Jaká je velikost molekul? Jaké jsou rozměry molekuly?

Když dva nebo více atomů vstupují do chemických vazeb mezi sebou, objeví se molekuly. Nezáleží na tom, zda jsou tyto atomy stejné nebo zda jsou zcela odlišné od sebe navzájem jak ve formě, tak v rozměru. Zjistíme, jaká je velikost molekul a na čem záleží.

Co jsou to molekuly?

Po tisíciletí vědci uvažovali o tajemství života, o tom, co se stane, když se narodí. Podle nejstarších kultur se život a vše v tomto světě skládá ze základních prvků přírody - země, vzduchu, větru, vody a ohně. Postupně však mnoho filozofů začalo předkládat myšlenku, že všechny věci se skládají z drobných nedělitelných věcí, které nelze vytvořit a zničit.

Avšak teprve po objevení atomové teorie a moderní chemie se vědci začali domnívat, že částečky, které byly shromážděny, vedly ke vzniku základních stavebních prvků všech věcí. Takže tam byl termín, který v kontextu teorie moderních částic odkazuje na nejmenší jednotky hmoty.

Podle své klasické definice je molekula nejmenší částice látky, která pomáhá udržovat její chemické a fyzikální vlastnosti. Skládá se ze dvou nebo více atomů, stejně jako skupiny identických nebo různých atomů držených společně chemickými silami.

Jaká je velikost molekul? V 5. ročníku dává přírodní dějiny (školní předmět) pouze obecnou představu o rozměrech a formách a tato otázka je podrobněji studována v hodinách seniorů v hodinách chemie.

Příklady molekul

Molekuly mohou být jednoduché nebo složité. Zde jsou některé příklady:

• H₂O (voda);
• N₂ (dusík);
• O₃ (ozon);
• CaO (oxid vápenatý);
• C_6.H_12.O_6. (glukóza).

Molekuly sestávající ze dvou nebo více prvků se nazývají sloučeniny. Takže voda, oxid vápenatý a glukóza jsou složené. Ne všechny sloučeniny jsou molekuly, ale všechny molekuly jsou sloučeniny. Jak velké mohou být? Jaká je velikost molekuly? Je známo, že téměř všechno kolem nás tvoří atomy (kromě světla a zvuku). Jejich celková hmotnost bude hmotnost molekuly.

Molekulová hmotnost

Když mluvíme o velikosti molekul, většina vědců je odpuzována molekulovou hmotností. To je celková hmotnost všech atomů, které do něj vstupují:

• Voda, sestávající ze dvou atomů vodíku (majících jednu jednotku atomové hmotnosti) a jednoho atomu kyslíku (16 jednotek atomové hmotnosti), má molekulovou hmotnost 18 (přesněji 18,01528).
• Glukóza má molekulovou hmotnost 180.
• DNA, která je velmi dlouhá, může mít molekulovou hmotnost přibližně 1010 (přibližnou hmotnost jednoho lidského chromozomu).

Měření v nanometrech

Kromě hmotnosti můžeme také měřit, jaká velikost molekul je v nanometrech. Jednotka vody je asi 0,27 Nm napříč. DNA dosahuje průměru 2 Nm a může se roztahovat na několik metrů v délce. Je těžké si představit, jak se takové rozměry vejdou do jedné buňky. Poměr délky a tloušťky DNA je překvapivý. Je to 1/100 000 000, je to jako lidský vlas s délkou na fotbalovém hřišti.

Formy a velikosti

Jaká je velikost molekul? Přicházejí v různých tvarech a velikostech. Voda a oxid uhličitý jsou jeden z nejmenších a bílkoviny patří mezi největší. Molekuly jsou prvky tvořené atomy, které jsou navzájem spojeny. Pochopení vzhledu molekul je tradičně součástí chemie. Kromě jejich nepochopitelně zvláštního chemického chování je jednou z důležitých vlastností molekul jejich velikost.

Kde může být obzvláště užitečná znalost velikosti molekul? Odpověď na tuto a mnoho dalších otázek pomáhá v oblasti nanotechnologie, protože koncept nanobotů a inteligentních materiálů se nutně zabývá účinky molekulárních velikostí a tvarů.

