Molekula na fotografiji. Po prvi put u svijetu dobivena je fotografija molekularne veze
Do sada su znanstvenici mogli samo nagađati o postojanju molekularnih struktura. Danas se uz pomoć mikroskopa atomskih sila sasvim jasno mogu vidjeti pojedinačne atomske veze (svaka od nekoliko desetaka milijuntih dijelova milimetra) koje povezuju molekulu (26 atoma ugljika i 14 atoma vodika).
U početku je tim želio raditi sa strukturama napravljenim od grafena, jednoslojnog materijala u kojem su atomi ugljika raspoređeni u šesterokute. Formiranjem ugljičnog saća atomi se preuređuju iz linearnog lanca u šesterokute; ova reakcija može proizvesti nekoliko različitih molekula.
Felix Fischer, kemičar sa kalifornijskog sveučilišta Berkeley, i njegovi kolege željeli su vizualizirati molekule kako bi bili sigurni da sve rade kako treba.
Prstenasta molekula koja sadrži ugljik prikazana prije i poslije reorganizacije s dva najčešća produkta reakcije koja se odvija na temperaturama iznad 90 stupnjeva Celzijusa. Veličina: 3 angstroma ili tri do deset milijarditog dijela metra u promjeru.
Kako bi dokumentirao recept za grafen, Fischeru je trebao snažan uređaj za snimanje, pa se okrenuo mikroskopu atomske sile u vlasništvu Michaela Crommieja u laboratoriju Sveučilišta u Kaliforniji.
Beskontaktna mikroskopija atomske sile (NC-AFM) koristi vrlo tanak i osjetljiv senzor za otkrivanje električne sile koju generiraju molekule. Vrh se pomiče blizu površine molekule, skrećući ga različiti naboji, stvarajući sliku kretanja atoma.
Monatomski vrh beskontaktnog mikroskopa atomske sile "sondira" površinu oštrom iglom. Igla se pomiče po površini predmeta koji se proučava na isti način kao što se igla fonografa pomiče po utorima ploče. Osim atoma, moguće je “ispitati” i atomske veze
Na taj je način tim uspio ne samo vizualizirati atome ugljika, već i veze između njih koje stvaraju zajednički elektroni. Postavili su prstenaste ugljikove strukture na srebrnu ploču i zagrijali je kako bi reorganizirali molekulu. Ohlađeni produkti reakcije sadržavali su tri neočekivana proizvoda i samo jednu molekulu koju su znanstvenici očekivali.
druge prezentacije o molekularnoj fizici
“Nuklearna energija vezanja” - Elementi s masenim brojevima od 50 do 60 imaju najveću energiju vezanja (8,6 MeV/nukleon) - Defekt mase. Coulombove sile nastoje rastrgati jezgru. Energija vezanja nukleona na površini manja je od energije nukleona unutar jezgre. Uchim.net. Energija vezanja atomskih jezgri. Specifična energija vezanja. Einsteinova jednadžba između mase i energije:
“Struktura atomske jezgre” - Geigerov brojač Oblačna komora. Radij (zračeći). Korištenje radioaktivnog zračenja. Marie Skłodowska-Curie i Pierre Curie. Becquerel Antoine Henri - 1897 Termonuklearna fuzija je reakcija spajanja lakih jezgri. M - maseni broj - masa jezgre, broj nukleona, broj neutrona M-Z. Polonij. Lančana nuklearna reakcija.
“Primjena fotoefekta” - Državna obrazovna ustanova NPO Strukovni licej br. 15. Povijest otkrića i istraživanja fotoelektričnog efekta. Izvršila: učiteljica fizike Marina Viktorovna Varlamova. Einsteinova jednadžba za fotoelektrični efekt A. Einstein. Promatranje fotoelektričnog efekta. Stoletov A.G. Jakost struje zasićenja proporcionalna je intenzitetu zračenja koje pada na katodu.
“Struktura jezgre atoma” - A. 10 -12. Radioaktivna transformacija atomskih jezgri. Prema tome, zračenje se sastoji od tokova pozitivnih, negativnih i neutralnih čestica. 13 - 15. 1896. Henri Becquerel (Francuz) otkrio je fenomen radioaktivnosti. Označeno - , ima masu? 1a.u.m. a naboj je jednak naboju elektrona. 5. Atom je neutralan jer naboj jezgre jednak je ukupnom naboju elektrona.
