XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Расстояние между атомами и молекулами и их размеры
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Целью проекта являлось исследование проблемы: определить среднее расстояние между атомами и молекулами и их размеры для всех химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева для того, чтобы убедиться в верности утверждений молекулярно-кинетической теории строения вещества. Автором поставлены задачи: изучить методы определения расстояний между молекулами (атомами), определения размеров молекул (атомов) и сделать обобщенный анализ полученных результатов расчета.
Объектом исследования определили: химические элементы периодической системы Д.И. Менделеева. Предметом исследования:расстояние между атомами и молекулами и их размеры.
Научная новизна исследования заключается в том, что проведен комплексный анализ всех химических элементов их средних расстояний между молекулами и размеров молекул. Проект можно отнести к прикладным исследованиям.
Использовали программное средство Microsoft Excel. Приведены подробные вычисления и материалы систематизированы в виде таблиц. Анализ показал, что в газообразном агрегатном состоянии среднее расстояние между молекулами в десятки раз превышает их размеры, в жидком- среднее расстояние между молекулами составляет размер одной такой молекулы, в твердом – среднее расстояние между молекулами меньше размеров самих молекул.
Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 6 наименований, приложений А, Б. Работа представлена на 17 страницах, включая текст, таблицы, графики исследования и 2 приложения.
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
Стр. |
||
|
ВВЕДЕНИЕ |
3 |
|
|
1. |
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ |
4 |
|
1.1 |
Определение вещества, характеристики вещества |
4 |
|
1.2 |
Средние расстояния между центрами молекул |
4 |
|
1.3 |
Определение размеров молекул |
5 |
|
2. |
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ |
6 |
|
2.1 |
Расчет средних расстояний между центрами молекул и их размеров |
6 |
|
2.2 |
Анализ результатов расчета |
10 |
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
13 |
|
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК |
14 |
|
|
Приложение А |
15 |
|
|
Приложение Б |
16 |
ВВЕДЕНИЕ
Знания о природе вещества имеют огромное значение в разных областях естествознания, например, в экологии: как ведёт себя вещество в атмосфере, водоёме, почве, в организме человека, какое воздействие оказывает оно само и продукты его превращений на природные системы.Эти знания помогают объяснить свойства веществ, процессы, происходящие с ними, и понять роль веществ в природе.
Понимание причин деградации биологических систем вследствие изменения качества окружающей среды — например, изучение истории атомов на планете позволяет сопоставить два различных процесса — биогеохимическую миграцию элементов и техногенную, что позволяет оценить уровень нагрузки на биосферу.
Таким образом, дальнейшее изучение и исследование состава веществ, их агрегатного состояния имеет большое значение в сохранении окружающей среды.
В соответствии с первым положением молекулярно-кинетической теории все вещества состоят из отдельных мельчайших частиц (атомов и молекул), разделённых промежутками.
Все вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: газообразное, жидкое и твердое.
Для атомов и молекул различных веществ можно оценить среднее расстояние между их центрами и их размеры.
В учебниках по физике и химии приводятся следующие утверждения для агрегатных состояний вещества:
-
Газообразное - среднее расстояние между молекулами в десятки раз превышает их размеры;
-
Жидкое – среднее расстояние между молекулами значительно меньше;
-
Твердое – среднее расстояние между молекулами чрезвычайно мало.
В школьной программе не предусмотрено изучение количественной теории, подтверждающей эти утверждения – не приводятся расчеты. Рассмотрены экспериментальные доказательства и некоторые данные о размерах молекул и расстояниях между ними.
Актуальность. Работа относится к прикладным исследованиям и поможет лучше разобраться в вопросе агрегатных состояний вещества.
Объект: химические элементы периодической системы Д.И. Менделеева
Предмет: расстояние между атомами и молекулами и их размеры
Цель: определить среднее расстояние между атомами и молекулами и их размеры для всех химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева для того, чтобы убедиться в верности утверждений.
Задачи:
-
Изучить методы определения расстояний между молекулами (атомами).
-
Изучить методы определения размеров молекул (атомов).
-
Анализ полученных результатов расчета.
