Молекулы поваренной соли: Определите молекулярную массу и массу одной молекулы поваренной соли (NaCl).

Содержание

Астрономы впервые нашли соль в окрестностях новорожденной звезды

https://ria.ru/20190208/1550611894.html

Астрономы впервые нашли соль в окрестностях новорожденной звезды

Астрономы впервые нашли соль в окрестностях новорожденной звезды — РИА Новости, 08.02.2019

Астрономы впервые нашли соль в окрестностях новорожденной звезды

Планетологи обнаружили целый «океан» поваренной соли и хлорида калия в протопланетном диске, окружающем новорожденную звезду в созвездии Ориона. Их открытие… РИА Новости, 08.02.2019

2019-02-08T18:25

2019-02-08T18:25

2019-02-08T18:25

наука

астрономия

космос — риа наука

alma

планеты

космос

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155061/02/1550610252_0:0:3641:2048_1920x0_80_0_0_b11d11377588e23ac99f9881c1b2f4fc.jpg

МОСКВА, 8 фев – РИА Новости. Планетологи обнаружили целый «океан» поваренной соли и хлорида калия в протопланетном диске, окружающем новорожденную звезду в созвездии Ориона. Их открытие расширяет число возможных «кирпичиков жизни», пишут ученые в Astrophysical Journal.По современным представлениям, Земля и прочие планеты Солнечной системы сформировались в первые несколько сотен миллионов лет ее жизни внутри газопылевой туманности, окружавшей новорожденное Солнце.В начале своей жизни Земля представляла собой раскаленный шар, на поверхности которого просто не могли существовать летучие элементы и вещества, в том числе вода, углерод и соединения азота, а также органические «кирпичики жизни».В последние годы ученые пытаются понять, откуда они взялись, изучая состав древних комет и астероидов, а также наблюдая за новорожденными звездами. Эти наблюдения показывают, что первичная материя будущих планет содержит в себе большие количества спиртов, сахаров, аминокислот и другой органики. Гинцбург и его коллеги добавили в их число и обычную поваренную соль, изучая окрестности новорожденной звезды SrcI в созвездии Ориона, удаленной от нас на 1500 световых лет. Это светило недавно начало разогревать и поглощать окружающий его протопланетный диск, что позволило ученым детально изучить его химический состав при помощи телескопа ALMA. Помимо простейшей органики, угарного газа и водорода, ученые нашли в этом диске огромные количества двух крайне нетипичных веществ, хлорида натрия и калия. И поваренная соль, и ее калиевая «сестра», как отмечает Гинцбург, встречаются в космосе крайне редко.Но в данном случае их масса, по текущим оценкам астрономов, составляет фантастические секстильон (десять в 21 степени) килограмм, что сопоставимо с весом всех земных океанов. Что интересно, астрономы изначально не заметили следов этих огромных запасов соли в данных с ALMA, так как они даже не ожидали увидеть ее у новорожденной звезды.Они обнаружили их совершенно случайно, обратив внимание на несколько десятков линий в спектре, происхождение которых они объяснить не могли. Изучив литературу, ученые с удивлением поняли, что имеют дело с излучением, которое вырабатывали молекулы соли, нагретые до очень разных температур – от минус 100 и до 3700 градусов Цельсия, и находившиеся в твердом, жидком и газообразном состоянии.Откуда взялась эта соль и что привело к ее испарению? Гинцбург и его коллеги пока не могут дать ответ на этот вопрос, однако они полагают, что она появилась на дальних подступах протопланетного диска, окружающего SrcI, в результате столкновений между зернами льда и пыли. Альтернативная гипотеза – соль может быть следом «катапультирования» новорожденного светила из звездных яслей.»Эта звезда была выброшена из родительского газопылевого скопления примерно 550 лет назад, вероятно, в результате сближения или столкновения с другим светилом. Вполне возможно, что зерна соли были расплавлены в тот момент, когда SrcI и ее окружение резко ускорились. Пока не понятно, какая из этих теорий верна», — заключают ученые.

https://ria.ru/20151024/1307351291.html

https://ria.ru/20160617/1449001154.html

космос

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155061/02/1550610252_492:0:3223:2048_1920x0_80_0_0_aff127b3d7d6dd6c75f6133ffbccba81.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

астрономия, космос — риа наука, alma, планеты, космос

МОСКВА, 8 фев – РИА Новости. Планетологи обнаружили целый «океан» поваренной соли и хлорида калия в протопланетном диске, окружающем новорожденную звезду в созвездии Ориона. Их открытие расширяет число возможных «кирпичиков жизни», пишут ученые в Astrophysical Journal.

«Нас удивляет сам тот факт, что мы в принципе можем «видеть» эти молекулы. В прошлом, мы находили их только в сброшенных оболочках умирающих престарелых звезд, и поэтому нам пока сложно сказать, что именно означает это открытие», — рассказывает Адам Гинцбург (Adam Ginzburg) из Национальной радиоастрономической обсерватории США в Сокорро.

По современным представлениям, Земля и прочие планеты Солнечной системы сформировались в первые несколько сотен миллионов лет ее жизни внутри газопылевой туманности, окружавшей новорожденное Солнце.

В начале своей жизни Земля представляла собой раскаленный шар, на поверхности которого просто не могли существовать летучие элементы и вещества, в том числе вода, углерод и соединения азота, а также органические «кирпичики жизни».

24 октября 2015, 05:19НаукаАстрономы нашли сахар и спирт в недрах кометы ЛавджояУченые просветили комету Лавджоя C/2014 Q2 во время очередного ее сближения с Землей и Солнцем при помощи радиоволн и обнаружили, что ее недра содержат в себе примитивные кирпичики жизни – этиловый спирт и простейшие сахара-альдозы.

В последние годы ученые пытаются понять, откуда они взялись, изучая состав древних комет и астероидов, а также наблюдая за новорожденными звездами. Эти наблюдения показывают, что первичная материя будущих планет содержит в себе большие количества спиртов, сахаров, аминокислот и другой органики.

Гинцбург и его коллеги добавили в их число и обычную поваренную соль, изучая окрестности новорожденной звезды SrcI в созвездии Ориона, удаленной от нас на 1500 световых лет. Это светило недавно начало разогревать и поглощать окружающий его протопланетный диск, что позволило ученым детально изучить его химический состав при помощи телескопа ALMA.

Помимо простейшей органики, угарного газа и водорода, ученые нашли в этом диске огромные количества двух крайне нетипичных веществ, хлорида натрия и калия. И поваренная соль, и ее калиевая «сестра», как отмечает Гинцбург, встречаются в космосе крайне редко.

Но в данном случае их масса, по текущим оценкам астрономов, составляет фантастические секстильон (десять в 21 степени) килограмм, что сопоставимо с весом всех земных океанов. Что интересно, астрономы изначально не заметили следов этих огромных запасов соли в данных с ALMA, так как они даже не ожидали увидеть ее у новорожденной звезды.

Они обнаружили их совершенно случайно, обратив внимание на несколько десятков линий в спектре, происхождение которых они объяснить не могли. Изучив литературу, ученые с удивлением поняли, что имеют дело с излучением, которое вырабатывали молекулы соли, нагретые до очень разных температур – от минус 100 и до 3700 градусов Цельсия, и находившиеся в твердом, жидком и газообразном состоянии.

17 июня 2016, 16:35НаукаАстрономы впервые обнаружили спирт у новорожденной звездыАстрофизики впервые обнаружили молекулы метанола – примитивнейшего спирта – в холодном газопылевом диске, окружающем новорожденную звезду TW в созвездии Гидры.

Откуда взялась эта соль и что привело к ее испарению? Гинцбург и его коллеги пока не могут дать ответ на этот вопрос, однако они полагают, что она появилась на дальних подступах протопланетного диска, окружающего SrcI, в результате столкновений между зернами льда и пыли. Альтернативная гипотеза – соль может быть следом «катапультирования» новорожденного светила из звездных яслей.

«Эта звезда была выброшена из родительского газопылевого скопления примерно 550 лет назад, вероятно, в результате сближения или столкновения с другим светилом. Вполне возможно, что зерна соли были расплавлены в тот момент, когда SrcI и ее окружение резко ускорились. Пока не понятно, какая из этих теорий верна», — заключают ученые.

Ученые провели видеосъемку кристаллизации соли на атомном уровне

Фото bigfoto.com

2 февраля, Минск /Корр. БЕЛТА/. Японские ученые смогли провести редкую съемку, как на атомном уровне происходит процесс формирования кристаллов соли. Для этого был использован передовой электронный микроскоп, сообщает NHK.

Видеосъемку провела группа ученых под руководством профессора Накамура Эйити в отделении естественных наук Токийского университета. По словам участников, это первый видеоматериал, демонстрирующий формирование кристаллов соли в разрешении на уровне атомов в реальном времени.

Чтобы провести съемку кристаллизации соли, ученые сначала обмакнули углеродные нанотрубки в соленую воду, после чего поместили их в вакуум.

Под воздействием слабой вибрации молекулы хлористого натрия (поваренной соли) начали появляться возле кончика углеродной нанотрубки, сформировав ядро кристалла приблизительно за 5 секунд.

Кристаллизация — это процесс, в ходе которого атомы или молекулы занимают высокоупорядоченное положение, формируя твердую структуру, именуемую кристаллом. Способностью образовывать кристаллы известны такие вещества, как соль, сахар и другие. -0-

Открытая Химия. Молекулы, радикалы и ионы

Молекула – наименьшая частица вещества, определяющая его свойства, способная к самостоятельному существованию. Молекула состоит из одинаковых или разных атомов.

Соединения, образованные одинаковыми атомами, называют простыми (He, O2, O3, H2, S8), а образованные разными атомами – сложными (H2O, H2O2, NH3, CCl4, C2H5OH).

Молекула воды
Молекула этанола

Атомы в молекуле удерживаются химическими связями, возникающими в результате обобществления или перераспределения внешних (валентных) электронов. Каждая обобществленная пара электронов изображается чертой, соединяющей связываемые атомы.

Ионы – заряженные одно- или многоатомные частицы, образующиеся в результате отрыва (присоединения) электрона (электронов) от атома или молекулы с образованием энергетически устойчивых электронных оболочек: Na⟶-e Na+,     Cl⟶+e Cl-,O2 ⟶-e O2+,      O2 ⟶+2e O22-.

Образование сложных ионов возможно путем присоединения других ионов к нейтральным молекулам: Nh4+H+⟶ Nh5+,        BF3+F-⟶ BF4-

Образование поваренной соли NaCl из простых веществ сопровождается полным переходом электрона от натрия к хлору с образованием ионов Na

+ и Cl. В кристаллическом NaCl нет молекул. Кристалл поваренной соли состоит из катионов Na+ и анионов Cl, которые образуют трехмерную решетку. Каждый из ионов занимает центр октаэдра, вершины которого заняты ионами противоположного знака.