“Sastav atomske jezgre” - Maseni broj. NUKLEARNE SILE – privlačne sile koje vežu protone i neutrone u jezgri. Nuklearne sile. Opći pogled na oznaku jezgre. Broj naplate. Broj naboja jednak je naboju jezgre, izraženom u elementarnim električnim nabojima. Broj naboja jednak je atomskom broju kemijskog elementa. Mnogo puta veća od Coulombovih sila.
“Sinteza plazme” - Razdoblje izgradnje je 8-10 godina. Hvala vam na pažnji. Izgradnja i infrastruktura ITER-a. Stvaranje TOKAMAKA. Projektni parametri ITER-a. Stvaranje ITER-a (ITER). 5. Približni trošak od 5 milijardi eura. Termonuklearno oružje. Ruski doprinos reaktoru ITER. 2. Prednost termonuklearne energije. Energetski zahtjevi.
Molekula vode H2O sastoji se od jednog atoma kisika koji je kovalentnom vezom povezan s dva atoma vodika.U molekuli vode glavni lik je atom kisika.
Budući da se atomi vodika primjetno međusobno odbijaju, kut između kemijskih veza (linija koje povezuju jezgre atoma) vodik - kisik nije ravan (90°), već nešto veći - 104,5°.
Kemijske veze u molekuli vode su polarne, budući da kisik privlači negativno nabijene elektrone, a vodik privlači pozitivno nabijene elektrone. Kao rezultat toga, višak negativnog naboja nakuplja se u blizini atoma kisika, a pozitivan naboj u blizini atoma vodika.
Dakle, cijela molekula vode je dipol, odnosno molekula s dva suprotna pola. Dipolna struktura molekule vode uvelike određuje njezina neobična svojstva.
Molekula vode je dijamagnetična.
Spojite li epicentre pozitivnih i negativnih naboja ravnim linijama, dobit ćete trodimenzionalni geometrijski lik - tetraedar. Ovo je struktura same molekule vode.
Kada se stanje molekule vode promijeni, u tetraedru se mijenjaju duljine stranica i kut između njih.
Na primjer, ako je molekula vode u stanju pare, tada je kut koji čine njezine stranice 104°27". U stanju vode, kut je 105°03". A u uvjetima leda kut je 109,5°.
Geometrija i dimenzije molekule vode za različita stanja
a - za parovito stanje
b - za najnižu vibracijsku razinu
c - za razinu blizu stvaranja kristala leda, kada geometrija molekule vode odgovara geometriji dva egipatska trokuta s omjerom stranica 3: 4: 5.
g - za stanje leda.
Ako te kutove podijelimo na pola, dobit ćemo kutove:
104°27": 2 = 52°13",
105°03": 2 = 52°31",
106°16": 2 = 53°08",
109,5°: 2 = 54°32".
To znači da se među geometrijskim uzorcima molekula vode i leda nalazi i poznati egipatski trokut čija se konstrukcija temelji na odnosima zlatnog proporcija - duljine stranica su u omjeru 3:4:5 s kutom od 53°08".
Molekula vode usput dobiva strukturu zlatnog reza kada se voda pretvara u led, i obrnuto kada se led topi. Očigledno, otopljena voda je cijenjena za ovo stanje, kada njena struktura u izgradnji ima proporcije zlatnog presjeka.
Sada postaje jasno da je poznati egipatski trokut s omjerom stranica 3:4:5 "uzet" iz jednog od stanja molekule vode. Samu geometriju molekule vode čine dva egipatska pravokutna trokuta, čiji je zajednički krak jednak 3.
Molekula vode, temeljena na zlatnom rezu, fizička je manifestacija božanske prirode koja sudjeluje u stvaranju života. Zato zemaljska priroda sadrži sklad koji je svojstven cijelom kozmosu.
I zato su stari Egipćani obožavali brojeve 3, 4, 5, a sam trokut smatrali su svetim i pokušavali njegova svojstva, njegovu harmoniju ugraditi u svaku građevinu, kuću, piramidu, pa čak i u označavanje polja. Usput, ukrajinske kolibe također su građene pomoću zlatnog reza.
