Moleküle

(lat. molecula, Diminutiv von moles, die Masse) nannten die alten Physiker sehr kleine Teilchen der Materie überhaupt. Heute versteht man unter Moleküle die kleinsten Teile, in die ein Körper ohne Störung seiner chemischen Beschaffenheit geteilt werden kann. Die Moleküle denkt man sich bestehend aus Atomen (s. d.), die weder physikalisch noch chemisch teilbar sind. Zwischen den Moleküle wirken die Molekularkräfte (s. d.). Geht man von der Annahme aus, daß die Körper aus räumlich getrennten Moleküle bestehen, so geben die Eigenschaften der Gase [* 2] die besten Anhaltspunkte, um zu ermitteln, mit welchen quantitativen Eigenschaften man die fingierten Moleküle ausstatten muß, um den Thatsachen gerecht zu werden.

Ein Gas, welches ohne Arbeitsleistung in einen leeren Raum überströmt, ändert, wie Gay-Lussac und später Joule durch den Versuch ermittelt haben, seine Temperatur nicht. Nach der mechan. Wärmetheorie behalten also die Moleküle ihre lebendige Kraft, [* 3] ihre Geschwindigkeit bei. Dies ist nur denkbar, wenn die in einem Gase (wegen der geringen Dichte) so weit voneinander entfernt sind, daß sie keine merklichen Molekularkräfte aufeinander ausüben. Der Druck des Gases auf die Gefäßwand muß dann von den zahlreichen Stößen der Moleküle herrühren (s. Kinetische Gastheorie). Da dieser Druck und die Masse des Gases bekannt ist, so folgt z. B. für die Sauerstoffgasmoleküle bei 0° C. eine mittlere Geschwindigkeit von 461 m pro Sekunde (Clausius).

Wenn trotz dieser hohen Geschwindigkeit ein Gas in dem andern diffundierend sich nur langsam verbreitet, so folgt, daß die mittlere Weglänge, welche ein Molekül, ohne an ein anderes zu stoßen, in einem Zuge zurücklegt, nur klein ist. Clausius findet für den mittlern wahrscheinlichen Wert der Weglänge ^[img], worin λ die mittlere Entfernung zweier Moleküle und s der Durchmesser der Wirkungssphäre (der merklichen Molekularkraft) ist. Die Reibung [* 4] der Gase beruht auf der Mischung der Moleküle von Gasschichten verschiedener Geschwindigkeit; dieselbe steigt mit der mittlern Weglänge.

Die mittlere Weglänge L der Luftmoleküle bei 0° C. und 760 mm Quecksilberdruck folgt aus der Reibung der Luft L = 0,0000095 cm. Nimmt man mit Loschmidt, Sir William Thomson (Lord Kelvin) und Maxwell in roher Annäherung an, daß bei Verflüssigung eines Gases die Moleküle sich bis zur Berührung ihrer Wirkungssphären genähert haben, so ist hierdurch in dem Gase aus dem bekannten Dichtigkeitsverhältnis zur Flüssigkeit das Verhältnis λ/s gegeben, und da die absolute Größe von L ebenfalls ermittelt werden kann, ist es möglich, auf die Dimensionen der Moleküle zu schließen. So findet O. E. Meyer den Querschnitt eines Luftmoleküls ungefähr gleich dem zwölften Teil eines Quadrate von 1 Milliontelmillimeter Seite, so daß sämtliche Moleküle eines Kubikzentimeters Luft von 0° C. und 760 mm Druck eine Fläche von 1,7 qm bedecken und die Zahl von 21 Trillionen erreichen.

Plateau und Quincke haben aus den Kapillarerscheinungen die Größe der Wirkungssphäre abzuleiten gesucht. Quincke überzieht einen festen Körper A von gewissen kapillaren Eigenschaften mit einer Schicht des Körpers B von andern Eigenschaften und vermindert die Dicke der Schichte B so lange, bis die Eigenschaften von A wieder hervortreten. Dann durchdringt die Wirkungssphäre von A die Schichte B. Der Radius der Wirkungssphäre ergab sich auf diese Weise zu 0,00005 mm, erheblich größer, als derselbe aus den Eigenschaften der Gase folgt. -

Vgl. O. E. Meyer, Kinetische Theorie der Gase (2. Aufl., 1. Hälfte, Bresl. 1895);

Wittwer, Grundzüge der Molekularphysik und der mathem.

Chemie (Stuttg. 1885);

Jäger, Die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsmoleküle (Wien [* 5] 1890);

ders., Eine neue Methode, die Größe der Molekeln zu finden (ebd. 1891);

ders., Über die Art der Kräfte, welche Gasmoleküle aufeinander ausüben (ebd. 1892);

Boltzmann, Vorlesungen über Gastheorie I (Lpz. 1895).

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