science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe de grootte van een Atom

te vergelijken

Bij het vergelijken van atomen met grotere objecten - met een grote ongelijkheid in grootte - tonen orden van grootte hoe de grootteverschillen te kwantificeren. Met orden van grootte kunt u de geschatte waarde van een extreem klein object, zoals de massa of diameter van een atoom, vergelijken met een veel groter object. U kunt de grootteorde bepalen met behulp van wetenschappelijke notatie om deze metingen uit te drukken en de verschillen te kwantificeren.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De grootte van een grote vergelijken atoom tot een veel kleiner atoom, met de orden van grootte kunt u de grootteverschillen kwantificeren. Wetenschappelijke notaties helpen je deze metingen uit te drukken en een waarde toe te kennen aan de verschillen.
De kleine afmeting van atomen

De gemiddelde diameter van een atoom is 0,1 tot 0,5 nanometer. Eén meter bevat 1.000.000.000 nanometer. Kleinere eenheden, zoals centimeters en millimeters, meestal gebruikt om kleine objecten te meten die in uw hand passen, zijn nog steeds veel groter dan een nanometer. Om dit verder te brengen, zijn er 1.000.000 nanometer in een millimeter en 10.000.000 nanometer in een centimeter. Onderzoekers meten soms atomen in antwoorden, een eenheid die gelijk is aan 10 nanometer. Het groottebereik van atomen is 1 tot 5 angstrom. Eén angstrom is gelijk aan 1 /10.000.000 of 0.0000000001 m.
Eenheden en schaal

Het metrische systeem maakt het gemakkelijk om te converteren tussen eenheden omdat het gebaseerd is op machten van 10. Elke kracht van 10 is gelijk aan één order van grootte. Enkele van de meest voorkomende eenheden voor het meten van lengte of afstand zijn:

  • Kilometer \u003d 1000 m \u003d 103 m
  • Meter \u003d 1 m \u003d 101 m
  • Centimeter \u003d 1/100 m \u003d 0,01 m \u003d 10-2 m
  • Millimeter \u003d 1/1000 m \u003d 0.001 m \u003d 10-3 m
  • Micrometer \u003d 1 /1.000.000 m \u003d 0.000001 m \u003d 10- 6 m
  • Nanometer \u003d 1 /1.000.000.000 m \u003d 0.000000001 m \u003d 10-9 m
  • Angstrom \u003d 1 /10.000.000.000 m \u003d 0.00000000001 m \u003d 10-10 m

    Bevoegdheden van 10 en wetenschappelijke notatie

    Express machten van 10 met behulp van wetenschappelijke notatie, waarbij een getal, zoals a, wordt vermenigvuldigd met 10 verhoogd met een exponent, n. Wetenschappelijke notatie gebruikt de exponentiële bevoegdheden van 10, waarbij de exponent een geheel getal is dat het aantal nullen of decimalen in een waarde vertegenwoordigt, zoals: ax 10n

    De exponent maakt grote getallen met een lange reeks nullen of kleine getallen met veel decimalen veel beter beheersbaar. Na het meten van twee objecten van enorm verschillende groottes met dezelfde eenheid, drukt u de metingen uit in wetenschappelijke notatie om het gemakkelijker te maken om ze te vergelijken door de orde van grootte tussen de twee getallen te bepalen. Bereken de grootteorde tussen twee waarden door het verschil tussen de twee exponenten af te trekken.

    De diameter van een zoutkorrel is bijvoorbeeld 1 mm en een honkbal 10 cm. Bij conversie naar meters en uitgedrukt in wetenschappelijke notatie, kunt u de metingen gemakkelijk vergelijken. De korrel zout meet 1 x 10 -3 m en het honkbal meet 1 x 10 -1 m. Het aftrekken van -1 van -3 resulteert in een orde van grootte van -2. De korrel zout is twee ordes van grootte kleiner dan het honkbal.
    Atomen vergelijken met grotere objecten

    Om de grootte van een atoom te vergelijken met objecten die groot genoeg zijn om te zien zonder een microscoop, zijn veel grotere ordes nodig. Stel dat u een atoom met een diameter van 0,1 nm vergelijkt met een AAA-batterij met een diameter van 1 cm. Beide eenheden omrekenen naar meters en wetenschappelijke notatie gebruiken, drukken de metingen uit als respectievelijk 10 -10 m en 10 -1 m. Om het verschil in grootteorde te bepalen, trekt u de exponent -10 af van de exponent -1. De grootteorde is -9, dus de diameter van het atoom is negen grootteorden kleiner dan de batterij. Met andere woorden, een miljard atomen kunnen in lijn liggen over de diameter van de batterij.

    De dikte van een vel papier is ongeveer 100.000 nanometer of 105 nm. Een vel papier is ongeveer zes ordes van grootte dikker dan een atoom. In dit voorbeeld zou een stapel van 1.000.000 atomen dezelfde dikte hebben als een vel papier.

    Als aluminium als specifiek voorbeeld wordt gebruikt, heeft een aluminiumatoom een diameter van ongeveer 0,18 nm vergeleken met een dubbeltje met een diameter van ongeveer 18 mm. De diameter van het dubbeltje is acht ordes van grootte groter dan het aluminiumatoom.
    Blue Whales to Honeybees

    Vergelijk voor perspectief de massa's van twee objecten die kunnen worden waargenomen zonder een microscoop en worden ook gescheiden door verschillende orden van grootte, zoals de massa van een blauwe vinvis en een honingbij. Een blauwe vinvis weegt ongeveer 100 ton, of 10 8 gram. Een honingbij weegt ongeveer 100 mg of 10 <1 g. De walvis is negen ordes van grootte massiever dan de honingbij. Eén miljard honingbijen hebben ongeveer dezelfde massa als één blauwe vinvis.