Что такое сцепление молекул

Что такое сцепление молекул

Характеристики силы сцепления в твердых телах, жидкостях и газах, примеры

Силы сцепления это межмолекулярные силы притяжения, которые удерживают одни молекулы вместе с другими. В зависимости от интенсивности сил сцепления вещество находится в твердом, жидком или газообразном состоянии. Значение сил сцепления является неотъемлемым свойством каждого вещества.

Это свойство связано с формой и структурой молекул каждого вещества. Важной характеристикой сил сцепления является то, что они быстро уменьшаются при увеличении расстояния. Тогда силы сцепления называются силами притяжения, возникающими между молекулами одного и того же вещества..

Напротив, силы отталкивания являются теми, которые являются результатом кинетической энергии (энергии, обусловленной движением) частиц. Эта энергия заставляет молекулы постоянно двигаться. Интенсивность этого движения прямо пропорциональна температуре, при которой вещество.

Чтобы вызвать изменение состояния вещества, необходимо повысить его температуру посредством передачи тепла. Это вызывает увеличение сил отталкивания вещества, что в конечном итоге может привести к изменению состояния..

С другой стороны, важно и необходимо проводить различие между сплоченностью и присоединением. Связность обусловлена ​​силами притяжения, которые возникают между соседними частицами одного и того же вещества; напротив, адгезия является результатом взаимодействия, которое происходит между поверхностями различных веществ или тел.

Эти две силы связаны между собой в нескольких физических явлениях, которые влияют на жидкости, поэтому важно хорошее понимание как одной, так и другой.

• 1 Характеристики в твердых веществах, жидкостях и газах
  • 1.1 В твердых телах
  • 1.2 В жидкости
  • 1.3 В газах
• 2 примера
  • 2.1 Поверхностное натяжение
  • 2.2 Мениско
  • 2.3 Капиллярность
• 3 Ссылки

Характеристики в твердых телах, жидкостях и газах

В твердом теле

В общем, в твердых телах силы сцепления очень высоки и интенсивны в трех направлениях пространства.

Таким образом, если внешняя сила приложена к твердому телу, между ними происходят только небольшие перемещения молекул..

Кроме того, когда внешняя сила исчезает, силы сцепления достаточно сильны, чтобы вернуть молекулы в исходное положение, восстанавливая положение до приложения силы.

В жидкости

Напротив, в жидкостях силы сцепления велики только в двух пространственных направлениях, в то время как они очень слабы между слоями жидкостей.

Таким образом, когда сила воздействует на жидкость в тангенциальном направлении, эта сила разрывает слабые связи между слоями. Это заставляет слои жидкости скользить друг на друга.

Затем, когда приложение силы заканчивается, силам сцепления не хватает силы, чтобы вернуть молекулы жидкости в исходное положение..

Кроме того, в жидкостях когезия также отражается на поверхностном натяжении, вызванном неуравновешенной силой, направленной внутрь жидкости, действующей на молекулы поверхности.

Аналогично, когезия также наблюдается, когда происходит переход из жидкого состояния в твердое состояние вследствие эффекта сжатия молекул жидкости..

В газах

В газах силы сцепления незначительны. Таким образом, молекулы газов находятся в постоянном движении, так как в их случае силы когезии не могут удерживать их связанными друг с другом.

По этой причине в газах силы когезии могут быть оценены только тогда, когда имеет место процесс сжижения, который происходит, когда газообразные молекулы сжимаются и силы притяжения достаточно сильны, чтобы происходил переход состояния. газообразное до жидкого состояния.

примеров

Силы сцепления часто объединяются с силами сцепления, чтобы вызвать определенные физические и химические явления. Так, например, силы сцепления вместе с силами сцепления позволяют нам объяснить некоторые из наиболее распространенных явлений, которые происходят в жидкостях; случай мениска, поверхностного натяжения и капиллярности.

Следовательно, в случае жидкостей необходимо различать силы сцепления, которые возникают между молекулами одной и той же жидкости; и адгезия, которые находятся между молекулами жидкости и твердого тела.

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение — это сила, которая возникает тангенциально и на единицу длины на краю свободной поверхности жидкости, которая находится в равновесии. Эта сила сжимает поверхность жидкости.

В конечном итоге, поверхностное натяжение возникает из-за того, что силы, возникающие в молекулах жидкости, отличаются на поверхности жидкости от сил, возникающих внутри..

мениск

Мениск — это кривизна, которая создается на поверхности жидкостей, когда заключена в контейнер. Эта кривая возникает из-за того, что поверхность контейнера, в котором она находится, оказывает на жидкость.

Кривая может быть выпуклой или вогнутой, в зависимости от того, являются ли силы между молекулами жидкости и таковыми из контейнера привлекательными — как в случае с водой и стеклом — или отталкивающими, как между ртутью и стеклом.

