Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Sådan sammenlignes størrelsen på et Atom

Når man sammenligner atomer med større objekter - med en stor forskel i størrelse - viser størrelsesordrer, hvordan man kvantificerer størrelsesforskellen. Størrelsesordrer giver dig mulighed for at sammenligne den omtrentlige værdi af et ekstremt lille objekt, såsom massen eller diameteren til et atom, med et meget større objekt. Du kan bestemme størrelsesordenen ved hjælp af videnskabelig notation til at udtrykke disse målinger og kvantificere forskellene.

TL; DR (for lang; læste ikke)

For at sammenligne størrelsen på en stor atom til et meget mindre atom, størrelsesordenerne giver dig mulighed for at kvantificere størrelsesforskellene. Videnskabelige notationer hjælper dig med at udtrykke disse målinger og tildele forskellene en værdi.
Den lille størrelse af atomer

Den gennemsnitlige diameter på et atom er 0,1 til 0,5 nanometer. En meter indeholder 1.000.000.000 nanometer. Mindre enheder, såsom centimeter og millimeter, der typisk bruges til at måle små objekter, der kan passe inden i din hånd, er stadig meget større end et nanometer. For at videreføre dette er der 1.000.000 nanometer i en millimeter og 10.000.000 nanometer i en centimeter. Forskere måler undertiden atomer i ansgtoms, en enhed, der svarer til 10 nanometer. Størrelsesområdet for atomer er 1 til 5 angstromer. En angstrom er 1 /10.000.000 eller 0.0000000001 m.
Enheder og skala

Det metriske system gør det nemt at konvertere mellem enheder, fordi det er baseret på kræfter på 10. Hver effekt på 10 er lig med en rækkefølge af størrelse. Nogle af de mere almindelige enheder til måling af længde eller afstand inkluderer:

  • 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
  • Mikrometer \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

    Powers of 10 og videnskabelig notation

    Udtrykk magter 10 ved hjælp af videnskabelig notation, hvor et tal, såsom a, ganges med 10 rejst af en eksponent, n. Videnskabelig notation bruger eksponentielle kræfter på 10, hvor eksponenten er et heltal, der repræsenterer antallet af nuller eller decimaler i en værdi, såsom: aks 10n

    Eksponenten fremstiller store tal med en lang række nuller eller små tal med mange decimaler meget mere håndterbare. Efter at have målt to objekter af meget forskellige størrelser med den samme enhed, skal du udtrykke målingerne i videnskabelig notation for at gøre det lettere at sammenligne dem ved at bestemme størrelsesordenen mellem de to tal. Beregn størrelsesordenen mellem to værdier ved at trække forskellen mellem dens to eksponenter ud.

    For eksempel måler kornets saltdiameter 1 mm og en baseball måler 10 cm. Når du konverteres til målere og udtrykkes i videnskabelig notation, kan du nemt sammenligne målingerne. Saltkornet måler 1 x 10 -3 m, og baseballet måler 1 x 10 -1 m. At trække -1 fra -3 resulterer i en størrelsesorden på -2. Saltkornet er to størrelsesordener mindre end baseball.
    Sammenligning af atomer med større objekter

    At sammenligne størrelsen på et atom med objekter, der er store nok til at se uden et mikroskop, kræver meget større størrelsesordrer. Antag, at du sammenligner et atom med en diameter på 0,1 nm med et AAA-batteri i størrelse, der har en diameter på 1 cm. Ved at konvertere begge enheder til målere og ved hjælp af videnskabelig notation udtrykkes målingerne som henholdsvis 10 <-up> -10 m og 10 -1 m. For at finde forskellen i størrelsesordrer trækkes eksponenten -10 fra eksponenten -1. Størrelsesordenen er -9, så atomets diameter er ni størrelsesordener mindre end batteriet. Med andre ord kan en milliard atomer stikke på tværs af batteriets diameter.

    Tykkelsen på et ark papir er omkring 100.000 nanometer eller 105 nm. Et ark papir er omkring seks størrelsesordener tykkere end et atom. I dette eksempel ville en stak på 1.000.000 atomer være den samme tykkelse som papirark.

    Brug af aluminium som et specifikt eksempel har et aluminiumatom en diameter på ca. 0,18 nm sammenlignet med en skilling med en diameter ", 3, [[Diameteren på skillet er otte størrelsesordener større end aluminiumatom.
    Blue Whales to Honningbier

    For perspektiv, sammenlign masserne af to objekter, der kan observeres uden et mikroskop og er også adskilt af flere størrelsesordener, såsom massen af en blåhval og en honningbi. En blåhval vejer ca. 100 tons eller 10 <8 gram. En honningbier vejer ca. 100 mg eller 10 <-1 g. Hvalen er ni størrelsesordener mere massiv end honningbien. En milliard honningbier har omtrent den samme masse som en blåhval.