Молекулярна модели, страница 1, он-лайн библиотека

Полезно е да се помни, че думите са изобретени от човека.

Думи, които са в живота си, често са неясни. Не всеки разбира, едни и същи думи на сила и красота, енергия и стреса. Да, и "добър" времето е различно за различните хора.

В науката, тази ситуация не се случва в никакъв случай не трябва да има. Особено с непоносимост към неточна употреба на думи в областта на физиката.

Начални физически понятия са били измислени, за да опише свойствата и поведението на обекти и организации, сред които е и нашият живот, с една дума, за "големи" органи, или, както казваме, за макроскопски органи.

Какво концепции, заети от макрокосмоса, може да се приложи, за да молекули? Някои или всички? Истината се крие в средата.

А какво да кажем на геометрични и механични понятия? Може ли да се говори за формата на молекулата, нейната еластичност на огъване и усукване модул най-накрая, молекулите на пластичност? ли смисъл да има, и как, концепцията за вътрешно- и сили?

Целта на тази статия - за да се покаже, че с някои резерви по прехвърляне молекулни геометрични и механични концепции е не само възможно, но е препоръчително.

Тази фраза означава следното. В някои случаи, молекула може да бъде описан като голям тяло.

Тялото, което може да се оприличи на дадена молекула, молекула се казва, че механично модел.

Нашата задача - да каже как моделът е конструиран и как да използвате решения за различни физически проблеми.

Механичната модел на молекулата, получена в близкото разпространените поради интерес в огромни (в сравнение с атом) молекули, които са конструирани синтетични полимери - найлон, найлон, полиетилен (тези имена са вече известни на всеки), както и най-важни за живота на животните и растенията вещество - протеини, нуклеинови киселини и др.

Всеки "образ" на молекулата трябва да се състои от описващ връзката на атомните ядра и характеристиките на тези електрони, които се движат около ядрото.

Химическа опит ни позволява да се създаде атомно структура на молекулата (да се изгради своя атомен модел), а именно, уточни, от която атомите и как да се свържете един с друг е молекула. Някои от електрони са тясно свързани с някои атоми, другата част на "социализирани." От тези електрони химици казват - "те извършват химична връзка."

Разбира се, атомен модел на молекулата е много по-лесно електрон-ядрен. Но тази простота се постига за сметка на значителни загуби. Изгубени познаване на закона от взаимодействието на "изграждане" на частиците.

В модела на електрон-ядрено взаимодействие между частици, осигурява структура и свойства на молекулата - е електрически взаимодействието между електроните и ядрата. Той е описан от Кулон енергия на електрона и взаимодействието (или две електрон или две ядра) е е1 E2 / R (R - моментната разстояние между частиците.)

Що се отнася до правото на взаимодействие на атома, то е по-сложно.

Може би се страхува от трудности и предпочитам ясна картина на електронните-ядрен молекулите? Не, че би било погрешно. Достоверността на самата картина не е основната му предимство. Важно е, че нашият модел на молекула са добре "работи". А "добра работа" - което означава бързо и надеждно се предскаже. Като че ли нито е точен модел, но ако "работа" с нея трудно, тогава ще се мисли за друг, още по-груба, но повече "работеща" модел.

Ето защо изучаването на геометрията и механиката на молекулата, ние предпочитаме атомния модел. Направете изчисления с използване на електронно-ядрен модел на молекулата е в този случай не е реалистично, когато става дума за въпроси, които представляват интерес за нас: твърде много взаимодействащи частици.

В същото време атомния модел на молекулата позволява да тълкува и прогнозират голям набор от явления.

В механичен модел на молекулата, ние да "забрави" за това, електрони и един атом като тухла вселена. В механичен модел на структурата и свойствата на молекулата са отговорни за взаимодействие атома.

