СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
Все вещества состоят из отдельных мельчайших частиц: молекул и атомов.
Основоположником идеи дискретного строения вещества (т.е. состоящего из отдельных частиц) считается древнегреческий философ Демокрит, живший около 470 года до новой эры. Демокрит считал, что все тела состоят из бесчисленного количества сверхмалых, невидимых глазу, неделимых частиц. "Они бесконечно разнообразны, имеют впадины и выпуклости, которыми сцепляются, образуя все материальные тела, а в природе существуют только атомы и пустота.
Догадка Демокрита была надолго забыта. Однако, его взгляды на строение вещества дошли до нас благодаря римскому поэту Лукрецию Кару: "... все вещи, как мы замечаем, становятся меньше, И как бы тают они в течение долгого века..."
Атомы.
Атомы очень малы. Их невозможно разглядеть не только простым глазом, но и с помощью даже самого мощного оптического микроскопа.
Глаз человека не способен разглядеть атомы и промежутки между ними, поэтому любое вещество кажется нам сплошным.
В 1951 году Эрвин Мюллер изобрёл ионный микроскоп, позволивший в деталях разглядеть атомную структуру металла.
Атомы различных химических элементов отличаются друг от друга. Различия атомов элементов можно определить по периодической таблице Менделеева.
Молекулы.
Молекула - это мельчайшая частица вещества, обладающая свойствами этого вещества. Так, молекула сахара - сладкая, а соли - соленая.
Молекулы состоят из атомов.
Размеры молекул ничтожно малы.
Как увидеть молекулу? - с помощью электронного микроскопа.
Как добыть молекулу из вещества? - механическим дроблением вещества. Каждому веществу соответствует определеенный вид молекул. У разных веществ молекулы могут состоять из одного атома (инертные газы) или из нескольких одинаковых или различных атомов, или даже из сотен тысяч атомов (полимеры). Молекулы различных веществ могут иметь форму треугольника, пирамиды и других геометрических фигур, а также быть линейными.
Молекулы одного и того же вещества во всех агрегатных состояниях одинаковы.
Между молекулами в веществе существуют промежутки. Доказательствами существования промежутков служат изменение объема вещества, т.е. расширение и сжатие вещества при изменении температуры
Домашняя работа.
Задание. Ответить на вопросы:
№ 1.
1. Из чего состоят вещества?
2. Какие опыты подтверждают, что ве¬щества состоят из мельчайших частиц?
3. Как меняется объём тела при изменении расстояния между частицами?
4. Какой опыт пока¬зывает, что частицы вещества очень малы?
5. Что такое молекула?
6. Что вы знаете о размерах молекул?
7. Из каких частиц состоит молекула воды?
8. Как изображается схемати¬чески молекула воды?
№ 2.
1. Одинаков ли состав молекул воды в горячем чае и в охлаждённом напитке «Кола»?
2. Почему изнашиваются подмётки у ботинок и стираются до дыр локти пиджаков?
3. Как объяснить высыхание лака на ногтях?
4. Вы проходите мимо пекарни. Из нее доносится аппетитный запах свежего хлеба…. Как это могло произойти?
Опыт Роберта Рэлея.
Размеры молекул были определены во многих опытах. Один из них провел английский ученый Роберт Рэлей.
В чистый широкий сосуд налили воду и на ее поверхность поместили каплю оливкового масла. Капля растеклась по поверхности воды и образовала круглую пленку. Постепенно площадь пленки увеличивалась, но затем растекание прекратилось и площадь перестала изменяться. Релей предположил, что молекулы расположились в один ряд, т.е. толщина пленки стала равна как раз размеру одной молекулы, и решил определить ее толщину. При этом, конечно, нужно учесть, что объем пленки равен объему капли.
По тем данным, которые были получены в опыте Рэлея, рассчитаем толщину пленки и узнаем, чему равен линейный размер молекулы масла. Капля имела объем 0,0009 см3, а площадь пленки, образовавшейся из капли, была равна 5500 см2. Отсюда толщина пленки:
Экспериментальное задание:
Проделать в домашних условиях опыт по определению размеров молекул масла.