капиллярность

Капиллярность — это свойство жидкостей, которое позволяет им подниматься или опускаться через капиллярную трубку. Это свойство, которое делает возможным, отчасти, подъем воды внутри растений.

Жидкость поднимается через капиллярную трубку, когда силы сцепления меньше, чем силы сцепления между жидкостью и стенками трубки. Таким образом, жидкость будет продолжать расти до тех пор, пока значение поверхностного натяжения не станет равным весу жидкости, содержащейся в капиллярной трубке..

Напротив, если силы когезии выше, чем силы адгезии, поверхностное натяжение будет понижать жидкость, и форма ее поверхности будет выпуклой.

7 класс

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества
§ 11. Взаимное притяжение и отталкивание молекул

Дело в том, что между молекулами существует взаимное притяжение. Каждая молекула притягивает к себе все соседние молекулы и сама притягивается ими.

Когда мы разрываем нить, ломаем палку или отрываем кусочек бумаги, то преодолеваем силы притяжения между молекулами.

Заметить притяжение между двумя молекулами совершенно невозможно. Когда же притягиваются многие миллионы таких частиц, взаимное притяжение становится значительным. Поэтому трудно разорвать руками верёвку или стальную проволоку.

Притяжение между молекулами в разных веществах неодинаково. Этим объясняется различная прочность тел. Например, стальная проволока прочнее медной. Это значит, что частицы стали притягиваются сильнее друг к другу, чем частицы меди.

Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу. На расстоянии, превышающем размеры самих молекул, притяжение ослабевает. Две капли воды сливаются в одну, если они соприкасаются. Два свинцовых цилиндра сцепляются вместе, если их вплотную прижать друг к другу ровными, только что срезанными поверхностями. При этом сцепление может быть настолько прочным, что цилиндры не удаётся оторвать друг от друга даже при большой нагрузке (рис. 26).

Однако осколки стекла нельзя срастить, даже плотно прижимая их. Из-за неровностей не удаётся их сблизить на то расстояние, на котором частицы могут притянуться друг к другу. Ho если размягчить стекло путём нагрева, то различные части можно сблизить и стекло в этом случае спаивается.

Это значит, что частицы стекла оказались на таком расстоянии, когда действует притяжение между ними.

Соединение кусков металла при сварке или пайке, а также склеивание основано на притяжении молекул друг к другу.

Следовательно, между молекулами (атомами) существует взаимное притяжение, которое заметно только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов).

Попытаемся выяснить, почему между молекулами имеются промежутки. Если молекулы притягиваются друг к другу, то они должны как бы слипнуться. Этого не происходит, потому что между молекулами (атомами) в то же время существует отталкивание.

На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов), заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении — отталкивание.

Многие наблюдаемые явления подтверждают существование отталкивания между молекулами.

Так, например, сжатое тело распрямляется. Это происходит из-за того, что при сжатии молекулы оказываются на таком расстоянии друг от друга, когда начинает проявляться отталкивание.

Некоторые явления, происходящие в природе, можно объяснить притяжением молекул друг к другу, например смачивание твёрдого тела жидкостью.

К пружине подвешивают на нитке стеклянную пластинку так, чтобы её нижняя поверхность была расположена горизонтально (рис. 27). Эту пластинку подносят к сосуду с водой так, чтобы она легла на поверхность воды (рис. 27, а). При отрывании пластинки от воды пружина заметно растянется (рис. 27, б). Это доказывает существование притяжения между молекулами. По растяжению пружины можно судить о том, насколько оно велико. Оторвав пластинку, можно увидеть, что на ней остаётся тонкий слой воды, т. е. пластина смочена водой (рис. 27, в). Значит, при отрывании пластины мы преодолевали притяжение между молекулами воды. Разрыв произошёл не там, где соприкасаются молекулы воды с частицами стекла, а там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом.

Вода смачивает не только стекло, но и кожу, дерево и другие вещества.

Во многих случаях вода может и не смачивать тела. Например, если опустить в воду кусочек воска или парафина, а затем вынуть, то он окажется сухим. Вам хорошо известно, что вода не смачивает и жирные поверхности тел.

Все приведённые примеры можно легко объяснить.

Если жидкость смачивает твёрдое тело, то это значит, что молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам тела.

Когда наблюдается несмачиваемостъ, то это означает, что молекулы жидкости притягиваются сильнее друг к другу, чем к молекулам твёрдого тела.

В быту мы часто сталкиваемся с явлениями смачивания и несмачивания.

Так, например, благодаря явлению смачивания мы можем писать, вытирать мокрые предметы и т. д.

Вопросы:

1. Как взаимодействуют между собой молекулы?

2. Когда заметнее проявляется отталкивание, а когда притяжение между молекулами?