Методы исследования: поиск информации,анализ, компьютерные расчеты, математический.
Краткий литературный обзор: в работе использован справочный материал, учебники по физике и химии за 8-10 класс и интернет-источники для установления методов расчета средних расстояний и размеров молекул (атомов). Библиографический список приведен в конце работы.
Научная новизна исследования: анализ научных источников показал, что расчеты средних расстояний и размеров молекул проводятся только для отдельных химических веществ. В комплексном вычислении и заключается новизна работы.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Определение вещества, характеристики вещества
Все вещества состоят из частиц, между которыми есть промежутки.
Молекула – самая маленькая частица вещества, которая обладает его основными химическими свойствами.
Атом – наименьшая частица вещества, которая не делится при химической реакции.
Таблица 1 - Характеристики вещества
|
Определение физической величины |
Формулы |
|
Постоянная АвогадроNA – число молекул (атомов), содержащихся в 1 моль любого вещества |
NA= 6,02*1023 моль-1 |
|
Количество веществаn – отношение числа элементов этого вещества к постоянной Авогадро |
n = N/NA, (1) где N – число части вещества, NA– постоянная Авогадро |
|
Молярная масса М – масса одного моля вещества |
М = m0 * NA (2) Если тело состоит из N молекул массой m0, то масса тела m = N * m0 |
|
Концентрация частицn – количество частиц в объеме |
n = N/V, (3) где n – концентрация, N – количество частиц, V – объем |
|
можно вывести дополнительную формулу: n = m/М (4) |
|
|
Плотность r - масса, приходящаяся на единицу объёма однородного вещества |
r = m/V (5) |
|
Молярный объем Vм – объем количеством вещества 1 моль |
Vм = V/n = М/r (6) |
Источники: [1], [2]
1.2. Средние расстояния между центрами молекул
Будем считать, что в среднем расстояние между центрами молекул составляет d0. Тогда каждая молекула в среднем занимает куб, объём которого можно вычислить по формуле:
V0 = d30 (7)
Приравниваем формулы (1) и (4): m/ М = N/NA и получаем: m = М*(N/NA) (8)
Учтем в (8) формулу (5) и получим:
V = (М*N)/(r*NA) (9)
Тогда на одну молекулу приходится объем:
V0 = V/N = М/(r*NA) (10)
А среднее расстояние между молекулами:
d0 = (11) [4]
1.3. Определение размеров молекул
Собственный объем молекулы:
V = (12)
Диаметр молекулы при критической температуре можно рассчитать по формуле:
, (13)
где b = (Tк*R)/(8*Pк), (14)
где R – газовая постоянная (8,314 Дж·моль–1·К–1), Tк – критическая температура (К), Pк - критическое давление (Па), NA– постоянная Авогадро (6,02*1023 моль-1), b – постоянная отталкивания Ван-дер-Вальса. [***]
Диаметр молекулы можно определить по формуле:
(15)
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Расчет средних расстояний между центрами молекул и их размеров
Объекты: химические элементы периодической системы Д.И. Менделеева.
Оборудование и материалы:
-
периодическая таблица Д.И. Менделеева (Приложение А);
-
справочный материал, содержащий плотности веществ [1], [2];
-
программное средство Microsoft Excel для проведения расчетов и анализа.
Ход работы:
-
Расчет средних расстояний между центрами молекул (атомов)
В Microsoft Excel:
-
Создаем таблицу «Данные для расчета» (строки – молярная масса Mr (г/моль), плотность r (при н.у. кг/м3), постоянная Авогадро NA,универсальная газовая постоянная; столбец – данные молярная масса и плотность изменяются, постоянная Авогадро 6,02*1023 моль-1, универсальная газовая постоянная 8,31).
-
Создаем таблицу «Расчет расстояния между молекулами». Формула для расчета (11).
-
Создам таблицу фиксации результатов (столбцы – название химического элемента, химическая формула, молярная масса Mr(г/моль), плотность r (при н.у. кг/м3), среднее расстояние между молекулами d0 (А - Ангстрем), агрегатное состояние, молярный объем (Vм, 10-3 кг/м3); строки – химические элементы из периодической таблицы Д.И. Менделеева, сгруппированы по семействам).
