Molekula a fényképen. A világon először sikerült fényképet készíteni egy molekuláris kötésről
Eddig a tudósok csak találgatni tudtak a molekuláris struktúrák létezéséről. Ma már az atomerőmikroszkópia segítségével elég jól láthatóak a molekulát (26 szénatomot és 14 hidrogénatomot) összekötő egyes atomi kötések (egyenként néhány tízmillió milliméter hosszúságúak).
Kezdetben a csapat grafénből készült szerkezetekkel akart dolgozni, egy egyrétegű anyagból, amelyben a szénatomok hatszögben helyezkednek el. Egy szén méhsejt kialakításával az atomok lineáris láncból hatszögekké rendeződnek át; ez a reakció több különböző molekulát tud előállítani.
Felix Fischer, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem vegyésze és kollégái a molekulákat akarták vizualizálni, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy mindent jól csinálnak.
Gyűrűs, széntartalmú molekula, amely az átszervezés előtt és után látható, és a reakció két leggyakoribb terméke 90 Celsius-fok feletti hőmérsékleten megy végbe. Méret: 3 angström vagy három-tízmilliárd méter átmérőjű.
A grafén receptjének dokumentálásához Fischernek nagy teljesítményű képalkotó eszközre volt szüksége, ezért a Kaliforniai Egyetem laboratóriumában Michael Crommie tulajdonában lévő atomerőmikroszkóphoz fordult.
Az érintésmentes atomerőmikroszkóp (NC-AFM) egy nagyon vékony és érzékeny érzékelőt használ a molekulák által generált elektromos erő érzékelésére. A csúcs a molekula felszínéhez közel mozog, különböző töltések eltérítik, így az atomok mozgásának képet alkotnak.
Az érintésmentes atomi erőmikroszkóp monatomikus csúcsa éles tűvel "szondázza" a felületet. A tű ugyanúgy mozog a vizsgált tárgy felületén, mint a fonográftű a lemez barázdái mentén. Az atomok mellett atomi kötések „szondázására” is van lehetőség
Ily módon a csapat nem csak a szénatomokat tudta vizualizálni, hanem a köztük lévő közös elektronok által létrehozott kötéseket is. Gyűrűs szénszerkezeteket helyeztek egy ezüstlemezre, és felmelegítették, hogy újraszervezzék a molekulát. A lehűtött reakciótermékek három váratlan terméket és csak egy molekulát tartalmaztak, amelyet a tudósok vártak.
egyéb előadások a molekuláris fizikáról
„Nukleáris kötési energia” - Az 50 és 60 közötti tömegszámú elemek rendelkeznek a maximális kötési energiával (8,6 MeV/nukleon) - Tömeghiba. A Coulomb-erők hajlamosak széttépni az atommagot. A felszínen lévő nukleonok kötési energiája kisebb, mint a magon belüli nukleonoké. Uchim.net. Az atommagok kötési energiája. Fajlagos kötési energia. Einstein egyenlete a tömeg és az energia között:
„Az atommag szerkezete” - Geiger-számláló Felhőkamra. Rádium (sugárzó). Radioaktív sugárzás alkalmazása. Marie Skłodowska-Curie és Pierre Curie. Becquerel Antoine Henri – 1897 A termonukleáris fúzió a könnyű atommagok fúziójának reakciója. M - tömegszám - az atommag tömege, a nukleonok száma, a neutronok száma M-Z. Polónium. Nukleáris láncreakció.
„Fotóeffektus alkalmazása” - Állami oktatási intézmény NPO Szaklíceum 15. sz. A fotoelektromos hatás felfedezésének és kutatásának története. Elkészítette: Marina Viktorovna Varlamova fizikatanár. A fotoelektromos hatás Einstein-egyenlete A. Einstein. A fotoelektromos hatás megfigyelése. Stoletov A.G. A telítési áram erőssége arányos a katódra eső sugárzás intenzitásával.
„Az atommag szerkezete” - A. 10 -12. Az atommagok radioaktív átalakulása. Következésképpen a sugárzás pozitív, negatív és semleges részecskékből áll. 13-15. 1896 Henri Becquerel (francia) felfedezte a radioaktivitás jelenségét. Jelölve - , van tömege? 1a.u.m. és a töltés egyenlő az elektron töltésével. 5. Az atom semleges, mert az atommag töltése megegyezik az elektronok teljes töltésével.
