar=m0112m0C
m0 — масса одного атома, m0С — масса атома углерода.
Внимание! Относительную атомную массу можно узнать из таблицы Менделеева.
Пример №1. Определить по таблице Менделеева относительную атомную массу хлора.
В таблице Менделеева относительная атомная масса указывается под названием химического элемента:
Видно, что Ar = 35,453 а.е.м. При решении задач это значение обычно округляют до 35,5 а.е.м.
Относительная молекулярная масса
Определение
Относительная молекулярная масса — масса молекулы, выраженная в а.е.м.
Относительная молекулярная масса обозначается Mr. Это безразмерная величина, равная сумме относительных масс атомов, входящих в состав молекулы:
Mr=∑Ar
Пример №2. Определить относительную молекулярную массу озона.
В молекуле озона содержится 3 атома кислорода. Следовательно:
Mr=3Ar=16·3=48 (а.е.м.)
Количество вещества
Определение
Количество вещества — физическая величина, отображающая количество молекул (атомов) в веществе.
Количество вещества обозначается как ν («ню»). Единица измерения — моль.
Моль — количество вещества, в котором содержится столько же молекул (атомов), сколько содержится атомов в 12 г углерода.
Количество вещества определяется формулой:
ν=NNA
N — количество молекул (атомов) в веществе, NA — количество частиц в одном моле вещества (постоянная Авогадро).
Единица измерения постоянной Авогадро — 1/моль, или моль–1. В 1 моле содержится 6∙1023 частиц вещества. Именно столько атомов содержит 1 моль (или 12 г) углерода.
Пример №3. В баллоне находится 3∙1025 молекул газа. Определите количество вещества в баллоне.
ν=NNA=3·10256·1023=0,5∙102=50 (моль)
Молярная масса
Определение
Молярная масса — масса одного моля вещества.
Молярная масса обозначается как M. Единица измерения — килограмм на моль (кг/моль, но можно использовать и грамм на моль!). Численно молярная масса равна произведению относительной молекулярной массы на 10–3 (только для килограмма!):
M=Mr•10−3
Пример №4. Определить молярную массу озона.
Относительная молекулярная масса озона равна 48 а.е.м. Поэтому:
M=Mr•10−3=48•10−3 (кгмоль)
Масса молекулы
Масса молекулы — масса одной молекулы вещества, выраженная в килограммах (кг).
Масса молекулы обозначается как m0. Численно она равна отношению молярной массы к количеству частиц вещества в одном моле (или отношению массы вещества к количеству частиц, содержащихся в нем):
m0=MNA=mN
Отсюда отношение количества молекул к постоянной Авогадро равно отношению массы вещества к его молярной массе. Следовательно, количество вещества можно определить также формулой:
ν=mM
Пример №5. Определить массу одной молекулы озона.
m0=MNA=486•1023=8•10−23 (кг)
Плотность, масса вещества и концентрация частиц
Определение
Плотность вещества — масса одного кубического метра вещества.
Плотность вещества обозначается как ρ. Единица измерения — килограммы на кубический метр (кг/м3). Численно плотность равна отношению массы вещества к объему, который оно занимает:
ρ=mV
m — масса вещества, которое занимает объем V.
Определение
Концентрация частиц — физическая величина, равная отношению числа частиц к объему, который они занимают.
Концентрация частиц обозначается как n. Единица измерения — 1/м3. Определяется формулой:
n=NV
Поэтому плотность можно выразить через объем, равный отношению числа частиц к концентрации этих частиц:
ρ=mV=mnN
При делении массы вещества на количество содержащихся в нем частиц мы получим массу одной частицы — m0. Поэтому плотность вещества также равна:
ρ=mnN=m0n
Отсюда концентрация вещества также равна:
n=ρm0
Масса вещества определяется произведением плотности вещества на его объем (или количеством вещества на молярную массу):
m=ρV=νM
Пример №6. Определить массу 5 молей озона.
m=νM=5•48•10−3=240•10−3=0,24 (кг)
Через массу вещества можно также выразить количество этого вещества:
ν=mM=ρVM
Количество атомов и молекул
Количество молекул N определяется произведением количества вещества на число частиц в одном моле или произведением концентрации частиц на объем вещества:
Nмол=νNA=nV
Количество атомов в веществе выражается формулой:
Nатом=kNмол
k — количество атомов в одной молекуле.
