§ 3. Размеры и массы молекул

Молекулы имеют размеры и разнообразные формы. Для наглядности будем изображать молекулу в виде шарика, воображая, что она охвачена сферической поверхностью, внутри которой находятся электронные оболочки ее атомов (рис. 4, а). По современным представлениям молекулы не имеют геометрически определенного диаметра. Поэтому за диаметр d молекулы условились принимать расстояние между центрами двух молекул (рис. 4, б), сблизившихся настолько, что силы притяжения между ними уравновешиваются силами отталкивания.

Рис. 4. Молекула вещества туалетного мыла

Из курса химии" известно, что килограмм-молекула (киломоль) любого вещества, независимо от его агрегатного состояния, содержит одинаковое количество молекул, называемое числом Авогадро, а именно N_A = 6,02*10²⁶ молекул.

Теперь оценим диаметр молекулы, например воды. Для этого разделим объем киломоля воды на число Авогадро. Киломоль воды имеет массу 18 кг. Считая, что молекулы воды расположены плотно друг к другу и ее плотность 1000 ^кг/_м³, можем сказать, что 1 кмоль воды занимает объем V = 0,018 м³. На долю одной молекулы воды приходится объем

Приняв молекулу за шарик и воспользовавшись формулой объема шара вычислим приблизительный диаметр, иначе линейный размер молекулы воды:

Диаметр молекулы меди 2,25*10^-10 м. Диаметры молекул газов того же порядка. Например, диаметр молекулы водорода 2,47*10^-10 м, углекислого газа - 3,32*10^-10 м. Значит, молекула имеет диаметр порядка 10^-10 м. На длине 1 см рядом могут расположиться 100 млн. молекул.

Произведем оценку массы молекулы, например сахара (C₁₂H₂₂О₁₁). Для этого надо массу киломоля сахара (μ = 342,31 ^кг/_кмоль) разделить на число Авогадро, т. е. на число молекул в 1 кмоле:

Молекулы разнообразных сложных веществ состоят из разного числа всевозможных атомов, поэтому и массы их различны. Так, молекула двуокиси углерода имеет массу 7,3*10^-26 кг, воды - 3*10^-26 кг; у атома (молекулы) меди масса около 10,5*10^-23 кг, у свинца - 34,4*10^-23 кг, у водорода - 33*10^-26 кг.