MKT är enkelt!
"Ingenting existerar förutom atomer och tomrum..." - Demokrit
"Varje kropp kan dela sig i oändlighet" - Aristoteles
Grundläggande principer för molekylär kinetisk teori (MKT)
Syftet med IKT- detta är en förklaring av strukturen och egenskaperna hos olika makroskopiska kroppar och de termiska fenomen som uppstår i dem, genom rörelsen och interaktionen av partiklarna som utgör kropparna.
Makroskopiska kroppar- det här är stora kroppar som består av ett stort antal molekyler.
Termiska fenomen- fenomen i samband med uppvärmning och kylning av kroppar.
Huvudsakliga uttalanden om IKT
1. Materia består av partiklar (molekyler och atomer).
2. Det finns luckor mellan partiklarna.
3. Partiklar rör sig slumpmässigt och kontinuerligt.
4. Partiklar interagerar med varandra (attraherar och stöter bort).
MKT-bekräftelse:
1. experimentell
- mekanisk krossning av ett ämne; lösa ett ämne i vatten; kompression och expansion av gaser; indunstning; deformation av kroppar; diffusion; Brigmans experiment: olja hälls i ett kärl, en kolv pressar ovanpå oljan, vid ett tryck på 10 000 atm börjar olja sippra genom stålkärlets väggar;
Diffusion; Brownsk rörelse partiklar i en vätska under påverkan av molekyler;
Dålig kompressibilitet av fasta ämnen och vätskor; betydande ansträngning att bryta fasta ämnen; sammanslagning av vätskedroppar;
2. direkt
- fotografering, bestämning av partikelstorlekar.
Brownsk rörelse
Brownsk rörelse är den termiska rörelsen av suspenderade partiklar i en vätska (eller gas).
Brownsk rörelse har blivit bevis på den kontinuerliga och kaotiska (termiska) rörelsen av materiens molekyler.
- upptäcktes av den engelske botanikern R. Brown 1827
- en teoretisk förklaring baserad på MCT gavs av A. Einstein 1905.
- experimentellt bekräftat av den franske fysikern J. Perrin.
Massa och storlek på molekyler
Partikelstorlekar
En atoms diameter är cirka cm.
Antal molekyler i ett ämne
där V är volymen av ämnet, Vo är volymen av en molekyl
Massa av en molekyl
där m är ämnets massa,
N - antal molekyler i ett ämne
SI massenhet: [m]= 1 kg
Inom atomfysik mäts massa vanligtvis i atommassaenheter (amu).
Konventionellt anses det vara 1 amu. :
Relativ molekylviktämnen
För att underlätta beräkningarna införs en kvantitet - ämnets relativa molekylmassa.
Massan av en molekyl av vilket ämne som helst kan jämföras med 1/12 massan av en kolmolekyl.
där täljaren är molekylens massa och nämnaren är 1/12 av kolatomens massa
Detta är en dimensionslös mängd, d.v.s. har inga måttenheter
Relativ atommassa kemiskt element
där täljaren är atomens massa och nämnaren är 1/12 av kolatomens massa
Kvantiteten är dimensionslös, d.v.s. har inga måttenheter
Den relativa atommassan för varje kemiskt element anges i det periodiska systemet.
Ett annat sätt att bestämma den relativa molekylmassan för ett ämne
Den relativa molekylvikten för ett ämne är lika med summan av det relativa atommassor kemiska grundämnen som utgör molekylen av ett ämne.
Vi tar den relativa atommassan för alla kemiska grundämnen från det periodiska systemet!)
Mängd ämne
Mängden ämne (ν) bestämmer det relativa antalet molekyler i kroppen.
där N är antalet molekyler i kroppen och Na är Avogadros konstant
Måttenhet för mängden ämne i SI-systemet: [ν]= 1 mol
1 mol- det här är mängden ämne som innehåller lika många molekyler (eller atomer) som det finns atomer i kol som väger 0,012 kg.
Komma ihåg!
1 mol av valfritt ämne innehåller samma nummer atomer eller molekyler!
Men!
Samma mängder substans för olika ämnen ha olika massor!