Проводим расчет среднего расстояния между молекулами (атомами) для всех химических элементовиз периодической таблицы Д.И. Менделеева.
Дополнительно вычислили молярный объем по формуле (6).
2. Расчет диаметра молекулы (атома)
Продолжаем работать в той же самой таблице Microsoft Excel:
-
Создаем таблицу «Расчет диаметра молекулы № 1» для химических элементов в жидком и газообразном агрегатном состоянии. Расчет проводим по формуле (13), дополнительно рассчитывая постоянную Ван-дер-Вальса (b) по формуле (14).
-
Создаем таблицу «Расчет диаметра молекулы № 2» для химических элементов в твердом агрегатном состоянии. Расчет проводим по формуле (15).
-
В таблице фиксации результатов добавляем столбцы – температура критическая (Tк, К), давление критическое (Рк, Па), постоянная Ван-дер-Вальса (b), диаметр молекулы атома (D1), диаметр молекулы атома (D2),
отношение d/D1, 2.
Проводим расчет диаметра молекул (атомов) для всех химических элементовиз периодической таблицы Д.И. Менделеева.
Результаты расчета:
Таблица 2 – Молярный объем, среднее расстояние между молекулами (атомами), диаметр молекулы (атома) для химических элементовиз периодической таблицы Д.И. Менделеева (расчетные значения)
|
Название химического элемента |
Хим. формула |
Агрегатное состояние |
Молярный объем, 10-3 кг/м3 |
Среднее расстояние между молекулами (атомами), Ангстрем |
Диаметр молекулы (атома), Ангстрем |
|
Vм, |
d0 |
D |
|||
|
Водород |
H2 |
газообразное |
22,424 |
33,39 |
2,76 |
|
благродные (инертные) газы |
|||||
|
Гелий |
He |
газообразное |
22,487 |
33,39 |
2,64 |
|
Неон |
Ne |
газообразное |
22,447 |
33,39 |
2,40 |
|
Аргон |
Ar |
газообразное |
22,396 |
33,38 |
2,85 |
|
Криптон |
Kr |
газообразное |
22,448 |
33,40 |
3,15 |
|
Ксенон |
Xe |
газообразное |
22,439 |
33,40 |
3,44 |
|
Радон |
Rn |
газообразное |
22,818 |
33,59 |
3,69 |
|
щелочные металлы |
|||||
|
Литий |
Li |
твердое |
0,013 |
2,78 |
3,46 |
|
Натрий |
Na |
твердое |
0,024 |
3,40 |
4,22 |
|
Калий |
K |
твердое |
0,045 |
4,22 |
5,24 |
|
Рубидий |
Rb |
твердое |
0,056 |
4,52 |
5,61 |
|
Цезий |
Cs |
твердое |
0,071 |
4,90 |
6,08 |
|
Франций |
Fr |
твердое |
0,119 |
5,83 |
7,23 |
|
щелочноземельные металлы |
|||||
|
Бериллий |
Be |
твердое |
0,005 |
2,01 |
2,49 |
|
Магний |
Mg |
твердое |
0,014 |
2,85 |
3,54 |
|
Кальций |
Ca |
твердое |
0,026 |
3,51 |
4,35 |
|
Стронций |
Sr |
твердое |
0,034 |
3,85 |
4,78 |
|
Барий |
Ba |
твердое |
0,038 |
3,99 |
4,95 |
|
Радий |
Ra |
твердое |
0,041 |
4,09 |
5,07 |
|
металлоиды |
|||||
|
Бор |
B |
твердое |
0,005 |
1,97 |
2,45 |
|
