Molekulov fyzika 1 prezentace Svt se skld z

Molekulová fyzika 1. prezentace „Svět se skládá z atomů“

Starověcí atomisté Leukippos ( 450 př. n. l. ) Demokritos z Abdér (460 -371) Epikuros (341 -270) - nezachovala se žádná jejich práce, pouze tři Epikurovy dopisy (Herodotovi, Pythokleiovi a Menoikeovi) a zmínky o jejich myšlenkách v jiných dílech) - z Epikurova díla čerpal Titus Lucretius Carus – O přírodě (1417 – nalezen opis „De Rerum Natura“)

Pierre Gassendi (1592 -1655) zpopularizoval atomismus Ø zdůraznil (a vysvětlil) rozdíl mezi atomismem a ateismem Ø umožnil tím „svobodný rozvoj“ těchto myšlenek Ø

Johannes Kepler (1611) O šestiúhelné sněhové vločce – poutavé čtení o ničem - Kepler nejenom že nepopírá existenci atomů, ale přemýšlí o jejich uspořádání v krystalech ledu - vnitřní uspořádání částic navržené Keplerem bylo ve 20. století experimentálně potvrzeno!

John Dalton (1776 -1844) 1. Daltonův zákon (zákon stálých poměrů slučovacích) - prvky se slučují ve sloučeninu v pevných (neproměnných) poměrech hmotností (J. L. Proust 1799. . . ) 100 g vody vždy obsahuje 11, 19 g vodíku a 88, 81 g kyslíku 2. Daltonův zákon (zákon násobných poměrů slučovacích) - tvoří-li dva prvky několik druhů sloučenin, potom jejich hmotnosti ve sloučeninách jsou v poměrech, které lze vyjádřit malými celými čísly Daltonova atomová teorie Např. dusík + kyslík N 2 O (oxid dusný) 2: 1 N 2 O 3 (oxid dusitý) 2: 3

Daltonova atomová teorie atomy jsou velmi malé, dále nedělitelné částice Ø prvky představují určité třídy atomů takové, že chemické vlastnosti všech atomů daného prvku jsou stejné Ø atomy různých prvků se liší hmotností, velikostí a dalšími vlastnostmi Ø v průběhu chemických dějů se atomy spojují, oddělují nebo přeskupují – nemohou však vzniknout nebo zaniknout Ø

Joseph Louis Gay-Lussac (1778 -1850) Zákon stálých poměrů objemových při slučování plynů - slučují-li se dva nebo více plynů, jsou jejich objemy při téže teplotě a tlaku v poměru malých celých čísel 1 objem kyslíku + 2 objemy vodíku 2 objemy vodní páry Proč ze tří stejných objemů vodíku a kyslíku vzniknou dvě objemové jednotky vodní páry? ? ? existují molekuly problém Amadeo Avogadro

Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, Conte di Quaregna e Cerreto (1776 -1856) Existují molekuly. Molekuly prvků mohou být v plynném stavu složeny z více atomů. Stejné objemy plynů obsahují za stejné teploty a tlaku stejný počet molekul. (Avogadrův zákon)

Amedeo Avogadro ? ? ? 2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O

Základní veličiny a pojmy v molekulové fyzice relativní atomová (resp. molekulová) hmotnost Ø atomová hmotnostní jednotka Ø látkové množství Ø molární, hmotnostní a objemový zlomek Ø molární koncentrace, hmotnostní koncentrace Ø molalita Ø relativní molární koncentrace Ø relativní molalita Ø relativní tlak Ø

Hmotnosti atomů a molekul často není nutné znát absolutní hmotnost atomů (molekul) relativní atomová (resp. molekulová) hmotnost dřívější „standardy“: vodík, kyslík od roku 1961 je základem pro stanovení relativních (resp. molekulových) hmotností používán nuklid 12 C

Látkové množství n Vzorek ze stejnorodé látky má látkové množství jeden mol, obsahuje-li právě tolik částic (atomů, iontů, molekul), kolik je atomů ve vzorku nuklidu uhlíku 12 C o hmotnosti 12 g. Počet částic připadající na 1 mol látky udává Avogadrova konstanta NA NA= (6, 022 045 ± 0, 000 31) l 023 mol-1

Molární hmotnost M hmotnost dané látky látkové množství dané látky jednotka: g mol-1 Vydělením molární hmotnosti Avogadrovou konstantou dostaneme hmotnost m(X) jednoho atomu X: Např. : vodík m(1 H) = 1, 67355 10 -27 kg uhlík m(12 C) = 1, 99267 10 -26 kg

Atomová hmotnostní jednotka u 1 u = (1, 660 565 5 0, 000 008 6) 10 -27 kg - je definována tak, aby hmotnost mu atomové hmotnostní konstanty (která je rovna dvanáctině hmotnosti atomu nuklidu 12 C) byla právě 1 u: takže: m(12 C) = 12, 0000 u m(1 H) = 1, 00782 u

Relativní atomová hmotnost je dána poměrem hmotnosti m(X) atomu X a atomové hmotnostní konstanty: - bezrozměrná veličina, která udává, kolikrát je hmotnost dané částice X větší než atomová hmotnostní konstanta V přírodní směsi vodíku je 99, 985% izotopu 1 H (Ar (1 H) = 1, 00782) a 0, 015% izotopu 2 H (Ar (2 H) = 2, 01410). Relativní atomová hmotnost přírodní směsi vodíku tedy je Ar (H) = 1, 00797.

Relativní molekulová hmotnost je dána poměrem hmotnosti m(Y) molekuly Y a atomové hmotnostní konstanty: - bezrozměrná veličina, která udává, kolikrát je hmotnost dané molekuly Y větší než atomová hmotnostní konstanta

Vícesložkové soustavy (relativní obsah dané složky v soustavě) Ø molární zlomek (A) látky A: podíl látkového množství n(A) látky A a látkového množství n celé soustavy Ø hmotnostní zlomek w (A) látky A: podíl hmotnosti m(A) látky A a hmotnosti m celé soustavy Ø objemový zlomek (A) látky A: podíl objemu V(A) látky A a objemu V celé soustavy

Roztoky (složení směsí vyjádřené pomocí koncentrací) Ø molární (látková) koncentrace c. M (A) látky A: podíl látkového množství n(A) látky A a celkového objemu V roztoku /mol m-3 Ø hmotnostní koncentrace (A) látky A: podíl hmotnosti m(A) látky A a celkového objemu V roztoku /kg m-3 Ø molalita cm (A) látky A: podíl látkového množství n(A) látky A a hmotnosti rozpouštědla m často bývá udáváno v procentech