Avogadros konstant
Antalet atomer i 1 mol av något ämne kallas Avogadros tal eller Avogadros konstant:
Molar massa
Molar massa (M) är massan av ett ämne som tas i en mol, eller annars är det massan av en mol av ett ämne.
Molekylmassa
- Avogadros konstant
Enhet för molmassa: [M]=1 kg/mol.
Formler för att lösa problem
Dessa formler erhålls genom att ersätta formlerna ovan.
Massa av vilken mängd ämne som helst
Storleken på en molekyl är ett relativt värde. Så här bedöms han. Mellan molekyler, tillsammans med attraktionskrafter, verkar också frånstötande krafter, så molekyler kan bara närma sig varandra till ett visst avstånd d(Fig. 1).
Avståndet för maximal närmande mellan mitten av två molekyler kallas effektiv diameter molekyler d(det antas att molekylerna har en sfärisk form).
För närvarande finns det många metoder för att bestämma storleken på molekyler. Den enklaste, men inte den mest exakta, är följande. I fasta ämnen och vätskor finns molekyler väldigt nära varandra, nästan precis bredvid varandra. Därför kan vi anta att volymen V upptagen av en kropp av någon massa m, ungefär lika med summan volymer av alla dess molekyler.
Då blir volymen för en molekyl \(V_(0) =\frac(V)(N),\) där V- kroppens volym, \(N=\frac(m)(M) \cdot N_(A)\) - antal molekyler i kroppen. Därför,
\(V_(0) =\frac(V\cdot M)(m\cdot N_(A)).\)
Eftersom \(\frac(m)(V) =\rho,\) där ρ är ämnets densitet, då
\(V_(0) =\frac(M)(\rho \cdot N_(A)).\) (6.5)
Förutsatt att en molekyl är en liten boll vars diameter är d = 2r, Var r- radie, det har vi
\(V_(0) = \frac(4)(3) \pi \cdot r^(3) = \frac(\pi \cdot d^(3))(6).\)
Ersätter värdet här V 0 (6,5), får vi
\(\frac(\pi \cdot d^(3))(6) = \frac(M)(\rho \cdot N_(A)).\)
\(d = \sqrt[(3)](\frac(6M)(\pi \cdot \rho \cdot N_(A))).\)
Ja, för vatten
\(d = \sqrt[(3)](\frac(6\cdot 18\cdot 10^(-3))(3.14 \cdot 10^(3) \cdot 6.02 \cdot 10^(23 ))) = 3,8 \cdot 10^(-10)\) m.
Molekylstorlekar olika ämnenär inte lika, men de är alla ca 10 -10 m, d.v.s. mycket liten.
Litteratur
Aksenovich L. A. Fysik i gymnasiet: Teori. Uppdrag. Prov: Lärobok. bidrag till institutioner som tillhandahåller allmän utbildning. miljö, utbildning / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - S. 125-126.
Molär massa av vatten:
Om molekylerna i en vätska är tätt packade och var och en av dem passar in i en kub med en volym av V 1 med revben d, Det .
Volym av en molekyl: ,där: Vm en bön, N A- Avogadros nummer.
Volym av en mol vätska: , där: M- hennes molär massa, - densitet.
Molekyldiameter:
När vi räknar har vi: 
Relativ molekylvikt för aluminium Mr=27. Bestäm dess huvudsakliga molekylära egenskaper.
1. Molär massa av aluminium: M=Mr. 10-3 M = 27. 10 -3
Hitta koncentrationen av heliummolekyler (M = 4,10 -3 kg/mol) under normala förhållanden (p = 10 5 Pa, T = 273 K), deras rot-medelkvadrathastighet och gasdensitet.Från vilket djup i en vattenmassa flyter en luftbubbla upp om dess volym fördubblas? Vi vet inte om temperaturen på luften i bubblan förblir densamma. Om det är samma, så beskrivs uppstigningsprocessen av ekvationen pV=konst . Om det ändras, då ekvationen.
