Размеры молекул. В мире молекул, или, как принято говорить, в микромире, мы встречаемся с очень большими количествами очень малых частиц. Различными способами (они изучаются в высшей школе) найдено, что в 1 см3 любого газа при нормальных условиях (0°С и 760 мм рт. ст.) содержится около 2,7 · 1019 молекул.

Чтобы представить себе, насколько велико это число, рассмотрим следующие примеры.

Представим себе ампулу ёмкостью в 1 см3. Допустим, что ампула пуста. Каким-либо образом пробьём в ампуле тончайшее отверстие, такое, чтобы через него в 1 сек могло проникать внутрь ампулы по 100 млн. молекул воздуха. Спрашивается, сколько времени понадобится, чтобы таким путём наполнить ампулу до нормальной плотности?

Подсчёт показывает, что для этого нужно будет около 9000 лет.

Другой пример. Если взять число кирпичей, равное числу молекул в 1 см3 газа при нормальных условиях, то, будучи плотно уложены, эти кирпичи покрыли бы поверхность всей суши земного шара слоем высотой в 120 м, т. е. высотой, превосходящей почти в 4 раза высоту 10-этажного дома.

Огромное число молекул, содержащихся в 1 см3 газа, указывает на очень малые размеры самих молекул. Даже в самый сильный микроскоп мы не можем увидеть молекулу простого вещества. Однако существуют разнообразные способы, позволяющие определить порядок величины объёма молекулы. Один из таких способов состоит в следующем. Если вылить, на поверхность воды в каком-нибудь сосуде крошечную капельку масла, она растечётся, образовав на воде тончайшую плёнку. Как бы ни была тонка эта плёнка, она состоит не менее чем из одного слоя молекул. Определить толщину этой плёнки нетрудно. Допустим, что мы вылили капельку масла объёмом 0,001 см3 на поверхность воды; при этом оказалось, что, растекаясь, капелька масла образовала тонкую плёнку площадью 0,5 м2, т. е. 5000 см2. Зная объём плёнки (равный объёму капельки) и величину её поверхности, найдём толщину плёнки:

d = 0,001 см3 : 5000 см2 = 2 · 10-7 см

Поперечник одной молекулы на самом деле ещё меньше. Точные измерения и расчёты показывают, что диаметры молекул (если принимать их за шары) – порядка двух стомиллионных долей сантиметра (2 · 10-8 см).

Чтобы иметь представление о порядке величины массы молекулы, рассчитаем массу молекулы водорода.

Масса всех молекул водорода в 1 см3 при 0°С и давлении в одну атмосферу равна 0,00009 г; разделив эту массу на общее число молекул, содержащихся в 1 см3, найдём массу одной молекулы:

mН2 = 0,00009 г : 2,7 · 1019 ? 3,3 · 10-24 г