UNITĂŢI Ţ DE MĂSURĂ. Măsurarea mărimilor fizice. Exprimare în unităţile de măsură potrivite (mărimi adimensionale)

Transcript

1

2 PARTEA I BIOFIZICA MOLECULARĂ 2

3 CURSUL 1 Sisteme de unităţiţ de măsură. Atomi şi molecule.

4 UNITĂŢI Ţ DE MĂSURĂ Măsurarea mărimilor fizice Exprimare în unităţile de măsură potrivite (mărimi adimensionale) Sistem Internaţional de Unităţi (SI) (1960, a 11-a Conferinţă Generală de Măsuri şi Greutăţi) mărimi fundamentale mărimi derivate (aria, volumul, densitatea, viteza etc.) mărimi suplimentare (unghi plan şi unghi solid)

5 MĂRIMI FUNDAMENTALE ALE S.I. Mărime fizică Unitate de măsură Simbol lungime metru m masă kilogram kg timp secundă s intensitatea curentului electric amper temperatură absolută Kelvin K cantitate de substanţă mol mol intensitate luminoasă candelă Cd A

6 Unitatea de lungime (metrul) a 10 7 parte din distanţa dintre Polul Nord şi Ecuator (1792); distanţa dintre două repere gravate în vecinătatea capetelor unei bare confecţionate ţ dintr-un aliaj de platină şi iridiu (Biroul Internaţional de Măsuri şi Greutăţi, Paris) ; lungimea drumului parcurs de lumină în vid, în timp de 1 / secunde (1983)

7 Unitatea de masă (kilogramul) masa unui litru de apă aflată la presiune atmosferică normală şi temperatura de 3,98 o C; masa unui cilindru având înălţimea şi diametrul egale cu 39 mm, confecţionat dintr-un aliaj de platină şi iridiu (Biroul Internaţional ţ de Măsuri şi Greutăţi) ţ Unitatea t secundară ă (unitatea t atomică ă de masă) a 12-a parte din masa izotopului 12 C. 1 u.a.m. = 1, kg 7

8 Unitatea de timp (secunda) Secunda este durata a perioade ale radiaţiei ce corespunde tranziţiei între două nivele energetice ale stării fundamentale a atomului de Cesiu 133 (1967, a 13-a Conferinţă Generală de Măsuri şi Greutăţi) 8

9 Ordinul de mărime 8 = 3, = 10 Exemple: =? 0, =? Multipli, submultipli 3 1mm= 10 m 1kg = 3 10 g

10 Prefixe submultipli Prefix submultiplu pico nano micro mili centi deci Simbol p n μ m c d Factor conversie o 1 A = m

11 Prefixe multipli Prefix multiplu deca hecto kilo mega giga tera Simbol da h k M G T Factor conversie

12 Prefixe multipli, submultipli Prefix submultiplu pico nano micro mili centi deci Simbol p n μ m c d Factor conversie Prefix multiplu deca hecto kilo mega giga tera Simbol da h k M G T Factor conversie o 1 A = m

13 1 m = 10? cm 2 cm 1 dm = 10? mm 2 mm + Temă: prelungiti scara pentru a afla o 1A =? 10 cm; 1 μm = 10? dm 5 dm 1 mm = 10? m 3 m o 3? 10 A = 10 μm

14 Excepţii: 1 min. = 60 s 1 h = 60 min = 3600 s 1 zi = 24 h = 1440 min. = s Sistem Tolerat de Unităţi (C.G.S) Mărime fizică Unitate de măsură Simbol lungime centimetru cm masă gram g timp secundă s 14

15 ATOMI DEMOCRIT (Teoria atomistă a structurii materiei, 460 î.e.n) STRUCTURĂ NUCLEU A Z X ATOMOS = INDIVIZIBIL 238 U 92 (99,9 %) PROTONI m p = 1 u.a.m; q p = + e NEUTRONI m n = 1 u.a.m. q n = 0 NOR ELECTRONIC C ELECTRONI m e = 1/1835 u.a.m; q e = - e 1 u.a.m. = 1, kg; e = 1, C 15

16 16

17 17

18 orbital de tip s 18

19 orbitali de tip p 19

20 orbitali de tip d 20

21 21

22 MOLECULE FORŢE Ţ INTRAMOLECULARE LEGĂTURA IONICĂ LEGĂTURA COVALENTĂ ENERGIA DE LEGĂTURĂ W = ENERGIA NECESARĂ RUPERII LEGĂTURII W<0 ATRACŢIE W STABILITATEA 22

23 LEGĂTURA IONICĂ MECANISM: ATRACŢIA ELECTROSTATICĂ ÎNTRE IONI F = 1 4πε ε o r q q r EXEMPLU: NaCl Na (Z = 11): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl (Z = 17): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ENERGIE DE LEGĂTURĂ: kcal/mol 23

24 24

25 Na 1e Na + Cl + 1e Cl CARACTERISTICI: DURITATE TEMPERATURĂ DE TOPIRE RIDICATĂ DISOCIERE ÎN APĂ (ε r = 80) 25

26 LEGĂTURA COVALENTĂ MECANISM: TIPURI: PUNERE ÎN COMUN DE ELECTRONI DUPĂ DIRECŢIA DE ÎNTREPĂTRUNDERE LEGĂTURĂ σ, kcal/mol LEGĂTURĂ π, kcal/mol DUPĂ SIMETRIE o LEGĂTURĂ POLARĂ (atomi diferiţi) o LEGĂTURĂ NEPOLARĂ (atomi identici) 26

27 27

28 28

29 FORŢE Ţ INTERMOLECULARE d 3 4 Å 0,5 10 kcal/mol DE TIP VAN DER WAALS F = F atractie + F respingere A U = + 6 r r B 12 (LENNARD- JONES) termen atractiv termen repulsiv 29

30 POTENŢIALUL LENNARD-JONES 30

31 DE TIP ELECTROSTATIC ION ION U 1 = 4 πε q 1 q r 2 ION DIPOL Moment electric dipolar: μ = q d [ μ] = 1 Debye = C m 31

32 Dipol electric Interacţiune ion dipol U θ = 1 q μ 4πε r unghiul dintre μ si 1 = cosθθ 2 r r = vectorul de poziţie al centrului dipolului faţă de ion 32

33 Exemplu: hidratarea ionilor Cifre de coordinaţie: Na + 8, K + 4, Cl 2, Ca

34 34

35 DIPOL DIPOL U = 1 4πε μ1μ2 f ( θ ) 3 r Exemplu: legătura de hidrogen 35