MIKROSKOPIKO SCALE: MGA KATANGIAN, PAGBIBILANG NG MGA PARTICLE, HALIMBAWA - PISIKAL - 2025

Ang mikroskopikong scale ay isa na ginagamit upang sukatin ang mga sukat at haba na hindi makikita ng hubad na mata at nasa ibaba ng haba ng isang milimetro. Mula sa pinakamataas hanggang sa pinakamababang, ang mga mikroskopiko na kaliskis sa sistema ng sukatan ay:

- Ang milimetro (1 mm), na kung saan ay isang ikasampu ng isang sentimetro o isang libong libong metro. Sa scale na ito mayroon kaming isa sa pinakamalaking mga cell sa katawan, na kung saan ang ovum, na ang laki ay 1.5mm.

Larawan 1. Ang mga pulang selula ng dugo ay mga cell sa isang mikroskopikong sukat. Pinagmulan: pixabay

- Ang ikasampung bahagi ng isang milimetro (0.1 mm). Ito ang sukat ng kapal o diameter ng isang buhok ng tao.

- Ang micrometer o micron (1μm = 0.001mm). Sa scale na ito ay mga halaman at hayop cells at bakterya.

Ang mga cell cells ay nasa pagkakasunud-sunod ng 100μm. Ang mga cell ng hayop ay sampung beses na mas maliit, ito ay sa pagkakasunud-sunod ng 10μm; habang ang bakterya ay 10 beses na mas maliit kaysa sa mga selula ng hayop at ng pagkakasunud-sunod ng 1μm.

Nano scale

May mga sukat kahit na mas maliit kaysa sa mikroskopikong scale, ngunit hindi sila karaniwang ginagamit maliban sa ilang mga espesyal na konteksto. Dito makikita natin ang ilan sa mga pinakamahalagang pagsukat ng nanometric:

- Ang nanometro (1 ηm = 0.001 μm = 0.000001 mm) ay isang milyong bahagi ng isang milimetro. Sa scale na ito ay may ilang mga virus at molekula. Ang mga virus ay nasa pagkakasunud-sunod ng 10m at mga molekula sa pagkakasunud-sunod ng 1m.

- Ang angal (1Å = 0.1ηm = 0.0001μm = 10 ^-7 mm). Ang pagsukat na ito ay bumubuo ng sukat o laki ng atomic.

- Ang phantomometer (1fm = 0.00001Å = 0.000001ηm = 10 ^-12 mm). Ito ang sukat ng atomic nuclei, na nasa pagitan ng 10,000 at 100,000 beses na mas maliit kaysa sa atom. Gayunpaman, sa kabila ng maliit na sukat nito, ang nucleus ay nagtutuon ng 99.99% ng mass atomic.

- Mayroong mas maliit na mga kaliskis kaysa sa atomic nucleus, dahil ang mga ito ay binubuo ng mga particle tulad ng mga proton at neutron. Ngunit mayroong higit pa: ang mga partikulo na ito ay binubuo ng higit pang mga pangunahing mga partikulo tulad ng mga pag-iikot.

Mga instrumento para sa obserbasyon ng mikroskopiko

Kung ang mga bagay ay nasa pagitan ng mga tangke ng milimeter at micrometer (1mm - 0.001mm), maaari silang sundin ng isang optical mikroskopyo.

Gayunpaman, kung ang mga bagay o istraktura ay nasa pagitan ng mga nanometer at Angstroms, pagkatapos ang mga mikroskopyo ng elektron o ang nanoscope ay kinakailangan.

Sa electron mikroskopya, sa halip na magaan, ang mga de-kalidad na elektron ay ginagamit na may mas mas maikling haba ng haba kaysa sa ilaw. Ang kawalan ng mikroskopyo ng elektron ay hindi posible na maglagay ng mga live na sample sa loob nito dahil gumagana ito sa ilalim ng vacuum.

Sa halip, ang nanoscope ay gumagamit ng laser light, at mayroon itong kalamangan sa mikroskopya ng elektron na ang mga istruktura at mga molekula sa loob ng isang buhay na cell ay maaaring matingnan at mai-etched.

Ang Nanotechnology ay ang teknolohiya na kung saan ang mga circuit, istruktura, mga bahagi at kahit na mga motor ay ginawa sa mga kaliskis mula sa nanometer hanggang sa scale ng atom.