Способность атома присоединять или замещать определенное число других атомов называют валентностью. Мерой валентности считают число атомов водорода или кислорода, присоединенных к элементу (ЭHn, ЭOm), при условии, что водород одно- , а кислород двухвалентен.

Степень окисления – условный заряд атома элемента, полученный в предположении, что соединение состоит из ионов. Она может быть положительной, отрицательной, нулевой, дробной и обозначается арабской цифрой со знаком «+» или «–» в виде верхнего правого индекса символа элемента: Cl

–I, Cl+VII, O–II, H+I, Mg+II, N–III, N+V, Cr+VI.

Для определения степени окисления (с.  о.) элемента в соединении (ионе) пользуются следующими правилами:

  1. В простых веществах (H2, S8, P4) с. о. равна нулю.

  2. Постоянную с. о. имеют щелочные (Э+I) и щелочно-земельные (Э+II) элементы, а также фтор F–I.

  3. Водород в большинстве соединений имеет с. о. H+ (H2O, CH4, HCl), в гидридах – H (NaH, CaH2). С. о. кислорода, как правило, равна –II (O–II), в пероксидах (–O–O–) – –I (O–I).

  4. В бинарных соединениях неметаллов отрицательная с. о. приписывается элементу, расположенному справа (O+IIF2-II, I+ICl-I, Cl2-II).

  5. Алгебраическая сумма с. о. молекулы равна нулю, иона – его заряду.

Радикалы – частицы, образующиеся при разрыве химической связи, и (или) содержащие нескомпенсированную валентность: OċH,  ċCh4, Cċl.

Особую группу составляют свободные радикалы (СР) – химические частицы, содержащие нескомпенсированную валентность (электрон). Они могут быть нейтральными или заряженными (ион-радикалы):

            нейтральный СР (ДФПГ)
дифенилпикрилгидролил (ДФПГ)

2ArSCH3 → ArSCH3 +ArSCH3–ċ,

Формульная единица – электронейтральное образование немолекулярного строения (Na+Cl-, (Nh5+)2SO42-, Fe3N2, K+MnO4-, Zn2+S2-). Термин особенно применим к соединениям непостоянного состава.

Классификация атомно-молекулярных частиц и образований приведена на рис. 1.3.

Классификация атомно-молекулярных частиц и образований

Электроотрицательность (ЭО) – способность атома оттягивать на себя электрон в химическом соединении.

В основу электроотрицательности положены следущие физические обоснования (шкалы):

  • Шкала Полинга базируется на энергии связи при образовании сложного вещества из простых.

  • Шкала Малликена – ЭО пропорциональна полуразности первого потенциала ионизации и сродства к электрону ЭО ~ 0,5 ċ (I1 + Eср).

  • Шкала Олреда–Рохова основана на электростатической силе, действующей на внешний электрон ЭO=Zэфċe2r2,где

    Zэф – эффективный заряд ядра атома, e – заряд электрона; r – ковалентный радиус.

Разность электроотрицательностей элементов в соединении пропорциональна ионности связи взаимодействующих атомов; нулевая разность соответствует образованию ковалентной связи.

Эмпирическая формула составляется из атомных символов элементов, записываемых в определенном порядке друг за другом с учетом числа атомов каждого элемента (показано нижним индексом при символах соответствующих атомов).

Молекулярная формула соответствует истинному молекулярному составу соединения: S2Cl2, C6H6, а не SCl, CH. При изменении состава молекулы в зависимости от температуры берут самую простую формулу: S, P, NO2

вместо S8, P4, N2O4.

Калькулятор
молекулярных масс

В структурной формуле указываются последовательность соединения атомов в молекуле (плоская структурная формула) и пространственное расположение атомов в соединении (проекционная структурная формула).

Катион в формулах солей всегда ставится на первое место: MgCl2, KMnO4, (NH4)2CO3.

Если соль содержит более одного катиона или более одного аниона, то в формуле они записываются в порядке роста электроотрицательности: KCr(SO4)2, PtBr2Cl2.

Кислоты рассматриваются как соли протона H+: HCl, H2SO4, H3PO4.

Основания – соединения, у которых анионом служит гидроксид-ион OH: KOH, Al(OH)3.

На рис. 1.4. приведены важнейшие классы неорганических соединений.

Важнейшие классы неорганических соединений

Моль – количество вещества, содержащее столько же частиц или структурных единиц (атомов, ионов, молекул, радикалов, электронов, эквивалентов и др.), сколько содержится атомов углерода в 12 г изотопа углерода-12 (число Авогадро).

Помощь студентам в учёбе от Людмилы Фирмаль

Здравствуйте!

Я, Людмила Анатольевна Фирмаль, бывший преподаватель математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института со стажем работы более 17 лет. На данный момент занимаюсь онлайн обучением и помощью по любыми предметам. У меня своя команда грамотных, сильных бывших преподавателей ВУЗов. Мы справимся с любой поставленной перед нами работой технического и гуманитарного плана. И не важно: она по объёму на две формулы или огромная сложно структурированная на 125 страниц! Нам по силам всё, поэтому не стесняйтесь, присылайте.

Срок выполнения разный: возможно онлайн (сразу пишите и сразу помогаю), а если у Вас что-то сложное – то от двух до пяти дней.

Для качественного оформления работы обязательно нужны методические указания и, желательно, лекции. Также я провожу онлайн-занятия и занятия в аудитории для студентов, чтобы дать им более качественные знания.


Моё видео:



Как вы работаете?

Вам нужно написать сообщение в WhatsApp . После этого я оценю Ваш заказ и укажу срок выполнения. Если условия Вас устроят, Вы оплатите, и преподаватель, который ответственен за заказ, начнёт выполнение и в согласованный срок или, возможно, раньше срока Вы получите файл заказа в личные сообщения.

Сколько может стоить заказ?

Стоимость заказа зависит от задания и требований Вашего учебного заведения. На цену влияют: сложность, количество заданий и срок выполнения. Поэтому для оценки стоимости заказа максимально качественно сфотографируйте или пришлите файл задания, при необходимости загружайте поясняющие фотографии лекций, файлы методичек, указывайте свой вариант.

Какой срок выполнения заказа?

Минимальный срок выполнения заказа составляет 2-4 дня, но помните, срочные задания оцениваются дороже.

Как оплатить заказ?

Сначала пришлите задание, я оценю, после вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Какие гарантии и вы исправляете ошибки?

В течение 1 года с момента получения Вами заказа действует гарантия. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.


Качественно сфотографируйте задание, или если у вас файлы, то прикрепите методички, лекции, примеры решения, и в сообщении напишите дополнительные пояснения, для того, чтобы я сразу поняла, что требуется и не уточняла у вас. Присланное качественное задание моментально изучается и оценивается.

Теперь напишите мне в Whatsapp или почту и прикрепите задания, методички и лекции с примерами решения, и укажите сроки выполнения. Я и моя команда изучим внимательно задание и сообщим цену.

Если цена Вас устроит, то я вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Мы приступим к выполнению, соблюдая указанные сроки и требования. 80% заказов сдаются раньше срока.

После выполнения отправлю Вам заказ в чат, если у Вас будут вопросы по заказу – подробно объясню. Гарантия 1 год. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.














Можете смело обращаться к нам, мы вас не подведем. Ошибки бывают у всех, мы готовы дорабатывать бесплатно и в сжатые сроки, а если у вас появятся вопросы, готовы на них ответить.

В заключение хочу сказать: если Вы выберете меня для помощи на учебно-образовательном пути, у вас останутся только приятные впечатления от работы и от полученного результата!

Жду ваших заказов!

С уважением

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности


Основы молекулярно-кинетической теории

1

Сколько молекул содержится в 1 см3 воды? Какова масса молекулы воды? Каков приблизительный размер молекулы воды?

Ответ и решение

n = 3,33·1022 1/см3; m = 2,99·10-26 кг; a = 3,11·10-10 м.

Масса 1 моля воды составляет 18 г, а его объем V — 18 см3. В 1 моле воды содержится число молекул, равное постоянной Авогадро NА = 6·1023. Число молекул в 1 см3n = NА/V = 3,33·1022. Масса одной молекулы m = 18/NА = 3·10-26 кг. Объем V0 одной молекулы  приблизительно равен 1/n см3. Тогда размер молекулы составит

.

2

Хорошо откачанная лампа накаливания объемом 10 см3 имеет трещину, в которую ежесекундно проникает миллион частиц газа. Сколько времени понадобится для наполнения лампы до нормального давления, если скорость проникновения газа остается постоянной? Температура 0 °С.

Ответ и решение

t ≈ 8,5 млн. лет.

Найдем число частиц газа, необходимое для наполнения лампы:

N = VNЛ = 10·2,69·1019 см3·см-3 = 2,69·1020,

где V – объем лампы, NЛ – постоянная Лошмидта.

Время, необходимое для наполнения лампы со скоростью v = 106 с-1, равно:

t = N/v = 2,69·1020/(106·с-1) = 2,69·1014 c ≈ 8,5 млн. лет.

3

За 10 суток полностью испарилось из стакана 100 г воды. Сколько в среднем вылетало молекул с поверхности воды за 1 с?

Ответ и решение

≈ 3,8·1018 молекул в секунду.

Переведем время t испарения воды из суток в секунды:

t = 10 сут. = 8,64·105 с.

Поскольку 1 моль воды имеет массу 18 г, то, используя постоянную Авогадро, можно найти число N молекул в 100 г воды:

N = NА·100/18 = 3,3·1024 шт.

Теперь найдем скорость v испарения воды:

v = N/t ≈ 3,8·1018 c-1.

4

В озеро средней глубиной 10 м и площадью 10 км2 бросили кристаллик поваренной соли NaCl массой 0,01 г. Сколько ионов хлора оказалось бы в наперстке воды объемом 2 см3, зачерпнутом из этого озера, если считать, что соль, растворившись, равномерно распределилась в озере?

Ответ и решение

≈ 2·106 ионов.

1 моль поваренной соли имеет массу 58,5 г, из которых 23 г — масса натрия, а 35,5 г — масса хлора. Чтобы рассчитать массу хлора в брошенном кристаллике хлора, решим систему из двух уравнений:

m(Na) + m(Cl) = 0,01

m(Na)/m(Cl) = 0,65

Из системы получим, m(Cl) = 6·10-3 г.

Теперь можно вычислить число частиц хлора N(Cl):

N(Cl) = NA· 6·10-3/35,5 ≈ 1020 ионов хлора.

Число ионов хлора в наперстке будет меньше полученного числа во столько раз, во сколько раз объем наперстка меньше объема озера. Найдем это число:

N = 1020·2·10-6/108 = 2·106 ионов хлора в наперстке.

5

Кристаллы поваренной соли NaCl кубической системы состоят из чередующихся атомов (ионов) Na и Cl.

Определить наименьшее расстояние между их центрами. Молярная масса поваренной соли ν = 58,5 г/моль, а ее плотность ρ = 2,2 г/см3.