U svemiru molekula vode zauzima određeni volumen i prekrivena je elektronskom ljuskom u obliku vela. Zamislite li hipotetski model molekule u ravnini, izgleda kao krila leptira, kao kromosom u obliku X u kojem je zapisan životni program živog bića. A to je indikativna činjenica da je sama voda bitan element svih živih bića.
Ako zamislite izgled hipotetskog modela molekule vode u volumenu, tada prenosi oblik trokutaste piramide koja ima 4 lica, a svako lice ima 3 ruba. U geometriji se trokutasta piramida naziva tetraedar. Ova struktura je karakteristična za kristale.
Dakle, molekula vode formira jaku kutnu strukturu, koju zadržava čak i kada je u stanju pare, na rubu da postane led, i kada se pretvara u led.
Ako je "kostur" molekule vode toliko stabilan, onda je i njena energetska "piramida" - tetraedar - također nepokolebljiva.
Ovakva strukturna svojstva molekule vode u različitim uvjetima objašnjavaju se jakim vezama između dva atoma vodika i jednog atoma kisika. Ta je veza približno 25 puta jača od veze između susjednih molekula vode. Stoga je lakše odvojiti jednu molekulu vode od druge, primjerice zagrijavanjem, nego uništiti samu molekulu vode.
Zbog orijentacijskih, induktivnih, disperzijskih interakcija (van der Waalsovih sila) i vodikovih veza između atoma vodika i kisika susjednih molekula, molekule vode mogu se formirati kao slučajni suradnici, tj. nemaju uređenu strukturu, a klasteri su suradnici koji imaju određenu strukturu.
Prema statistikama, u običnoj vodi postoje nasumični suradnici - 60% (destrukturirana voda) i klasteri - 40% (strukturirana voda).
Kao rezultat istraživanja koje je proveo ruski znanstvenik S.V. Zenin, otkriveni su stabilni, dugovječni klasteri vode.
Zenin je otkrio da molekule vode u početku tvore dodekaedar. Četiri dodekaedra kombiniraju se i tvore glavni strukturni element vode - klaster koji se sastoji od 57 molekula vode.
U klasteru dodekaedri imaju zajednička lica, a njihova središta tvore pravilan tetraedar. Ovo je volumetrijski spoj molekula vode, uključujući heksamere, koji ima pozitivne i negativne polove.
Vodikovi mostovi omogućuju spajanje molekula vode na razne načine. Zbog toga postoji beskonačna raznolikost klastera u vodi.
Klasteri mogu međusobno djelovati zahvaljujući slobodnim vodikovim vezama, što dovodi do pojave struktura drugog reda u obliku heksaedra. Sastoje se od 912 molekula vode, koje su praktički nesposobne za interakciju. Životni vijek takve strukture je vrlo dug.
Ovu strukturu, sličnu malom oštrom ledenom kristalu od 6 rombičnih lica, stvorio je S.V. Zenin ga je nazvao "glavnim strukturnim elementom vode." Brojni eksperimenti potvrdili su da u vodi postoji bezbroj takvih kristala.
Ovi kristali leda teško djeluju jedni na druge, stoga ne tvore složenije stabilne strukture i lako klize svojim stranama jedno u odnosu na drugo, stvarajući fluidnost. U tom smislu voda nalikuje prehlađenoj otopini koja ne može kristalizirati.
Pozivamo vas da ocijenite fotografije finalista koji se natječu za titulu “Fotografa godine” Kraljevskog fotografskog društva. Pobjednik će biti proglašen 7. listopada, a izložba najboljih radova održat će se od 7. listopada do 5. siječnja u Science Museumu u Londonu.
Uredništvo PM
"Struktura mjehurića od sapunice" Kim Cox
Mjehurići sapunice optimiziraju prostor unutar njih i minimiziraju svoju površinu za određeni volumen zraka. To ih čini korisnim predmetom istraživanja u mnogim područjima, posebice u znanosti o materijalima. Stijenke mjehurića kao da teku prema dolje pod utjecajem gravitacije: tanke su na vrhu, a debele na dnu.