3. Какое явление, наблюдаемое в природе, основано на притяжении молекул твёрдого тела и жидкости?

4. У водоплавающих птиц перья и пух остаются сухими. Какое явление здесь наблюдается?

Задания:

1. Смочите два листочка бумаги: один — водой, другой — растительным маслом. Слипнутся ли они при соприкосновении? Ответ обоснуйте.

2. Кусок мыла сильно прижмите к тарелке, смоченной водой, и проверните несколько раз. Поднимите мыло вверх. Вместе с мылом поднимется и тарелка. Объясните, почему это произошло.

О существовании сил притяжения между молекулами

Опыт I. Опыт со свинцовыми цилиндрами

А.В. Перышкин. Физика 7, стр 30.

Техника безопасности

Нижний цилиндр подвесить к штативу на прочной нити, чтобы в случае отрыва от верхнего не поранить руку.

Цель эксперимента

Доказать существование между молекулами сил взаимного притяжения и их зависимость от расстояния между ними.

Гипотеза:

Взаимное притяжение между молекулами проявляется при малых расстояниях между ними, сравнимых с размерами самих молекул.

Оборудование:

Фото

Описание опыта

Результаты опыта

Объяснение

Опыт 1. Два свинцовых цилиндра вплотную прижимаем друг к другу торцами.

Цилиндры не сцепляются вместе.

Между молекулами существуют силы притяжения. Они становятся заметными только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул. В опыте 1 не удалось сблизить молекулы на малое расстояние, чтобы притяжения между ними были заметны.

Опыты 2 и 3 показывают, что сила притяжения между молекулами заметны при малых расстояниях между ними и они достаточно большие.

Опыт 2. а) С помощью струга зачищаем и выравниваем торцы двух свинцовых цилиндров.

б). Большим усилием прижимаем цилиндры друг к другу свежими срезами.

Цилиндры сцепляются вместе.

Опыт 3. а) За верхний крючок подвесим верхний цилиндр к штативу.

б) К нижнему цилиндру привязываем прочную нить в целях безопасности.

в) К крючку нижнего цилиндра подвешиваем грузики.

Сцепление цилиндров такое, что цилиндры не удается оторвать друг от друга даже при достаточной нагрузке.

Опыт 2. Подъём тарелки мылом

(А.Е. Марон, Е.А. Марон, С. В. Позойский Сборник вопросов и задач Физика 7-9)

Техника безопасности

Осторожность при работе с жидкостью, водой.

Цель эксперимента

Доказать существование сил притяжения между молекулами воды

Гипотеза:

На простом физическом опыте можно доказать существование притяжения между молекулами воды, продемонстрировать явление смачивания

Оборудование:

Фото

Описание опыта

Результаты опыта

Объяснение

Сухие листочки бумаги кладем друг на друга.

Листочки бумаги не прилипают друг к другу

Листочки бумаги имеют шероховатую поверхность, поэтому слабо проявляются силы молекулярного притяжения.

На сухой листочек кладем мокрый листочек бумаги.

Листочки бумаги прилипают друг к другу

Листочки бумаги смачиваются водой. Молеку­лы воды приблизятся к молекулам бумаги настолько, что межмолекулярное притяжение уже будет удерживать листы друг возле друга

Опыт 3.

(А.Е. Марон, Е.А. Марон, С. В. Позойский Сборник вопросов и задач Физика 7-9)

Техника безопасности

Беречь глаза от попадания мыла.

Цель эксперимента

Доказать существование сил притяжения между молекулами воды

Гипотеза:

На простом физическом опыте можно доказать существование притяжения между молекулами воды, продемонстрировать явление смачивания

Оборудование:

Фото

Описание опыта

Результаты опыта

Объяснение

Прижимаем сухое мыло к сухой поверхности тарелки.

Кусок мыла легко отрывается от тарелки, тарелка остается на столе.

Взаимодействие молекул тарелка и мыла было незначительном, так как не удалось сблизить молекулы на малое расстояние.

Между тарелкой и куском мыла образовалась мыльная пена, молекулы которой максимально сблизились с молекулами тарелки, и между ними возникло взаимное притяжение, т.е. тарелка и кусок мыла «склеились».

Наливаем на тарелку воду и сразу сольем. К влажной поверхности тарелки прижимаем кусок мыла, повернем мыло несколько раз и поднимаем вверх.

Тарелка вместе с мылом отрывается от поверхности стола.

Применение рассматриваемого явления на практике.

Притяжение между молекулами на практике для человека может быть полезным и вредным.

Полезное: Пайка, склеивание, сварка.

Вредное: При складывании между полированными стеклами кладут листочки бумаги.

Смачивание:«Нановорсистые» покрытия, гидрофильные и гидрофобные материалы.

