Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. И так продолжаем с того места на котором мы остановились на прошлой лекции. И так на качественном уровне мы познакомились с Броуновским движением и с механизмом Броуновского движения, ну а теперь как же проверить количественно справедливость второго положения молекулярно-кинетической теории. Т.е что молекулы действительно движутся хаотично, полностью случайно, т.е не упорядоченно. и это удалось сделать знаменитому Альберту Эйнштейну в том самом 1905 году, когда он создал специальную теорию относительности (СТО). Эйнштейн рассчитал среднее значение перемещения частицы в зависимости от времени. Эйнштейн предположил, что частица изменяет свое положение под действием абсолютно случайного на нее воздействия молекул окружающих ее и оказалось, что если мы возьмем и проведем очень много опытов и в этих опытах измерим модуль перемещения частицы
И так мы с вами познакомились в очень общих чертах с законом абсолютно хаотического движения молекул, но это пока для нас не очень понятно и не совсем интересно, а вот другой опыт, который позволил не только подтвердить хаотичность движения молекул, но и измерить массу молекулы кислорода впервые. Этот опыт провел Жан Батист Перрен.
И так мы с вами посмотрели на опыт Перрена, а теперь давайте посмотрим на совершенно другую ситуацию...
И так мы с вами доказали второе положение молекулярно-кинетической теории. Теперь давайте перейдем к третьему положению молекулярно-кинетической теории.
И так мы подтвердили все три положения молекулярно-кинетической теории, ну а теперь давайте поговорим о массе молекул.
И так... мы знаем, что масса молекул очень мала, поэтому понятно, что измерять массу в килограммах крайне не удобно и лучше ее измерять в каких-то других единицах, которые имеют такой же масштаб и такой же порядок как масса самих молекул. И тут физикам очень помогли химики. Оказывается химики не умеют определять массу молекул в килограммах, но они с огромной точностью способны сказать во сколько масса одной молекулы больше, чем масса другой молекулы. Например, они точно знают, что для того, чтобы образовалась молекула воды нужно 2 грамма водорода и 16 граммов кислорода. Если кислорода будет не 16, а 17 грамм, то 1 грамм кислорода не вступит в реакцию и будет в остатке. Образовывая химические соединения можно взвешивая реагенты очень с большой точностью сказать во сколько раз молекула одного вещества больше по массе или меньше массы молекулы другого вещества. Т.е сравнивать мы массы умеем, но, ведь, измерение это всегда сравнение. Значит достаточно договориться, что существует какая-то молекула массу, которой мы примем за единицу и назовем эту единицу определенным образом - атомная единица массы и будем ею пользоваться. Исторически так и было и естественно первой молекулой масса, которой, точнее первым атомом масса которого была принята за единицу был самый легкий атом - атом водорода. И появилась водородная атомная единица массы и все массы других атомов и молекул сравнивали с массой атома водорода. Но это оказалось неудобно. Почему? Потому что водород неохотно вступает в реакцию со всеми атомами. Например, очень трудно заставить атом водорода соединится с атомами щелочных металлов, каким-нибудь калием или натрием, а с другой стороны водород хорошо вступает в реакцию с элементами, находящимися в правой части периодической системы, например, с тем же кислородом, втором, хлором. Тогда подумали, давайте возьмем еще одну единицу кислородную. Т.е за единицу массы возьмем 1/16 массы кислорода - это кислородная атомная единица массы...тоже не удобно...потому что кислород плохо вступает в реакцию с химическими элементами, находящимися в той же группе, где и он, т.е на одной вертикале в периодической системе элементов. Но а истина всегда где-то посередине и в качестве эталона массы в современной физики и химии выбрали атом, который легко вступает в химические соединения с огромных количеством других атомов. Это атом углерода. Молекул в состав, которых входит углерод, наверное, рекордно большое количество. Вся органическая химия - это химия углеродных молекул. Но для того, чтобы сохранить преемственность с самой первой водородной единицей, за единицу приняли не массу атома углерода, а 1/12 массы атома углерода - и это величину назвали атомная единица массы.
1 атомная единица массы равняется 1/12 массы атома углерода.
Но мы же знаем, что есть изотопы углерода на пример есть углерод С-6-12, а есть C-6-14. В атомной единице массы берется изотоп того углерода, который наиболее распространен в природе - С-6-12. И так мы записали чему равняется атомная единица массы. А теперь давайте запишем ее строгое определение.
Атомная единица массы - это 1/12 массы атома углерода С-6-12.
В килограммах одна атомная единица массы приблизительно равняется 1,66х10^-27 килограмма. Например...
Еще одна физическая величина, которая используется в молекулярной физике и химии носит название относительная молекулярная масса.
Относительная молекулярная масса вещества - называется физическая величина равная отношению массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома углерода C-6-12.
И давайте приведем пример относительной молекулярной массы молекулы азота.
А теперь давайте посмотрим как находить относительную молекулярную массу молекулы того или иного вещества.
И так мы узнали как находит относительную молекулярную массу молекулы определенного вещества. А если это вещество не простое, а сложное, т.е составное.
Но есть так же необходимость того, что бы определять не массу вещества, а сколько в этом веществе атомов или молекул и тогда приходится вводить физическую величину, которая характеризует сколько в веществе молекул - эта физическая величина носит название количества вещества.
Количество вещества - определяется числом молекул, входящих в тело изготовленное из этого вещества.
На этом мы эту лекцию закончим.