Bedste svar
I stedet for traditionelle metoder til visualisering af størrelsesbegrebet starter jeg fra lille ende af skalaen og arbejde op. Dette kan virke forvirrende i starten, i betragtning af at disse størrelser er for små til at konceptualiseres med det samme, men hold det med mig.
Først vil vi sidestille en atom med en øre , den mindste valuta i USA, der kun er 1/100 af en amerikansk dollar.
Forudsat at vi bor i USA, kan vi ikke købe meget med denne ene øre. Måske på eBay kan vi bestille en vare til 0,01 $, men vi bliver stadig nødt til at betale et stort beløb for forsendelse.
For at bruge vores øre flyver vi over hele verden til Indien og tager en tur til en fattig forstad ved navn Dharvi Slum i Mumbai. Overvej en pose med kirsebær , som er til salg på gaden i denne forstad. Vi ser prisen læser 65 rupees, og vi bemærker, at posen indeholder cirka 100 kirsebær. Vi kører en hurtig konvertering og bemærker, at 65 rupees ~ 0,995 USD, omkring en dollar. Afslutning af beregningen bemærker vi, at
(1 dollar / 100 kirsebær) * (100 cent / 1 dollar) = 1 cent / kirsebær
Således kan vi få en kirsebær til vores øre, hvis vi kan finde ud af et middel til at rejse til Indien for at bruge det. Et kirsebær vil sandsynligvis ikke tilfredsstille din sult meget længe, men vil give dig 3-4 kalorier , som du kan bruge til at udføre en push-up eller holde dig vågen i 10 minutter uden at tabe sig.
Nu tager vi vores hydrogenatom og duplikerer det. Derefter ser vi et nærliggende atom. Imidlertid er dette atom knyttet til en duplikat af sig selv og er enorm i forhold til vores. Faktisk er det nye atom, vi ser 16 gange mere massivt end vores. Atomet, vi ser, er et iltatom med 8 protoner i stedet for vores enkelt proton. Vi deler vores elektroner med et af disse atomer og danner et polært kovalent molekyle H2O, som vi kalder vand.
Vores nye molekyle er 18 gange mere værdifuldt end vores øre og har en værdi på 0,18 $. Denne gang, når vi besøger Indien, går vi over til en restaurant i New Dehli. Denne gang ser vi en samosa til salg til 12 rupe es og beslutter at tage tilbudet op med vores 0,18 $. Samosaen tilfredsstiller vores sult under frokosttid og kan give os nok energi til at løbe en kilometer eller svømme et 400 m løb.
For den ivrige kemistudent, der læser dette, har du måske allerede foretaget en konvertering til gram fra vores øre og bemærket, at det beløb, der kræves for at fremstille en mol brint, stadig er ret udfordrende at opfatte. I betragtning af dette vil jeg foretage nogle udskiftninger meget snart.
Når vi tager tempoet op, tager vi mange atomer i forskellige størrelser og egenskaber i et hav af kulstof, nitrogen, ilt, brint og mange flere. Vi vil lade biologien gå sin gang og danne bindinger for at fremstille proteiner, lipider og kulhydrater.
Mens vi flyver med de forskellige størrelser og værdier, som vi opnår, bemærker vi nogle værdier, som vi overgår. Forestil dig på dette tidspunkt, at vores $ 0,18 er i en blomstrende aktie, der vokser eksponentielt . Vi bemærker, at når vi har en fosfolipid, er den 1,80 dollars værd, hvilket kan købe en burger eller en sodavand selv i et byområde i USA. Vores lager vokser fortsat, indtil vi har en Mimivirus -værdi, omkring $ 288. Med $ 288 havde vi måske råd til en brugt XBOX eller et nyt par Lebron XI sko.
Svar
“Hvordan kan vi forestille os størrelsen på et atom og et brintatom?”
For det første Spørger , “større” atomer med flere protoner og neutroner i deres kerne har omtrent samme diameter – 1 til 5 ångstrøm – som det enkleste hydrogenatom med kun en proton, forudsat at atomernes kerner kun er en lille brøkdel af deres volumen.
Dit spørgsmål bliver derefter, “ Hvordan kan vi forestille os størrelsen på en angstrøm? ”
Sådan gør du:
- Forestil dig en fodboldbane under verdensmesterskabet. Den er cirka 100 meter lang.
- Forestil dig, at du sidder på tribunerne til verdensmesterskampen. Du er cirka 2 meter lang.
- Forestil dig, at du har taget en linjal med dig fra skolen, og under kampen ser du ned på den mindste deling af denne hersker. Den er 1 millimeter lang.
- Forestil dig at inde i den millimeter sidder ti små prikker, ende-til-ende. Hver prik er 100 mikrometer lang. De er de mindste objekter, som dit menneskelige øje kan løse uden hjælp (og i samme størrelse som et befrugtet menneskeligt æg).
- Forestil dig disse ti små prikker er ti små fodboldbaner, der sidder ende-til-ende, hver fodboldbane er cirka 100 mikrometer lange.
- Forestil dig det i en af de små fodboldbaner sidder en tvilling af jer på tribunen. Din tvilling er ca. 2 mikrometer (mikron) lang (og samme størrelse som en af dine tarmbakterier).
- Forestil dig, at pausen ved MicroWorld Cup lander et blimp på den 100 mikron lange fodboldbane og en 2-micron høj Pele hopper ud for at hilse på publikum. Hans blimp er på størrelse med en menneskelig hudcelle. En chihuahua holdes i din sædekammerats arme, og på sin pels sidder en stor myg. Mikro-chihuahua og mikro-myg er begge på størrelse med vira.
- Forestil dig, at din lille 2-mikron tvilling holder sig selv lille lineal fra skolen, og at han under MicroWorld Cup-kampen, ligesom dig, kigger ned på den mindste division af sin linjal. Den er 1 mikro-millimeter (nanometer) lang.
- Forestil dig, at din lille, bakteriestore 2-mikron tvilling derefter bringer mikro -hersker helt op til øjet og stirrer nøje på det. Han ser, at mellem hver nanometerinddeling på hans mikro-lineal sidder ti små prikker, ende-til-ende. Hver prik er 1 angstrøm.
Hver prik er et atom.