Ответ и решение

r = 2,83·10-8 см.

Найдем сторону a куба, который занимает объем одного моля поваренной соли:

a = = 3 см.

Найдем, какое число ионов натрия и хлора приходится на одно ребро куба (общее число ионов натрия и хлора в 1 моле поваренной соли равно удвоенному числу молекул NaCl, т.е. 2NА):

n = ≈ 108 ионов.

Теперь найдем расстояние между ионами:

l = a/n = 2,83·10-8 см.

6

Кубическая кристаллическая решетка железа содержит один атом железа на элементарный куб, повторяя который, можно получить всю решетку кристалла. Определить расстояние между ближайшими атомами железа, если плотность железа ρ = 7,9 г/см3, атомная масса А = 56.

Ответ и решение

2,3·10-8 см.

Найдем сторону a куба, который занимает объем одного моля железа:

a = = 1,9 см.

Найдем, какое число атомов железа приходится на одно ребро куба (общее число атомов железа в 1 моле равно NА):

n = ≈ 8,4·107 атомов.

Теперь найдем расстояние между атомами железа:

l = a/n = 2,3·10-8 см.

7

На пути молекулярного пучка стоит «зеркальная» стенка. Найти давление, испытываемое этой стенкой, если скорость молекул в пучке v = 103 м/с, концентрация n = 5·1017 1/м3, масса m = 3,32·10-27 кг. Рассмотреть три случая: а) стенка расположена перпендикулярно скорости пучка и неподвижна; б) пучок движется по направлению, составляющему со стенкой угол α = 45°; в) стенка движется навстречу молекулам со скоростью u = 50 м/с.

Ответ

а) pа ≈ 3,3·10-3 Па; б) pб ≈ 2,4·10-3 Па; в) pвpа.

8

Как изменилось бы давление в сосуде с газом, если бы внезапно исчезли силы притяжения между его молекулами?

Ответ

PPT — Как образуются молекулы? Есть ли молекулы поваренной соли? PowerPoint Presentation

  • «Уж так заведено природой,что атомы спешат друг к другу прикоснуться.Притягивая и притягиваясь сами,к объятиям соседа побуждают»Александр Поуп, 17 век Как образуются молекулы? Есть ли молекулы поваренной соли? Если атомы не объединяются в молекулы, то во что они объединяются? Как называть химические соединения? Что такое условный заряд? Какие инструменты помогут правильно назвать химические соединения?

  • Элементы-неметаллы – называть по таблице

  • Определение вида химической связиЭлектроотрицательность Ковалентная Ионная Неполярная Полярная Металл – неметалл Неметалл  неметалл Металл – неметалл Неметалл  неметалл LiF NaCl BaCl2 Al2O3 НН FF O = O N  N HF О=С=О ЭО = 0 ЭО  2,0 ЭО  2,0

  • Бинарные соединения состоят из атомов двух (би) элементов – с. Mn+4O-2 Mn+7O-2 3. Вычислить индексы: Mn+4O-22 Mn+72O-27 Бинарные соединениязаписать!!!

  • Определите степень окисления элементовв данных соединениях • Nh4 Nh5NO3Ca(NO3)2Ca3N2 • CrCl3K2Cr2O7 h3CrO4 KCrO2 • Nah3PO4NaHSO4Ca(OCl)2

  • Составьте формулы высших оксидов, хлоридов, летучих водородных соединений

  • По таблице Менделеевачитать формулы, называть веществаОксиды, водородные соединения

  • Составьте формулы бинарных соединений по их названиям • Оксид железа (II) • Оксид алюминия • Оксид серы (IV) • Хлорид фосфора (V) • Сульфид алюминия • Сульфид железа (III) • Фторид кальция • Бромид калия • Оксид марганца (VII) • Оксид вольфрама (VI) • Домашнее задание: домашняя самостоятельная работа 3 (Сборник задач, с. 63)

  • Составьте как можно больше формул, назовите вещества1 ряд, элемент В –Cl [F, Br, I]2 ряд, элемент В -O [S]Степень окисления элемента А[Na, Mg, Al, C, N, S и др. ] равна номеру группыУстная тренировка для первых трех столбцов – обязательно!!!* — по желанию

  • Вычислять: относительную молекулярную массу (Mr) молярную массу (М, г/моль) молекул и ионных соединений как сумму атомных масс с. 93, Химия-8, № 118 Вычислять: массу (m, г) , количество вещества (n, моль) молярную массу (М, г/моль) молекул и ионных соединений по формуламc. 94-95, Химия-8 № 119-127, *128-130 (пропорция) Вычислять: массовую долю элемента, ω(Э) по формуле данного вещества с. 95, Химия-8, с. 24, сборник задач, №131 *Выводить формулу вещества по известным массовым долям элементов *с. 24, сборник задач, №133 *с. 25-26 №132, 134,135 Вычисления по химическим формулам с.93-96, Химия-8, сборник задач с. 24-26

  • Генетический детектив: увидеть невидимое — Индикатор

    Поразительно, что ученые XVIII и XIX веков, не видевшие молекулы, не только логически догадались об их существовании, но даже распознали их структуру. Они описали не только простые молекулы поваренной соли (где всего два атома), но и более сложные, например сахара, где атомов порядка двадцати.

    Мы не можем видеть молекулы из-за свойств света. Он состоит из фотонов, которые (как известно из квантовой физики) могут одновременно вести себя и как частица, и как волна. Именно волновая природа света лежит в основе работы линз и микроскопов. Но это же свойство означает, что, когда свет проникает через очень узкое отверстие или огибает его, он рассредоточивается — этот процесс именуется дифракцией. Как правило, этот эффект незаметен, но если сильно сблизить два очень маленьких объекта, то их изображения наложатся друг на друга, и человек, глядя на них через микроскоп, увидит один размытый объект, а не два. В XIX веке немецкий физик Эрнст Аббе вычислил, что два объекта можно увидеть по отдельности, если расстояние между ними составит не менее половины длины волны того света, в котором мы их рассматриваем. Для видимого света эта длина — около 500 нм. Если два объекта находятся на расстоянии ближе 250 нм друг от друга, нам хватает разрешающей способности, чтобы увидеть их в отдельности при видимом свете. Этот лимит называется пределом разрешения.

    К началу XX века мы научились определять, сколько молекул должно быть в заданном объеме вещества, поэтому стало известно и примерное расстояние между атомами в молекуле. Оказалось, что оно в тысячи раз меньше длины световой волны, и невозможно рассмотреть их даже в самые лучшие оптические микроскопы. Считалось, что молекулы навсегда останутся невидимыми.

    Альтернативой видимому свету оказалось интересное новое излучение, открытое в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Он изучал электрические разряды в вакуумных трубках, содержащих два электрода, между которыми в вакууме возникает высокое напряжение. При подаче тока на электроды тот из них, который был заряжен отрицательно (катод), нагревался и излучал электроны. Они летели сквозь вакуум и попадали на второй электрод (анод). Рентген открыл, что при этом из трубок выходили необычные лучи, под действием которых соединения бария светятся даже в полной темноте. Он назвал их икс-лучами и принялся исследовать их свойства. Оказалось, что они обладают огромной проникающей способностью, позволяющей заглянуть внутрь непрозрачных объектов, например увидеть кости человеческой руки.

    Никто, в сущности, не знал, что же представляют собой рентгеновские лучи, не было даже ясно, частицы это или волны (сегодня известно, что они состоят из таких же фотонов, что и видимый свет, то есть имеют корпускулярно-волновую природу). В 1912 году Макс фон Лауэ и двое его сотрудников решили проверить, что произойдет, если подставить под рентгеновские лучи кристалл сульфида цинка, состоящий из атомов всего двух элементов: серы и цинка.

    Оказалось, что рентгеновские лучи не рассеиваются произвольно во всех направлениях, а образуют на снимках пятна. Фон Лауэ быстро догадался, что происходит: кристалл, с которым они работали, имел правильную трехмерную структуру, состоящую из молекул, — пирамидку из идеальных шариков. При попадании рентгеновских лучей на кристалл каждый атом должен был равномерно рассеивать волны во всех направлениях. То же самое происходит, когда мы бросаем камешек в воду. Результирующая волна, раскатывающаяся в любом направлении, должна была быть суммой волн, рассеянных каждым атомом, по которому попали рентгеновские лучи.

    Как растворение молекулы соли в воде приводит к ионизации ее атомов?

    Категория: Химия      Опубликовано: 23 сентября 2013 г.

    Изображение общественного достояния, источник: Кристофер С. Бэрд.

    Растворение молекулы соли в воде не приводит к ионизации ее атомов. Атомы в твердых солях уже ионизированы задолго до соприкосновения с водой.

    Электроны в атоме могут принимать только определенные волновые состояния, и только один электрон может одновременно занимать одно волновое состояние.В результате электроны в атоме принимают различных состояний, начиная с самого низкого энергетического состояния и поднимаясь вверх по энергии, пока все электроны не обретут различные состояния. По разным причинам, которые не стоит здесь упоминать, электронные состояния в атомах имеют тенденцию образовывать различные группы, причем состояния в одной и той же группе имеют очень похожие энергии и состояния. Химики называют эти группы электронных состояний «оболочками», хотя они не имеют ничего общего с буквальными оболочками.

    Интересно, что атом с полностью заполненными оболочками очень стабилен (все доступные состояния в каждой группе заняты электронами).С другой стороны, атом с лишь частично заполненной внешней оболочкой имеет сильную тенденцию воровать, терять или делиться электронами с другими атомами, чтобы заполнить свою внешнюю оболочку и стать стабильным. Следовательно, такие атомы химически активны. Общеизвестной солью является хлорид натрия (поваренная соль), поэтому давайте использовать ее в качестве примера. Один нейтральный атом натрия имеет одиннадцать электронов. Десять из этих электронов заполняют состояния, так что они образуют полные оболочки. Однако одиннадцатый электрон натрия находится один во внешней, частично заполненной оболочке.Электроны связаны в атомах, потому что их отрицательный электрический заряд испытывает электрическое притяжение к положительному заряду ядра атома. Но для натрия отрицательно заряженные электроны во внутренних завершенных оболочках хорошо блокируют или экранируют силу притяжения ядра к одиннадцатому электрону. В результате одиннадцатый электрон натрия слабо связан с атомом и созрел для кражи более сильным атомом.