Пример №7. В баллоне находится 4 моль газа. Сколько примерно молекул газа находится в баллоне?
Nмол=νNA=4∙6∙1023=24∙1023 (молекул)
Подсказки к задачам
Если двухатомный газ перешел в одноатомное состояние, то 1 моль газа превращается в 2 моля:
ν2 = 2ν1
Но молярная масса при этом уменьшается вдвое:
M2 = 0,5M1
Чтобы перевести плотность из г/см3 в кг/м3, нужно умножить ее значение в г/см3 на 1000:
1 г/см3∙1000 = 1 кг/м3
Если 1 каплю масла объемом V вылить в воду, и она растечется, образовав пленку толщиной в 1 молекулу и площадью S, то диаметр молекулы d будет равен:
d=VS
Объем капли можно вычислить по формуле:
V=mρ
Площадь пятна:
S=πR2=πD24
Задание EF18524
Расстояние между молекулами вещества много больше размеров самих молекул. Двигаясь во всех направлениях, молекулы быстро распределяются по всему сосуду. В каком состоянии находится вещество?
Ответ:
а) в газообразном
б) в жидком
в) в твёрдом
г) в газообразном или жидком
Алгоритм решения
- Выделить из описания параметры, характер которых может указывать на вид агрегатного состояния вещества.
- Установить, какому агрегатному состоянию соответствуют указанные значения этих параметров.
Решение
В условиях задачи обозначается:
- расстояние между молекулами вещества;
- характер движения молекул;
- свойство вещества, связанное с характером заполнения им сосуда.
Если расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул, то вещество находится в газообразном состоянии. Это подтверждают хаотичное движение молекул и способность вещества заполнять весь предоставленный ему объем.
Ответ: а
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор
Задание EF18208
Молекулы газов находятся в среднем на больших расстояниях друг от друга по сравнению с их размерами, силы взаимодействия между ними незначительны. Этим можно объяснить следующие свойства газов.
А. Газ не сохраняет своей формы.
Б. Газ не сохраняет своего объёма.
В. Газ имеет большую сжимаемость.
Какое(-ие) из утверждений правильно(-ы)?
Алгоритм решения
- Установить, как влияет большое расстояние между молекулами на свойства газов.
- Выбрать правильные варианты ответов и записать их в алфавитном порядке.
Решение
Так как между молекулами газа большое расстояние, они слабо взаимодействуют друг с другом. Практически полное отсутствие сил притяжения позволяет двигаться им хаотически, что способствует быстрому заполнению газом объема сосуда. Причем неважно, какой объем и какую форму имеет сосуд. Следовательно, верными ответами можно считать как А, так и Б.
Теперь проверим последний вариант. Газы действительно обладают большой сжимаемостью. Это можно объяснить тем, что отталкиваются молекулы при расстояниях, которые меньше размеров самих молекул. Но в газах это расстояние намного больше. Поэтому, прежде чем возникнет отталкивание, газ можно будет легко сжать в несколько раз. Следовательно, ответ В тоже верен.
Ответ: АБВ
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор
Алиса Никитина | Просмотров: 4.7k
Основные положения МКТ. Масса и размер молекул. Количество вещества. Молекулярная физика
- Подробности
- Обновлено 07.10.2018 21:04
- Просмотров: 1192
МКТ – это просто!
«Ничто не существует, кроме атомов и пустого пространства …» – Демокрит
«Любое тело может делиться до бесконечности» – Аристотель
Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ)
Цель МКТ – это объяснение строения и свойств различных макроскопических тел и тепловых явлений, в них протекающих, движением и взаимодействием частиц, из которых состоят тела.
Макроскопические тела – это большие тела, состоящие из огромного числа молекул.