pV/T=konst
Låt oss anta att vi har det mest ogynnsamma resultatet Låt vädret vara mycket varmt och vattentemperaturen på ytan av reservoaren nå +25 0 C (298 K). I botten kan temperaturen inte vara lägre än +4 0 C (277 K), eftersom denna temperatur motsvarar vattnets maximala densitet. Temperaturskillnaden är alltså 21K. I förhållande till den initiala temperaturen är detta värde %%. Dessutom flyter bubblan upp ganska snabbt och det är osannolikt att den hinner värmas upp helt under uppstigningen. Således kommer det verkliga felet att vara betydligt mindre och vi kan helt försumma förändringen i lufttemperaturen i bubblan och använda Boyle-Mariottes lag för att beskriva processen: p 1 V 1 = p 2 V 2, Där: p 1- lufttryck i bubblan på djupet h (p 1 = p atm. + rgh), p 2- lufttryck i bubblan nära ytan. p 2 = p atm.
 |
(p atm + rgh) V = p atm 2V; ;
|
Luften blockeras i ett glas som vänts upp och ner. Problemet säger att glaset börjar sjunka först på ett visst djup. Tydligen, om det släpps på ett djup som är mindre än ett visst kritiskt djup, kommer det att flyta upp (förutsatt att glaset är placerat strikt vertikalt och inte välter).
Nivån över vilken glaset flyter och under vilken det sjunker kännetecknas av lika krafter som appliceras på glaset från olika sidor.
De krafter som verkar på glaset i vertikal riktning är den nedåtriktade gravitationskraften och den uppåtgående flytkraften.
Flytkraften är relaterad till densiteten hos vätskan i vilken glaset är placerat och volymen vätska som förskjuts av den.
Tyngdkraften som verkar på ett glas är direkt proportionell mot dess massa.
Det följer av problemets sammanhang att när glaset sjunker minskar den uppåtriktade kraften. En minskning av flytkraften kan endast inträffa på grund av en minskning av volymen av den undanträngda vätskan, eftersom vätskor är praktiskt taget inkompressibla och vattentätheten vid ytan och på något djup är densamma.
En minskning av volymen förträngd vätska kan uppstå på grund av komprimering av luften i glaset, vilket i sin tur kan uppstå på grund av en ökning av trycket. Temperaturförändringen när glaset är nedsänkt kan ignoreras om vi inte är intresserade av för hög noggrannhet på resultatet. Motsvarande motivering ges i föregående exempel.
Förhållandet mellan gastryck och dess volym vid konstant temperatur uttrycks av Boyle-Mariottes lag.
Vätsketrycket ökar faktiskt med djupet och överförs i alla riktningar, inklusive uppåt, lika.
Hydrostatiskt tryck är direkt proportionellt mot vätskans densitet och dess höjd (nedsänkningsdjup).
Efter att ha skrivit ned som den initiala ekvationen ekvationen som kännetecknar glasets jämviktstillstånd, sekventiellt ersatt de uttryck som hittats under analysen av problemet och löst den resulterande ekvationen för det önskade djupet, kommer vi till slutsatsen att för att få ett numeriskt svar som vi behöver veta värdena för vattentäthet, atmosfärstryck, massglas, dess volym och acceleration av fritt fall.
Alla argument som utförts kan visas på följande sätt:
Eftersom det inte finns några data i problemtexten kommer vi att ställa in det själva.
Given:
Vattnets densitet r=10 3 kg/m 3.
Atmosfärstryck 10 5 Pa.
Glasvolym 200 ml = 2 00. 10 -3 l = 2. 10 -4 m 3.
Glasets massa är 50 g = 5. 10 -2 kg.
Tyngdacceleration g = 10 m/s 2.
Numerisk lösning:
|
Problemet med att en ballong reser sig, precis som problemet med ett sjunkande glas, kan klassas som ett statiskt problem.
Bollen kommer att börja stiga på samma sätt som glaset att sjunka, så snart jämställdheten av krafter som appliceras på dessa kroppar och riktas upp och ner störs. Kulan, precis som glaset, utsätts för tyngdkraften riktad nedåt och flytkraften riktad uppåt.
Flytkraften är relaterad till tätheten hos den kalla luften som omger bollen. Denna densitet kan hittas från Mendeleev-Clapeyrons ekvation.