„Az atommag összetétele” - Tömegszám. NUKLEÁRIS ERŐK – vonzó erők, amelyek megkötik a protonokat és a neutronokat az atommagban. Nukleáris erők. A magmegjelölés általános képe. Díjszám. A töltésszám egyenlő az atommag töltésével, elemi elektromos töltésekben kifejezve. A töltésszám megegyezik a kémiai elem rendszámával. Sokszor nagyobb, mint a Coulomb-erők.
„Plazmaszintézis” - Az építési idő 8-10 év. Köszönöm a figyelmet. Az ITER építése és infrastruktúrája. A TOKAMAK létrehozása. Az ITER tervezési paraméterei. Az ITER (ITER) létrehozása. 5. Hozzávetőleges költsége 5 milliárd euró. Termonukleáris fegyverek. Oroszország hozzájárulása az ITER reaktorhoz. 2. A termonukleáris energia előnye. Energiaigény.
A H2O vízmolekula egy oxigénatomból áll, amely kovalens kötéssel kapcsolódik két hidrogénatomhoz.A vízmolekulában a főszereplő az oxigénatom.
Mivel a hidrogénatomok észrevehetően taszítják egymást, a hidrogén-oxigén kémiai kötései (az atommagokat összekötő vonalak) közötti szög nem egyenes (90°), hanem valamivel nagyobb - 104,5°.
A vízmolekulában a kémiai kötések polárisak, mivel az oxigén a negatív töltésű elektronokat vonzza, a hidrogén pedig a pozitív töltésű elektronokat. Ennek eredményeként az oxigénatom közelében többlet negatív töltés, a hidrogénatomok közelében pedig pozitív töltés halmozódik fel.
Ezért az egész vízmolekula egy dipólus, azaz egy molekula, amelynek két ellentétes pólusa van. A vízmolekula dipólusszerkezete nagymértékben meghatározza szokatlan tulajdonságait.
A vízmolekula diamágneses.
Ha összeköti a pozitív és negatív töltések epicentrumait egyenes vonalakkal, akkor egy háromdimenziós geometriai alakzatot kap - egy tetraédert. Ez magának a vízmolekulának a szerkezete.
Amikor a vízmolekula állapota megváltozik, a tetraéderben megváltozik az oldalak hossza és a köztük lévő szög.
Például, ha egy vízmolekula gőzállapotban van, akkor az oldalai által bezárt szög 104°27". Vízállapotban a szög 105°03". Jég állapotban a szög 109,5°.
A vízmolekula geometriája és méretei különböző állapotokhoz
a - a gőzállapotra
b - a legalacsonyabb rezgésszinthez
c - jégkristály kialakulásához közeli szintre, amikor a vízmolekula geometriája megfelel két egyiptomi háromszög geometriájának 3:4:5 oldalarányú
g - jég állapotára.
Ha ezeket a szögeket kettéosztjuk, akkor a következő szögeket kapjuk:
104°27": 2 = 52°13",
105°03": 2 = 52°31",
106°16": 2 = 53°08",
109,5°: 2 = 54°32".
Ez azt jelenti, hogy a víz- és jégmolekulák geometriai mintái között található a híres egyiptomi háromszög, melynek felépítése az aranyarány összefüggésein alapul - az oldalak hossza 3:4:5 arányban van egy szöggel. 53°08".
A vízmolekula akkor szerzi meg az aranymetszés szerkezetét, amikor a víz jéggé alakul, és fordítva, amikor a jég elolvad. Nyilvánvalóan az olvadékvizet értékelik erre az állapotra, ha szerkezete az aranymetszet arányaiban van.
Most már világossá válik, hogy a híres egyiptomi háromszöget, amelynek oldalaránya 3:4:5, a vízmolekula egyik állapotából „vettük”. A vízmolekula geometriáját két egyiptomi derékszögű háromszög alkotja, amelyek közös szára 3.
Az aranymetszésen alapuló vízmolekula az Isteni Természet fizikai megnyilvánulása, amely részt vesz az élet létrejöttében. Ezért a földi természet magában foglalja azt a harmóniát, amely az egész kozmoszban benne rejlik.
Ezért az ókori egyiptomiak istenítették a 3-as, 4-es, 5-ös számokat, és magát a háromszöget szentnek tartották, és igyekeztek beépíteni tulajdonságait, harmóniáját bármilyen szerkezetbe, házakba, piramisokba, sőt még a mezők megjelölésébe is. Az aranymetszés felhasználásával egyébként ukrán kunyhók is épültek.