Кремний |
Si |
твердое |
0,012 |
2,72 |
3,37 |
|
Германий |
Ge |
твердое |
0,014 |
2,83 |
3,51 |
|
Мышьяк |
As |
твердое |
0,013 |
2,78 |
3,45 |
|
Сурьма |
Sb |
твердое |
0,018 |
3,12 |
3,87 |
|
Теллур |
Te |
твердое |
0,020 |
3,24 |
4,02 |
|
Полоний |
Po |
твердое |
0,022 |
3,34 |
4,14 |
|
неметаллы |
|||||
|
Углерод |
C |
твердое |
0,005 |
2,06 |
2,56 |
|
Азот |
N2 |
газообразное |
22,400 |
33,38 |
3,10 |
|
Кислород |
O2 |
газообразное |
22,393 |
33,38 |
2,91 |
|
Фосфор |
P |
твердое |
0,017 |
3,05 |
3,78 |
|
Сера |
S |
твердое |
0,015 |
2,95 |
3,66 |
|
Селен |
Se |
твердое |
0,016 |
3,01 |
3,73 |
|
галогены |
|||||
|
Фтор |
F2 |
газообразное |
22,443 |
33,38 |
2,83 |
|
Хлор |
Cl2 |
газообразное |
22,062 |
33,21 |
3,50 |
|
Бром |
Br2 |
жидкое |
0,051 |
4,4 |
3,65 |
|
Иод |
I2 |
жидкое |
0,051 |
4,4 |
3,86 |
|
Астат |
At2 |
твердое |
0,060 |
4,64 |
5,75 |
|
переходные металлы |
|||||
|
Скандий |
Sc |
твердое |
0,015 |
2,92 |
3,63 |
|
Титан |
Ti |
твердое |
0,011 |
2,6 |
3,22 |
|
Ванадий |
V |
твердое |
0,008 |
2,4 |
2,98 |
|
Хром |
Cr |
твердое |
0,007 |
2,29 |
2,85 |
|
Марганец |
Mn |
твердое |
0,007 |
2,31 |
2,86 |
|
Железо |
Fe |
твердое |
0,007 |
2,28 |
2,82 |
|
Кобальт |
Co |
твердое |
0,007 |
2,23 |
2,76 |
|
Никель |
Ni |
твердое |
0,007 |
2,22 |
2,75 |
|
Медь |
Cu |
твердое |
0,007 |
2,28 |
2,82 |
|
Цинк |
Zn |
твердое |
0,009 |
2,48 |
3,08 |
|
Иттрий |
Y |
твердое |
0,020 |
3,21 |
3,98 |
|
Цирконий |
Zr |
твердое |
0,014 |
2,86 |
3,54 |
|
Ниобий |
Nb |
твердое |
0,011 |
2,62 |
3,25 |
|
Молибден |
Mo |
твердое |
0,009 |
2,49 |
3,09 |
|
Технеций |
Tc |
твердое |
0,009 |
2,42 |
3,00 |
|
Рутений |
Ru |
твердое |
0,008 |
2,39 |
2,96 |
|
Родий |
Rh |
твердое |
0,008 |
2,4 |
2,97 |
|
Палладий |
Pd |
твердое |
0,009 |
2,45 |
3,04 |
|
Серебро |
Ag |
твердое |
0,010 |
2,57 |
3,19 |
|
Кадмий |
Cd |
твердое |
0,013 |
2,78 |
3,45 |
|
Гафний |
Hf |
твердое |
0,013 |
2,81 |
3,49 |
|
Тантал |
Ta |
твердое |
0,011 |
2,62 |
3,25 |
|
Вольфрам |
W |
твердое |
0,010 |
2,51 |
3,12 |
|
Рений |
Re |
твердое |
0,009 |
2,45 |
3,04 |
|
Осмий |
Os |
твердое |
0,008 |
2,41 |
2,99 |
|
Иридий |
Ir |
твердое |
0,008 |
2,42 |
3,0 |
|
Платина |
Pt |
твердое |
0,009 |
2,47 |
3,07 |
|
Золото |
Au |
твердое |
0,010 |
2,57 |
3,18 |
|
Ртуть |
Hg |
жидкое |
0,015 |
2,91 |
2,06 |
|
Резерфордий |
Rf |
твердое |
0,011 |
2,65 |
3,29 |
|
Дубний |
Db |
твердое |
0,009 |
2,46 |
3,38 |
|
Сиборгий |
Sg |
твердое |
0,008 |
2,38 |
2,95 |
|
Борий |
Bh |
твердое |
0,007 |
2,28 |
2,83 |
|
Хассий |
Hs |
твердое |
0,006 |
2,21 |
2,74 |
|