Tyngdkraften är direkt proportionell mot bollens massa. Bollens massa består i sin tur av skalets massa och massan av varm luft inuti den. Massan av varm luft kan också hittas från Mendeleev-Clapeyron-ekvationen.
Schematiskt kan resonemanget visas enligt följande:
Från ekvationen kan du uttrycka den önskade kvantiteten, uppskatta de möjliga värdena för de kvantiteter som krävs för att få en numerisk lösning på problemet, ersätta dessa kvantiteter i den resulterande ekvationen och hitta svaret i numerisk form.
Ett slutet kärl innehåller 200 g helium. Gas genomgår en komplex process. Förändringen i dess parametrar återspeglas i grafen över volymens beroende av absolut temperatur.1. Uttryck gasens massa i SI.
2. Vilken är den relativa molekylmassan för denna gas?
3. Vilken molmassa har denna gas (i SI)?
4. Vilken mängd ämne finns i kärlet?
5. Hur många gasmolekyler finns det i kärlet?
6. Vad är massan av en molekyl av denna gas?
7. Namnge processerna i avsnitt 1-2, 2-3, 3-1.
8. Bestäm gasvolymen vid punkterna 1,2, 3, 4 i ml, l, m 3.
9. Bestäm gastemperaturen vid punkterna 1,2, 3, 4 vid 0 C, K.
10. Bestäm gastrycket vid punkterna 1, 2, 3, 4 i mm. rt. Konst. , atm, Pa.
11. Avbilda denna process på en graf över tryck kontra absolut temperatur.
12. Avbilda denna process på en graf över tryck kontra volym.
Instruktioner för lösning:
1. Se skick.
2. Den relativa molekylvikten för ett grundämne bestäms med hjälp av det periodiska systemet.
3. M=Mr·10 -3 kg/mol.
7. sid=const - isobarisk; V=konst-isokorisk; T=const - isotermisk.
8. 1 m3 = 103 1; 1 l = 103 ml. 9. T=t+ 273. 10. 1 atm. = 105 Pa = 760 mm Hg. Konst.
8-10. Du kan använda Mendeleev-Clapeyron-ekvationen eller gaslagarna för Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles.
Svar på problemet
| m = 0,2 kg | |||||||
| M r = 4 | |||||||
| M = 4 10-3 kg/mol | |||||||
| n = 50 mol | |||||||
| N = 3 10 25 | |||||||
| m =6,7 10 -27 kg | |||||||
| 1 - 2 - isobarisk | |||||||
| 2 - 3 - isokorisk | |||||||
| 3 - 1 - isotermisk | |||||||
| № | ml | l | m 3 | ||||
| 2 10 5 | 0,2 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 4 10 5 | 0,4 | ||||||
| № | 0 C | TILL | |||||
| № | mmHg | atm | Pa | ||||
| 7,6 10 3 | 10 6 | ||||||
| 7,6 10 3 | 10 6 | ||||||
| 2,28 10 3 | 0,3 10 6 | ||||||
| 3,8 10 3 | 0,5 10 6 | ||||||
 |
 |
||||||
Tunnelmikroskop ger 100 miljoner gångers förstoring. Detta gör det möjligt att mäta storleken på atomer med mycket hög noggrannhet. Sålunda visade sig diametern på kolatomen vara 1,4·10 -8 cm. Storleken på andra atomer är av samma ordning.
Storleken på atomer och molekyler som hittas med andra metoder visar sig vara ungefär densamma.
Dessa dimensioner är så små att de är omöjliga att föreställa sig. Vad kan talet 2,3·10 -8 cm, till exempel, säga dig - storleken på en vätemolekyl? I sådana fall tillgriper de jämförelser. Om ditt huvud till exempel förstoras till storleken på en genomsnittlig stjärna som solen, kommer molekylen att öka till storleken på ditt huvud.
Här är en annan jämförelse. Om vi föreställer oss att alla storlekar i världen har ökat med 10 8 gånger, kommer vätemolekylen att se ut som en boll med en diameter på endast 2,3 cm (medelstorleken på ett plommon), och höjden på en person skulle vara 170 000 km, storleken på en fluga - 10 000 km, tjockleken på ett hår är 10 km, storleken på en röd blodkropp (erytrocyt) är 700 m.