    Напротив, у хлора (17 электронов) все оболочки заполнены электронами, за исключением самой внешней оболочки, которой не хватает одного электрона.Атом хлора очень сильно притягивает внешний электрон, необходимый для завершения его оболочки. Таким образом, натрий и хлор идеально подходят друг другу. У натрия есть один электрон, за который он не очень сильно держится, а хлор ищет еще один электрон, чтобы украсть его, чтобы заполнить свою оболочку. В результате чистый образец натрия сильно реагирует с чистым образцом хлора, и конечным продуктом является поваренная соль. Каждый атом хлора крадет электрон у атома натрия. Каждый атом натрия теперь имеет 11 положительных протонов и 10 отрицательных электронов, что дает суммарный заряд +1. Каждый атом хлора теперь имеет 17 положительных протонов и 18 отрицательных электронов, что дает суммарный заряд -1. Таким образом, атомы были ионизированы реакцией, в результате которой образуется твердая поваренная соль, и все это без присутствия воды. Теперь ионы натрия и хлора имеют полностью заполненные оболочки и поэтому стабильны. Это хороший пример атома, который естественным образом имеет неравное количество электронов и протонов.

    Чистый положительный ион натрия теперь притягивается к чистому отрицательному иону хлора, и это притяжение образует то, что мы называем «ионной связью».Но на самом деле к иону хлора прилипает не один ион натрия. Вместо этого решетка многих ионов натрия ионно связывается с решеткой ионов хлора, и в итоге мы получаем кристаллическое твердое вещество. Каждый ион натрия в кристаллической решетке поваренной соли связан с 6 ближайшими ионами хлора, и то же самое происходит с каждым ионом хлора. Таким образом, атомы в поваренной соли уже находятся в ионизированном состоянии.

    Добавление воды не ионизирует атомы соли, потому что они уже ионизированы.Вместо этого молекулы воды прилипают к уже образовавшимся ионам в соли. В учебнике под названием «Клеточная и молекулярная биология: концепции и эксперименты» Джеральда Карпа говорится: «Кристалл поваренной соли удерживается вместе за счет электростатического притяжения между положительно заряженными ионами Na + и отрицательно заряженными ионами Cl . Этот тип притяжения между полностью заряженных компонентов называется ионной связью (или солевым мостиком).Ионные связи внутри кристалла соли могут быть достаточно прочными.Однако, если кристалл соли растворяется в воде, каждый из отдельных ионов оказывается окруженным молекулами воды, которые препятствуют сближению противоположно заряженных ионов друг с другом достаточно близко, чтобы образовать ионные связи.Каждая молекула воды имеет постоянный диполь, а это означает, что один конец всегда слегка положительно заряжен, а другой конец всегда слегка отрицательно заряжен. Заряженные концы молекул воды настолько сильно притягиваются к заряженным ионам в кристалле соли, что вода разрушает твердую решетчатую структуру соли, и каждый ион натрия и хлора окружается слоем липких молекул воды. В химии мы говорим, что соль растворилась в воде. Это похоже на рок-группу, выходящую из лимузина в толпу поклонников и разлучаются, поскольку каждый участник группы оказывается в окружении своего собственного круга поклонников.Если бы атомы в твердой соли не были ионизированы с самого начала, вода не так хорошо растворяла бы соль.

    Темы: атом, атомы, растворить, электрон, ионизировать, ионы, соль, раствор, вода

    Создание лучшей ловушки для соли: исследователи АйЮ синтезируют молекулярную «клетку» для улавливания хлорида: Новости АйЮ: Университет Индианы

    БЛУМИНГТОН, Индиана — Исследователи Университета Индианы создали новую мощную молекулу для извлечения соли из жидкости.Работа может помочь увеличить количество питьевой воды на Земле.

    Построенная с использованием химических связей, ранее считавшихся слишком слабыми, новая молекула улучшена примерно в 10 миллиардов раз по сравнению с аналогичной структурой, созданной более десяти лет назад в IU. О конструкции молекулы сообщается сегодня в журнале Science.

    «Если вы поместите одну миллионную грамма этой молекулы в метрическую тонну воды, 100 процентов из них все равно смогут улавливать соль», — сказал Юн Лю, который руководил исследованием в качестве доктора наук.Студент D. в лаборатории Амара Флада, профессора химии Джеймса Ф. Джексона и профессора Лютера Даны Уотермана на химическом факультете Блумингтонского колледжа искусств и наук.

    Молекула предназначена для захвата хлорида, который образуется, когда элемент хлор соединяется с другим элементом, чтобы получить электрон. Наиболее известной хлоридной солью является хлорид натрия или обычная поваренная соль. Другими хлоридными солями являются хлорид калия, хлорид кальция и хлорид аммония.

    В то время как человеческое население продолжает расти, просачивание соли в пресноводные системы сокращает доступ к питьевой воде во всем мире. По оценкам Геологической службы США, только в США около 272 миллионов метрических тонн растворенных твердых веществ, включая соли, ежегодно попадает в пресноводные потоки. Способствующие факторы включают химические процессы, связанные с добычей нефти, использование дорожных солей и смягчителей воды, а также естественное выветривание горных пород. Требуется всего одна чайная ложка соли, чтобы навсегда загрязнить пять галлонов воды.

    Новая молекула для извлечения солей, созданная в IU, состоит из шести триазольных «мотивов» — пятичленных колец, состоящих из азота, углерода и водорода — которые вместе образуют трехмерную «клетку» идеальной формы для улавливания хлоридов.В 2008 году лаборатория Флада создала двумерную молекулу в форме плоского пончика, в которой использовались четыре триазола. Два дополнительных триазола придают новой молекуле трехмерную форму и 10-миллиардное повышение эффективности.

    Молекула также уникальна, поскольку связывает хлорид с помощью углерод-водородных связей, которые ранее считались слишком слабыми для создания стабильных взаимодействий с хлоридом по сравнению с традиционным использованием азотно-водородных связей. Вопреки ожиданиям, исследователи обнаружили, что использование триазолов создало настолько жесткую клетку, что в центре образовался вакуум, который втягивает ионы хлорида.

    Напротив, клетки с азотно-водородными связями часто более гибкие, а их вакуумоподобный центр, необходимый для захвата хлоридов, требует затрат энергии, что снижает их эффективность по сравнению с клеткой на основе триазола.

    «Если вы возьмете нашу молекулу и сравните ее с другими клетками, использующими более прочные связи, мы получим увеличение производительности на много порядков», — сказал Флуд. «Это исследование действительно показывает, что жесткость недооценивается при проектировании молекулярных клеток.»

    Жесткость также позволяет молекуле сохранять свою форму после потери центрального хлорида по сравнению с другими конструкциями, которые разрушаются при тех же обстоятельствах из-за их гибкости. Это придает молекуле большую эффективность и универсальность.

    Наконец, Синтез первой молекулы занял почти год, сказал Лю, который был потрясен, обнаружив, что кристаллы, необходимые для подтверждения уникальной структуры молекулы, сформировались после того, как эксперимент был оставлен в лаборатории в течение нескольких месяцев. возникновение, так как этот процесс обычно требует тщательного мониторинга.Позже Вэй Чжао, научный сотрудник лаборатории Флада, смог воссоздать молекулу за несколько месяцев.

    Формирование кристалла представляет собой момент «озарения», доказывающий, что уникальный дизайн молекулы действительно жизнеспособный, сказал Лю.

    Окончательным автором исследования является Чун-Хсин «Джош» Чен, младший научный сотрудник Центра молекулярной структуры Университета Индийского университета во время исследования, который подтвердил структуру молекулы с помощью рентгеновской кристаллографии. В настоящее время Лю является научным сотрудником с докторской степенью в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн.

    Эта работа была частично поддержана Министерством энергетики США. Патентная заявка на работу была подана Управлением инноваций и коммерциализации IU.

    Как соль борется со льдом?

    Еще в 1930-х годах вариант простой поваренной соли использовался для предотвращения опасной скользкости зимних дорог.

    Механизм прост: когда жидкая вода замерзает в лед, свободные молекулы воды выстраиваются в более упорядоченную структуру.Соль замедляет этот процесс. «Любая примесь нарушает способность молекул воды находить друг друга и правильно организовываться», — сказал Джоэл Торнтон, профессор атмосферных наук Вашингтонского университета в Сиэтле. «Когда вы добавляете соль на дорогу, вы добавляете примеси в воду, тем самым нарушая способность воды образовывать лед».

    При растворении соли в воде она распадается на два иона: один ион натрия и один ион хлорида на молекулу хлорида натрия. Эти ионы представляют собой инородные частицы в воде, и они рассеивают молекулы воды, раздвигая их и затрудняя образование льда.При добавлении соли температура замерзания падает.

    «Таким образом, вместо того, чтобы замерзнуть при 0 градусов по Цельсию, он может замерзнуть при -4 градусах по Цельсию, в зависимости от того, сколько соли растворено в воде», — сказал Кеннет Смит, химик-аналитик на пенсии и председатель отдела экологических исследований Американского химического общества. Химия. «Чем больше соли растворено в воде, тем больше снижается температура замерзания».

    Обычно используется хлорид натрия

    , а также хлорид магния или хлорид кальция, оба из которых диссоциируют на три иона, еще больше снижая температуру замерзания раствора.

    По данным Геологической службы США, ежегодно для борьбы с обледенением используется около 60 миллионов тонн соли. В заснеженных городах дорожные службы часто используют самосвалы с желобами и тарелками, которые вращаются, чтобы выбрасывать и рассеивать крупную каменную соль на дорогах. Некоторые города предварительно растворяют соль в воде, а затем распыляют ее.

    Есть экологические проблемы. Сток соленой воды может загрязнять почву и убивать растения вдоль края шоссе. Соль может просачиваться в грунтовые воды и загрязнять реки и озера.Электролиты увеличивают скорость коррозии металлов, что приводит к ржавчине автомобилей.

    «В некоторых восточных штатах небольшие общины будут просто использовать грязь и камни, что увеличивает сцепление с дорогой, но оставляет материал на дорогах, и этот материал попадает на ветровые стекла вашего автомобиля», — сказал Смит.

    Команда

    Торнтона также изучает, в какой степени компоненты дорожной соли способствуют загрязнению атмосферы. Высокие уровни соединений хлора были обнаружены в Боулдере, штат Колорадо.атмосферы, вдали от береговой линии, где вероятным виновником могут быть морские брызги.

    «Неизвестно, как они возникают в атмосфере, но мы знаем, что они существуют», — сказал Торнтон. «Хотя у нас нет прямых доказательств того, что дорожная соль была источником хлора, вполне логично, что дорожная соль попадала в воздух».

    Если у вас есть вопрос по науке или технике для Просто спросите , отправьте электронное письмо по адресу [email protected] с «научным вопросом» в строке темы или оставьте его в разделе комментариев ниже.