Мейтнерий |
Mt |
твердое |
0,007 |
2,28 |
2,83 |
|
Дармштадтий |
Ds |
твердое |
0,008 |
2,38 |
2,95 |
|
Рентгений |
Rg |
твердое |
0,010 |
2,53 |
3,14 |
|
Коперниций |
Cn |
твердое |
0,012 |
2,71 |
3,37 |
|
постпереходные металлы |
|||||
|
Алюминий |
Al |
твердое |
0,010 |
2,55 |
3,17 |
|
Галлий |
Ga |
твердое |
0,012 |
2,7 |
3,35 |
|
Индий |
In |
твердое |
0,016 |
2,97 |
3,68 |
|
Олово |
Sn |
твердое |
0,016 |
3 |
3,72 |
|
Таллий |
Tl |
твердое |
0,017 |
3,06 |
3,8 |
|
Свинец |
Pb |
твердое |
0,018 |
3,12 |
3,87 |
|
Висмут |
Bi |
твердое |
0,021 |
3,28 |
4,07 |
|
Флеровий |
Fl |
твердое |
0,029 |
3,64 |
4,52 |
|
Ливерморий |
Lv |
твердое |
0,023 |
3,35 |
4,16 |
|
постпереходные металлы |
|||||
|
Нихоний |
Nh |
твердое |
0,018 |
3,09 |
3,83 |
|
Московий |
Mc |
твердое |
0,021 |
3,28 |
4,08 |
|
Теннессин |
Ts |
твердое |
0,041 |
4,08 |
5,06 |
|
Оганесон |
Og |
твердое |
0,042 |
4,11 |
5,11 |
|
лантанойды |
|||||
|
Лантан |
La |
твердое |
0,023 |
3,35 |
4,15 |
|
Церий |
Ce |
твердое |
0,021 |
3,25 |
4,04 |
|
Празеодим |
Pr |
твердое |
0,021 |
3,26 |
4,04 |
|
Неодим |
Nd |
твердое |
0,021 |
3,25 |
4,03 |
|
Прометий |
Pm |
твердое |
0,020 |
3,21 |
3,99 |
|
Самарий |
Sm |
твердое |
0,020 |
3,21 |
3,99 |
|
Европий |
Eu |
твердое |
0,029 |
3,64 |
4,51 |
|
Гадолиний |
Gd |
твердое |
0,020 |
3,21 |
3,98 |
|
Тербий |
Tb |
твердое |
0,019 |
3,18 |
3,94 |
|
Диспрозий |
Dy |
твердое |
0,019 |
3,16 |
3,92 |
|
Гольмий |
Ho |
твердое |
0,019 |
3,15 |
3,9 |
|
Эрбий |
Er |
твердое |
0,018 |
3,13 |
3,88 |
|
Тулий |
Tm |
твердое |
0,018 |
3,11 |
3,86 |
|
Иттербий |
Yb |
твердое |
0,025 |
3,46 |
4,37 |
|
Лютеций |
Lu |
твердое |
0,018 |
3,09 |
3,84 |
|
актинойды |
|||||
|
Актиний |
Ac |
твердое |
0,023 |
3,35 |
4,15 |
|
Торий |
Th |
твердое |
0,020 |
3,2 |
3,98 |
|
Протактиний |
Pa |
твердое |
0,015 |
2,92 |
3,63 |
|
Уран |
U |
твердое |
0,012 |
2,75 |
3,41 |
|
Нептуний |
Np |
твердое |
0,012 |
2,68 |
3,33 |
|
Плутоний |
Pu |
твердое |
0,012 |
2,73 |
3,39 |
|
Америций |
Am |
твердое |
0,018 |
3,09 |
3,84 |
|
Кюрий |
Cm |
твердое |
0,018 |
3,12 |
3,87 |
|
Берклий |
Bk |
твердое |
0,017 |
3,03 |
3,76 |
|
Калифорний |
Cf |
твердое |
0,017 |
3,02 |
3,75 |
|
Эйнштейний |
Es |
твердое |
0,029 |
3,62 |
4,49 |
|
Фермий |
Fm |
твердое |
0,026 |
3,53 |
4,38 |
|
Менделеевий |
Md |
твердое |
0,025 |
3,46 |
4,3 |
|
Нобелий |
No |
твердое |
0,026 |
3,52 |
4,36 |
|
Лоуренсий |
Lr |
твердое |
0,017 |
3,03 |
3,76 |
2.2. Анализ результатов расчета
По данным таблицы 2 составили: рис.1, табл.3, рис.2, табл.4, рис.3, табл.5, рис.4, рис.5.