Смачивание:Эффект лотоса – эффект крайне низкой смачиваемости поверхности, который можно наблюдать на листьях и лепестках некоторых растений. Несмачиваемость крыльев насекомых. Если крылья насекомых будут смачиваться, насекомые потеряют способность к полету.

Гидрофильные и гидрофобные покрытия в животном и растительном мире.

Интересные факты в рассматриваемом явлении

1. Смочите два листочка бумаги: один – водой, другой – растительным маслом. Слипнутся ли они? Ответ обоснуйте.
2. Оба листочка бумаги смочить маслом и повторить опыт.
3. Проверить разные вещества на смачиваемость: металл и вода, парафин и вода, стекло и вода, жир и парафин и др.
4. Поставить опыты подтверждающие существование сил отталкивания.

Взаимное притяжение и отталкивание молекул — примеры взаимодействия

Известно, что все физические тела состоят из огромного количества молекул. Расстояния между ними сравнимы с их размерами. Почему предметы не распадаются в пыль? Ощутить силу притяжения между двумя частицами невозможно из-за того, что она очень маленькая.

Однако в том случае, когда одновременно действует взаимное притяжение и отталкивание молекул, в которое вовлечено большое их количество, это легко заметить. С такими явлениями человек часто встречается в своей жизни.

Взаимное притяжение молекул

Твёрдые предметы способны сохранять свою цельность. Это происходит благодаря наличию притяжения между мельчайшими частицами вещества — молекулами.

В жидкостях эта связь гораздо слабее, поэтому они способны течь. Это связано с тем, что здесь расстояния между частицами увеличиваются. У газов они ещё больше. Здесь силы притяжения из-за больших расстояний фактически не действуют, позволяя веществу расширяться и заполнять весь доступный объём.

В наличии описанных сил легко убедиться, наблюдая физические явления реальной жизни.

Баланс различных сил, действующих между частицами, имеет важное значение в кристаллах.

Здесь их результатом является образование кристаллической решётки, которая имеет повторяющуюся структуру. При этом молекулы и атомы находятся в строго определённых местах.

Если разделить кусок свинца на две части и отполировать получившийся разрез до блеска, то можно наблюдать необычный эффект. Если обе части прислонить друг к другу, то они прилипнут без всяких видимых причин.

Если поднять одну часть, то другая поднимется вместе с ней. Такое соединение легко выдерживает вес до пяти килограммов. Физика объясняет, что в этом опыте демонстрируется притяжение, существующее между частицами.

Когда человек пытается разломать предмет, то он стремится преодолеть силы, которые притягивают частицы друг к другу. При этом видно, что одни предметы подвергаются воздействию легко, а строение других демонстрируют высокую прочность. Разница между ними состоит в том, что у них различная сила притяжения.

Взаимное отталкивание молекул

Связь между частицами ощущается только на очень маленьком расстоянии. Как только оно начинает значительно превосходить собственные размеры молекул, то сила притяжения резко уменьшается.

В связи с этим возникает вопрос о том, от чего возникает расстояние между ними. Если бы действовало только притяжение, то частицы находились бы вплотную друг к другу, не оставляя промежутков.

Дело в том, что существует также отталкивание. Молекулы устанавливаются на таком расстоянии, когда обе этих силы, направленные противоположно, уравновешиваются.

Можно провести опыт в классе и убедится в действии, которое производит отталкивание. Можно привести такой пример. Если смять резиновую игрушку и отпустить, то она начнёт расправляться до тех пор, пока не примет прежнее положение.

Если части сломанного предмета прислонить друг к другу, то притяжение не возникнет из-за того, что молекулы нельзя подвести на достаточно близкое расстояние, когда такая сила начинает действовать. Эту проблему обычно преодолевают двумя способами:

располагают между частями другие молекулы (например, клей);

может происходить диффузия, когда молекулы одного вещества проникают в другое;

нагревают их, увеличивая подвижность.

Притяжение может быть не только между предметами, состоящими из одного и того же вещества, но и между разными объектами и веществами. Например, если плоский кусок стекла разместить на поверхности воды, а потом поднять его. В этой ситуации заметно, что для этого придётся приложить определённую силу.

Жидкости и твердые тела

Одной из эффектных демонстраций взаимодействия частиц являются капиллярные явления. Жидкость внутри узкой трубочки естественным образом поднимается вверх, преодолевая силу тяжести без дополнительных усилий.

Это явление широко используется в технике и живой природе. Так, в человеческом теле имеется большая сеть капиллярных кровеносных сосудов, работа которой зависит от взаимодействия крови и стенок сосудов.

Нередко бывает так, что опущенное в жидкость тело после поднятия остаётся смоченным. Этот результат говорит о том, что притяжение молекул воды и тела сильнее по сравнению с тем, которое имеется у жидкости.

Иногда, выполняя такой опыт, получают другой результат. Например, парафиновая пластинка, вынутая из воды, останется сухой. В этой ситуации частицы жидкости притягиваются друг к другу с большей силой, чем к пластине.

