⚛️ Kinetická teorie látek

Důkazy

O čem to je

Někdo v kuchyni upeče bábovku a za chvíli ji cítíš i v pokoji. Nikdo vůni nenesl – přišla sama. Kapka inkoustu ve sklenici vody se rozleje do celé sklenice, i když nemícháš.

Tyto jevy vysvětluje představa, že každá látka se skládá z nepatrných částic, které se neustále hýbou. Je to základ celé nauky o teple, plynech a skupenstvích.

Nové pojmy

ČásticeNejmenší kousky látky – atomy, molekuly nebo ionty. Jsou tak malé, že jedna kapka vody jich obsahuje asi 10²¹ – jedničku s 21 nulami.Molekula vody H₂O je složená ze dvou atomů vodíku a jednoho kyslíku.

Kinetická teorie látekTři tvrzení: 1. látky se skládají z částic, 2. částice se neustále a neuspořádaně pohybují, 3. částice na sebe působí silami (přitahují se a na velmi malou vzdálenost odpuzují).

Jak víme, že se částice hýbou

DifuzeSamovolné pronikání částic jedné látky mezi částice druhé, bez míchání.Vůně bábovky v celém bytě, čaj zbarví vodu kolem sáčku.

Brownův pohybPod mikroskopem pozorované chaotické poskakování drobných zrnek (např. pylu) ve vodě. Do zrnek nepravidelně narážejí molekuly vody, které samy nevidíme.

Tlak plynuMolekuly plynu neustále bombardují stěny nádoby. Součet všech těch nárazů cítíme jako tlak.Nafouknutý balonek drží tvar díky nárazům molekul zevnitř.

Podobně se vysvětluje i osmóza – pronikání vody přes tenkou blánu, např. do buněk. Všechno jsou to projevy neustálého pohybu částic.

Tři skupenství

V pevné látce jsou částice těsně u sebe a jen kmitají na místě, často v pravidelné krystalové mřížce (jako vojáci v šiku). V kapalině jsou také blízko, ale přesouvají se – pravidelnost drží jen mezi nejbližšími sousedy. V plynu jsou daleko od sebe a volně létají.

Roztřiď vlastnosti ke skupenstvím. U každé si představ, jak hustě jsou částice u sebe.

Teplota = rychlost částic

Čím je látka teplejší, tím rychleji se její částice v průměru pohybují. Proto se cukr rozpustí rychleji v teplém čaji. Fyzikálně: s teplotou roste střední kinetická energie částic (průměrná energie pohybu).

Termodynamická teplota T (kelvin)Teplota měřená od absolutní nuly, kdy by se částice přestaly pohybovat. 0 K = −273,15 °C. Krok 1 K je stejně velký jako 1 °C. T = t + 273,15.27 °C = 27 + 273,15 = 300,15 K.

Kolik je 0 K ve stupních Celsia?

t = T − 273,15 = 0 − 273,15 = −273,15 °C. Chladněji to nejde.

Jak počítat částice

MolBalík částic, jako je tucet balík 12 kusů. 1 mol = 6,02 · 10²³ částic (Avogadrova konstanta N_A). Množství látky v molech se jmenuje látkové množství n.

Molární hmotnost M_mKolik váží 1 mol dané látky. Voda 18 g/mol, kyslík O₂ 32 g/mol.

Kolik molů je 36 g vody (M_m = 18 g/mol)?

Jeden mol váží 18 g. 36 : 18 = 2 mol, tedy 2 · 6,02 · 10²³ ≈ 1,2 · 10²⁴ molekul.

✗V pevné látce částice stojí na místě.

✓V pevné látce částice neustále kmitají kolem stálých míst.

Pohyb částic se nikdy nezastaví (k absolutní nule se jen blížíme). V pevné látce jen nemohou opustit své místo v mřížce.

Látky jsou z částic, které se neustále neuspořádaně pohybují a působí na sebe silami. Důkazy: difuze, Brownův pohyb, tlak plynu. Vyšší teplota = rychlejší částice. 1 mol = 6,02 · 10²³ částic.

Veličiny

O čem to je

Chemik potřebuje přesně tolik molekul kyslíku, aby shořel všechen vodík. Molekuly ale nespočítá po jedné – je jich obrovské množství. Fyzika a chemie proto zavádějí veličiny, kterými se částice „počítají vážením“.

Zároveň potřebujeme teplotní stupnici, která začíná tam, kde se pohyb částic zastavuje. To je Kelvinova stupnice.

Nové pojmy

Částice a kinetická teorieLátky jsou složené z atomů, molekul nebo iontů. Ty se neustále neuspořádaně pohybují (dokazuje to difuze a Brownův pohyb) a působí na sebe silami.

Látkové množství nUdává, kolik částic látka obsahuje, ale ne v kusech, nýbrž v molech. Jednotka mol.2 mol vody = dvakrát 6,02 · 10²³ molekul.

Avogadrova konstanta N_APočet částic v 1 molu: N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹. (mol⁻¹ znamená „na mol“.)

Molární hmotnost M_mHmotnost 1 molu látky, jednotka kg/mol (běžně g/mol). Určíš ji z tabulek nebo periodické tabulky.H₂O: 2 · 1 + 16 = 18 g/mol.

Termodynamická teplota TTeplota v kelvinech (K), měřená od absolutní nuly. T = t + 273,15, kde t je teplota ve °C.

Vztahy

Veličina	Vztah	Jednotka
látkové množství	n = N / N_A = m / M_m	mol
Avogadrova konstanta	N_A = 6,02 · 10²³	mol⁻¹
molární hmotnost	M_m = m / n	kg/mol
termodynamická teplota	T = t + 273,15	K

N je počet částic, m hmotnost vzorku. Oba vzorce pro n říkají totéž: „kolik balíků po 6,02 · 10²³ částicích to je“.

Otoč karty a zkus si každý vztah říct dřív, než ho uvidíš.

n z hmotnosti – n = m / M_m
n z počtu částic – n = N / N_A
°C → K – T = t + 273,15
1 mol – 6,02 · 10²³ částic

Najdi molární hmotnost látky (g/mol).

Hmotnost vzorku vyděl molární hmotností → n v molech.

Chceš-li počet částic, vynásob n číslem 6,02 · 10²³.

Kolik molů je 64 g kyslíku O₂ (M_m = 32 g/mol)?

n = m / M_m = 64 / 32 = 2 mol.

Kolik molů je 9 g vody? Kolik je to molekul?

n = 9 / 18 = 0,5 mol. N = 0,5 · 6,02 · 10²³ = 3,01 · 10²³ molekul.

Převeď 27 °C na kelviny.

T = 27 + 273,15 = 300,15 K.

✗Ohřátí o 10 °C je ohřátí o 283,15 K.

✓Ohřátí o 10 °C je ohřátí o 10 K.

Stupnice jsou jen posunuté, krok mají stejný. 273,15 se přičítá jen u teploty samotné, ne u jejího rozdílu.

Skupenství podle částic: v pevné látce kmitají kolem stálých poloh (krystalová mřížka), v kapalině se přesouvají a mají stálý objem, v plynu jsou daleko od sebe, působí na sebe nejméně a vyplní celou nádobu. S rostoucí teplotou roste průměrná kinetická energie částic.

n = m / M_m = N / N_A, 1 mol = 6,02 · 10²³ částic. T = t + 273,15; rozdíl 1 °C = 1 K.

🔥Vnitřní energie a teplo