Рисунок 1 – Химические элементы из периодической таблицы Д.И. Менделеева
в газообразном агрегатном состоянии
D1 – диаметр молекулы (атома), Ангстрем; d/D1 – кол-во молекул (атомов) помещающихся между молекулами (атомами); d0 – среднее расстояние между молекулами (атомами), Ангстрем
Таблица 3 – Молярный объем для химических элементов из периодической таблицы Д.И. Менделеева в газообразном агрегатном состоянии
(расчетные значения)
|
Vм, 10-3 кг/м3 |
Ne |
He |
H2 |
F2 |
Ar |
O2 |
N2 |
Kr |
Xe |
Cl2 |
Rn |
|
22,424 |
22,424 |
22,424 |
22,404 |
22,396 |
22,392 |
22,400 |
22,448 |
22,439 |
22,062 |
22,818 |
Рисунок 2 – Химические элементы из периодической таблицы Д.И. Менделеева
в жидком агрегатном состоянии
D1 – диаметр молекулы (атома), Ангстрем; d/D1 – кол-во молекул (атомов) помещающихся между молекулами (атомами); d0 – среднее расстояние между молекулами (атомами), Ангстрем
Таблица 4 – Молярный объем для химических элементов из периодической таблицы Д.И. Менделеева в жидком агрегатном состоянии
(расчетные значения)
|
Vм, 10-3 кг/м3 |
I2 |
Br2 |
Hg |
|
0,051 |
0,051 |
0,015 |
Рисунок 3 – Химические элементы из периодической таблицы Д.И. Менделеева
в твердом агрегатном состоянии (металлоиды)
D1 – диаметр молекулы (атома), Ангстрем; d/D1 – кол-во молекул (атомов) помещающихся между молекулами (атомами); d0 – среднее расстояние между молекулами (атомами), Ангстрем
Таблица 5 – Молярный объем для химических элементовиз периодической таблицы Д.И. Менделеева в твердом агрегатном состоянии (металлоиды)
(расчетные значения)
|
Vм, 10-3 кг/м3 |
B |
Si |
Ge |
As |
Sb |
Te |
Po |
|
0,005 |
0,012 |
0,014 |
0,013 |
0,018 |
0,020 |
0,022 |
Рисунок 4 – Средние расстояния между молекулами (атомами) в виде периодической таблицы Д.И. Менделеева
Рисунок 5 – Диаметры молекул (атомов) в виде периодической таблицы Д.И. Менделеева
Рис.1 показывает, что расстояние между молекулами (атомами) для химических элементов в газообразном агрегатном состоянии одинаковое и составляет 33,21-33,59 Ангстрем. Также видно, что размеры самих молекул (атомов) значительно меньше расстояний между ними. Между двумя молекулами (атомами) в газообразном состоянии может поместиться от 9 до 13 самих молекул. Наименьший размер имеет молекула Неона (2,4 Ангстрем), наибольший – молекула Радона (3,69 Ангстрем). Следовательно, между молекулами Неона помещается больше молекул (13), чем между молекулами Радона (9).
Табл. 3 показывает нам, что значение молярного объема для химических элементов в газообразном состоянии одинаковое и составляет 22,062-22,818 *10-3 кг/м3 (среднее 22,4*10-3). Наименьший молярный объем у хлора, наибольший у радона.
