A. Размеры молекул

Размеры молекул

Размер молекулы является величиной условной. Его оценивают так. Между молекулами наряду с силами притяжения действуют и силы отталкивания, поэтому молекулы могут сближаться лишь до некоторого расстояния d (рис. 1).

Рис. 1

Расстояние предельного сближения центров двух молекул называют эффективным диаметром молекулы d (при этом считают, что молекулы имеют сферическую форму).

В настоящее время существует много методов определения размеров молекул. Самый простой, хотя и не самый точный, состоит в следующем. В твердых и жидких телах молекулы расположены очень близко одна к другой, почти вплотную. Поэтому можно считать, что объем V, занимаемый телом некоторой массы m, приблизительно равен сумме объемов всех его молекул.

Тогда объем одной молекулы будет \(V_{0} =\frac{V}{N},\) где V — объем тела, \(N=\frac{m}{M} \cdot N_{A}\) — число молекул в теле. Следовательно,

\(V_{0} =\frac{V\cdot M}{m\cdot N_{A}}.\)

Так как \(\frac{m}{V} =\rho,\) где ρ — плотность вещества, то

\(V_{0} =\frac{M}{\rho \cdot N_{A}}.\) (6.5)

Считая, что молекула — маленький шарик, диаметр которого d = 2r, где r — радиус, имеем

\(V_{0} = \frac{4}{3} \pi \cdot r^{3} = \frac{\pi \cdot d^{3}}{6}.\)

Подставив сюда значение V₀ (6.5), получим

\(\frac{\pi \cdot d^{3}}{6} = \frac{M}{\rho \cdot N_{A}}.\)

Отсюда

\(d = \sqrt[{3}]{\frac{6M}{\pi \cdot \rho \cdot N_{A}}}.\)

Так, для воды

\(d = \sqrt[{3}]{\frac{6\cdot 18\cdot 10^{-3}}{3,14 \cdot 10^{3} \cdot 6,02 \cdot 10^{23}}} = 3,8 \cdot 10^{-10}\) м.

Размеры молекул различных веществ неодинаковы, но все они порядка 10^-10 м, т.е. очень малы.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 125-126.