Тепловые явления – явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел.
Основные утверждения МКТ
1. Вещество состоит из частиц (молекул и атомов).
2. Между частицами есть промежутки.
3. Частицы беспорядочно и непрерывно движутся.
4. Частицы взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются).
Подтверждение МКТ:
1. экспериментальное
– механическое дробление вещества; растворение вещества в воде; сжатие и расширение газов; испарение; деформация тел; диффузия; опыт Бригмана: в сосуд заливается масло, сверху на масло давит поршень, при давлении 10 000 атм масло начинает просачиваться сквозь стенки стального сосуда;
– диффузия; броуновское движение частиц в жидкости под ударами молекул;
– плохая сжимаемость твердых и жидких тел; значительные усилия для разрыва твердых тел; слияние капель жидкости;
2. прямое
– фотографирование, определение размеров частиц.
Броуновское движение
Броуновское движение – это тепловое движение взвешенных частиц в жидкости (или газе).
Броуновское движение стало доказательством непрерывного и хаотичного (теплового) движения молекул вещества.
– открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г.
– дано теоретическое объяснение на основе МКТ А. Эйнштейном в 1905 г.
– экспериментально подтверждено французским физиком Ж. Перреном.
Масса и размеры молекул
Размеры частиц
Диаметр любого атома составляет около 
см.
Число молекул в веществе
где V – объем вещества, Vo – объем одной молекулы
Масса одной молекулы
где m – масса вещества,
N – число молекул в веществе
Единица измерения массы в СИ: [m]= 1 кг
В атомной физике массу обычно измеряют в атомных единицах массы (а.е.м.).
Условно принято считать за 1 а.е.м. :
Относительная молекулярная масса вещества
Для удобства расчетов вводится величина – относительная молекулярная масса вещества.
Массу молекулы любого вещества можно сравнить с 1/12 массы молекулы углерода.
где числитель – это масса молекулы, а знаменатель – 1/12 массы атома углерода
– это величина безразмерная, т.е. не имеет единиц измерения
Относительная атомная масса химического элемента
где числитель – это масса атома, а знаменатель – 1/12 массы атома углерода
– величина безразмерная, т.е. не имеет единиц измерения
Относительная атомная масса каждого химического элемента дана в таблице Менделеева.
Другой способ определения относительной молекулярной массы вещества
Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс химических элементов, входящих в состав молекулы вещества.
Относительную атомную массу любого химического элемента берем из таблицы Менделеева!)
Количество вещества
Количество вещества (ν) определяет относительное число молекул в теле.
где N – число молекул в теле, а Na – постоянная Авогадро
Единица измерения количества вещества в системе СИ: [ν]= 1 моль
1 моль – это количество вещества, в котором содержится столько молекул (или атомов), сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.
Запомни!
В 1 моле любого вещества содержится одинаковое число атомов или молекул!
Но!
Одинаковые количества вещества для разных веществ имеют разную массу!
Постоянная Авогадро
Число атомов в 1 моле любого вещества называют числом Авогадро или постоянной Авогадро:
Молярная масса
Молярная масса (M) – это масса вещества, взятого в одном моле, или иначе – это масса одного моля вещества.
где
– масса молекулы
– постоянная Авогадро
Единица измерения молярной массы: [M]=1 кг/моль.
Формулы для решения задач
Эти формулы получаются в результате подстановки вышерассмотренных формул.
Масса любого количества вещества
и формула для 7 класса
Количество вещества
Число молекул в веществе
Молярная масса
Масса одной молекулы
Связь между относительной молекулярной массой и молярной массой
Молекулярная физика. Термодинамика – Класс!ная физика
Основные положения МКТ. Масса и размер молекул. Количество вещества. —
Взаимодействие молекул. Строение твердых тел, жидкостей и газов. —
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. —
Температура. Тепловое равновесие. Абсолютная шкала температур. —
Уравнение состояния идеального газа. —
Изопроцессы. Газовые законы. —
Взаимные превращения жидкостей и газов. Влажность воздуха. —
Твердые тела. Кристаллические тела. Аморфные тела.