Рис.2 показывает, что между молекулами Брома и Йода одинаковое расстояние – 4,4 Ангстрем, а расстояние между молекулами Ртути другое – 2,91 Ангстрем, хотя все они имеют жидкое агрегатное состояние. Размеры молекул Брома и Йода примерно одинаковые – 3,65 и 3,86 соответственно, а Ртути также отличается – 2,06 Ангстрем. Между двумя молекулами (атомами) в жидком агрегатном состоянии помещается только одна молекула этого вещества.
Табл.4 показывает, что молярный объем у Брома и Йода тоже одинаковый – 0,051*10-3 кг/м3, а у Ртути – 0,015*10-3 кг/м3. Расстояние между молекулами, размер молекул и молярный объем ртути показывает, что она близка к твердому агрегатному состоянию.
Рис.3 показывает, что расстояния между молекулами и размеры молекул в химических элементах в твердом агрегатном состоянии различны для всех химических элементов. Расстояние между молекулами меньше размеров самих молекул (между молекулами может поместиться только 0,80-0,81 молекула вещества). В семействе металлоидов наименьший размер имеет молекула Бора (1,97 Ангстрем), а наибольший – Полония (3,34 Ангстрем).
Табл.5 показывает, что значения молярного объема для химических элементов в твердом состоянии разные. Он зависит от плотности вещества.
Рис.4 наглядно показывает расстояния между молекулами (атомами) в таблице Д.И. Менделеева. Из всех химических веществ в твердом агрегатном состоянии наименьшее расстояние между молекулами имеет Бор (1,97 Ангстрем), а наибольшее – Франций (5,83 Ангстрем).
Рис.5 наглядно показывает диаметр молекул (атомов) в таблице Д.И. Менделеева. Из всех химических веществ в твердом агрегатном состоянии наименьший диаметр имеет молекула Бора (2,45 Ангстрем), а наибольший – Франция (7,23 Ангстрем).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе исследования были изучены методы определения средних расстояний между молекулами (атомами), изучены методы определения размеров молекул (атомов), проведены расчеты средних расстояний между молекулами, размеров молекул, молярного объема для всех химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Из-за большого объема расчетов использовали программное средство Microsoft Excel. Также эта программа помогает строить диаграммы для анализа полученных данных.
Анализ показал, что в газообразном агрегатном состоянии среднее расстояние между молекулами в десятки раз превышает их размеры, в жидком - среднее расстояние между молекулами составляет размер одной такой молекулы, в твердом – среднее расстояние между молекулами меньше размеров самих молекул.
Таким образом, утверждения, которые приводятся в учебниках физики и химии в отношении агрегатных состояний веществ мы подтвердили расчетами. Мы убедились в их достоверности.
Следовательно, поставленные нами задачи выполнены, а цель – достигнута.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Справочник по плотности элементов — от легкого к тяжелому (118 элементов) | Плазмацентр - блог по покрытиям | Дзен (dzen.ru) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dzen.ru/a/ZQyVjkbkw0KegMKo (дата обращения: 01.06.2024)
2.Химия. 8 класс : учебник / О.С.Габриелян. – 7-е изд., испр. – М. : Дрофа. 2018. – 287, [1] с. : ил. – (Российский учебник).
3.Физика : 8 класс : учебник для учащихся общеобразовательных организаций / А.В. Грачёв. В.А. Погожев, Е.А. Вишнякова. – 2-е изд., дораб и испр. – М. : Вентана-Граф, 2015. – 320 с. : ил.
4.Элементы: Периодическая Таблица (chemicalaid.com) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://periodictable.chemicalaid.com/ (дата обращения: 01.06.2024)
5. Газокинетические параметры: 10 класс (misis.ru) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://remote.misis.ru/courses/166/pages/5-dot-2-gazokinietichieskiie-paramietry?module_item_id=2214 (дата обращения: 01.06.2024)
6.medmemb5.pdf (narod.ru) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://profbeckman.narod.ru/MedMemb.files/medmemb5.pdf (дата обращения: 01.06.2024)
Приложение А
Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева
Приложение Б
Файл с расчетами «Приложение Б»
Ссылка на файл: https://cloud.mail.ru/public/qCV9/NsCU3DpUm
Рисунок Скрин из файла xls.