    Пространственная локализация заряженных молекул ионами соли в микрокаплях воды, ограниченной нефтью

    Релокализация заряженных красителей в микрокаплях, индуцированная солью

    углеводородное иммерсионное масло в ультразвуковом ванне ( 26 ). Этот препарат производил масляные микрокапли размером от нескольких до десятков микрометров в диаметре (рис.1), что было удобно для наблюдения за молекулярной локализацией. Для мониторинга молекулярной локализации в микрокаплях воды, заключенных в масле, мы использовали флуоресцентные красители MitoTracker Red FM (MitoTracker) и Alexa Fluor 647 (AF647), которые имеют один положительный суммарный заряд и три отрицательных заряда при нейтральном pH соответственно (рис. 1, А и Б). Мы визуализировали микрокапли, содержащие каждый краситель, с помощью конфокального микроскопа (рис. S1A). Чтобы избежать каких-либо помех, исходящих от поверхности стекла, мы визуализировали микрокапли воды, плавающие в масле на высоте не менее 10 мкм над поверхностью стекла.Распределение красителя зависело от заряда красителя: положительно заряженные молекулы красителя собирались у поверхности, а отрицательно заряженные молекулы красителя кажутся почти равномерно распределенными внутри микрокапли. Это наблюдение предполагает наличие отрицательного суммарного заряда на границе раздела вода-масло микрокапель, что является результатом предпочтительной адсорбции ионов гидроксида или других следовых анионных поверхностно-активных веществ на границе раздела масло-вода ( 27 ). Такое поведение ионов гидроксида, по-видимому, является повсеместным явлением на различных границах раздела между водой и гидрофобными средами ( 28 30 ).Для положительно заряженных MitoTracker электростатическое притяжение между красителями MitoTracker и отрицательными зарядами, образующимися на границе раздела масло-вода, делает красители локализованными вблизи поверхности микрокапель. С другой стороны, отрицательно заряженные красители AF647 отталкивались от отрицательных зарядов на поверхности микрокапель.

    Рис. 1 Пространственное распределение флуоресцентных красителей.

    ( A ) MitoTracker Red FM (MitoTracker), ( B ) Alexa Fluor 647 (AF647), ( C ) Alexa Fluor 555 (AF555), ( D ) AF64-bp, DNA-10-bp и ( E ) 30 п.н. ДНК-AF647 в водных микрокаплях, суспендированных в углеводородном иммерсионном масле.Химические структуры флуоресцентных красителей с их зарядами представлены на левых панелях, а флуоресцентные и светлопольные изображения в отсутствие ионов солей и в присутствии 100 мМ NaCl представлены на средних и правых панелях соответственно (шкала бары, 5 мкм).

    Затем мы визуализировали микрокапли, содержащие каждый краситель и 100 мМ NaCl, физиологически значимую концентрацию соли. Положительно заряженные молекулы красителя MitoTracker все еще локализовались на периферии микрокапель (рис.1А), тогда как отрицательно заряженные молекулы красителя AF647 были перемещены на периферию (рис. 1Б). Это наблюдение показывает, что ионы солей создают заряженные молекулы, локализованные вблизи границы раздела вода-нефть, независимо от их заряда. Таким образом, пространственное распределение отрицательно заряженных ионов сильно зависит от добавления ионов соли. Такое же поведение наблюдалось для другого отрицательно заряженного флуоресцентного красителя Alexa Fluor 555 (AF555; рис. 1C). При добавлении ионов соли это электростатическое взаимодействие экранируется, и гидрофобное взаимодействие между красителями и между молекулами красителя и гидрофобной поверхностью микрокапель становится доминирующим ( 31 ), что приводит к локализации молекул на поверхности микрокапель. Несколько исследований показали, что ионы гидроксида по-прежнему преобладают в зарядке гидрофобных поверхностей раздела вода-гидрофобия при нейтральном и щелочном pH в присутствии ионов соли при низких и умеренных концентрациях ( 28 ), что указывает на то, что релокализация не была вызвана индуцированным солью исключение адсорбированных анионов с поверхности раздела вода-нефть. Добавленная соль может вызвать процесс «высаливания» за счет увеличения взаимодействия между ионами соли и молекулами воды, за которым следует меньшее количество свободных молекул воды, доступных для сольватации молекул растворенного вещества, в результате чего гидрофобное взаимодействие между молекулами растворенного вещества становится термодинамически выгодным (). 32 ).Результаты показывают, что в исследованных нами микрокаплях воды, содержащих нефть, ионы соли играют критическую роль в пространственном распределении отрицательно заряженных молекул. криволинейная граница раздела между водой и маслом, которые имеют несколько разные показатели преломления: 1,515 для иммерсионного масла (Nikon Inc. , Япония) и 1,33 для воды. С помощью конфокального микроскопа исследовали распределение красителей в микрокапле диаметром 48 мкм, содержащей 1 мкМ красителя AF647 и 100 мМ NaCl.Глубина фокуса составляла примерно 300 нм. Были сделаны два изображения поперечного сечения микрокапли на высоте 15 мкм над и на 15 мкм ниже экватора (рис. 2). Если произошло какое-либо существенное отражение, пространственное распределение флуоресцентных красителей в двух разных плоскостях изображения должно различаться, в то время как флуоресцентные лучи проходят через различные геометрические формы микрокапли. Два изображения, полученные с верхней и нижней полусфер одной и той же микрокапли, показали практически одинаковое пространственное распределение, хотя общая интенсивность изображения, полученного с верхней плоскости, была ослаблена по сравнению с изображением с нижней плоскости.В таблице S1 показано, что измеренная ширина пиков на 15 мкм выше и 15 мкм ниже экватора остается на тех же значениях. Эти данные показывают, что эффект линзирования от микрокапель существенно не искажает наблюдение периферической локализации флуоресцентных красителей в пределах дифракционно-ограниченного разрешения конфокального микроскопа.

    Рис. 2. Пространственное распределение флуоресцентного красителя AF647 в двух разных плоскостях поперечного сечения микрокапли (диаметром 48 мкм).

    ( A ) Схема условий визуализации.( B и C ) Флуоресцентные изображения, полученные на 15 мкм ниже (слева) и на 15 мкм выше (справа) экватора микрокапли. ( D ) Распределение красителей AF647 в двух разных плоскостях визуализации микрокапли. а.е., условные единицы.

    Мы также исследовали возможные оптические искажения в микрокаплях путем визуализации микрокапель с флуоресцентными красителями, сильно локализованными только на поверхности микрокапель. Были приготовлены обратные мицеллы из 1-пальмитоил-2-олеоилфосфатидилхолина (ПОФХ).Мицеллы подвергали двойному окрашиванию липидными красителями, 1,1′-диоктадецил-3,3,3′,3′-тетраметилиндокарбоцианином (DiI) и водорастворимыми красителями AF647 (рис. S2A). Поскольку красители DiI встроены в слой POPC, физическая толщина слоя красителя составляет несколько нанометров. Мы визуализировали окрашенные обратные мицеллы с помощью конфокального микроскопа. На рисунке S2 (B и C) показаны флуоресцентные изображения красителей DiI (зеленый) и AF647 (красный) в микрокапле, содержащей 150 мМ NaCl. Флуоресцентная визуализация красителей DiI в мицелле (рис.S2B) показывает, что красители DiI локализованы в пределах полной ширины на половине максимальной ширины пика примерно 550 нм (рис. S2C). Эти данные показывают, что местоположения красителя могут быть точно определены в пределах дифракционно-ограниченного разрешения используемого в настоящее время конфокального микроскопа и что оптические искажения не были значительными. Локализованное распределение красителей AF647 вблизи периферии обратной мицеллы, содержащей 150 мМ NaCl (рис. S2, B и C), показывает, что поведение локализации также можно наблюдать в микрокаплях воды, взаимодействующих с фосфолипидами, которые являются доминирующим интерфейсом в клетках.

    Квантовый выход флуоресцентных красителей, способных подвергаться цис-транс фотоизомеризации при возбуждении, увеличивается по мере увеличения вязкости раствора ( 33 ). Локальная вязкость воды меняется на водно-гидрофобной поверхности ( 34 ). Это предполагает, что повышенная интенсивность флуоресценции красителей вблизи границы раздела вода-нефть может быть вызвана увеличением квантовых выходов красителей, а не физической локализацией красителей. Мы исследовали эту возможность, визуализируя красители Cy3B, которые имеют заблокированную конформацию из-за жесткого линкера между хромофорами (рис.С3А). На рисунке S3 (B и C) показано изображение флуоресценции и распределение красителей Cy3B в микрокапле вода-в-масле. Такое же поведение локализации наблюдалось для красителей Cy3B, показывая, что повышенная интенсивность флуоресценции на периферии микрокапель вызвана локализацией красителей, а не увеличением квантового выхода, вызванным высокой вязкостью. Сообщалось, что водная поверхность микрокапель имеет другую pH по сравнению с объемной водой ( 35 ). Мы исследовали, была ли локализованная интенсивность флуоресценции вызвана повышенным квантовым выходом или изменением спектра испускания флуоресценции. На рисунке S4A представлены спектры AF647 в объемной воде с различным рН, показывающие, что эмиссия флуоресценции практически не изменилась при различных значениях рН. Мы также подтвердили, что спектр флуоресценции красителей AF647 существенно не меняется при концентрации NaCl до 1 М. Эти результаты показывают, что усиление флуоресценции красителей вблизи периферии микрокапель не связано с изменениями спектра флуоресценции, вызванными сдвигом рН и добавлением соли.

    Периферическая локализация биологических молекул в микрокаплях

    Многие биологические молекулы в клетках заряжены отрицательно.В частности, сильно отрицательно заряжены нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК. Мы проверили, могут ли ионы соли вызывать релокализацию отрицательно заряженных молекул ДНК в микрокаплях вода-в-масле. Для этого использовали двухцепочечные ДНК длиной 10 и 30 пар оснований (п.н.), меченные AF647, которые мы обозначаем как 10- и 30-п.н. ДНК-AF647 соответственно. В микрокаплях без солевых ионов 10-пн ДНК-AF647 распределялась большей частью равномерно с небольшой тенденцией к периферической локализации (рис. 1Д). Однако, как и в случае AF647 и AF555, в присутствии 100 мМ ионов соли большая часть молекул ДНК-AF647 размером 10 п.н. была релокализована к периферии. Молекулы ДНК-AF647 длиной 30 п.н. в микрокаплях без солевых ионов показали более высокую тенденцию к периферической локализации, чем ДНК-AF647 длиной 10 п.н., но периферическая локализация была еще более выраженной при использовании 100 мМ NaCl (рис. 1Е). Далее мы исследовали распределение AF647, AF555 и ДНК-AF647 длиной 10 и 30 п.н. при повышении концентрации NaCl от 0 до 100 мМ.На рис. 3 представлены графики зависимости средней интенсивности флуоресценции от нормированного расстояния от центра до границы микрокапли. Эти данные показали, что периферическая локализация всех этих отрицательно заряженных молекул явно усиливалась с увеличением концентрации соли. Для всех молекул локализация на периферии микрокапель сопровождалась истощением во внутренней области микрокапель, показывая, что наблюдаемая локализация на периферии была вызвана индуцированной солью миграцией молекул из внутренней области, а не вызвана тушением. или усиление флуоресценции.Примечательно, что чувствительность к концентрации соли для периферической релокализации зависит от типа молекулы. Мы предполагаем, что за такое поведение может быть ответственно наличие различных гидрофильных и гидрофобных доменов каждой молекулы и их доступность для взаимодействия с молекулами воды и ионами соли.