Mga katangian ng mikroskopiko

Sa pisika, sa isang unang pagtatantya ang pag-uugali ng mga bagay at mga sistema ay pinag-aralan mula sa macroscopic point of view. Mula sa bagay na ito ng paradigma ay isang walang hanggan na pagkakahiwalay na pagpapatuloy; at ang puntong ito ng pananaw ay may bisa at angkop para sa maraming mga sitwasyon sa pang-araw-araw na buhay.

Gayunpaman, ang ilang mga kababalaghan sa macroscopic na mundo ay maipaliwanag lamang kung ang mga mikroskopikong katangian ng bagay ay isinasaalang-alang.

Sa mikroskopikong punto ng pagtingin, isinasaalang-alang ang molekular at atomic na istraktura ng bagay. Hindi tulad ng diskarte sa macroscopic, sa scale na ito mayroong isang butil na istraktura na may mga gaps at puwang sa pagitan ng mga molekula, atomo at maging sa loob nito.

Ang iba pang katangian ng mikroskopikong punto ng pananaw sa pisika ay ang isang piraso ng bagay, gaano man kaliit, ay binubuo ng isang napakalaking bilang ng mga partikulo na nahihiwalay sa bawat isa at sa patuloy na paggalaw.

-Ang bagay ay isang napakalawak na walang bisa

Sa isang maliit na piraso ng bagay ang distansya sa pagitan ng mga atom ay napakalaki kung ihahambing sa kanilang laki, ngunit sa pagliko ang mga atomo ay napakalaki kung ihahambing sa kanilang sariling nuclei, kung saan ang 99.99% ng masa ay puro.

Iyon ay, ang isang piraso ng bagay sa mikroskopikong scale ay isang malaking vacuum na may konsentrasyon ng mga atoms at nuclei na sumasakop sa isang napakaliit na bahagi ng kabuuang dami. Sa kahulugan na ito, ang scale ng mikroskopiko ay katulad sa scale ng astronomya.

Mula sa mga bagay na macroscopic hanggang sa pagtuklas ng atom

Ang mga unang chemists, na mga alchemist, ay natanto na ang mga materyales ay maaaring maging ng dalawang uri: puro o tambalan. Sa gayon ang ideya ng mga elemento ng kemikal ay nakarating sa.

Ang mga unang elemento ng kemikal na natuklasan ay ang pitong mga metal ng dating: pilak, ginto, bakal, tingga, lata, tanso, at mercury. Sa paglipas ng panahon, marami pa ang natuklasan bilang mga sangkap na natagpuan na hindi maaaring mabulok sa iba.

Pagkatapos ang mga elemento ay inuri ayon sa kanilang mga katangian at katangian sa mga metal at di-metal. Ang lahat ng mga magkaparehong katangian at pagkakaugnay ng kemikal ay pinagsama sa parehong haligi, at sa gayon ay bumangon ang pana-panahong talahanayan ng mga elemento.

Larawan 2. Pana-panahong talahanayan ng mga elemento. Pinagmulan: mga wikon commons.

Mula sa mga elemento, nagbago ang ideya ng mga atomo, isang salita na nangangahulugang hindi mahahati. Pagkaraan ng maikling panahon, natanto ng mga siyentipiko na ang mga atomo ay may istraktura. Bilang karagdagan, ang mga atomo ay mayroong dalawang uri ng elektrikal na singil (positibo at negatibo).

Subatomic particle

Sa mga eksperimento sa Rutherford kung saan binomba niya ang mga atomo ng isang manipis na plate na ginto na may mga partikulo ng alpha, ipinahayag ang istraktura ng atom: isang maliit na positibong nucleus na napapalibutan ng mga electron.

Ang mga atom ay binomba ng maraming parami ng mga particle ng enerhiya at ginagawa pa, upang malutas ang mga lihim at pag-aari ng mundo ng mikroskopiko sa isang mas maliit at mas maliit na sukat.

Sa ganitong paraan, naabot ang karaniwang modelo, kung saan itinatag na ang totoong elementarya ay ang mga binubuo ng mga atomo. Kaugnay nito, ang mga atomo ay nagdaragdag ng mga elemento, ito sa mga compound, at sa lahat ng mga kilalang pakikipag-ugnay (maliban sa gravitation). Sa kabuuan mayroong 12 mga particle.

Ang mga pangunahing partikulo ay mayroon ding kanilang pana-panahong talahanayan. Mayroong dalawang pangkat: ang mga ½-spin na fermionic particle at ang mga bosonic. Ang mga boson ay may pananagutan sa mga pakikipag-ugnay. Ang fermionics ay 12 at ang mga ito ay nagdaragdag ng mga proton, neutron at atom.

