SKALA MIKROSKOPIK: SIFAT, ZARAH PENGIRAAN, CONTOH - FIZIKAL - 2026

The skala mikroskopik adalah salah satu yang digunakan untuk mengukur saiz dan panjang yang tidak boleh dilihat dengan mata kasar dan yang berada di bawah milimeter panjang. Dari tertinggi hingga terendah, skala mikroskopik dalam sistem metrik adalah:

- Milimeter (1 mm), iaitu sepersepuluh sentimeter atau seperseribu meter. Dalam skala ini kita mempunyai salah satu sel terbesar di dalam badan, iaitu ovum, yang ukurannya 1.5mm.

Gambar 1. Sel darah merah adalah sel pada skala mikroskopik. Sumber: pixabay

- Sepuluh milimeter (0.1 mm). Ini adalah skala ketebalan atau diameter rambut manusia.

- Mikrometer atau mikron (1μm = 0.001mm). Pada skala ini terdapat sel dan bakteria tumbuhan dan haiwan.

Sel tumbuhan berada pada tahap 100μm. Sel haiwan sepuluh kali lebih kecil, ia adalah 10μm; sementara bakteria 10 kali lebih kecil daripada sel haiwan dan berada pada tahap 1μm.

Skala Nano

Terdapat ukuran yang lebih kecil daripada skala mikroskopik, tetapi tidak biasanya digunakan kecuali dalam beberapa konteks khusus. Di sini kita akan melihat beberapa ukuran nanometrik yang paling penting:

- Nanometer (1 ηm = 0,001 μm = 0,000001 mm) adalah sepersepuluh milimeter. Pada skala ini terdapat beberapa virus dan molekul. Virus berada pada urutan 10m dan molekul pada urutan 1m.

- Angstrom (1Å = 0.1ηm = 0.0001μm = 10 ^-7 mm). Pengukuran ini membentuk skala atau ukuran atom.

- Fantomometer (1fm = 0.00001Å = 0.000001ηm = 10 ^-12 mm). Ini adalah skala inti atom, yang antara 10.000 hingga 100,000 kali lebih kecil daripada atom. Walau bagaimanapun, walaupun saiznya kecil, nukleus memusatkan 99,99% jisim atom.

- Terdapat skala yang lebih kecil daripada nukleus atom, kerana ini terdiri daripada partikel seperti proton dan neutron. Tetapi ada lebih banyak lagi: zarah-zarah ini pada gilirannya terdiri daripada zarah-zarah yang lebih asas seperti quark.

Instrumen untuk pemerhatian mikroskopik

Apabila objek berada di antara skala milimeter dan mikrometer (1mm - 0.001mm), objek dapat diperhatikan dengan mikroskop optik.

Walau bagaimanapun, jika objek atau struktur berada di antara nanometer dan Angstrom, maka mikroskop elektron atau nanoskop akan diperlukan.

Dalam mikroskopi elektron, bukannya cahaya, elektron bertenaga tinggi digunakan yang mempunyai panjang gelombang jauh lebih pendek daripada cahaya. Kelemahan mikroskop elektron ialah tidak boleh meletakkan sampel hidup di dalamnya kerana ia berfungsi di bawah vakum.

Sebaliknya, nanoskop menggunakan sinar laser, dan mempunyai kelebihan daripada mikroskopi elektron bahawa struktur dan molekul dalam sel hidup dapat dilihat dan terukir.

Nanoteknologi adalah teknologi dengan mana litar, struktur, bahagian dan bahkan motor dihasilkan pada skala mulai dari nanometer hingga skala atom.

Sifat mikroskopik

Dalam fizik, dalam pendekatan pertama tingkah laku jirim dan sistem dikaji dari sudut makroskopik. Dari paradigma perkara ini adalah satu kesinambungan yang tidak dapat dibahagikan; dan sudut pandang ini sah dan sesuai untuk banyak situasi dalam kehidupan seharian.

Walau bagaimanapun, beberapa fenomena di dunia makroskopik hanya dapat dijelaskan jika sifat mikroskopik jirim diambil kira.

Pada pandangan mikroskopik, struktur molekul dan atom jirim diambil kira. Tidak seperti pendekatan makroskopik, pada skala ini terdapat struktur berbutir dengan jurang dan jarak antara molekul, atom dan bahkan di dalamnya.

Ciri lain dari sudut pandang mikroskopik dalam fizik ialah sekeping jirim, tidak kira seberapa kecil, terdiri daripada sebilangan besar zarah yang terpisah antara satu sama lain dan dalam pergerakan berterusan.

Masalahnya adalah kekosongan besar

Dalam sekeping kecil, jarak antara atom sangat besar jika dibandingkan dengan ukurannya, tetapi pada gilirannya atomnya sangat besar jika dibandingkan dengan inti mereka sendiri, di mana 99,99% jisim tertumpu.

Maksudnya, sekeping bahan pada skala mikroskopik adalah kekosongan besar dengan kepekatan atom dan inti yang menempati pecahan yang sangat kecil dari jumlah keseluruhan. Dalam pengertian ini, skala mikroskopik serupa dengan skala astronomi.

Dari objek makroskopik hingga penemuan atom

Ahli kimia pertama, yang merupakan ahli alkimia, menyedari bahawa bahan tersebut boleh terdiri daripada dua jenis: tulen atau sebatian. Oleh itu, idea unsur kimia dicapai.

Unsur-unsur kimia pertama yang ditemui ialah tujuh logam kuno: perak, emas, besi, timah, timah, tembaga, dan merkuri. Seiring berjalannya waktu, lebih banyak yang ditemui kerana bahan-bahan ditemui yang tidak dapat diurai menjadi yang lain.