    Рис. 3 Влияние различных концентраций NaCl на локализацию отрицательно заряженных молекул флуоресцентного красителя и молекул ДНК, меченных AF647.

    Наложенные флуоресцентные/яркопольные изображения водных микрокапель, содержащих AF647 ( A ), AF555 ( B ), 10 п.н. DNA-AF647 ( C ) и 30 п.н. DNA-AF647 ( D) 90×100) с указанными концентрациями NaCl (шкала, 5 мкм).На нижней панели нанесены нормированные пространственные распределения каждого красителя при различных концентрациях NaCl. Поскольку анализировались микрокапли разных размеров, расстояние от центра до границы каждой микрокапли было нормализовано до единицы и разделено на 10 сегментов. Интенсивность флуоресценции усреднялась в каждом сегменте и строилась как функция относительного расстояния от центра до периферии микрокапель. Столбики погрешностей представляют собой 1 стандартное отклонение от пяти независимых измерений.

    Сравнение распределения красителей между микрокаплями воды и объемной водой

    Мы сравнили распределение красителей между микрокаплями воды с распределением красителей на границе раздела вода-нефть. На рисунке S1B показана схема установки для визуализации объемной границы раздела вода-нефть. На рис. 4В показаны флуоресцентные изображения молекул красителя AF647 вблизи границы раздела воды и нефти (верхняя панель) и профили их распределения (нижняя панель) при увеличении концентрации NaCl. Когда соль не добавлялась, молекулы AF647 были почти равномерно распределены внутри объемной воды, но с постепенным истощением вблизи периферии границы раздела, что было похоже на более крупные микрокапли (рис.4). При концентрации NaCl 0,1 мМ распределение практически не изменилось. Молекулы красителя AF647 начинали мигрировать к границе при концентрации NaCl 1 мМ и проявляли локализованное распределение вблизи границы при концентрации 10 мМ. При концентрации NaCl 100 мМ AF647 показал заметный пик локализации на периферии, как и в более крупных микрокаплях (рис. 4А). Напротив, добавление соли всего от 0,1 до 1 мМ вызывало релокализацию AF647 в микрокаплях (рис. 3, B и C). Эти данные показывают, что микрокапли вода-в-масле обеспечивают более высокую чувствительность к соли для релокализации отрицательно заряженной молекулы, чем объемный раствор, а это означает, что во внутриклеточной водной фазе влияние иона соли на молекулярную локализацию в микрокаплях является более значительным, чем это в объемном растворе.Мы предполагаем, что такое поведение может быть вызвано предпочтительным накоплением ионов солей на границе раздела вода-нефть микрокапель ( 36 38 ), что может способствовать релокализации за счет эффекта экранирования заряда ( 31 ) и засаливания. выходной эффект ( 32 ).

    Неоднородное поведение красителей при локализации на разных границах раздела масло-вода

    Водный раствор внутри биологических клеток, окруженный различными типами гидрофобных молекул, в основном включает различные молекулы липидов.Таким образом, мы исследовали поведение локализации AF647 в водных микрокаплях, которые взаимодействуют с тремя различными гидрофобными маслами: глицерилтриолеатом (триолеином), оливковым маслом и силиконовым маслом. На рис. 5 показаны наложения флуоресцентных и светлопольных изображений микрокапель воды, заключенных в этих нефтях диаметром менее 10 мкм (рис. 5, А, В и Д) и в объемной водной воде, граничащей с этими нефтями (рис. 5, Б, Г и Е). Мы обнаружили, что чувствительность соли к релокализации заметно различалась для разных нефтей.Чувствительность к соли снижалась в следующем порядке: силиконовое масло (рис. 5, E и F), триолеин (рис. 5, A и B), иммерсионное масло (рис. 2A и 3B) и оливковое масло (рис. 5, C и D) как в микрокаплях, так и в объемной воде. Чувствительность к соли снова была выше в микрокаплях, ограниченных маслом, чем в объемной воде, как это наблюдалось в 1 мМ NaCl для триолеина и силиконового масла и в 100 мМ для оливкового масла. Эти результаты означают, что, помимо концентрации солей и размеров пространства, разные гидрофобные интерфейсы по-разному влияют на молекулярное распределение заряженных молекул внутри клеток.

    Рис. 5 Пространственная локализация красителей для различных границ раздела нефть-вода.

    Изменение молекулярной локализации AF647 при разных концентрациях NaCl при взаимодействии с разными гидрофобными маслами; триолеин ( A и B ), оливковое масло ( C и D ) и силиконовое масло ( E и F ). Наложение флуоресцентных и светлопольных изображений и профилей их распределения AF647 в микрокаплях, окруженных каждой нефтью (A, C и E), и флуоресцентных изображений вблизи границы раздела между объемной нефтью и объемной водой (B, D и F), содержащих различные концентрации NaCl (шкала, 5 мкм). Столбики погрешностей представляют собой 1 стандартное отклонение от пяти независимых измерений.

    Чтобы изучить возможное влияние на интенсивность флуоресценции красителя при контакте или близости к маслам с высокими показателями преломления, мы сравнили относительные интенсивности флуоресценции красителей, включая красители AF647 и родамин 6G, при контакте объемной или микрокапельной воды с нефтью, имеющей разные показатели преломления с добавлением и без добавления NaCl (100 мМ) (рис. S5). Отсутствовала четкая корреляция между показателями преломления масел [Fluorinert™ FC-40 (CAS No.86508-42-1) ФК-40, н = 1,29; силиконовое масло, n = 1,4; оливковое масло, n = 1,455; триолеиновое масло, n = 1,47; и иммерсионное масло, n = 1,515] и относительные интенсивности флуоресценции. Эти данные показывают, что изменение интенсивности флуоресценции на границе раздела микрокапель не вызвано контактом с маслами, имеющими высокие показатели преломления, или несоответствием показателей преломления. Кроме того, в предыдущем исследовании сообщалось о локализации положительно заряженного красителя родамина 6G в микрокаплях воды в FC-40 ( 14 ), что показывает, что поведение локализации постоянно наблюдается в микрокаплях воды, взаимодействующих с различными типами масел, таких как как перфторированное масло.

    Зависимость релокализации, вызванной солью, от типа катионов соли

    Различные типы ионов соли по-разному влияют на различные аспекты биохимических реакций, включая стабильность белков, их укладку и ферментативную активность ( 39 ). Таким образом, мы исследовали влияние различных катионных частиц на локализацию AF647 в микрокаплях воды, заключенных в иммерсионное масло. Мы построили график доли интенсивности флуоресценции AF647 на периферии микрокапель (> 70% радиуса микрокапель) в зависимости от концентрации соли для различных катионных частиц в результате добавления NaCl, KCl и NH 4 Cl (рис.6). Доля интенсивности флуоресценции, локализованная на периферии микрокапель, увеличивалась с увеличением концентрации соли и достигала значения насыщения при 10 мМ для всех трех типов катионов. Эти данные показывают, что индуцированная солью релокализация отрицательно заряженных красителей не зависит от типа однозарядных катионов. Мы также исследовали влияние различных типов анионных частиц на релокализацию. Однако связь между типами анионов и релокализацией красителя установить не удалось из-за сильного влияния анионов на интенсивность флуоресценции красителя.Несколько предыдущих исследований показали, что зависимость дзета-потенциала от pH не зависит от противоаниона, включая хлорид, йодид или перхлорат, что указывает на то, что эти анионы не конкурируют с гидроксидом или неизвестными анионными поверхностно-активными веществами, адсорбированными на границе вода-гидрофобность ( 29 , 40 ).

    Рис. 6 Влияние различных типов катионов на периферическую локализацию AF647 в микрокаплях.

    Область «Периферия» определяется как область, где радиус составляет более 70% от всего радиуса каждой капли.Средние интенсивности флуоресценции на периферии сравниваются с таковыми во всех областях капли; значение 1,0 отражает, что флуоресцентные красители равномерно распределены в микрокапле, включая периферию. Столбики погрешностей представляют собой 1 стандартное отклонение от пяти независимых измерений.

    Сообщалось, что заряженные молекулы распределялись внутри микрокапель воды в масле в присутствии 100 мМ соли или буферов ( 41 ). Такое поведение может быть вызвано влиянием поверхностно-активных веществ, добавленных к границе раздела микрокапель для стабилизации капель.Мы проверили эту гипотезу, визуализируя микрокапли воды, содержащие красители AF647, в иммерсионном масле, которые содержат поверхностно-активные вещества, SDS, на границе раздела вода-нефть (рис. S6A). На рисунке S6 (B и C) представлены флуоресцентные и светлопольные изображения и распределение красителей AF647 в микрокаплях с ПАВ при различных концентрациях NaCl до 100 мМ. Как в микрокаплях с добавлением NaCl, так и без него красители истощались от границы раздела и находились внутри микрокапель. Это наблюдение, по-видимому, вызвано электростатическим отталкиванием между отрицательным зарядом SDS на границе раздела и отрицательным зарядом AF657. Этот результат свидетельствует о том, что при введении заряженных поверхностно-активных веществ в микрокапли электростатический эффект становится доминирующим над гидростатическим взаимодействием, а добавленная соль до 100 мМ не может полностью экранировать электростатическое взаимодействие. Эти наблюдения предполагают, что гидрофобное взаимодействие между водорастворимыми молекулами и гидрофобной средой не может быть универсальным механизмом, объясняющим индуцированное солью распределение красителей в микрокаплях; вместо этого задействованы комбинированные эффекты нескольких механизмов, особенно когда внешние заряженные частицы, такие как поверхностно-активные вещества, вводятся на границе раздела.Детальная картина, включая взаимодействие соленой воды и соли с растворенным веществом, микроскопическое распределение ионов соли вблизи границы раздела и электростатическое взаимодействие, требует дальнейшего изучения, чтобы получить полную картину молекулярного распределения в геометрически ограниченной воде.

    Комбинированное экспериментально-вычислительное исследование

    Коды симметрии: (i) -1/2+x, 1/2-y, 1/2+z ; (ii) 1/2-x, 1/2+y, 1/2-z; (iii) 1/2+x, 1/2-y, 1/2+z; (iv) 1-x,1-y,-z, (v) -x,1-

    y,1-z; (vi)1-x,2-y,1-z

    Асимметрическое звено соли (II) содержит катион 2-амино-4-метокси-6-метилпиримидиния и анион 5-

    хлорсалицилата ( Инжир.1). Гидроксильная группа 5-хлорсалициловой кислоты депротонирована и

    протонов перенесены на атомы азота 2-аминопиримидиновых фрагментов [18, 23, 49, 55]. В катионе протонирован один

    пиримидиновых атомов азота (N1), что подтверждается увеличением угла связи

    при N1 [C2–N1–C1: 121,7 (2)°], причем этот угол сравним с непротонированным атомом N2 [C4–

    N2–C1: 116,17(19)°], что также дополнительно подтверждается соответствующим зарегистрированным валентным углом

    нейтрального 2-амино-4-метокси-6-метилпиримидина. [17, 18], что значительно выше [116.0(18)°]. Внутримолекулярная водородная связь

    O4 − h5···O3 в анионе 5-хлорсалициловой кислоты образует мотив кольца S(6)

    [56, 57].