Для опыта удобно воспользоваться чистым машинным маслом. Сначала определите объем одной капли масла. Придумайте сами, как это сделать при помощи пипетки и мензурки (можно воспользоваться мензуркой, которой отмеривают лекарства).
Налейте в тарелку воды и на ее поверхность поместите каплю масла. Когда капля растечется, измерьте диаметр пленки линейкой, положив ее на края тарелки. Если поверхность пленки не будет иметь форму круга, то или подождите, когда она примет такую форму, или сделайте несколько измерений и определите ее средний диаметр. Затем вычислите площадь пленки и ее толщину.
Какое число вы получили? Во сколько раз оно отличается от действительных размеров молекулы масла?
Так, например, молекула воды является мельчайшим представителем такого вещества как вода.
Почему мы не замечаем, что вещества состоят из молекул? Ответ прост: молекулы так малы, что для человеческого глаза просто незаметны. Так какого же они размера?
Опыт по определению размера молекулы провел английский физик Релей. В чистый сосуд была налита вода, а на ее поверхность помещена капля масла, Масло растеклось по поверхности воды и образовала круглую пленку. Постепенно площадь пленки увеличивалась, но затем растекание прекратилось и площадь перестала изменяться. Релей предположил, что толщина пленки стала равной размеру одной молекулы. Путем математических вычислений установлено, что размер молекулы примерно равен 16*10 -10 м.
Молекулы малы настолько, что в небольших объемах вещества их содержится огромное количество. Например, одна капля воды содержит столько же молекул, сколько таких капель в Черном море.
Молекулы нельзя увидеть в оптический микроскоп. Можно получить фотографии молекул и атомов с помощью электронного микроскопа, изобретенный в 30 годах XX века.
Молекулы разных веществ различаются по размерам, составу, а молекулы одного и того же вещества всегда одинаковы. Например, молекула воды всегда одна и та же: и в воде, и в снежинке и в паре.
Хотя молекулы и очень маленькие частицы, но и они делимы. Частицы, из которых состоят молекулы, называют атомами. Атомы каждого вида принято обозначать специальными символами. Например, атом кислорода - О, атом водорода - Н, атом углерода - С. Всего в природе существует 93 различных атома, еще около 20 ученые создали в своих лабораториях. Русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев упорядочил все элементы и расположил их в периодической таблице, с которой более подробно мы познакомимся на уроках химии.
Молекула кислорода состоит из двух одинаковых атомов кислорода, молекула воды из трех атомов – двух атомов водорода и одного атома кислорода. Сами по себе водород и кислород не несут свойств воды. Наоборот, вода только и становится водой, когда образуется такая связь.
Размеры атомов очень малы, Например, если увеличить яблоко до размеров земного шара, то размер атома увеличится до размера яблока. В 1951 году Эрвин Мюллер изобрёл ионный микроскоп, позволивший в деталях разглядеть атомную структуру металла.
В наше время в отличие от времен Демокрита, атом больше не считается неделимым. В начале XX века ученым удалось изучить его внутреннее строение.
Выяснилось, что атом состоит из ядра и вращающихся вокруг ядра электронов . Позже выяснилось, что ядро в свою очередь состоит из протонов и нейтронов .
Так, полным ходом идут эксперименты на Большом Адронном Коллайдере - огромном сооружение, построенном под землей на границе между Францией и Швейцарией. Большой Адронный Коллайдер представляет собой 30 километровую замкнутую трубу, по которой разгоняются адроны (так называется протон, нейтрон или электрон). Разогнавшись почти до скорости света, адроны сталкиваются. Сила удара так велика, что протоны "разламываются" на части. Предполагается, что таким путем можно изучить внутреннее строение адронов
Очевидно, что чем дальше человек заходит в изучении внутреннего строения вещества, тем с большими трудностями он сталкивается. Не исключено, что неделимой частицы, которую воображал себе Демокрит, вообще не существует и делить частицы можно до бесконечности. Исследования в данной области являются одной из самх бурно развивающихся тем в современной физике.