Kemudian unsur-unsur dikelaskan mengikut sifat dan ciri-ciri mereka dalam logam dan bukan logam. Semua yang mempunyai sifat dan pertalian kimia yang serupa dikelompokkan dalam lajur yang sama, dan dengan demikian jadual berkala unsur-unsur muncul.

Rajah 2. Jadual berkala unsur-unsur. Sumber: wikimedia commons.

Dari unsur-unsur, idea atom diubah, kata yang bermaksud tidak dapat dipisahkan. Tidak lama kemudian, para saintis menyedari bahawa atom memang mempunyai struktur. Selain itu, atom mempunyai dua jenis cas elektrik (positif dan negatif).

Zarah subatom

Dalam eksperimen Rutherford di mana dia mengebom atom plat emas nipis dengan zarah alfa, struktur atom itu dinyatakan: nukleus positif kecil yang dikelilingi oleh elektron.

Atom dibombardir dengan semakin banyak zarah tenaga dan masih dilakukan, untuk mengungkap rahsia dan sifat dunia mikroskopik pada skala yang lebih kecil dan lebih kecil.

Dengan cara ini, model standard telah dicapai, di mana ditetapkan bahawa zarah-zarah asas yang sebenarnya adalah atom yang terdiri daripada atom. Pada gilirannya, atom menimbulkan unsur, ini menjadi sebatian, dan semua interaksi yang diketahui (kecuali graviti). Secara keseluruhan terdapat 12 zarah.

Zarah-zarah asas ini juga mempunyai jadual berkala. Terdapat dua kumpulan: zarah fermionik ½-putaran dan partikel bosonik. Boson bertanggungjawab untuk interaksi. Fermionik adalah 12 dan mereka yang menimbulkan proton, neutron dan atom.

Rajah 3. Zarah asas. Sumber: wikimedia commons.

Bagaimana cara mengira zarah pada skala mikroskopik?

Dari masa ke masa, ahli kimia menemui jisim unsur relatif dari pengukuran tepat dalam tindak balas kimia. Oleh itu, sebagai contoh, ditentukan bahawa karbon 12 kali lebih berat daripada hidrogen.

Hidrogen juga ditentukan sebagai unsur paling ringan, jadi unsur ini diberi jisim relatif 1.

Sebaliknya, ahli kimia perlu mengetahui jumlah zarah yang terlibat dalam tindak balas, sehingga tidak ada reagen yang berlebihan atau hilang. Sebagai contoh, molekul air memerlukan dua atom hidrogen dan satu oksigen.

Dari anteseden ini lahirlah konsep tahi lalat. Satu mol bahan adalah bilangan zarah tetap yang setara dengan jisim molekul atau atomnya dalam gram. Oleh itu, ditentukan bahawa 12 gram karbon mempunyai bilangan zarah yang sama dengan 1 gram hidrogen. Nombor itu dikenali sebagai nombor Avogadro: 6.02 x 10 ^ 23 zarah.

-Contoh 1

Hitung berapa banyak atom emas dalam 1 gram emas.

Penyelesaian

Emas diketahui mempunyai berat atom 197. Data ini boleh didapati di jadual berkala dan menunjukkan bahawa atom emas 197 kali lebih berat daripada hidrogen dan 197/12 = 16,416 kali lebih berat daripada karbon.

Satu mol emas mempunyai 6.02 × 10 ^ 23 atom dan mempunyai berat atom dalam gram, iaitu 197 gram.

Dalam satu gram emas terdapat 1/197 mol emas, iaitu 6.02 × 10 ^ 23 atom / 197 = 3.06 x10 ^ 23 atom emas.

-Contoh 2

Tentukan bilangan molekul kalsium karbonat (CaCO ₃ ) dalam 150 gram bahan ini. Beritahu juga berapa banyak atom kalsium, berapa banyak karbon dan berapa banyak oksigen dalam sebatian ini.

Penyelesaian

Perkara pertama yang perlu dilakukan ialah menentukan jisim molekul kalsium karbonat. Jadual berkala menunjukkan bahawa kalsium mempunyai berat molekul 40 g / mol, karbon 12 g / mol, dan oksigen 16 g / mol.

Maka jisim molekul (CaCO ₃ ) adalah:

40 g / mol + 12 g / mol + 3 x 16 g / mol = 100 g / mol

Setiap 100 gram kalsium karbonat adalah 1 mol. Jadi dalam 150 gram mereka sepadan dengan 1.5 mol.

Setiap mol karbonat mempunyai 6.02 x 10 ^ 23 molekul karbonat, jadi dalam 1.5 mol karbonat terdapat 9.03 x 10 ^ 23 molekul.

Ringkasnya, dalam 150 gram kalsium karbonat terdapat:

- 9.03 x 10 ^ 23 molekul kalsium karbonat.

- Atom kalsium: 9.03 x 10 ^ 23.

- Juga atom karbon 9.03 x 10 ^ 23

- Akhirnya, 3 x 9.03 x 10 ^ 23 atom oksigen = 27.09 x 10 ^ 23 atom oksigen.

Rujukan

1. Biologi gunaan. Apakah ukuran mikroskopik? Dipulihkan dari: youtube.com
2. Pendidikan Kimia. Perwakilan makroskopik, submikroskopik dan simbolik mengenai jirim. Dipulihkan dari: scielo.org.mx.
3. García A. Kursus fizik interaktif. Keadaan makro, mikrostat. Suhu, Entropi. Dipulihkan dari: sc.ehu.es
4. Struktur mikroskopik jirim. Dipulihkan dari: alipso.com
5. Wikipedia. Tahap mikroskopik. Dipulihkan dari: wikipedia.com