    Протонированный атом N1 и атом азота 2-аминогруппы (N3) связаны водородной связью с

    карбоксилатными атомами кислорода (O2 и O3) через пару межмолекулярных N1–h23···O2(i ) и водородных связей N3–h4B···O3(i)

    (код симметрии: (i) -x,1-y,1-z), образующих кольцевой мотив R22(8) [18, 56]. Основной мотив

    собран посредством комплементарного взаимодействия водородных связей между карбоновой кислотой и амино

    пиримидиновым фрагментом с образованием димерной единицы (рис.С20) [49]. Соседние димерные звенья связаны посредством

    самодополняющих вторичных водородных связей N - H···N с образованием четырехкомпонентных супрамолекулярных сетей

    . Таким образом, водородные связи, O - H···N, N - H···O и N - H···N объединяются, образуя линейный гетеротетрамерный (LHT) мотив

    [49]. Далее этот мотив соединен водородными связями N–H···N

    с участием атома N2 катионов 2-амино 4-метокси 6-метилпиримидиния, образуя надмолекулярную цепь

    (рис. С21). Расстояние C - Cl···π [C10 - Cl···Cg(1)iii равно 3,856(3) Å; код симметрии: (iii) -1 + x,y,z]

    тип взаимодействия также дополнительно стабилизирует кристаллическую структуру (рис. S22).

    3.3 Анализ поверхности по Хиршфельду

    Трехмерная поверхность dnorm является полезным инструментом для анализа и визуализации межмолекулярных

    взаимодействий, поскольку она показывает отрицательные или положительные значения в зависимости от того, является ли межмолекулярный контакт

    короче или длиннее, соответственно, чем сумма ван-дер-ваальсовых радиусов [18].Поверхность dnorm соли

    (I) показана на рис.4, красные точки обозначают более тесные контакты, а отрицательные значения

    dnorm

    соответствуют N–H···O, O– Взаимодействие H···O, O–H···N и C–H···O. Двумерные графики отпечатков пальцев

    из анализа поверхности Хиршфельда (рис. 5) предоставляют информацию о межмолекулярных контактах

    и их процентном распределении на поверхности Хиршфельда. Межмолекулярные взаимодействия соли

    (I и II) количественно оценивают с помощью анализа поверхности по Хиршфельду.Отображение

    di

    ,

    de

    ,

    индекса формы

    и

    кривизны

    показано на S24. Гистограмма на рисунке 5 показывает вклад межконтактов в поверхности Хиршфельда

    , H···H (46,1% и 37,1%), N···H (9,6% и 4,5%), C··· H (14,3%, 14,9%), O···H (26,6% и 18,0),

    H···Cl (11,9%) и другие (C···C, N···N, C·· ·O, C···Cl 3,4 и 13,6%). Важное взаимодействие выделено

    с помощью обычного отображения

    dnorm

    на молекулярных поверхностях Хиршфельда, как показано на рис.4. Поверхность Хиршфельда

    Анализы синтона, кристаллическая упаковка солей была подтверждена светло-красными пятнами на поверхности дна

    Приготовление пищи с хлорированной водой и солью может создавать токсичные молекулы

    Исследователи идентифицируют несколько новых молекул и предлагают способы во избежание их образования

    Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Water Research , приготовление пищи с использованием хлорированной воды может привести к попаданию в пищу потенциально вредных токсинов. Исследование выявило несколько практически новых для исследователей молекул, созданных путем приготовления пищи с хлорированной водопроводной водой и йодированной поваренной солью.

    Авторы исследования из Гонконгского университета науки и технологий и Нанкинского университета в Китае говорят, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы узнать больше об этих молекулах и их влиянии на наше здоровье. В то же время ограничение времени и температуры приготовления пищи, а также приготовление пищи с поваренной солью, обогащенной йодатом вместо йодида, может быть самым безопасным.

    Наша водопроводная вода дезинфицируется перед тем, как мы ее пьем или используем для приготовления пищи. Это делается несколькими способами, в том числе путем добавления хлора или молекул, называемых хлораминами, которые производятся с использованием аммиака. Эти два процесса – хлорирование и хлораминирование – влияют на химический состав воды.

    Хлор или хлорамины в водопроводной воде могут вступать в реакцию с йодированной поваренной солью, которую вы добавляете в пищу, с образованием кислоты, называемой гипойодной кислотой. Само по себе это не вызывает беспокойства, но кислота может реагировать с пищевыми продуктами и другими органическими веществами в водопроводной воде с образованием йодированных побочных продуктов дезинфекции (I-DBP) — молекул, почти совершенно новых для исследователей.Для нового исследования команда идентифицировала некоторые молекулы и проверила их токсичность.

    «I-DBP, образующиеся во время приготовления пищи с хлорированной или хлорированной водопроводной водой, являются чем-то новым для химиков-экологов, токсикологов и инженеров», — сказал доктор Сянру Чжан, автор статьи и доцент Гонконгского университета науки и технологий. . «Они актуальны не только для исследователей и практиков в области питьевой воды, но и для общественности».

    Исследователи проанализировали I-DBP, образующиеся при приготовлении пищи с использованием хлорированной и хлорированной водопроводной воды.Они имитировали приготовление пищи с использованием различных типов водопроводной воды при различных температурах и времени, а также добавляли пшеничную муку и йодированную соль, чтобы увидеть, какие I-DBP будут образовываться.

    Используя передовые химические методы, они идентифицировали 14 совершенно новых молекул и определили структуру девяти молекул. Затем они провели тесты, чтобы увидеть, насколько токсичны девять молекул, и обнаружили, что некоторые из них в 50–200 раз более токсичны, чем другие.

    «Учитывая, что эти молекулы могут оказывать неблагоприятное воздействие на наше здоровье, нам необходимо больше изучить их, чтобы точно определить, какие эффекты они могут иметь», — сказал доктор.Ян Пан, один из авторов исследования и доцент Нанкинского университета. «Поэтому мы предложили несколько практических предложений по ограничению их образования во время приготовления пищи».

    Условия приготовления, такие как тип используемой воды и соли, температура и время приготовления, влияли на образование I-DBP. В исследовании молекулы присутствовали в имитированной воде для приготовления пищи в различных концентрациях, от 0,72 до 7,63 микрограммов на литр. Регулировка условий приготовления пищи может свести к минимуму концентрацию I-DBP в воде.

    Доктор Чжан и его команда предлагают людям использовать хлорированную водопроводную воду, а не хлораминированную, и использовать поваренную соль, обогащенную йодатом калия, вместо йодида калия. Приготовление пищи при более низких температурах в течение меньшего времени также ограничивает образование I-DBP.

    Йодированные побочные продукты дезинфекции при приготовлении пищи с хлор(ам)натуральной водопроводной водой и йодированной поваренной солью [Исследования воды: Elsevier] побочные продукты при приготовлении пищи с имитацией хлор(ам)инированной водопроводной воды и йодированной поваренной соли» Ян Пан, Сянжу Чжан и Ю Ли (doi: 10.1016/j.waters.2015.10.002). Статья опубликована в журнале Water Research , Volume 88 (январь 2016 г.), опубликованном Elsevier.

    Копия статьи может быть предоставлена ​​сертифицированным журналистам по запросу. Свяжитесь с отделом новостей Elsevier по адресу [email protected] или по телефону +31 20 4853564. ) , Water Research публикует рецензируемые исследования по всем аспектам науки и техники качества воды и его управления во всем мире.Документы охватывают темы, включая процессы очистки воды и сточных вод, мониторинг и оценку качества воды, внутренние, приливные или прибрежные воды и городские воды, восстановление окружающей среды, а также оценку общественного здравоохранения и рисков.

    Об Elsevier
    Являясь мировым лидером в области информации и аналитики, Elsevier помогает исследователям и медицинским работникам развивать науку и улучшать показатели здоровья на благо общества. Мы делаем это, способствуя получению информации и принятию важных решений для клиентов в глобальных экосистемах исследований и здравоохранения.

    Во всем, что мы публикуем, мы придерживаемся самых высоких стандартов качества и целостности. Мы привносим такую ​​же строгость в наши решения по аналитике информации для исследователей, медицинских работников, учреждений и спонсоров.

    В компании Elsevier по всему миру работает 8 100 человек. Мы поддерживаем работу наших партнеров в области исследований и здравоохранения уже более 140 лет. Исходя из наших издательских корней, мы предлагаем знания и ценную аналитику, которые помогают нашим пользователям совершать прорывы и способствовать общественному прогрессу.Цифровые решения, такие как ScienceDirect, Scopus, SciVal, ClinicalKey и Sherpath, поддерживают стратегическое управление исследованиями, эффективность НИОКР, поддержку принятия клинических решений и санитарное просвещение. Исследователи и медицинские работники полагаются на наши более 2500 оцифрованных журналов, включая The Lancet и Cell ; наши 40 000 наименований электронных книг; и наши знаковые справочники, такие как Анатомия Грея . Вместе с фондом Elsevier и нашим внешним Консультативным советом по инклюзии и разнообразию мы работаем в партнерстве с различными заинтересованными сторонами, чтобы продвигать инклюзивность и разнообразие в науке, исследованиях и здравоохранении в развивающихся странах и во всем мире.

    Elsevier является частью RELX, глобального поставщика информационных аналитических инструментов и инструментов для принятия решений для профессиональных и бизнес-клиентов. www.elsevier.com.

    Соль или сахар: что быстрее растворяется в разных жидкостях?

    Растворы представляют собой не что иное, как смеси различных соединений или элементов. Вы сталкиваетесь с решениями каждый день, даже не осознавая этого.

    Даже воздух, которым вы дышите, содержащий воду, представляет собой раствор жидкости и газа. Если вы выпили газировку сегодня, вы на самом деле выпили раствор газа, растворенного в ароматизированной воде.Если вы носите браслет из стерлингового серебра, вы носите раствор из двух металлов.

    В этом эксперименте вы будете работать с жидким раствором, который является одним из трех типов растворов. Другими типами являются газообразные растворы и твердые растворы.

    Так в чем проблема?

    При смешивании жидкости с газом получается раствор другого типа, называемый газообразным раствором. Примером такого типа решения является влажность. Влажность – это вода (жидкость), растворенная в воздухе (газ).

    В твердом растворе , таком как стерлинговое серебро, медь, нагретая при высоких температурах, смешивается с серебром, также нагретым до плавления. Медь является растворенным веществом , то есть веществом, которое растворяется в растворителе . Серебро является растворителем.