Jaká je velikost molekul?

V 5. třídě přírodní vědy o tomto tématu dávají pouze obecné informace, že všechny molekuly se skládají z atomů, které jsou v neustálém náhodném pohybu. V horních stupních lze už vidět strukturní vzorce v učebnicích chemie, které se podobají skutečné formě molekul. Nicméně je nemožné měřit jejich délku pomocí konvenčního pravítka a za tím účelem musíte vědět, že molekuly jsou trojrozměrné objekty. Jejich obraz na papíře je projekcí na dvojrozměrnou rovinu. Délka molekuly se mění pomocí vazeb délky úhlů. Existují tři hlavní:

• Úhel čtverce je 109 °, když všechny vazby tohoto atomu se všemi ostatními atomy jsou jednoduché (pouze jedna pomlčka).
• Úhel šestiúhelníku je 120 °, když jeden atom má jednu dvojnou vazbu k jinému atomu.
• Úhel linie je 180 °, pokud má atom buď dvě dvojné vazby, nebo jeden trojitý s jiným atomem.

Skutečné úhly se často liší od těchto úhlů, protože je nutné vzít v úvahu řadu různých účinků, včetně elektrostatických interakcí.

Jak si představit velikost molekul: příklady

Jaká je velikost molekul? V platové třídě 5 jsou odpovědi na tuto otázku, jak jsme již řekli, obecné povahy. Školáci vědí, že velikost jmenovaných sloučenin je velmi malá. Například pokud otočíte molekulu písku do jednoho zrna písku do celého zrna písku, pak pod výslednou hmotou byste mohli skrýt dům v pěti podlažích. Jaká je velikost molekul? Krátká odpověď, která je také vědečtější, má následující podobu.

Molekulová hmotnost se rovná poměru hmotnosti celé látky k počtu molekul v látce nebo poměru molární hmotnosti k konstantě Avogadro. Jednotka měření je kilogram. Průměrná molekulová hmotnost je 10^-23-10^-26 kg. Vezměte například vodu. Jeho molekulová hmotnost bude 3 x 10 ^-26 kg.

Jak velikost molekuly ovlivňuje síly přitažlivosti?

Zodpovědným za přitažlivost mezi molekulami je elektromagnetická síla, která se projevuje přitahováním protikladů a odpuzováním podobných nábojů. Elektrostatická síla, která existuje mezi protilehlými náboji, převládá ve vzájemných interakcích mezi atomy a mezi molekulami. Gravitační síla je v tomto případě tak malá, že může být zanedbávána.

V tomto případě velikost molekuly ovlivňuje sílu přitahování elektronickým mrakem náhodných deformací, které vznikají při distribuci elektronů molekuly. V případě nepolárních částic vykazujících pouze slabé interakce s van der Waals nebo disperzní síly má velikost molekul přímý vliv na velikost elektronového oblaku kolem molekuly. Čím je větší, tím více nabité pole, které ho obklopuje.

Větší elektronový mrak znamená, že mezi sousedními molekulami se mohou vyskytovat více elektronické interakce. Výsledkem je, že jedna část molekuly vytváří dočasný pozitivní částečný náboj a druhý - negativní. Když se to stane, molekula může polarizovat elektronový oblak ze sousedního oblaku. Atrakce nastává, protože částečná pozitivní strana jedné molekuly je přitahována k částečné negativní straně druhé.

Závěr

Tak jaká je velikost molekul? V přírodní historii, jak jsme zjistili, lze najít pouze obrazovou představu o hmotnosti a rozměrech těchto drobných částic. Ale víme, že existují jednoduché a komplexní spojení. A druhý může zahrnovat takovou věc jako makromolekula. Jedná se o velkou jednotku, například bílkovinu, která se obvykle vytváří polymerací menších podjednotek (monomerů). Obvykle se skládají z tisíců atomů nebo více.

Nejběžnější v biochemii makromolekul jsou biopolymery (nukleové kyseliny, proteiny, sacharidy a polyfenoly) a velké nepolymerní molekuly (jako jsou například lipidy). Syntetické makromolekuly zahrnují běžné plasty a syntetická vlákna, stejně jako experimentální materiály, jako je uhlíkových nanotrubiček.