Явление смачивания или его отсутствия часто используется. Например, водоплавающие птицы, постоянно находясь в воде, тем не менее не смачиваются.

Основные выводы

Силы притяжения и отталкивания, действующие между молекулами, позволяют телам сохранять целостность, удерживая между ними определённые промежутки. Они в разных веществах могут проявляться различным образом.

В жидкостях и газах силы сцепления молекул друг с другом намного слабее, чем в твёрдых телах, а в кристаллах они создают жёсткую решётку высокой прочности.

Интересные факты об атомах и молекулах

Самый легкий из атомов – атом водорода

В периодической таблице химических элементов водород стоит на первом месте. Его ядро состоит лишь из одного протона, вокруг которого вращается единственный электрон. Простейшее строение определяет минимальную массу, которую может иметь атом – 1,008 а.е.м. или 1,7х10-24 г.

На Земле водород существует в виде соединений с другими веществами или образует двухатомную молекулу Н2. Если считать в массовом отношении, на его долю приходится 1% земной коры. Если перевести массу в количество атомов, то содержание водорода окажется более внушительным – 17%. Этот показатель ставит элемент на второе место после кислорода (52%).

Во Вселенной водород составляет 88,6% от общей доли атомов, находящихся в космосе в виде звездного вещества и космической пыли.

Главной молекулой живой природы является молекула ДНК

В молекуле ДНК сосредоточена информация о строении каждой клетки живого организма, словно это проектное бюро города, где собраны подробные планы всех зданий. Внешне она напоминает перевитую веревочную лестницу, состоящую из двух нитей и соединенную водородными связями. ДНК вирусов может представлять одну цепочку.

Информация зашифрована в генах, то есть участках молекулы. Ген представляет собой определенную последовательность нуклеотидов, способных передать код для построения белков и РНК (информационных, транспортных, рибосомных, матричных).

Спираль ДНК человека, если ее вытянуть, протянется почти на 2 м. Это тем более удивительно, что она умещается в ядре размером меньше микрометра. Свернуться в компактную хромосому молекуле помогают нуклеосомы. На них ДНК наматывается, как на катушку.

Пыль – это частица, состоящая из квадриллиона атомов

Пылью называют твердые минеральные или органические частицы размером не более 0,05 мм. Природа образования может быть как естественной, так и связанной с деятельностью человека (антропогенной). В воздух поднимаются вулканический пепел, морская соль, сухая почва, продукты горения после пожаров, пыльца растений. Человек способствует загрязнению воздуха продуктами отопления и горных разработок, выхлопами автотранспорта, удобрениями. Вспашка земли и оголение почвы выкосами травы опасны выветриванием и переносом верхнего слоя грунта ветром.

Если сравнивать твердую взвесь с газообразными загрязнителями воздуха, то последние присутствуют в виде отдельных молекул. Пыль же в каждой частице содержит огромное число молекул и еще большее число атомов.

Атом может иметь электрический заряд

В составе атома электроны несут отрицательный заряд, протоны – положительный. Нейтроны не имеют заряда, то есть нейтральны. Когда количество протонов равно количеству электронов, заряд атома равен нулю. В случае, если электронов больше или меньше, чем протонов, у атома появляется заряд. Он становится ионом.

Ядро, состоящее из нейтронов и протонов, обладает ощутимой массой. Нужно определенное количество энергии, чтобы заставить его терять протоны. Электроны, которые вращаются вокруг него, значительно легче могут перемещаться от одного атома к другому. Добавление электронов приводит к образованию отрицательного заряда, потеря частиц – положительного. Атомы с положительным зарядом называют катионами, атомы с избытком электронов становятся анионами.

Самый тяжелый из атомов – атом урана

Из природных элементов атом урана имеет самую большую массу – 238,0289 а.е.м. В природе находится в основном в виде изотопа U-238. Атом с его 92 протонами чрезвычайно перегружен, при любой возможности выбрасывает протоны и нейтроны с огромной скоростью.

Открыл элемент германский химик Мартин Клапрот в 1789 году при анализе отработанной руды после добычи серебра. «Странное вещество», похожее на металл было диоксидом урана, но выяснилось это только через 50 лет. Клапрот назвал находку в честь далекой планеты, открытой к этому времени Гершелем.

В конце 19 века во Франции Анри Беккерель обнаружил радиоактивность урана, то есть способность терять частицы. Распад может иметь 14 циклов. Уран превращается в радий, радон и другие элементы, образуя на последней стадии свинец.

Слово «атом» происходит из древнегреческого языка и означает «неделимый»

Еще в Древней Греции философ и математик Демокрит предположил, что окружающее состоит из мельчайших частичек. Отсюда произошел термин «атом» или «atomos». Однако подтверждение теория получила только в результате работы ученых в последние 150 лет и с помощью изобретенного микроскопа.