Как найти количество атомов в веществе
Чтобы найти количество атомов в веществе, определите, что это за вещество. Затем найдите его массу и молярную массу. После чего отношение массы и молярной массы умножьте на число Авогадро, которое равно 6,022*1023.
Вам понадобится
- Для определения количества атомов в веществе возьмите точные весы (рычажные или электронные), таблицу Менделеева, манометр, термометр.
Инструкция
Определение количества атомов в чистом веществе
Взвесьте образец исследуемого вещества на точных весах, результат получите в граммах. Убедитесь, что оно состоит из одноатомных молекул. Затем, используя таблицу Менделеева, найдите молярную массу исследуемого вещества, выраженную в граммах на моль. Для этого найдите элемент, соответствующий веществу, из которого состоит тело, и запишите его молекулярную массу. Она и будет равна молярной массе, выраженной в граммах на моль. Например, для железа (Fe) это 55,845 г/моль. Если же точно известен изотоп, например железо 55, то можно брать целое число, правда, чистые изотопы зачастую радиоактивны. Затем массу вещества поделите на его молярную массу, а результат умножьте на 6,022*10^23. Это и будет количество атомов в данной массе вещества.
Количество атомов в сложном веществе
Если вещество состоит из многоатомных молекул, например, вода, молекула которой состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, сделайте следующую последовательность действий. С помощью весов найдите массу образца. Затем запишите его химическую формулу, и с помощью таблицы Менделеева найдите молярную массу каждого из атомов, из которых состоит молекула. В случае с водой это будет водород – 1 грамм на моль, и кислород – 16 грамм на моль. Поскольку водорода 2 атома, умножьте молярную массу на это число, в результате получите общую молярную массу 18 грамм на моль. Затем массу в граммах делим на молярную массу в граммах на моль и умножаем на 6,022*10^23. Результатом будет количество молекул в веществе, это число умножьте на количество атомов в одной молекуле (для воды оно равно 3).
Количество атомов в смесях и сплавах
Если вещество представляет собой смесь нескольких веществ с известными массовыми долями, измерьте его общую массу. Затем найдите массы чистых веществ, умножив массу на соответствующие доли. Например, если бронза содержит 70% меди и 30 % олова, но для получения массы меди умножьте массу образца на 0,7, а для получения массы олова умножите массу образца на 0,3. Далее действуйте, как описано в предыдущих пунктах.
Количество атомов в газе
Если газ находится в нормальных условиях (давление 760 мм рт. ст. и температура 00С), определите объем этого газа геометрическими методами (например, чтобы найти объем газа в комнате, представляющей собой параллелепипед, перемножьте длину, ширину и высоту), выразив его в кубических метрах. Полученное число поделите на 0,0224 и умножьте на 6,022*10^23. Если молекула газа двухатомная, умножьте результат на 2.
Если известны давление, объем и температура газа (давление измеряется манометром, а температура термометром), то найдите произведение давления в Паскалях на объем в куб. метрах, поделите на значение температуры в Кельвинах, и число 8,31. Полученный результат умножьте на 6,022*10^23 и количество атомов в молекуле газа.
Видео по теме
Обратите внимание
Как найти количество атомов в веществе. Чтобы найти количество атомов в веществе, определите, что это за вещество. Затем найдите его массу и молярную массу. После чего отношение массы и молярной массы умножьте на число Авогадро, которое равно 6,022*1023. Вам понадобится.
Полезный совет
Метод основан на связи между атомной (или молекулярной) массой кристаллического вещества, его плотностью, числом Авогадро и неким коэффициентом, который определяют из расстояний между атомами в кристаллической решетке. Зная это число, можно различными способами, которые и были испробованы в 1908-1910 гг., найти число N. Можно собрать α-частицы в цилиндре Фарадея, измерить их заряд и, разделив его на число частиц, получить заряд каждой из них; половина его дает нам элементарный заряд, по которому уже определяется число N…
Источники:
- как определить количество атомов
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