"Označavanje molekula kisika" Yasmin Crawford
Slika je dio autorovog posljednjeg velikog projekta u sklopu njegovog magisterija fotografije na Sveučilištu Falmouth, koji je bio usmjeren na istraživanje mialgičnog encefalomijelitisa. Crawford kaže da stvara slike koje nas povezuju s dvosmislenim i nepoznatim.
“The Calm of Eternity”, autor Evgeniy Samuchenko
Slika je snimljena na Himalaji na jezeru Gosaikunda na nadmorskoj visini od 4400 metara. Mliječna staza je galaksija koja uključuje naš Sunčev sustav: slaba tračka svjetlosti na noćnom nebu.
"The Confused Flour Bug" Davida Spearsa
Ovaj mali nametnik napada žitarice i proizvode od brašna. Slika je snimljena skenirajućom elektronskom mikrofotografijom i potom obojana u Photoshopu.
"Maglica Sjeverna Amerika" Davea Watsona
Maglica Sjeverna Amerika NGC7000 je emisijska maglica u zviježđu Labuda. Oblik maglice podsjeća na oblik Sjeverne Amerike—možete vidjeti čak i Meksički zaljev.
"Jelen buba" Victora Sikore
Fotograf je koristio svjetlosni mikroskop pri peterostrukom povećanju.
"Teleskop Lovell" Marge Bradshaw
"Fasciniran sam teleskopom Lovell u Jodrell Banku otkad sam ga vidio na školskom izletu", kaže Bradshaw. Htjela je snimiti neke detaljnije fotografije kako bi pokazala njegovu istrošenost.
"Mellyfish Upside Down" Mary Ann Chilton
Umjesto plivanja, ova vrsta vrijeme provodi pulsirajući u vodi. Boja meduza rezultat je jedenja algi.
Po prvi put u svijetu znanstvenici su uspjeli dobiti vizualnu sliku molekule u rezoluciji pojedinačnih atoma u procesu restrukturiranja njezinih molekularnih veza. Dobivena slika pokazala se iznenađujuće sličnom slikama iz udžbenika kemije.
Do sada su znanstvenici mogli donositi samo spekulativne zaključke o molekularnim strukturama. Ali s novom tehnologijom, pojedinačne atomske veze - svaka duga nekoliko desetmilijuntnih dijelova milimetra - koje povezuju 26 atoma ugljika i 14 atoma vodika u ovoj molekuli postaju jasno vidljive. Rezultati ove studije objavljeni su 30. svibnja u časopisu Science.
Eksperimentalni tim u početku je imao za cilj precizno sastaviti nanostrukture od grafena, jednoslojnog atomskog materijala u kojem su atomi ugljika raspoređeni u ponavljajući heksagonalni uzorak. Stvaranje ugljičnog saća zahtijeva preuređivanje atoma iz linearnog lanca u heksagonalnu mrežu; ova reakcija može stvoriti nekoliko različitih molekula. Kemičar s Berkeleyja Felix Fischer i njegovi kolege htjeli su vizualizirati molekule kako bi bili sigurni da sve rade kako treba.
Molekula koja sadrži ugljik na fotografiji prikazana je prije i nakon što je preuređena tako da uključuje dva najčešća produkta reakcije. Mjerilo slike – 3 angstrema ili 3 desetmilijarditi dio metra
Kako bi dokumentirao recept za grafen, Fischeru je trebao vrlo moćan optički instrument, a koristio je atomski mikroskop smješten u laboratoriju na Sveučilištu Berkeley. Atomski mikroskopi bez kontakta koriste iznimno osjetljiv vrh za očitavanje električnih sila koje proizvode molekule; Kako se vrh igle pomiče duž površine molekule, skreću ga različiti naboji, stvarajući sliku rasporeda atoma i veza između njih.
Uz njegovu pomoć, tim istraživača uspio je ne samo vizualizirati atome ugljika, već i veze koje stvaraju elektroni između njih. Molekulu u obliku prstena stavili su na srebrnu površinu i zagrijali je tako da je molekula promijenila oblik. Naknadnim hlađenjem uspjeli su fiksirati produkte reakcije među kojima su bile tri neočekivane komponente i jedna molekula koju su znanstvenici očekivali.