Первое исследование провел англичанин Джон Дальтон на рубеже 18-19 веков. Он установил, что химические элементы вступают в реакции в строго определенном соотношении (закон кратных отношений).

Сейчас мы знаем, что атом представляет собой наименьшую частицу химического элемента и не всегда является неделимым. В состав атома входит ядро с протонами и нейтронами или просто нуклонами от латинского слова «nucleus» – ядро. Снаружи вокруг атома расположено электронное облако.

Стекло не является твердым телом

Твердость вещества – характеристика, основанная на прочности химических связей между атомами и молекулами. В жидкости частицы могут перемещаться относительно друг друга. В твердых телах они лишены такой возможности.

При производстве стекла молекулы кремния, обычно принимающие структуру кристаллической решетки, не успевают занят положенное им место. Стекло быстро остывает и частицы остаются перемешанными хаотично. Такое вещество называют аморфным, однако все же оно твердое.

Вязкость стекла сопоставима с вязкостью свинца, но ведь свинец никто не называет жидкостью. Бытует мнение, что со временем оконные стекла «стекают» вниз. В пример ставят витражи в средневековых храмах. Следует уточнить, что утолщения в их основании появились не с течением времени, а были изначально. Причина кроется в несовершенстве технологии производства.

Молекула меньше яблока во столько же раз, во сколько яблоко меньше Земли

Чтобы представить видимые и невидимые параметры окружающего мира, представим все молекулы одного кубического сантиметра воздуха в виде кирпичей. Их количества хватило бы для покрытия поверхности планеты на высоту 40-этажного дома.

Размеры молекул и атомов настолько малы, что в решении задач молекулярной физики используют относительные величины. Установить их удалось лишь с изобретением электронного микроскопа. Средний диаметр атома и простейшей молекулы составляет порядка 10-10 м. Так, размер молекулы белка – 43х10-10 м. Крупные молекулы достигают 10-7 м.

В ионный микроскоп можно разглядеть строение кристалла и даже определить межатомные расстояния.

Ученые смогли охладить молекулы монофторида стронция практически до абсолютного нуля

Выбор пал на монофторид стронция (SrF) неслучайно. Принцип охлаждения атомов основан на периодическом повторении поглощения и испускания фотонов под воздействием лазера. Таким образом атом теряет кинетическую энергию. Молекулы не настолько чувствительны. Мешает колебательная и вращательная энергия межатомных связей. У фторида стронция эти явления минимальны.

Группа ученых Йельского университета во главе с Д. Демиллем добилась охлаждения молекулы до 300 мкК (0,0003 К). За счет подобранной длины волны лазер погасил вращательные межатомные движения. В дальнейшем молекулы вели себя аналогично атому.

Практически такое достижение в перспективе можно использовать в квантовых компьютерах.

Скорость движения молекул воды может достигать 650 м/с

Молекулы воды находятся в постоянном тепловом движении. Они колеблются с большой частотой (одно колебание за 10-12 … 10-13 с) возле определенного положения, изредка прыгая на освободившееся соседнее место. Скорость движения при этом может приближаться к 600-650 м/с.

И все же молекулы не разлетаются, остаются жидкостью. Происходит это за счет водородных связей. В молекуле H2O пары электронов смещены в сторону кислорода. Водород, оставшийся практически без электрона, представляет собой положительно заряженное ядро. В результате протон водорода притягивает соседние атомы кислорода, образуя прочную межмолекулярную связь.

Благодаря такому сцеплению вода в условиях Земли принимает в основном жидкое состояние, а не кипит как аналогичные гидриды (серы, селена) при –80°С. Водородные связи определяют физические и химические свойства воды, на которых основана жизнь на нашей планете.
©

Молекулярного сцепления

Молекулярная теория трения была предложена Дезагюлье более 100 лет назад, а развитие получила только в XX в. в трудах Гарди, Томлинсона, Де-рягина и других ученых . Наибольший вклад в разработку этой теории внес Б. В. Дерягин. В соответствии с его теорией «трение в случае гладких поверхностей вызывается молекулярной шероховатостью, т. е. силами отталкивания электронных оболочек контактирующих тел, а силы прилипания, или молекулярного притяжения, должны рассматриваться как поправки, объясняющие отклонения от закона Амонтона». Формула, удовлетворительно подтверждающая эту теорию, имеет вид

Здесь же следует сказать несколько слов о работах Далъвиц-Вегенера! . Обсуждая цифры молекулярного сцепления металла подшипника и масла^ авторы выводят цифры 100000 ат и 300—400 от. В слое смазывающего вещеетЫ часть давления сцепления К превращается в давление смачивания Ki вследстврё молекулярного притяжения. Величина этого превращения может быть выведена из соотношения Ki: К = cos в, где в есть краевой угол смазки, как известно, зависящий от природы смачиваемого металла. Поэтому всегда можно подобрать смазку, наиболее подходящую к данному металлу. Если желательно повысить вязкость смазки, то доляша быть повышена сфера действия молекул . Так

Измельчением называют процесс деления твердого тела на части, при котором путем приложения внешних сил преодолеваются силы молекулярного притяжения в измельчаемом твердом теле и образуются новые поверхности.

