Размеры молекул

Огромное число молекул, содержащихся в 1 см³ газа, указывает на очень малые размеры самих молекул. Даже в самый сильный оптический микроскоп мы не можем увидеть молекул простого вещества. Только электронные микроскопы позволяют различить очертания некоторых сложных молекул, состоящих из сотен атомов. Посмотрите на рисунок 75, где приведена фотография молекул вируса гриппа, полученная с помощью электронного микроскопа. Каждый из видимых на этой фотографии комочков представляет собой сложную молекулу.

Стремясь проникнуть в тайны микромира, исследователи прошли длинный путь. В начале этого пути применялись оптические микроскопы, обеспечивавшие примерно 100-кратное увеличение (рис. 76, а). Современные оптические микроскопы, дающие предельное увеличение (до 2000), позволяют рассмотреть структуры с расстоянием между отдельными элементами до 0,25 мкм. Еще большее увеличение достигается при применении электронных микроскопов (рис. 76, б). Электронные микроскопы позволяют разглядеть структуры с расстоянием между элементами всего 0,001 мкм. Для расшифровки структуры молекул ученые проводят также исследования по рассеянию на исследуемом веществе рентгеновских лучей, пучков электронов, пучков нейтронов низких энергий, т. е. применяют методы рентгенографии, электронографии, нейтронографии. В результате стало возможным выявление молекулярной структуры любого соединения, каким бы сложным оно ни было. Сконструированы структурные модели самых различных молекул, включая и очень сложные молекулы органических соединений. Одна из таких моделей представлена на рисунке 76, в. Это есть модель структуры одной из белковых молекул; разным цветом здесь показаны атомы разных химических элементов.

Существуют разнообразные способы определения размеров молекул. Один из них состоит в следующем. Если вылить на поверхность воды в каком-нибудь сосуде крошечную капельку масла, она растечется, образовав тончайшую пленку. Как бы ни была тонка эта пленка, она состоит не меньше чем из одного слоя молекул. Определить толщину пленки нетрудно. Допустим, что мы вылили капельку масла объемом 0,001 см³ на поверхность воды; при этом оказалось, что, растекаясь, капелька масла образовала тонкую пленку площадью 0,5 м², т. е. 5000 см². Зная объем пленки (равный объему капельки) и ее поверхность, найдем толщину пленки:

Поперечник молекулы на самом деле еще меньше. Диаметр простых молекул (если условно принимать их за «шарики») по порядку величины равен 10^-8 см, т. е. 10^-4 мкм.