Масса и размеры молекул

Массу молекул принято выражать в относительных молекулярных единицах. За стандарт принята масса изотопа углерода ¹²C. Считается, что молекулярная масса углерода равна 12 атомным единицам. Тогда молекулярной массой вещества называется отношение массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома углерода ¹²С. Таким образом, молекулярная масса – величина безразмерная. Количество вещества, в котором содержится количество молекул, равное числу атомов в 0,012 (кг) изотопа углерода ¹² С, называется молем вещества. Число молекул, которое содержится в 1 (моле), называется числом Авогадро, и оно равно: N _A = 6,022·10 ²³ (моль^{- 1} ). Массу одного моля называют молярной массой M, это величина размерная – (кг/моль). Например, молярная масса кислорода (О ₂) равна 0,032 (кг/моль), углерода – 0,012 (кг/моль). Очевидно, что молярная масса равна произведению числа Авогадро на массу одной молекулы m ₀:

M = N _A m ₀. (6.1)

Из соотношения (6.1) можно рассчитать массу молекулы данного вещества. Например, молярная масса воды (Н ₂ О) равна 2·0,001+0,016=0,018 (кг/моль), следовательно, масса одной молекулы воды (кг).

Оценку размеров молекулы проведем на примере жидкостей. Приближенную величину объема одной молекулы можно получить, разделив объем моля (молярный объем) какой-либо жидкости на число молекул в моле N _A. Численную оценку удобно провести на примере воды, так как плотность воды 1000 (кг /м ³ ). Молярный объем воды 0,018/1000=18·10^–6 (м ³ ). Следовательно, на одну молекулу воды приходится объем, равный (м ³ ). Линейные размеры молекулы воды приблизительно равны (м). Такой же порядок величины имеют размеры молекул и других веществ.