Larawan 3. Pangunahing mga partikulo. Pinagmulan: mga wikon commons.

Paano mabibilang ang mga particle sa isang mikroskopikong scale?

Sa paglipas ng panahon, natuklasan ng mga chemist ang mga kamag-anak na masa ng mga elemento mula sa tumpak na mga sukat sa mga reaksyon ng kemikal. Kaya, halimbawa, napagpasyahan na ang carbon ay 12 beses na mabigat kaysa sa hydrogen.

Natutukoy din ang hydrogen na maging lightest element, kaya ang elementong ito ay itinalaga ng kamag-anak na mass.

Sa kabilang banda, ang mga chemists ay kinakailangang malaman ang bilang ng mga particle na kasangkot sa isang reaksyon, upang walang reagent na natapos o nawawala. Halimbawa, ang isang molekula ng tubig ay nangangailangan ng dalawang hydrogen atoms ng isang oxygen.

Mula sa mga antecedents na ito ay ipinanganak ang konsepto ng nunal. Ang isang nunal sa anumang sangkap ay isang nakapirming bilang ng mga particle na katumbas ng molekular o atomic mass nito sa gramo. Kaya't napagpasyahan na ang 12 gramo ng carbon ay may parehong bilang ng mga particle bilang 1 gramo ng hydrogen. Ang bilang na iyon ay kilala bilang bilang ni Avogadro: 6.02 x 10 ^ 23 na mga particle.

-Example 1

Kalkulahin kung gaano karaming mga atom ng ginto sa 1 gramo ng ginto.

Solusyon

Ang ginto ay kilala na may timbang na atom ng 197. Ang data na ito ay matatagpuan sa pana-panahong talahanayan at nagpapahiwatig na ang isang gintong atom ay 197 beses na mas mabigat kaysa sa hydrogen at 197/12 = 16,416 beses na mas mabigat kaysa sa carbon.

Ang isang nunal ng ginto ay may 6.02 × 10 ^ 23 atoms at may bigat ng atom sa gramo, iyon ay, 197 gramo.

Sa isang gramo ng ginto mayroong 1/197 mol ng ginto, iyon ay 6.02 × 10 ^ 23 atoms / 197 = 3.06 x10 ^ 23 mga atom na ginto.

-Example 2

Alamin ang bilang ng mga molekula ng calcium carbonate (CaCO ₃ ) sa 150 gramo ng sangkap na ito. Sabihin din kung gaano karaming mga atomo ng kaltsyum, kung gaano karami ang carbon at kung gaano karaming oxygen ang nasa tambalang ito.

Solusyon

Ang unang bagay na dapat gawin ay matukoy ang molekular na masa ng calcium carbonate. Ang pana-panahong talahanayan ay nagpapahiwatig na ang kaltsyum ay may timbang na molekula ng 40 g / mol, carbon 12 g / mol, at oxygen 16 g / mol.

Pagkatapos ang molekular na masa ng (CaCO ₃ ) ay:

40 g / mol + 12 g / mol + 3 x 16 g / mol = 100 g / mol

Ang bawat 100 gramo ng calcium carbonate ay 1mol. Kaya sa 150 gramo tumutugma sila sa 1.5 mol.

Ang bawat nunal ng karbonat ay may 6.02 x 10 ^ 23 carbonate molecules, kaya sa 1.5 moles ng carbonate ay mayroong 9.03 x 10 ^ 23 molekula.

Sa madaling sabi, sa 150 gramo ng calcium carbonate mayroong:

- 9.03 x 10 ^ 23 molecule ng calcium carbonate.

- Mga atom ng kaltsyum: 9.03 x 10 ^ 23.

- Gayundin 9.03 x 10 ^ 23 carbon atoms

- Sa wakas, 3 x 9.03 x 10 ^ 23 mga atomo ng oxygen = 27.09 x 10 ^ 23 mga atomo ng oxygen.

Mga Sanggunian

1. Inilapat na biology. Ano ang mga sukat ng mikroskopiko? Nabawi mula sa: youtube.com
2. Edukasyon sa Kemikal. Macroscopic, submicroscopic at simbolikong representasyon sa bagay. Nabawi mula sa: scielo.org.mx.
3. García A. Kurso ng pisika na Interactive. Mga estado ng macro, microstates. Temperatura, Entropy. Nabawi mula sa: sc.ehu.es
4. Ang mikroskopikong istraktura ng bagay. Nabawi mula sa: alipso.com
5. Wikipedia. Antas ng mikroskopiko. Nabawi mula sa: wikipedia.com