Antal molekyler
Med så små storlekar av molekyler är deras antal i vilken makroskopisk kropp som helst extremt stort. Låt oss beräkna det ungefärliga antalet molekyler i en vattendroppe med en massa på 1 g och därför en volym på 1 cm 3. En vattenmolekyls diameter är ungefär 3·10 -8 cm Om man antar att varje vattenmolekyl, när molekylerna är tätt packade, upptar en volym (3·10 -8 cm) 3, kan man hitta antalet molekyler i en. droppe genom att dividera droppens volym (1 cm 3) med volym per molekyl:
Föreställ dig att jordklotets yta är hård och slät. Det är människor som står nära varandra över hela ytan. Antalet personer i detta fall kommer att vara något mindre än antalet molekyler i 1 cm 3 luft vid normalt atmosfärstryck och temperatur 0 ° C.
Vi måste komma ihåg de grundläggande principerna för molekylär kinetisk teori. Atomer har dimensioner i ordningen 10-8 cm. Bilder av atomer erhållna med ett tunnelmikroskop lämnar inga tvivel om deras existens,
§ 2.2. Massa av molekyler. Avogadros konstant
Massorna av molekyler är mycket små om de uttrycks i gram eller kilogram, men antalet molekyler i makroskopiska kroppar är enormt. Mycket små och mycket stora siffror är besvärliga att hantera. Forskare har hittat ett ganska enkelt sätt att undvika denna olägenhet och karakterisera massorna av molekyler och deras antal i ganska förståeliga siffror, inte långt över hundra. Nu ska du bekanta dig med hur detta går till.
Vattenmolekylmassa
I föregående stycke fick vi reda på att 1 g vatten innehåller 3,7 x 10 22 molekyler. Därför är massan av en molekyl lika med:
Molekyler av andra ämnen har massor av samma ordning, exklusive enorma molekyler av organiska föreningar. Till exempel överstiger massan av en hemoglobinmolekyl massan av en vattenmolekyl med flera tiotusentals gånger.
Relativ molekylvikt
Eftersom massorna av molekyler är mycket små är det lämpligt att använda relativa snarare än absoluta massvärden. Enligt internationell överenskommelse som antogs 1961 jämförs massan av alla molekyler med 
massa av en kolatom* (den så kallade kolskalan av atommassor). Det främsta skälet till att välja kolatommassaskalan är att kol finns i ett stort antal olika organiska föreningar. Detta val möjliggör en mycket exakt jämförelse av atommassorna av tunga grundämnen med massan av en kolatom. Faktor 
införs för att säkerställa att de relativa massorna av atomer är nära heltal. Den relativa massan för en kolatom är exakt 12, och den för en väteatom är ungefär lika med en.
* Mer exakt, med 
atommassa av den vanligaste isotopen kol-12.
Relativ molekylvikt (eller atommassa) för ett ämneM
r
är förhållandet mellan massan av en molekyl (eller atom) av ett givet ämne till
kolatommassaT 0C :
(2.2.1)
De relativa atommassorna för alla kemiska grundämnen mäts noggrant. Genom att addera de relativa atommassorna kan den relativa molekylmassan beräknas. Till exempel är den relativa molekylmassan för vatten H 2 O ungefär lika med 18, eftersom de relativa atommassorna av väte och syre är ungefär lika med 1 och 16: 2-1 + 16 = 18.
Det är klart att vi inte direkt kommer att kunna mäta en så liten partikel av materia. Vi kommer att genomföra ett experiment som vi genom enkla beräkningar kan bestämma storleken på molekylerna. Du har förstås sett tunna färgade filmer som bildas av petroleumprodukter (smörjolja, diesel, etc.) på vattenytan. Färgen på tunna filmer uppstår på grund av överlappning av ljusstrålar som reflekteras från filmens övre och undre yta, ett fenomen som kallas ljusinterferens. Av samma anledning skimrar såpbubblor med regnbågens alla färger.
