Глава 2. Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества

2.1. Молекулы, их поведение, масса, моль, число Авогадро

По современным физическим и философским представлениям существует две формы существования материи – вещество и поле. Вещество – форма материи, обладающая массой покоя, в отличие от поля. Современная физика не устанавливает предела делимости материи. Все вещества состоят из атомов и молекул и отличаются по составу молекул. Кроме того одно и то же вещество может быть в различных агрегатных состояниях.

Молекула – устойчивая наименьшая частица данного вещества, обладающая его основными химическими свойствами. Состоит из атомов одинаковых или разных химических элементов. Атомная единица массы (обозначение а. е. м.), — внесистемная единица массы, применяемая для масс молекул, атомов, атомных ядер и элементарных частиц.

Размеры молекул от 10^-10м до 10^-5м. Массы очень малы с практической точки зрения (3,3*10^-27кг для водорода). Поэтому используют понятие молекулярной (атомной) массы как отношение массы молекулы (атома) данного вещества к 1/12 массы углерода. Выражается в относительных единицах массы. Количество вещества измеряется в молях. Моль соответствует количеству вещества, содержащему столько специфицированных структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других частиц), сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода ¹²C.

Количество частиц в одном моле любого вещества постоянно и носит название числа Авогадро (NA). N_A = 6,02214179(30)×10²³ моль⁻¹.

Моль - это такое количество вещества, в котором содержится определенное число частиц (молекул, атомов, ионов), равное постоянной Авогадро.

Закон Авогадро — в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул. Первое следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объём. Объем моля при нормальных условиях, т. е. при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа или 760 мм рт. ст.) и температуре 0 °С. составляет 22.4 л. Этот объём называют молярным объёмом газа Vm

Молярная масса вещества (M) – масса, которую имеет 1 моль данного вещества. Эта величина, равная отношению массы m вещества к количеству вещества ν, имеет размерность кг/моль или г/моль. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно равна относительной относительной молекулярной массе M_r (для веществ атомного строения – относительной атомной массе Ar). Молярную массу вещества можно вычислить, если известны его масса m и количество (число молей) ν. Соответственно, зная массу и молярную массу вещества, можно рассчитать число его молей , по формуле: , разные вещества при одинаковом количестве молей имеют различные массы m.

Между молекулами силы существуют притяжения и отталкивания. Это силы электромагнитного характера, поскольку молекулы состоят из заряженных частиц. Как и движение любого физического объекта, их движение подчиняется законам Ньютона.

Значение постоянной Авогадро указывает на то, что вещество представляет собой ансамбль большого числа молекул. Такой ансамбль характеризуется рядом параметров – масса М, объем V, давление Р температура Т. Они называются макропараметрами т.к. характеризует всю систему частиц. Напомним, что давление (P) — физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади:

В системе СИ измеряется в паскалях.; применяются также следующие единицы: техническая атмосфера, физическая атмосфера, Паскаль, Бар, Тор, миллиметр ртутного столба, метр водяного столба. 1Па=1 Н/м²=9,8692×10⁻⁶атм=7,5006×10⁻³ мм рт.ст.

Параметры, связанные и с индивидуальными характеристиками входящих в систему частиц, называются микроскопическими параметрами. Это масса частиц, их скорость, импульс, кинетическая и потенциальная энергии. Силы взаимодействия между молекулами зависят от расстояний между молекулами. В зависимости от сил взаимодействия, а следовательно, и расстояния между молекулами вещество может находиться в одном из з-х состояний жидком, твердом или газообразном.