"Основные положения атомно-молекулярной теории строения вещества "
материал для подготовки к егэ (гиа) по физике (10 класс) на тему

Опорный конспект по теме:

Основные положения молекулярной теории строения вещества

1. Атомы и молекулы(историческая справка).

• Все тела состоят из не очень большого числа простых веществ - химических элементов. Наименьшей частицей элемента является атом.
• Несколько атомов могут образовывать устойчивую систему, называемую молекулой.

Первая атомистическая теория возникла в Древней Греции. Понятие “атом” ввел Демокрит (5-й век до н.э.).  По учению Демокрита:”Ничего не существует, кроме атомов и пустоты…..”; “ Различие всех предметов зависит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке…”.   Эпикур(3-й век до н.э.)  развил и дополнил эти взгляды учением о возможных формах движения атомов.

После длительного средневекового застоя в науке идеи атомизма были возрождены работами Г. Галилея(1564-1642), Р. Бойля(1627-1691),  И. Ньютона(1642-1727),

М.В. Ломоносова(1711-1765) и других ученых.

Современные представления об атомах возникли в 19 веке.

• В 1808 г Дальтон открыл закон кратных отношений: вещества соединяются в одних и тех же простых весовых отношениях, так что некоторое количество одного вещества может прореагировать только с определенным количеством другого.

Например:N2O; N2O2;N2O3 –отношение массы кислорода в этих соединениях равно 1:2:3.

Закон кратных отношений можно объяснить предполагая, что атом неделимая частица, принимающая участие в химических реакциях: с одним и тем количеством атомов одного элемента( в данном случае азота) связано различное число атомов другого элемента.

• 1808 г Гей-Люссака открыл, что в случае газов закон кратных отношений выполняется не только для масс реагирующих веществ, но и для их объемов при постоянных температурах и давлениях. Например: 2 объема водорода, соединяясь с одним объемом кислорода образует 2 объема водяного пара.
• 1811 г Авогадро предположил, что атомы, соединяясь друг с другом образуют молекулы и высказал гипотезу: в равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул.
• На конгрессе химиков 4 сентября 1858 г была принята резолюция, закрепляющая понятия атома  и молекулы.

• В 1865 г Лошмидт впервые определил размеры молекул около 10-8 см и нашел число молекул газа, содержащихся в 1см3 при нормальных условиях:-число Лошмидта.
• В 1908 г Ж.Перрен получил значение числа молекул в 1 моле:- постоянная Авогадро.

2. Атомная единица массы.

• В 1961 г была принята атомная единиц массы (а.е.м.).

Атомная единица массы равна 1/12 массы изотопа углерода .

 .

• Относительная молекулярная масса:    равна отношению массы молекулы(атома) к атомной единице массы.                    ;    

3.  Моль -единица измерения количества вещества.

• Один моль – количество вещества, содержащее столько структурных элементов, сколько их содержится в 0,012 кг углерода.

• Структурный элемент- наименьшая частица(атом, молекула, ион), из которой состоит данное вещество.

• Постоянная Авогадро NA–число структурных элементов в одном моле вещества.

                                            m0C=1,99⋅10-26 кг -масса атома углерода  .

• Количество вещества ν:  - физическая величина, пропорциональная числу  структурных элементов в веществе.               

N –число структурных элементов в веществе.

• Молярная масса М- масса одного моля вещества.  

.

• Масса молекулы:       

4. Размеры молекул.

• Метод тонких пленок.                                do = n⋅10-10м

.     V-объем капли, S-площадь пленки.

5. Структура молекул.

В настоящее время известны 109 элементов: 92 элемента встречаются в природе, остальные получены методами ядерной физики.

 Из этих элементов получено свыше полутора миллиона различных молекул. Относительное содержание основных элементов в земной коре: кислород(47,4 %), кремний(27,7%), алюминий(8,2%), кальций, железо(4,1%), натрий, магний(2,3%).

Возможны два вида молекул: молекулы, содержащие одинаковые атомы, и молекулы, содержащие два и более различных атомов. Структура молекул определяется кулоновским взаимодействием атомов и электронов, валентностью атомов.

Современная физика обладает приборами, позволяющими определять взаимное расположение атомов в любой молекуле.

Например:

• В молекуле СО2 все три атома расположены на одной прямой.
• Молекула воды имеет форму угла величиной 104,5О, в вершине которого находится атом кислорода.
• Молекула ДНК состоит из 108÷1010атомов. Диаметр двойной спирали молекулы около 2 нм, контурная длина достигает 400 мкм.

6. Основные положения молекулярно – кинетической теории.

• Все физические тела состоят из молекул. Молекулы состоят из атомов.
• Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.
• Молекулы взаимодействуют друг с другом – притягиваются либо отталкиваются.

6.1 Экспериментальные доказательства основных положений МКТ.

• С помощью электронных микроскопов получены изображения молекул.
• Беспорядочное движение подтверждается существованием давления газа на стенки сосуда, броуновским движением, диффузией.

6.2 Диффузия.     При контакте двух веществ наблюдается взаимное проникновение

 молекул одного вещества в другое. Например процесс растворение марганцовки в воде , проникновение молекул медного купороса в воду и т.п.

Наиболее быстро протекает диффузия в газах, наиболее медленно протекает диффузия в твердых телах.

• При увеличении температуры скорость  диффузии растет.

6.3 Броуновское движение – хаотическое движение мелких частиц, взвешенных в жидкости и газе.

 1827 г Броун (англ. ботаник) обнаружил беспорядочное движение частиц пыльцы в воде.

• Броуновское движение является следствием хаотического движения молекул жидкости и газа. Молекулы жидкости или газа сталкиваются с твердой частицей, передавая ей некоторый импульс.

6.4 Межмолекулярные силы – силы взаимодействия между молекулами. Имеют электрическую природу, взаимодействие положительных и отрицательных зарядов.

    F                            

                Силы отталкивания

     0         do                                           r   

                        Сила молекулярного взаимодействия

                        Силы притяжения

 График зависимости межмолекулярных сил от расстояния между молекулами

• do- поперечник молекулы,  r- расстояние между центрами молекул.

• Если r = do, сила отталкивания равна силе притяжения. Сила взаимодействия молекул равна нулю.

• Если r•do сила отталкивания больше силы притяжения. Молекулы отталкиваются друг от друга.
• Если r •do сила отталкивания меньше силы притяжения. Молекулы притягиваются друг другу.

6.4 Энергия молекул. 

Молекулы находятся в состоянии хаотического движения, молекулы взаимодействуют друг с другом, следовательно они обладают кинетической и потенциальной энергией:.

• В газообразном состоянии потенциальная энергия взаимодействия молекул пренебрежимо мала по сравнению с кинетической. Поэтому газы не имеют постоянной формы и объема, заполняют весь предоставленный им объем.

• В жидкостях величина потенциальной энергии приблизительно равна кинетической энергии. Поэтому в жидкости молекулы могут скачкообразно перемещаться относительно друг друга. Время “оседлой” жизни 10-8c. C ростом температуры это время уменьшается. Жидкость имеет свойство текучести: сохраняя объем легко меняет форму, принимая форму сосуда.

В твердых телах величина потенциальной энергии взаимодействия молекул значительно больше кинетической энергии. Поэтому в твердых телах молекулы не могут свободно перемещаться , образуют кристаллическую решетку. Твердые тела сохраняют форму и объем. В кристаллической решетке молекулы обладают наименьшей потенциальной энергией( принцип минимума потенциальной