Поверхностная теория, предложенная Риттингером, исходит из того, что при измельчении работа расходуется на преодоление сил молекулярного притяжения по поверхностям разрушения материала, т. е. по вновь образующимся при измельчении поверхностям. Отсюда следует, что работа, необходимая для измельчения, пропорциональна вновь образующейся поверхности измельчаемого материала.

В основе современной теории устойчивости и коагуляции дисперсной системы, учитывающей силы молекулярного притяжения и электростатического отталкивания,лежат представления,разработанные Б.В. Дерягиным и Л. Д. Ландау .

При /4=0 сольватация также равна нулю. В частности, это имеет место для любой границы раздела внутри фазы. Введение указанной терминологии согласуется с развитыми Дерягиным представлениями о сольватации пограничных слоев жидкости, а также со взглядами П. А. Ребиндера и других авторов. Положительное расклинивающее давление препят-,ствует сближению поверхностей , но наряду с этим существует отрицательное расклинивающее давление, которое представляет собой силы молекулярного притяжения поверхностей, лишенных сольватной оболочки .

Особенности поляризации в полярных средах связаны с диффузно-стью двойного слоя, проявляющейся даже при дипольнои структуре межфазной границы, индуцирующей вторичные диффузные слои в глубине обеих фаз. Учет поляризационных сил особенно важен при построении физической картины электрокоагуляции, в технологии разделения систем с полярными средами, в том числе и очистки природных и сточных вод. Устойчивость дисперсной системы в электрическом поле зависит от знака и величины суммарной энергии взаимодействия, обусловленной энергией молекулярного притяжения, ионно-электростатической энергией отталкивания и энергией диполь-дипольного притяжения ‘.

Все физико-механические свойства таких систем обусловлены тем, что сложные структурные единицы разделены прослойками неструктурированной жидкости, через которые действуют силы молекулярного притяжения, резко ослабленные расстоянием.

сорбированного слоя вокруг частиц приводит при их столкновении к коагуляции. При сближении две одинаково заряженные частицы испытывают одновременно действие двух противоположных сил: молекулярного притяжения и электростатических сил отталкивания. Устойчивость коллоидных систем, в том числе и нефтяных остатков, зависит от соотношения этих сил, изменение которых достигается природой растворителя, добавляемого в систему.

Согласно взглядам, изложенным в работе , низкомолекулярные парафиновые углеводороды растворяют адсорбированные на поверхности асфаль-тенов смолистые и ароматические углеводороды. По Б. В. Деря-гину , при разбавлении дисперсионной среды парафиновыми углеводородами сольватная оболочка сжимается, что также приводит к снижению толщины адсорбированного слоя вокруг частиц и при их столкновении — к коагуляции. При сближении две одноименно заряженные частицы испытывают одновременно действие двух противоположных сил: молекулярного притяжения и электростатических сил отталкивания. Устойчивость коллоидных систем.. в том числе и нефтяных остатков, зависит от соотношения этих сил, изменение которых достигается природой сольвента, добавляемого в коллоидную систему. Введение в систему ароматических углеводородов, склонных к адсорбции на поверхности асфальтенов, способствует повышению толщины сольватных оболочек, что приводит к возрастанию расклинивающего эффекта и предохраняет частицы от слипания.

Предположение, что смолы адсорбируются поверхностью кристаллов парафинов, в результате чего происходит стабилизация дисперсной фазы адсорбционными слоями, не может считаться приемлемым. Хотя адсорбционная теория действия поверхностно-активных веществ может объяснять основные явления, наблюдающиеся в парафинистых нефтепродуктах, тем не менее предполагать, что адсорбция смол происходит на гранях кристаллов парафина, не приходится; это может быть только на ребрах кристаллов, где поле молекулярного притяжения имеет максимальную интенсивность. Все это в достаточной мере подтверждается описанными выше опытами кристаллизации парафинов из раствора масла в пропане в присутствии асфальтенов несмотря на то, что масла содержали, помимо асфальтенов, также и смолы, последние при охлаждении раствора не препятствовали росту кристаллов и собиранию их в друзы. Однако, изложенные выше на-