Du kommer att studera fenomenet störning i fysiklektionerna. Och nu är vi intresserade av filmens tjocklek – har du någonsin undrat hur tjock den är? Att bestämma tjockleken på filmen är mycket enkelt: du måste dela dess volym med ytan. Även forntida sjömän märkte att om vegetabilisk olja hälls på vattenytan, kommer den att spridas på en mycket stor plats (vid den tiden uppstod en ganska märklig åsikt att man på detta sätt kan "lugna" havet under en storm). Förmodligen den första personen som mätte arean av en oljefläck på vatten var den enastående amerikanske vetenskapsmannen och diplomaten Benjamin Franklin (1706-1790), vars bild visas på hundradollarsedeln. Hans mest kända uppfinning är blixtstången (eller snarare, blixtstången). 1774 reste Franklin till Europa för att lösa en annan konflikt mellan England och USA. På fritiden från förhandlingarna experimenterade han med oljefilmer på vattenytan. Till hans förvåning spreds en sked vegetabilisk olja över hela den lilla dammens yta. Om du häller icke-vegetabilisk olja i vattnet, men icke-viskös maskinolja, blir fläcken från den inte så stor: en droppe producerar en cirkel med en diameter på cirka 20 cm. Arean av en sådan film är cirka 300 cm3, volymen av en droppe är cirka 0,03 cm3. Därför är filmtjockleken 0,03 cm1 / 300 cm3 = 0,0001 cm = 0,001 mm - 1 µm. En tusendels millimeter är väldigt litet värde, inte alla mikroskop kan se en partikel av denna storlek.
Men har vi en garanti för att maskinoljemolekylerna sprider sig över vattnet i ett lager? När allt kommer omkring, bara i detta fall kommer tjockleken på filmen att motsvara molekylernas storlek. Vi har ingen sådan garanti, och här är varför. Molekylerna som utgör motorolja kallas hydrofoba (översatt från grekiska "hydrofob" - "rädd för vatten"). De "häftar" ganska bra till varandra, men mycket motvilligt med vattenmolekyler. Om ett ämne som liknar maskinolja hälls på vattenytan, bildar det en ganska tjock (med molekylära standarder) film på den, bestående av hundratals och till och med tusentals molekylära lager. Förutom det faktum att sådana beräkningar är intressanta i sig, har de en stor praktisk betydelse. Till exempel är det till denna dag omöjligt att undvika olyckor med enorma tankfartyg som transporterar olja tusentals kilometer från platsen för dess produktion. Som ett resultat av en sådan olycka kan en enorm mängd olja spilla ut i havet, vilket kommer att ha en skadlig effekt på levande organismer. Olja är mer trögflytande än motorolja, så dess film på vattenytan kan vara något tjockare. I en av olyckorna rann alltså 120 000 ton olja ut och täckte ett område på 500 km3. Som en enkel beräkning visar är den genomsnittliga tjockleken på en sådan film 200 mikron. Filmens tjocklek beror på både typen av olja och vattnets temperatur: i kalla hav, där oljan blir tjockare, är filmen tjockare, i varma hav, där oljan blir mindre trögflytande, är filmen tunnare. Men i vilket fall som helst är olyckan med en stor tanker, när tiotusentals ton olja faller i havet, en katastrof. När allt kommer omkring, om all utspilld olja sprider sig i ett tunt lager, kommer en plats med enormt område att bildas, och det är extremt svårt att eliminera en sådan film.
Är det möjligt att få ett ämne att spridas över vatten så att bara ett lager av molekyler bildas (en sådan film kallas monomolekylär)? Det visar sig att detta är möjligt, men istället för maskinolja eller petroleum måste du ta ett annat ämne. Molekylerna av ett sådant ämne måste ha en så kallad hydrofil (d.v.s. "vattenälskande") grupp av atomer i ena änden och en hydrofob i andra änden. Vad händer om ett ämne som består av sådana molekyler placeras på vattenytan? Den hydrofila delen av molekylerna, som försöker lösas i vatten, kommer att dra molekylen i vatten, medan den hydrofoba delen, som är "rädd" för vatten, envist kommer att undvika kontakt med vatten. Som ett resultat av ett sådant ömsesidigt "missförstånd" kommer molekylerna (om de är lätt "pressade" från sidan med hjälp av en planka) att rada upp sig på vattenytan som visas i fig. 3.1: deras hydrofila ändar är försänkta i vattnet och deras hydrofoba ändar sticker ut.
