ជំហានឆ្ពោះទៅរកបច្ចេកវិទ្យាណាណូ
រាប់ពាន់ឆ្នាំមុន មនុស្សឆ្ងល់ថាតើសាកសពជុំវិញនោះធ្វើពីអ្វី? ចម្លើយខុសគ្នា។ នៅប្រទេសក្រិចបុរាណ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានបញ្ចេញមតិថា សាកសពទាំងអស់ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយធាតុតូចៗដែលមិនអាចបំបែកបាន ដែលពួកគេហៅថាអាតូម។ តិចប៉ុនណា គេមិនអាចបញ្ជាក់បានទេ។ អស់ជាច្រើនសតវត្សមកហើយ ទស្សនៈរបស់ជនជាតិក្រិចនៅតែជាសម្មតិកម្មប៉ុណ្ណោះ។ ពួកគេត្រូវបានប្រគល់ឱ្យពួកគេវិញនៅសតវត្សទី IX នៅពេលដែលការពិសោធន៍ត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីប៉ាន់ប្រមាណទំហំនៃម៉ូលេគុលនិងអាតូម។
ការពិសោធន៍ដ៏សំខាន់មួយក្នុងប្រវត្តិសាស្ត្រដែលធ្វើឱ្យវាអាចគណនាទំហំភាគល្អិតត្រូវបានអនុវត្ត អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអង់គ្លេស Lord Rayleigh. ដោយសារវាសាមញ្ញក្នុងការអនុវត្ត ហើយក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះគួរឱ្យជឿជាក់ខ្លាំងណាស់ សូមព្យាយាមធ្វើវាម្ដងទៀតនៅផ្ទះ។ បន្ទាប់មកយើងងាកទៅរកការពិសោធន៍ពីរផ្សេងទៀតដែលនឹងអនុញ្ញាតឱ្យយើងរៀនពីលក្ខណៈសម្បត្តិមួយចំនួននៃម៉ូលេគុល។
តើភាគល្អិតមានទំហំប៉ុនណា?
អង្ករ។ 1. វិធីសាស្រ្តនៃការរៀបចំសឺរាុំងសម្រាប់ដាក់សូលុយស្យុងប្រេងនៅក្នុងប្រេងសាំងដែលចម្រាញ់ចូលទៅក្នុងវា; ទំ - ផូស៊ីលីន,
គ - សឺរាុំង
ចូរយើងព្យាយាមឆ្លើយសំណួរនេះដោយធ្វើការពិសោធន៍ខាងក្រោម។ ពីសឺរាុំង 2 ស3 ដកប្រដាប់ផ្លុំចេញ ហើយបិទព្រីរបស់វាជាមួយ Poxiline ដើម្បីឱ្យវាបំពេញបំពង់ចេញទាំងស្រុង ដែលមានបំណងសម្រាប់បញ្ចូលម្ជុល (រូបភាពទី 1)។ យើងរង់ចាំពីរបីនាទីរហូតដល់ Poxilina រឹង។ នៅពេលដែលវាកើតឡើងចាក់ចូលទៅក្នុងសឺរាុំងប្រហែល 0,2 សង់ទីម៉ែត្រ3 ប្រេងដែលអាចបរិភោគបាន និងកត់ត្រាតម្លៃនេះ។ នេះគឺជាបរិមាណប្រេងដែលបានប្រើ។o. បំពេញបរិមាណសឺរាុំងដែលនៅសល់ជាមួយប្រេងសាំង។ លាយវត្ថុរាវទាំងពីរជាមួយនឹងខ្សែរហូតទាល់តែទទួលបានដំណោះស្រាយដូចគ្នា ហើយជួសជុលសឺរាុំងបញ្ឈរនៅក្នុងប្រដាប់ដាក់ណាមួយ។
បន្ទាប់មកចាក់ទឹកក្តៅចូលទៅក្នុងអាងដើម្បីឱ្យជម្រៅរបស់វាគឺ 0,5-1 សង់ទីម៉ែត្រប្រើទឹកក្តៅប៉ុន្តែមិនក្តៅដើម្បីកុំឱ្យឃើញចំហាយកើនឡើង។ យើងទាញបន្ទះក្រដាសមួយតាមបណ្តោយផ្ទៃទឹកជាច្រើនដងតាមតង់សង់ទៅវា ដើម្បីសម្អាតផ្ទៃលំអងចៃដន្យ។
យើងប្រមូលល្បាយប្រេង និងប្រេងសាំងបន្តិចចូលទៅក្នុងដំណក់ទឹក ហើយរុញឧបករណ៍ទម្លាក់តាមកណ្តាលនៃធុងដោយទឹក។ យើងសង្កត់លើជ័រលុបថ្នមៗ យើងទម្លាក់មួយដំណក់តូចតាមដែលអាចធ្វើទៅបានលើផ្ទៃទឹក។ ការធ្លាក់ចុះនៃល្បាយនៃប្រេង និងប្រេងសាំងនឹងរីករាលដាលយ៉ាងទូលំទូលាយនៅគ្រប់ទិសទីលើផ្ទៃទឹក ហើយបង្កើតជាស្រទាប់ស្តើងបំផុតដែលមានកម្រាស់ស្មើនឹងអង្កត់ផ្ចិតភាគល្អិតមួយ ក្រោមលក្ខខណ្ឌអំណោយផលបំផុត - អ្វីដែលគេហៅថា ស្រទាប់ម៉ូលេគុល. បន្ទាប់ពីពេលខ្លះ ជាធម្មតាពីរបីនាទី ប្រេងសាំងនឹងហួត (ដែលត្រូវបានពន្លឿនដោយការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពទឹក) ដោយបន្សល់ទុកនូវស្រទាប់ប្រេង monomolecular នៅលើផ្ទៃ (រូបភាព 2) ។ ស្រទាប់លទ្ធផលភាគច្រើនមានរូបរាងនៃរង្វង់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតជាច្រើនសង់ទីម៉ែត្រឬច្រើនជាងនេះ។
អង្ករ។ 2. ស្រទាប់ Monomolecular នៃប្រេងនៅលើផ្ទៃទឹក។
m - ឆ្អឹងអាងត្រគាក, គ - ទឹក, o - ប្រេង, ឃ - អង្កត់ផ្ចិតនៃការបង្កើត, ឃ - កម្រាស់នៃការបង្កើត
(ទំហំភាគល្អិតប្រេង)
យើងបំភ្លឺផ្ទៃទឹកដោយដឹកនាំធ្នឹមពន្លឺពីពិលតាមអង្កត់ទ្រូងទៅលើវា។ ដោយសារតែនេះព្រំដែននៃស្រទាប់គឺអាចមើលឃើញកាន់តែច្រើន។ យើងអាចកំណត់បានយ៉ាងងាយនូវអង្កត់ផ្ចិតប្រហាក់ប្រហែលរបស់វា ពីបន្ទាត់ដែលនៅពីលើផ្ទៃទឹក។ ដោយដឹងពីអង្កត់ផ្ចិតនេះ យើងអាចគណនាផ្ទៃដីនៃស្រទាប់ S ដោយប្រើរូបមន្តសម្រាប់តំបន់នៃរង្វង់មួយ៖
ប្រសិនបើយើងដឹងថាបរិមាណប្រេង V1 ដែលមាននៅក្នុងការធ្លាក់ចុះ នោះអង្កត់ផ្ចិតនៃម៉ូលេគុលប្រេង d អាចត្រូវបានគណនាយ៉ាងងាយស្រួល ដោយសន្មត់ថាប្រេងបានរលាយ និងបង្កើតស្រទាប់មួយដែលមានផ្ទៃ S ពោលគឺ៖
បន្ទាប់ពីការប្រៀបធៀបរូបមន្ត (1) និង (2) និងការបំប្លែងដ៏សាមញ្ញមួយ យើងទទួលបានរូបមន្តដែលអនុញ្ញាតឱ្យយើងគណនាទំហំនៃភាគល្អិតប្រេងមួយ៖
មធ្យោបាយងាយស្រួលបំផុត ប៉ុន្តែមិនមែនជាវិធីត្រឹមត្រូវបំផុតដើម្បីកំណត់បរិមាណ V1 គឺដើម្បីពិនិត្យមើលថាតើអាចទទួលបានប៉ុន្មានដំណក់ពីបរិមាណសរុបនៃល្បាយដែលមាននៅក្នុងសឺរាុំង និងបែងចែកបរិមាណប្រេង Vo ដែលប្រើដោយលេខនេះ។ ដើម្បីធ្វើដូចនេះយើងប្រមូលល្បាយនៅក្នុង pipette និងបង្កើតដំណក់ទឹកដោយព្យាយាមធ្វើឱ្យពួកវាមានទំហំដូចគ្នានៅពេលដែលពួកគេត្រូវបានទម្លាក់ទៅលើផ្ទៃទឹក។ យើងធ្វើបែបនេះរហូតដល់ល្បាយទាំងមូលអស់។
វិធីសាស្ត្រត្រឹមត្រូវជាង ប៉ុន្តែប្រើពេលច្រើនគឺទម្លាក់ប្រេងម្តងហើយម្តងទៀតលើផ្ទៃទឹក ទទួលបានស្រទាប់ប្រេង monomolecular និងវាស់អង្កត់ផ្ចិតរបស់វា។ ជាការពិតណាស់មុនពេលស្រទាប់នីមួយៗត្រូវបានបង្កើតឡើង ទឹក និងប្រេងដែលបានប្រើពីមុនត្រូវតែចាក់ចេញពីអាង ហើយចាក់ទឹកស្អាត។ ពីការវាស់វែងដែលទទួលបាន មធ្យមនព្វន្ធត្រូវបានគណនា។
ការជំនួសតម្លៃដែលទទួលបានទៅជារូបមន្ត (3) កុំភ្លេចបំប្លែងឯកតា និងបង្ហាញកន្សោមជាម៉ែត្រ (m) និង V1 គិតជាម៉ែត្រគូប (ម3) ទទួលបានទំហំភាគល្អិតគិតជាម៉ែត្រ។ ទំហំនេះនឹងអាស្រ័យលើប្រភេទប្រេងដែលបានប្រើ។ លទ្ធផលអាចមានភាពខុសឆ្គងដោយសារការសន្មត់សាមញ្ញដែលបានធ្វើឡើង ជាពិសេសដោយសារតែស្រទាប់នេះមិនមែនជាម៉ូលេគុល ហើយទំហំដំណក់ទឹកមិនតែងតែដូចគ្នានោះទេ។ វាងាយមើលឃើញថាអវត្ដមាននៃស្រទាប់ម៉ូលេគុលនាំឱ្យមានការប៉ាន់ប្រមាណលើសតម្លៃនៃ ឃ។ ទំហំធម្មតានៃភាគល្អិតប្រេងគឺស្ថិតនៅក្នុងចន្លោះ 10-8-10-9 m. ប្លុក ១០-9 m ត្រូវបានគេហៅថា ណាណូម៉ែត្រ ហើយជារឿយៗត្រូវបានគេប្រើនៅក្នុងវិស័យដែលកំពុងរីកចម្រើនដែលគេស្គាល់ថាជា បច្ចេកវិទ្យាណាណូ.
បរិមាណ "បាត់" នៃរាវ
អង្ករ។ 3. ការរចនានៃនាវាសាកល្បងការរួញតូចរាវ;
g - ថ្លា, បំពង់ប្លាស្ទិច, ទំ - ផូស៊ីលីន, លីត្រ - បន្ទាត់,
t - កាសែតថ្លា
ការពិសោធន៍ពីរខាងក្រោមនេះនឹងអនុញ្ញាតឱ្យយើងសន្និដ្ឋានថាម៉ូលេគុលនៃរូបកាយផ្សេងគ្នាមានរាង និងទំហំខុសៗគ្នា។ ដើម្បីធ្វើទីមួយ កាត់បំពង់ជ័រថ្លាពីរដុំ ទាំងអង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុង 1-2 សង់ទីម៉ែត្រ និងប្រវែង 30 សង់ទីម៉ែត្រ។ បំណែកនៃបំពង់នីមួយៗត្រូវបានស្អិតជាប់ជាមួយនឹងបំណែកជាច្រើននៃកាសែត adhesive ទៅគែមនៃបន្ទាត់ដាច់ដោយឡែកមួយទល់មុខមាត្រដ្ឋាន (រូបភព។ .៣). បិទចុងខាងក្រោមនៃទុយោដោយដោតប៉ូស៊ីលីន។ ជួសជុលបន្ទាត់ទាំងពីរជាមួយនឹងទុយោស្អិតជាប់ក្នុងទីតាំងបញ្ឈរ។ ចាក់ទឹកឱ្យបានគ្រប់គ្រាន់ចូលទៅក្នុងទុយោមួយដើម្បីបង្កើតជាជួរឈរប្រហែលពាក់កណ្តាលនៃប្រវែងទុយោ និយាយថា 3 សង់ទីម៉ែត្រ។ ចាក់បរិមាណដូចគ្នានៃជាតិអាល់កុលអេទីលទៅក្នុងបំពង់សាកល្បងទីពីរ។
ឥឡូវនេះយើងសួរថាតើកម្ពស់នៃជួរឈរនៃល្បាយនៃសារធាតុរាវទាំងពីរនឹងទៅជាយ៉ាងណា? ចូរយើងព្យាយាមរកចម្លើយដល់ពួកគេដោយពិសោធន៍។ ចាក់អាល់កុលចូលទៅក្នុងទុយោទឹក ហើយវាស់កម្រិតកំពូលនៃអង្គធាតុរាវភ្លាមៗ។ យើងសម្គាល់កម្រិតនេះជាមួយនឹងសញ្ញាសម្គាល់មិនជ្រាបទឹកនៅលើទុយោ។ បនា្ទាប់មកលាយវត្ថុរាវទាំងពីរជាមួយលួសមួយហើយពិនិត្យមើលកម្រិតម្តងទៀត។ តើយើងកត់សំគាល់អ្វី? វាប្រែថាកម្រិតនេះបានថយចុះ, i.e. បរិមាណនៃល្បាយគឺតិចជាងផលបូកនៃបរិមាណនៃគ្រឿងផ្សំដែលប្រើសម្រាប់ផលិតវា។ បាតុភូតនេះត្រូវបានគេហៅថា ការកន្ត្រាក់បរិមាណសារធាតុរាវ។ ការកាត់បន្ថយបរិមាណជាធម្មតាពីរបីភាគរយ។
ការពន្យល់អំពីគំរូ
ដើម្បីពន្យល់ពីប្រសិទ្ធភាពនៃការបង្ហាប់ យើងនឹងធ្វើការពិសោធន៍គំរូមួយ។ ម៉ូលេគុលអាល់កុលនៅក្នុងការពិសោធន៍នេះនឹងត្រូវបានតំណាងដោយគ្រាប់សណ្តែក ហើយម៉ូលេគុលទឹកនឹងក្លាយជាគ្រាប់អាភៀន។ ចាក់សណ្តែកបណ្តុះធំដែលមានកំពស់ប្រហែល 0,4 ម ទៅក្នុងចានទី 1 តូចចង្អៀត និងថ្លា ឧទាហរណ៍ ពាងដែលមានកំពស់។ ចាក់គ្រាប់ពូជអាភៀនចូលទៅក្នុងធុងទីពីរដែលមានកំពស់ដូចគ្នា (រូបថត 1a) ។ បន្ទាប់មកយើងចាក់គ្រាប់អាភៀនចូលក្នុងធុងជាមួយសណ្តែក ហើយប្រើបន្ទាត់វាស់កម្ពស់ដែលគ្រាប់ធញ្ញជាតិឡើងដល់កំពូល។ យើងសម្គាល់កម្រិតនេះដោយសញ្ញាសម្គាល់ ឬខ្សែកៅស៊ូឱសថនៅលើនាវា (រូបថត 1b)។ បិទធុងហើយអ្រងួនវាច្រើនដង។ យើងដាក់ពួកវាបញ្ឈរ ហើយពិនិត្យមើលថាតើកម្រិតខាងលើនៃល្បាយគ្រាប់ធញ្ញជាតិពេលនេះឡើងដល់កម្រិតណា។ វាប្រែថាវាទាបជាងមុនពេលលាយ (រូបថត XNUMXc) ។
ការពិសោធន៍បានបង្ហាញថាបន្ទាប់ពីការលាយគ្រាប់ពូជអាភៀនតូចៗបានបំពេញចន្លោះទំនេររវាង peas ដែលជាលទ្ធផលដែលបរិមាណសរុបដែលកាន់កាប់ដោយល្បាយបានថយចុះ។ ស្ថានភាពស្រដៀងគ្នានេះកើតឡើងនៅពេលលាយទឹកជាមួយអាល់កុល និងវត្ថុរាវមួយចំនួនទៀត។ ម៉ូលេគុលរបស់ពួកគេមានគ្រប់ទំហំ និងរូបរាង។ ជាលទ្ធផល ភាគល្អិតតូចៗបំពេញចន្លោះរវាងភាគល្អិតធំ ហើយបរិមាណនៃអង្គធាតុរាវត្រូវបានកាត់បន្ថយ។
រូបថត 1. ដំណាក់កាលខាងក្រោមនៃការសិក្សាអំពីគំរូបង្ហាប់៖
ក) គ្រាប់សណ្តែក និងអាភៀននៅក្នុងកប៉ាល់ដាច់ដោយឡែក
ខ) គ្រាប់ធញ្ញជាតិបន្ទាប់ពីស្រក់ គ) ការថយចុះបរិមាណគ្រាប់ធញ្ញជាតិបន្ទាប់ពីលាយ
ឥទ្ធិពលទំនើប
សព្វថ្ងៃនេះគេដឹងយ៉ាងច្បាស់ថា រូបកាយទាំងអស់ដែលនៅជុំវិញខ្លួនយើងត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយម៉ូលេគុល ហើយវត្ថុទាំងនោះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអាតូម។ ទាំងម៉ូលេគុល និងអាតូម គឺស្ថិតនៅក្នុងចលនាចៃដន្យថេរ ដែលល្បឿនរបស់វាអាស្រ័យទៅលើសីតុណ្ហភាព។ សូមអរគុណដល់មីក្រូទស្សន៍ទំនើប ជាពិសេស មីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែន (STM) អាតូមនីមួយៗអាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញ។ មានវិធីសាស្រ្តដែលគេស្គាល់ផងដែរដែលប្រើមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (AFM-) ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកផ្លាស់ទីអាតូមនីមួយៗបានត្រឹមត្រូវ ហើយបញ្ចូលពួកវាទៅក្នុងប្រព័ន្ធដែលហៅថា រចនាសម្ព័ន្ធណាណូ. ឥទ្ធិពលនៃការបង្ហាប់ក៏មានផលប៉ះពាល់ជាក់ស្តែងផងដែរ។ យើងត្រូវតែយកវាទៅក្នុងគណនីនៅពេលជ្រើសរើសបរិមាណនៃសារធាតុរាវជាក់លាក់ដែលចាំបាច់ដើម្បីទទួលបានល្បាយនៃបរិមាណដែលត្រូវការ។ អ្នកត្រូវតែយកវាទៅក្នុងគណនី, រួមទាំង។ នៅក្នុងការផលិតវ៉ូដាកាដែលដូចដែលអ្នកដឹងគឺជាល្បាយនៃជាតិអាល់កុលអេទីល (អាល់កុល) និងទឹកជាចម្បងចាប់តាំងពីបរិមាណនៃភេសជ្ជៈលទ្ធផលនឹងតិចជាងផលបូកនៃបរិមាណនៃគ្រឿងផ្សំ។