Модел на молекулата може да се направи на хартия, направена от тел, мъниста на пролетта ... Има много видове модели. Подходяща мащаб е сто милиона. Размерите на молекулите обикновено показват в ангстрьома. Един Ангсторм - една малка част от сантиметъра stomilionnaya. Разстоянието между центровете на атомите да се намира в границите на 1-2 ангстрьома. Ето защо, удобен stomilionny мащаб: е в центъра на "атоми" на разстояния от една до две сантиметри, ние можем лесно да разбере подробности за структурата и за производството на топки и филийки топки (защо е необходимо съкращения, ние казваме, по-долу) с този размер е доста удобно.

В зависимост от целта и използването на лични вкусове или друг модел. Докато които живеят върху скелетните модели, например тези, в които са показани (пръти) сили свързващи атоми в молекулата. Тези сили се наричат ​​химически, или валентност. На какви атоми са свързани с някои химици са се научили да се съди по химически реакции след дълго физиците се научили как да се създаде структурата на молекулата чрез собствените си методи.

Така че, аз да потърсят съдействие на химика, ние получаваме информация от него за това как атоми са свързани един с друг. Например, етилов алкохол молекула формула С2 Н5 ОН не казва нищо за това как атоми са свързани един с друг. Тази формула - така наречения брутен формула се съобщава само информация за състава. Изясняване на молекулна структура химик ще покаже три водороден атом (Фигура 1.) за свързване с тирета въглеродния атом. (Това се нарича метиловата група от атоми.) Сега, моля свържете валентността тире въглероден атом на тази група с втори въглероден атом. Тази втора атом, освен това, е необходимо да се свърже с една двойка водородни атома и четвърти тире (пъти четири плочи от един атом, то тогава е четиривалентен) доведе до кислороден атом. Останалите водороден атом е прикрепен към кислороден атом.

Физик веднага зададем въпроса. И на какво разстояние атомите по какъв ъгъл една към друга са валентност тире? Отговорите на тези въпроси могат да бъдат получени от физически изследвания. Нека оставим това настрана въпроса за това как да настроите физическата геометрията на експериментите на молекулата. Обширни данни, събрани в дебели ръководства. Те могат да намерят информация за по който разстояния са химически свързани атоми и която ъгли (наречени валентните ъгли), образувани между "пръчици" символ сили химически валентност. Ако не се намери виновен с много тънката разлика, се оказва, че разстоянието между атоми от един вид са доста универсални, обаче, връзка ъгли по-капризен. Следователно, за да се предскаже структурата на молекулата не винаги е лесно. Но тази реч ще дойде.

Сега можем да се разреши проблемът с междумолекулни сили.

Фактът, че силите, действащи между молекулите, е видно от най-елементарните съображения. Парата се кондензира всяко вещество в капка при подходящи условия. Ако е така, тогава молекулите несъмнено привличат. Веществото се съпротивлява компресия. Така че, като на малки разстояния, молекулите се отблъскват. Ако има големи разстояния привличане и отблъскване на ниска, това означава, че е налице състояние на равновесие, когато силите са балансирани.

Вместо това, силите на взаимодействие е много по-лесно да се говори за енергията на взаимодействие. Енергията на взаимодействие и е по-лесно да се измери, а идеята е просто и ясно, отколкото на силата. Взаимодействие енергийни молекули (или атоми, или други частици или органи) е работа, която трябва да се изразходват, за да се разтвори частиците една от друга - така, че реакцията престава. Математикът, бих казал - да отложи безкрайно разстояние. Колкото по-близо частицата, толкова повече работа се изисква, за да ги отделят един от друг. Максималната стойност достига работата когато частиците са в равновесие на разстояние един от друг. Тази работа се нарича енергията на свързване. Ако частиците са компресирани и отблъскват взаимно, който се намира на разстояние по-малко от равновесие, след това се разделят на работата, разбира се, по-малък.

Типични енергия взаимодействие крива, показана на фигура 2. Всички криви са от такъв характер. Но трябва да се знае параметрите на кривата за определена цел. Преди всичко важно дълбочината на кладенеца и абсцисата - равновесие разстояние. Но в някои случаи, ние трябва по-подробна информация за стръмността на кривата на ляво и дясно на равновесното положение. Цялата информация за веществото скрита в кривата на взаимодействие на частиците. Познаването на формата на кривата, е възможно да се изчисли на топлинните и механични свойства на материала.