    Тип раствора определяется состоянием вещества растворителя. Если вещество, осуществляющее растворение, является жидкостью, раствор называется жидким раствором.Если растворителем является газ, раствор называется газообразным раствором. И вы правильно угадали: твердый растворитель образует твердый раствор.

    Существует несколько факторов, которые обычно увеличивают количество растворяемого вещества. Например, если вы хотите растворить больше сахара в том же количестве воды, вы можете нагреть воду. Вы также можете измельчить сахар на более мелкие частицы, чтобы увеличить площадь его поверхности, или вы можете перемешать смесь.

    За те годы, что вы добавляли соль и сахар в пищу, вы, вероятно, замечали, что каждый кусочек соли, который на самом деле является кристаллом, немного меньше, чем каждый кусочек сахара, который также является кристаллом. .

    Задача, которую вы попытаетесь решить в этом эксперименте, заключается в том, что быстрее растворяется: сахар или соль при смешивании с различными жидкостями. Влияет ли размер кусочков на скорость их смешивания с жидкостью?

    Когда вы растворяете сахар или соль в жидкости, скажем, в воде, происходит следующее: молекулы сахара перемещаются, помещаясь между молекулами воды внутри стакана или мензурки. На приведенной ниже иллюстрации показано, как различные молекулы расположены в контейнере.

    Растворенное вещество, такое как сахар, растворенное в растворителе, таком как вода, дает жидкий раствор.

    В своем эксперименте вы увидите, как молекулы соли и сахара перемещаются в разных жидкостях и растворяются с разной скоростью.

    Название раздела «Соль или сахар: что быстрее растворяется в различных жидкостях?» может служить названием вашего проекта, если хотите. Вы также можете рассмотреть одно из следующих названий для своего проекта:

    • The Great Salt vs.Конкурс по растворению сахара
    • Использование соли и сахара для изучения растворения веществ

    Подойдет любое название. Давайте уделим минуту, чтобы рассмотреть, почему этот проект является ценным использованием вашего времени.

    Какой смысл?

    И когда избыточное растворенное вещество растворяется путем нагревания раствора, говорят, что он перенасыщен .

    Смысл этого эксперимента, помимо изучения того, что быстрее растворяется в различных жидкостях: соль или сахар, заключается в том, чтобы узнать, как молекулы взаимодействуют в растворе.

    Как вы видели на предыдущей иллюстрации, молекулы воды занимают большую часть места в контейнере. Но все еще остается некоторое доступное пространство, в котором могут поместиться молекулы сахара или соли. С помощью своего эксперимента вы узнаете, насколько быстро молекулы сахара помещаются в эти пространства по сравнению с частицами соли.

    Знание этого поможет вам лучше понять процесс, происходящий при растворении вещества.

    Контролем в вашем эксперименте будет вода. Другие жидкости, в которых вы растворяете соль и сахар, будут переменными.

    Управляющие: Управляющие: Solvent-Water
    604440441 Соли
    Переменные: Пять различных чистых жидкостей (могут быть окрашены)

    Помните, что когда вы проводите свой поэкспериментируйте с тем, что очень важно, чтобы жидкости, которые вы используете, были одной температуры. Вы уже знаете, что сахар растворяется быстрее в теплой жидкости, чем в прохладной, поэтому вы знаете, что эксперимент будет неверным, если некоторые жидкости, которые вы используете, будут теплыми, а некоторые — холодными. Температура жидкости стала бы переменной.

    Поэтому все жидкости, которые вы используете, включая воду, должны быть комнатной температуры. Если вы обычно держите их в холодильнике, не забудьте оставить их на столе на ночь, пока они не станут одинаковой температуры.

    Чтобы дать вам немного больше гибкости при проведении эксперимента, вы можете выбрать жидкости, в которых вы будете растворять сахар и соль. Нет смысла идти и покупать дополнительные жидкости, если у вас уже есть то, что вам нужно.

    Только убедитесь, что вы выбираете жидкости, которые отличаются друг от друга по вкусу, цвету, запаху и назначению. Вам также нужно будет выбрать те, которые позволят вам наблюдать за растворением соли и сахара. Например, если вы используете молоко или апельсиновый сок, вы не сможете наблюдать растворение соли и сахара. Некоторые рекомендуемые жидкости:

    • Белый уксус
    • Газированная вода
    • Имбирный эль
    • Средство для чистки стекол (например, Windex)
    • Лимонад
    • Чай или чай со льдом (каждый при комнатной температуре)
    • Медицинский спирт

    Все это обычно можно найти в доме, что, возможно, избавит вас от похода в магазин.

    Как вы думаете, что произойдет?

    Теперь, когда вы знаете, как образуются растворы, и некоторые факторы, влияющие на скорость растворения сахара и соли, которые вы будете использовать, вы сможете сделать хорошее предположение о том, какой из них будет растворяться быстрее. .

    Хотя вы не узнаете до окончания эксперимента, повлияют ли свойства различных жидкостей, которые вы выберете, на скорость растворения соли и сахара, вы знаете, что кристаллы соли обычно меньше, чем кристаллы сахара.И вы знаете, что температура жидкостей не будет иметь значения в вашем эксперименте.

    Просто попытайтесь использовать свой прошлый опыт, информацию, которую вы прочитали ранее в этом разделе, и свой здравый смысл, чтобы выдвинуть надежную гипотезу.

    Помните, что ваша гипотеза должна быть сформулирована в виде объективного предложения, а не вопроса. Итак, вперед, сделайте предположение, соль или сахар растворятся быстрее, и приступим к эксперименту.

    Материалы, которые вам понадобятся для этого проекта

    Некоторые жидкости, предлагаемые для использования в этом эксперименте, включают белый уксус, содовую, имбирный эль, стеклоочиститель, медицинский спирт, яблочный сок, лимонад и чай.Если вы хотите заменить одну или несколько из предложенных жидкостей другой жидкостью, ничего страшного. Просто убедитесь, что все жидкости чистые и комнатной температуры.

    Количество материалов, перечисленных ниже, достаточно для трехкратного проведения эксперимента с каждой жидкостью. Вам потребуется:

    • 12 прозрачных пластиковых стаканчиков (10 унций [300 мл])
    • Один несмываемый маркер
    • Одна мерная ложка (1 чайная ложка) (5,0 мл)
    • Одна ( 1 2 чайная ложка ) (2.5 мл) мерная ложка
    • Одна (1 чашка) (240 мл) мерная чашка
    • 8 чайных ложек (40 мл) соли, разделенных на 16 ( 1 2 чайных ложек) порций
    • 8 чайных ложек (40 мл) сахара , разделенных на 16 ( 1 2 чайных ложек) порций
    • 48 унций (1440 мл) воды комнатной температуры
    • 24 унции (720 мл) каждой из пяти различных прозрачных жидкостей, все при комнатной температуре
    • Одни часы или часы с секундной стрелкой
    • Одна прозрачная пластиковая чашка, содержащая восемь жидких унций (240 мл) воды комнатной температуры

    Убедитесь, что все жидкости имеют комнатную температуру.

    Проведение эксперимента

    Когда вы соберете все материалы, вы будете готовы начать свой эксперимент. Просто выполните следующие действия:

    1. Несмываемым маркером напишите «соль» на шести пластиковых стаканчиках и «сахар» на шести других.
    2. Поместите 1 / 2 чайных ложек (2,5 мл) соли в каждую из шести чашек с надписью «соль».
    3. Поместите 1 / 2 чайных ложек (2,5 мл) сахара в каждую из шести чашек с надписью «сахар».
    4. Добавьте 8 унций (240 мл) воды в одну чашку с солью и одну чашку с сахаром. Немедленно запишите время добавления воды в диаграмму данных, аналогичную показанной в следующем разделе «Отслеживание». вашего эксперимента».
    5. Наблюдайте, как растворенные вещества (соль и сахар) растворяются в растворителе (воде). Запишите на графике данных время, когда вам кажется, что каждое растворенное вещество полностью растворилось. Это время, вероятно, не будет то же
    6. Рассчитайте прошедшее время, в течение которого произошло растворение. Возьмите время, когда вода была добавлена ​​в чашки и началось растворение, и вычтите его из времени окончания растворения. Это дает вам общее количество минут, которое потребовалось, чтобы соль и сахар полностью растворились в жидкости.
    7. Повторите шаги с 4 по 6, используя разные жидкости вместо воды.
    8. Вымойте, ополосните и тщательно высушите каждую из 12 чашек.
    9. Повторите шаги со 2 по 8 еще два раза, всего три попытки для каждой из шести жидкостей.
    10. Рассчитайте среднее время растворения соли и сахара в каждой из шести жидкостей.

    Помните, что для того, чтобы найти среднее время, необходимое для растворения соли и сахара в каждой жидкости, вы добавляете три значения времени, записанные для каждого из них, а затем делите их на три. Число, которое получится при делении времени, и есть среднее время.

    Отслеживание вашего эксперимента

    Используйте эту таблицу для записи времени, необходимого для растворения сахара и соли.

    Таблицы, подобные приведенной ниже, можно использовать для записи информации о каждом растворителе. Просто измените названия растворителей в заголовке.

    Обязательно записывайте время по мере прохождения. Не полагайтесь на свою память, чтобы записать их позже. К тому времени, когда вы закончите эксперимент, у вас будет много чисел.

    Собираем все вместе

    Что вы заметили относительно скорости растворения соли и сахара? Вы доказали правильность своей гипотезы? Или неправильно? Могли бы вы обнаружить какую-либо закономерность, когда добавляли соль и сахар в различные жидкости? Было ли очевидно, что соль лучше и быстрее растворяется в некоторых жидкостях по сравнению с сахаром? Можете ли вы назвать какие-либо причины, по которым это могло произойти?

    Считаете ли вы, что химическая природа растворенного вещества и растворителя влияет на скорость растворения? Используйте информацию, которую вы собрали при изучении темы, чтобы ответить на эти вопросы.

    Чем больше вы знаете о своем проекте, тем лучше вы сможете правильно проанализировать данные и сделать обоснованный вывод.

    Дальнейшее исследование

    Как упоминалось ранее, на растворимость твердых растворов влияют следующие факторы:

    • Повышение или понижение температуры растворителя
    • Увеличение площади поверхности растворенного вещества
    • Перемешивание продвиньте этот проект на шаг или два вперед, вы могли бы разработать эксперимент, который проверил бы одну или, возможно, все эти переменные.

      Скорость растворения кубиков сахара в жидкости легко сравнить со скоростью растворения сахарного песка.

      Или вы можете использовать то же растворенное вещество, скажем, сахар, и проверить, ускоряет ли его перемешивание раствор. Нагрев и охлаждение растворителя при добавлении одного и того же растворенного вещества также могут быть использованы для дальнейших экспериментов.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
    тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск