Cząsteczkowa budowa substancji - zadania

Zad. 1 Do menzurki z wodą wrzucono kilka kostek cukru. W wyniku tego poziom wody podniósł się, jednak, gdy cukier się rozpuścił, jej poziom odrobinę się obniżył. Dlaczego tak się stało?

Odp. Po rozpuszczeniu się cukru zmniejszą się przestrzeń zajmowana przez cząsteczki. Cząsteczki wody „wcisną się” w puste miejsca, między cząsteczkami cukru.

Zad. 2 Wymień różnice i podobieństwa w budowie cząsteczkowej gazów oraz cieczy.

Odp. Zasadnicza różnica tkwi w średniej odległości między cząsteczkami. W przypadku cieczy jest ona mała, zbliżona do średnicy cząsteczki. Średnia prędkość cząsteczek gazu również jest większa, niż w przypadku cieczy. Głównym podobieństwem między gazami i cieczami jest fakt, że ich cząsteczki mogą się przemieszczać.

Zad. 3 Wymień różnice i podobieństwa w budowie cząsteczkowej cieczy oraz ciała stałego.

Odp. Zasadnicza różnica tkwi w fakcie, że cząsteczki ciała stałego mogą jedynie drgać wokół położeń równowagi, a cząsteczki cieczy mogą się przemieszczać. Głównym podobieństwem między cieczami i ciałami stałymi jest fakt, że średnie odległości między cząsteczkami są w ich przypadku niemal równe.

Zad. 4 Co oznacza termin hipoteza?

Odp. Hipoteza jest formą przypuszczenia naukowego, sformułowanego w celu objaśnienia danego zjawiska.

Zad. 5 Zmieszano 100cm3 wody i 100cm3 denaturatu. Roztwór tych substancji zajął objętość odrobinę mniejszą niż 200cm3. Z jakiego powodu doszło do ubytku objętości?

Odp. Cząsteczki wody jak i denaturatu częściowo wyparowały

Zad. 6 Hipotezę, że spirytus i woda są zbudowane z cząsteczek, uwzględniając, że cząsteczki tych cieczy mają różne objętości może potwierdzać argument mówiący, że:

A – Po wymieszaniu wody i spirytusu zmniejsza się ich objętość, w porównaniu do sumy ich objętości przed zmieszaniem,

B – Istnieje możliwość tworzenia się kropel obu tych cieczy, mających różne wymiary,

C – Mają one zdolność do przelewania się pomiędzy jednym, a drugim naczyniem,

D – Są one przeźroczyste, czyli światło jest zdolne do przenikania między ich cząsteczkami.

Odp. A

Zad. 7 Równe objętości grochu i kaszy manny zmieszano ze sobą. Ich mieszanina miała objętość mniejszą niż suma objętości poszczególnych substancji. Doświadczenie to może stanowić model zjawisk cząsteczkowych wewnątrz substancji, które świadczą o:

A – możliwości zmniejszania się cząsteczek różnych substancji,

B – różnicy w objętościach cząsteczek różnych substancji – mniejsze cząsteczki mogą wypełniać przestrzenie między większymi cząsteczkami.

C – możliwości wzajemnego przyciągania się cząsteczek

Odp. B

Zad. 8 Z jakiego powodu nieprawdziwe jest stwierdzenie: Suma objętości cząsteczek żelaza, z których składa się dany jego kawałek, jest równa objętości tego kawałka.

Odp. Objętość ta nie jest równa ponieważ między cząsteczkami żelaza występują przestrzenie, zwane przestrzeniami międzycząsteczkowymi. Na skutek tego staje się ona większa w przypadku uformowanego fragmentu.

Zad. 9 Grubościenny, stalowy cylinder napełniono olejem. Za pomocą tłoka ściśnięto olej z ogromną siłą. Na skutek tego na zewnętrznych ściankach cylindra pojawiła się cienka warstwa tego oleju. Dlaczego tak się stało?

Odp. Cząsteczki oleju mogą przeciskać się między cząsteczkami stali, kiedy ciśnienie jest wystarczająco duże.

Zad. 10 Gaz jest substancją ściśliwą. Można zmniejszyć jego objętość ściskając go tłokiem w cylindrze. Im większa siła nacisku zadziała na tłok, tym mniejsza będzie objętość gazu. Czy stosując siłę o dowolnej wartości, w cylindrze o nieskończonej wytrzymałości można by było zmniejszyć objętość danego gazu do zera?

Odp. Nie jest możliwe zmniejszenie objętości gazu do zera, gdyż same jego cząsteczki zajmują pewną objętość. Można jedynie zmniejszać przestrzenie międzycząsteczkowe, które w gazach są bardzo duże.

Zad. 11 Dane są dwie substancje – ciekła i gazowa. Która z nich ma większy stosunek między objętością ciała, a sumą objętości poszczególnych cząsteczek, z których się ono składa?

Odp. Większy stosunek występuje w przypadku substancji gazowej.

Zad. 12 Kiedy niektóre substancje, np. wosk, parafina czy naftalen, krzepną w naczyniu, to ich powierzchnia staje się wklęsła. Jaka jest przyczyna tego zjawiska?

Odp. Jest tak dlatego, że zmniejszają się odległości między cząsteczkami.

Zad. 13 Cząsteczki w gazach, cieczach i ciałach stałych nie przylegają do siebie, lecz znajdują się w pewnych odległościach od siebie. W jaki sposób można udowodnić tę zależność doświadczalnie?
Dlaczego odległości międzycząsteczkowe w stanie gazowym są duże, a w stanie ciekłym i stałym małe?

Odp. Doświadczenia, które wykazują ściśliwość ciał stałych, potwierdzają istnienie przestrzeni międzycząsteczkowych. Świadczy o tym również możliwość przenikania cząsteczek jednej substancji między cząsteczkami innej substancji – np. w procesie rozpuszczania. Ściśliwość cieczy oraz ciał stałych jest mała, a to przekłada się na niewielkie przestrzenie międzycząsteczkowe. Gazy wykazują znaczącą ściśliwość, a co za tym idzie w ich przypadku można mówić o istnieniu dużych przestrzeni międzycząsteczkowych.

Zad. 14 Wskaż właściwie dokończenie zdania: Gazy są bardziej ściśliwe od cieczy ponieważ…
A – w przeciwieństwie do cząsteczek cieczy, cząsteczki gazu się przyciągają,

B – odległości między cząsteczkami gazu są większe niż te między cząsteczkami cieczy

C – cząsteczki gazu są miękkie, a cząsteczki cieczy są twarde

Odp. B

Zad. 15 Na taflę wody opuszczono kropelkę oliwy o objętości 0,003mm3, która rozpłynęła się po jej powierzchni, zajmując obszar równy 300cm2. Przyjmij, że grubość warstwy oliwy na wodzie jest taka sama, jak średnica jej cząsteczki. Oblicz tę średnicę.

Odp. 10-7mm.

Zad. 16 Odlew z żelaza po skrzepnięciu staje się odrobinę mniejszy niż pojemność formy odlewniczej. Zjawisko to określamy mianem skurczu odlewniczego. Z jakiego powodu żelazo w stanie ciekłym ma większą objętość niż żelazo w stanie stałym?

Odp. Jest to spowodowane tym, że w stanie ciekłym odległości między cząsteczkami żelaza są większe niż w stanie stałym.

Zad. 17 Na powierzchnię wody opuszczono swobodnie małą kropelkę oliwy. Dlaczego nie rozlała się ona po całej powierzchni, a utworzyła krążek?

Odp. Jest tak dlatego, że grubość warstwy oliwy na powierzchni wody nie może być mniejsza niż średnica jej cząsteczki.

Zad. 18 W objętości 1cm3 w powietrza w normalnym ciśnieniu znajduje się około 27 trylionów (27 x 1018) cząsteczek. Dla takiej samej objętości wody wartość ta wynosi 21 tryliardów (21 x 1021) cząsteczek. Podaj w przybliżeniu, ile razy mniej jest cząsteczek powietrza w takiej samej objętości niż cząsteczek wody?

Odp. W przybliżeniu jest ich 1260 razy mniej.

Zad. 19 Na powierzchnię wody opuszczono swobodnie kropelkę tłuszczu. Cząsteczka tego tłuszczu ma średnicę o długości około 0,0000002mm Oblicz powierzchnię jaką ona zajęła, jeśli jej objętość wynosi 0,004mm3.

Odp. Zajęła ona powierzchnię równą w przybliżeniu 200cm2.

Zad. 20 W malutkiej kropli wody znajduje się około 15 biliardów (15 x 1015) cząsteczek wody. Zostaje ona wpuszczona w mikroskopijny otwór. Ile czasu zajmie przejście przezeń wszystkich cząsteczek tej kropli? Uwzględnij, że w ciągu sekundy przejdą przez ten otwór 2 miliony (2 x 106) cząsteczek. Na potrzeby obliczeń przyjmij 365 dni jako czas trwania każdego roku.

Odp. Przejście kropli przez ten otwór zajmie około 238 lat.

Zad. 21 Konstrukcja ciał stałych pozwala na to, że mogą mieć wewnętrzną budowę bezpostaciową lub krystaliczną. Jaka jest różnica w rozmieszczeniu atomów lub cząsteczek w tych dwóch rodzajach substancji?

Odp. W przypadku budowy bezpostaciowej cząsteczki lub atomy stanowią chaotyczny układ. Krystaliczna budowa powoduje, że układ cząsteczek lub atomów w ciele jest regularny.

Zad. 22 Białko jest substancją organiczną, która posiada największe cząsteczki. Za pomocą mikroskopu elektronowego wykonano fotografię takiej cząsteczki. Mikroskop elektronowy powiększa obraz 200000 razy. Na zdjęciu średnica tej cząsteczki wyniosła około 0,5mm. Oblicz prawdziwą średnicę tej cząsteczki.

Odp. Prawdziwa średnica tej cząsteczki wynosi około 25 * 10-7mm