Az űrben egy vízmolekula egy bizonyos térfogatot foglal el, és fátyol formájában elektronhéjjal borítja. Ha elképzeljük egy molekula hipotetikus modelljét egy síkban, az úgy néz ki, mint egy pillangó szárnyai, mint egy X-alakú kromoszóma, amelyben egy élőlény életprogramja van megírva. És ez jelzésértékű tény, hogy maga a víz minden élőlény lényeges eleme.
Ha elképzeli egy vízmolekula hipotetikus modelljének megjelenését térfogatban, akkor ez egy háromszög alakú piramis alakját közvetíti, amelynek 4 lapja van, és mindegyik lapnak 3 éle van. A geometriában a háromszög alakú piramist tetraédernek nevezik. Ez a szerkezet a kristályokra jellemző.
Így a vízmolekula erős szögszerkezetet alkot, amelyet gőzállapotban, a jéggé válás határán, illetve jéggé alakulva is megtart.
Ha egy vízmolekula „csontváza” ennyire stabil, akkor energia „piramisa” – a tetraéder – is rendíthetetlenül áll.
A vízmolekula ilyen szerkezeti tulajdonságai különböző körülmények között két hidrogénatom és egy oxigénatom közötti erős kötésekkel magyarázhatók. Ez a kötés körülbelül 25-ször erősebb, mint a szomszédos vízmolekulák közötti kötés. Ezért könnyebb elválasztani az egyik vízmolekulát a másiktól, például melegítéssel, mint magát a vízmolekulát elpusztítani.
Az orientációs, induktív, diszperziós kölcsönhatások (van der Waals-erők) és a szomszédos molekulák hidrogén- és oxigénatomjai közötti hidrogénkötések miatt a vízmolekulák véletlenszerű asszociációként képesek kialakulni, pl. nem rendezett struktúrával, a klaszterek pedig bizonyos struktúrával rendelkező társult elemek.
A statisztikák szerint a közönséges vízben véletlenszerű társulások vannak - 60% (romlott víz) és klaszterek - 40% (strukturált víz).
S. V. Zenin orosz tudós kutatásának eredményeként stabil, hosszú életű vízklasztereket fedeztek fel.
Zenin azt találta, hogy a vízmolekulák kezdetben dodekaédert alkotnak. Négy dodekaéder egyesülve alkotja a víz fő szerkezeti elemét - egy 57 vízmolekulából álló klasztert.
Egy klaszterben a dodekaédereknek közös lapjaik vannak, és középpontjaik szabályos tetraédert alkotnak. Ez vízmolekulák térfogati vegyülete, beleértve a hexamereket is, amelynek pozitív és negatív pólusai vannak.
A hidrogénhidak lehetővé teszik a vízmolekulák különböző módon történő összekapcsolódását. Ennek köszönhetően a vízben végtelen sokféle klaszter található.
A klaszterek kölcsönhatásba léphetnek egymással a szabad hidrogénkötések miatt, ami másodrendű struktúrák megjelenéséhez vezet hexaéderek formájában. 912 vízmolekulából állnak, amelyek gyakorlatilag nem képesek kölcsönhatásra. Egy ilyen szerkezet élettartama nagyon hosszú.
Ezt a 6 rombuszlapból álló kis éles jégkristályhoz hasonló szerkezetet S.V. Zenin „a víz fő szerkezeti elemének” nevezte. Számos kísérlet igazolta, hogy számtalan ilyen kristály található a vízben.
Ezek a jégkristályok alig lépnek kölcsönhatásba egymással, ezért nem alkotnak bonyolultabb stabil struktúrákat, és könnyen egymáshoz képest elcsúsztatják az arcukat, ezáltal folyékonyságot hoznak létre. Ebben az értelemben a víz túlhűtött oldathoz hasonlít, amely nem tud kristályosodni.
Meghívjuk Önt, hogy értékelje a Royal Photography Society „Az év fotósa” címért versengő döntősök fényképeit. A nyertest október 7-én hirdetik ki, a legjobb munkákból pedig október 7. és január 5. között kiállítást rendeznek a londoni Science Museumban.
