Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движение. Сила

Фиг. 132.Схема к рассуждению о форме молекулы пальмитиновой кислоты.

_{Современные химики, группируя атомы углерода и водорода в молекулы, приписывают им четкие размеры, причем углероду намного больше, чем водороду. Здесь показаны ранние предположения о размерах атомов, и атом С изображен лишь немного больше атома Н. Каково поперечное сечение: «продолговатое» (а) или «квадратное» (б}

)?

Рассчитайте объем молекулы пальмитиновой кислоты, для этого возьмите длину, полученную в п. 1, и считайте поперечное сечение квадратом со стороной, равной ¹/₁₀ длины. Повторите вычисление с другим пределом — ¹/₅ длины.

3) Принимая плотность равной 850 кг/м³, рассчитайте массу одной молекулы на основе каждого предположения (¹/₁₀

 и ¹/₅). (Если 850 кг занимают 1 м³, то…)

4) Простые химические измерения (анализ путем сжигания и взвешивания и т. д.) говорят, что масса молекулы пальмитиновой кислоты в 256 раз больше массы атома водорода. (Химические опыты не могут дать действительных значений масс отдельных атомов и молекул, но позволяют легко определить их относительные величины.) На основании полученного вами результата рассчитайте массу одного атома водорода (при каждом предположении — ¹/₁₀ и ¹/₅).

5) На основании п. 4

скажите приблизительно, сколько атомов должно быть в 1 кг водорода (около 11 м3 при атмосферном давлении).

6) Сейчас существуют совершенно другие способы определения массы атома водорода (косвенные, но надежные, использующие электрический заряд электрона или некоторые измерения радиоактивности). Они дают:

МАССА АТОМА ВОДОРОДА = 1,66∙10^-27 кг.

Предположите, что правильно это значение, и проделайте вычисление в обратном порядке. Что теперь можно сказать о форме молекулы пальмитиновой кислоты? Были ли допущения ¹/₁₀ и ¹/₅ близки к истине?

(Примечание. Проделать детально всю работу в обратном порядке может оказаться утомительным. Можно ограничиться сокращенными выкладками.)

Задача 7. Цепные молекулы

Измерения с помощью бруска и весов, подобные описанным в задаче 6, дают следующие оценки для длины молекул нескольких членов ряда жирных кислот. Длина дается в специальных единицах (часто используемые в атомной физике единицы Ангстрема, равные 10^-10 м).

(Примечание. Указанное число групп включает первый атом углерода с тремя атомами водорода.)

Подтверждают ли эти опыты идею о цепных молекулах? Проанализируйте их о помощью графика.

Физическая проверка химической картины