Трение как сопротивление сдвигу тонких поверхностных слоев рассмотрено в работе Г. Н. Епифанова . Им сделана попытка с единой точки зрения объяснить взаимодействие твердых поверхностей при трении, считая, что оно складывается из молекулярного сцепления поверхностей, зацепления поверхностных неровностей и внедрения элементов одной поверхности в другую. Предполагается, что все эти взаимодействия приводят к сдвигу тонких поверхностных слоев твердых тел, а сила трения и есть сопротивление материала сдвигу. Эти теоретические предпосылки приводят к двучленному закону трения

Цисман указал, что молекулы всех этих веществ состоят из гибких линейных цепочек атомов и что последние сравнительно слабо связаны силами молекулярного сцепления. Этим как раз и объясняется, почему вязкость с температурой изменяется нерезко. Наилучшую вязкостно-температурную характеристику имеют алкилированные силикаты; если в молекуле синтетического смазочного масла увеличивается количество разветвленных цепей или циклических групп или если удлиняется боковая ветвь, то это неблагоприятно сказывается на качестве масла.

Цисман указал, что молекулы всех этих веществ состоят из гибких линейных цепочек атомов и что последние сравнительно слабо связаны силами молекулярного сцепления. Этим как раз и объясняется, почему вязкость с температурой изменяется нерезко. Наилучшую вязкостно-температурную характеристику имеют алкилированные силикаты; если в молекуле синтетического смазочного масла увеличивается количество разветвленных цепей или циклических групп или если удлиняется боковая ветвь, то это неблагоприятно сказывается на качестве масла.

Здесь же следует сказать несколько слов о работах Далъвиц-Вегенера! . Обсуждая цифры молекулярного сцепления металла подшипника и масла^ авторы выводят цифры 100000 ат и 300—400 от. В слое смазывающего вещеетЫ часть давления сцепления К превращается в давление смачивания Ki вследстврё молекулярного притяжения. Величина этого превращения может быть выведена из соотношения Ki: К = cos в, где в есть краевой угол смазки, как известно, зависящий от природы смачиваемого металла. Поэтому всегда можно подобрать смазку, наиболее подходящую к данному металлу. Если желательно повысить вязкость смазки, то доляша быть повышена сфера действия молекул . Так

К первым относится ряд полярных растворителей: спирты, кетоны, галоидалкилы. Наилучшими из них являются изопропи-ловый спирт, метилэтилкетон и особенно метилизобутилкетон и хлористый метилен. Эффективность этих растворителей не случайна, так как они легко растворяют жидкие углеводороды и способствуют преодолению сил молекулярного сцепления углеводородов с длинными н-парафиновыми цепями с другими углеводородами масла.

Чем лучше обраоотаны поверхности, тем меньше затрачивается усилий на их перемещение. Но это происходит только до определенного предела обработки. Если взять две одинаковые отполированные пластины, наложить одну на другую, то оказывается, что для их сдвига также нужно затратить большие усилия. В этом случае между пластинами действуют силы молекулярного сцепления.

При повышении температуры ускоряется движение молекул, силы молекулярного сцепления понижаются и активность адсорбентов становится меньше. Так, активность активированного угля при повышении температуры с 20 до 120° уменьшается в 2 раза. Это свойство используется для отделения отгонкой от адсорбента поглощенных им веществ.

Важнейшие механические свойства битумов связаны с их структурой и действующими в них силами молекулярного сцепления.

хранить упруго-вязкие свойства при низких температурах; силу внутреннего молекулярного сцепления , определяющую прочность битума; способность, сцепления битумов с поверхностью каменного материала.

АДГЕЗИЯ — прилипание, образование на поверхности твердого или жидкого тела тонкого слоя соприкасающихся с ней газа или жидкости. А. вызывается силами молекулярного сцепления.

Причиной вязкости являются межмолекулярные силы сцепления. Изучение характера движения жидкости в стеклянной трубке или между двумя пластинками, из которых одна неподвижна, а другая движется, показало, что тончайшая пленка жидкости, в результате того, что сила ее молекулярного сцепления со стеклом превышает силу сцепления между молекулами жидкости, как бы пристает к поверхности трубки и становится неподвижной. Если мы теперь мысленно представим остальной объем жидкости между пластинками в виде отдельных тончайших слоев , то окажется, что они будут двигаться с различными скоростями. Чем дальше будут находиться эти слои от неподвижной пластинки или стенок трубки, тем скорость будет больше. Следовательно, движение отдельных слоев жидкости относительно друг друга, в результате воздействия молекулярных сил сцепления, будет как бы тормозиться. Сила этого торможения или сопротивления и называется внутренним трением. Величину этой силы можно найти из соотношения:

Рассмотрим реакцию газообразных веществ в присутствии твердого катализатора. Поверхность раздела между твердым телом и газом характеризуется некоторым запасом поверхностной энергии, обусловленным наличием сил молекулярного сцепления. Силы сцепления молекул, находящихся на поверхности твердого тела,

Источник: nevinka-info.ru