Szerkesztői PM
"A szappanbuborék szerkezete", Kim Cox
A szappanbuborékok optimalizálják a bennük lévő teret, és minimálisra csökkentik felületüket adott levegőmennyiséghez. Ez számos területen hasznos kutatási objektummá teszi őket, különösen az anyagtudományban. A buborékok falai mintha a gravitáció hatására lefolynának: felül vékonyak, alul vastagok.
"Oxigénmolekulák jelölése", Yasmin Crawford
A kép a szerző utolsó nagy projektjének része, amely a Falmouth Egyetemen végzett fotóművészeti diplomájának része, amely a myalgiás encephalomyelitis kutatására összpontosított. Crawford azt mondja, hogy olyan képeket hoz létre, amelyek összekötnek minket a kétértelmű és ismeretlennel.
„Az örökkévalóság nyugalma”, szerző Jevgenyij Samuchenko
A kép a Himalájában, a Gosaikunda-tavon készült, 4400 méteres magasságban. A Tejútrendszer a naprendszerünket magában foglaló galaxis: egy halvány fénycsík az éjszakai égbolton.
"The Confused Flour Bug" David Spearstől
Ez a kis kártevő a gabonákat és a liszttermékeket fertőzi meg. A képet pásztázó elektronmikrofotográfia segítségével rögzítették, majd Photoshopban színezték ki.
"Az észak-amerikai köd", Dave Watson
Az NGC7000 észak-amerikai köd egy emissziós köd a Cygnus csillagképben. A köd alakja Észak-Amerikára emlékeztet – még a Mexikói-öböl is látható.
Victor Sikora "Szarvasbogár".
A fotós fénymikroszkópot használt ötszörös nagyítással.
Marge Bradshaw "The Lovell-teleszkópja".
„A Jodrell Bank Lovell-teleszkópja azóta lenyűgözött, amióta egy iskolai kiránduláson láttam” – mondja Bradshaw. Részletesebb fotókat akart készíteni, hogy megmutassa a kopását.
"Jellyfish Upside Down", Mary Ann Chilton
Ez a faj úszás helyett a vízben lüktetve tölti idejét. A medúza színe az algaevés eredménye.
A világon először sikerült a tudósoknak vizuális képet készíteniük egy molekuláról az egyes atomok felbontásánál a molekuláris kötéseinek átstrukturálása során. A kapott kép meglepően hasonlít a kémia tankönyvek képeire.
Eddig a tudósok csak spekulatív következtetéseket tudtak levonni a molekuláris szerkezetekről. Az új technológiával azonban jól láthatóvá válnak az egyes atomi kötések – egyenként néhány tízmilliomod milliméter hosszúak –, amelyek összekötik a 26 szénatomot és 14 hidrogénatomot ebben a molekulában. A tanulmány eredményeit május 30-án tették közzé a Science folyóiratban.
A kísérleti csoport eredetileg nanoszerkezetek pontos összeállítását tűzte ki célul grafénből, egy egyrétegű atomi anyagból, amelyben a szénatomok ismétlődő hatszögletű mintázatban helyezkednek el. A szén méhsejt létrehozásához az atomokat lineáris láncból hatszögletű hálózatba kell átrendezni; ez a reakció több különböző molekulát hozhat létre. A Berkeley kémikusa, Felix Fischer és kollégái a molekulákat akarták vizualizálni, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy mindent jól csinálnak.
A képen látható széntartalmú molekula a két leggyakoribb reakciótermék átrendezése előtt és után látható. Képskála – 3 angström vagy 3 méter tízmilliárd része
A grafén receptjének dokumentálásához Fischernek egy nagyon erős optikai műszerre volt szüksége, és egy atommikroszkópot használt a Berkeley Egyetem egyik laboratóriumában. Az érintésmentes atommikroszkópok rendkívül érzékeny hegyet használnak a molekulák által keltett elektromos erők leolvasására; Ahogy a tű hegye a molekula felületén mozog, különböző töltések eltérítik, így kép alakul ki az atomok elrendezéséről és a köztük lévő kötésekről.
Segítségével a kutatócsoport nemcsak a szénatomokat tudta vizualizálni, hanem a köztük lévő elektronok által létrehozott kötéseket is. Egy ezüst felületre helyeztek egy gyűrű alakú molekulát, és felmelegítették, így a molekula megváltoztatta az alakját. Az ezt követő hűtéssel sikerült rögzíteni a reakciótermékeket, amelyek között három váratlan komponens és egy molekula volt, amire a tudósok számítottak.