\6666666666ы/
Ris. 3.1. Det är så molekyler av ytaktiva ämnen är orienterade vid vatten-luftgränsen och bildar en "Langmuir stockade" - uppkallad efter den amerikanske kemisten och fysikern Irving Langmuir (1881-1957), som 1916 skapade teorin om strukturen av sådana lager på ytan av vätskor
Ämnen som beter sig på detta sätt kallas ytaktiva ämnen. Dessa inkluderar till exempel tvål och andra tvättmedel; oljesyra, som är en del av solrosolja; palmitinalkohol, som ingår i palmolja och valolja. Spridningen av sådana ämnen över vattenytan ger mycket tunnare filmer än maskinolja. Detta fenomen har varit känt under lång tid, liknande experiment utfördes redan på 1700-talet. Men bara i sent XIX- i början av 1900-talet, som ett resultat av experiment utförda av den engelske fysikern John William Rayleigh (1842-1919), den tyske fysikern Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) och ett antal andra vetenskapsmän, visades det att filmens tjocklek kan nå så små storlekar som är jämförbara med storlekarna på enskilda molekyler.
I ett av dessa experiment har den engelske kemisten Neil Kensington Adam. De flesta molekyler och joner av ämnen som vi känner till har storlekar av storleksordningen 1 nm. Sålunda är diametern på vätemolekyler ungefär 0,2 nm, jod - 0,5 nm, etylalkohol - 0,4 nm; radien för aluminiumjoner är 0,06 nm, natrium - 0,10 nm, klorid - 0,13 nm, klor - 0,18 nm, jod - 0,22 nm. Men bland molekylerna finns också jättar, vars storlekar, med molekylära standarder, verkligen är astronomiska. I cellkärnorna hos högre djur och växter finns det alltså ärftliga molekyler - deoxiribonukleinsyror (DNA). Deras längd kan överstiga 2 000 000 nm, dvs 2 mm!
För att avsluta detta avsnitt, här är en kort berättelse om den geniala (men inte den mest exakta) metoden som användes 1908 av den franske vetenskapsmannen Jean Perrin för att "väga" molekyler. Som ni vet minskar luftdensiteten med höjden. Tillbaka in tidiga XIXårhundradet utvecklade den franske vetenskapsmannen Pierre Laplace en formel som gör att man kan beräkna trycket på olika höjder. Enligt denna formel sjunker atmosfärstrycket med hälften för varje 6 kms stigning. Detta värde beror naturligtvis på tyngdkraften, såväl som på massan av luftmolekyler. Om luften inte bestod av kväve och syre, utan av mycket lätta vätemolekyler (de är 16 gånger lättare än syremolekyler), skulle en minskning av atmosfärstrycket med hälften observeras på en höjd av inte 6 km, utan cirka 16 gånger mer, dvs ca 100 km. Omvänt, om molekylerna var mycket tunga, skulle atmosfären "pressas" mot jordens yta och trycket skulle snabbt sjunka med höjden.
Resonerar så här. Istället för molekyler bestämde sig Perrin för att använda små bollar av gummigut-färgämne suspenderade i vatten. Han försökte förbereda en suspension (emulsion) med bollar av samma storlek - cirka 1 mikron i diameter. Sedan placerade han en droppe emulsion under ett mikroskop och flyttade mikroskopskruven vertikalt och räknade antalet tuggummikulor på olika höjder. Det visade sig att Laplaces formel är ganska tillämplig på emulsioner: för varje 6 µm ökning minskade antalet bollar i synfältet med hälften. Eftersom 6 km är exakt en miljard gånger större än 6 mikron, drog Perrin slutsatsen att syre- och kvävemolekyler är lika många gånger lättare än tuggummibollar (och deras massa kan redan bestämmas experimentellt).
