"Физика", Перышкин А.В.
Вещества не сплошные: они состоят из отдельных очень маленьких частиц. Основные частицы молекулярных веществ — молекулы, сохраняющие химические свойства вещества; молекулы, в свою очередь, состоят из атомов. Это представление помогает объяснить, почему крупинка вещества может распространиться по всему стакану воды, и подготовиться к изучению теплового движения и диффузии. Рисунки частиц служат моделями: они показывают состав и расположение, но не передают истинные размеры.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая его основные химические свойства. Это не обязательно один неделимый шарик: молекула может быть собрана из нескольких атомов. Понятие молекулы помогает описывать состав вещества и объяснять, почему его свойства связаны с устройством частиц.
Атом — частица, из которой состоят молекулы. Атомы одного вида могут соединяться друг с другом, а атомы разных видов — образовывать молекулы с иным составом. Различая атомы, можно точно описать, какие частицы входят в молекулу и чем молекулы веществ отличаются друг от друга.
Строение вещества — представление о том, что вещество состоит из отдельных частиц, а не заполняет пространство сплошной однородной массой. Частицы отделены друг от друга промежутками, хотя увидеть их невооружённым глазом нельзя. Эта модель нужна, чтобы объяснять наблюдаемые свойства вещества через устройство его частиц.
Мысль о том, что вещество состоит из мельчайших частиц, возникла ещё у древних учёных. Тогда она была предположением: рассуждениями нельзя было непосредственно увидеть атомы и молекулы. Позднее наблюдения и опыты показали, что свойства веществ можно объяснить существованием частиц, а не сплошного материала. Так древнее представление получило научное подтверждение: оно стало опираться на факты и помогать объяснять явления.
Представим, что кусочек вещества делят на всё меньшие части. Каждая часть некоторое время остаётся тем же веществом и сохраняет его основные химические свойства. Однако такое деление не может продолжаться без конца: пределом для вещества с молекулярным строением служит молекула. Если изменить состав молекулы, например разделить её на составляющие атомы, это уже не будет та же частица вещества с теми же химическими свойствами.
Растворение крупинки в воде помогает представить, насколько малы частицы вещества. Крупинка постепенно перестаёт быть заметной, но вещество не исчезает бесследно: его частицы распределяются по воде. Даже малое количество вещества может оказаться в большом объёме жидкости, потому что исходная крупинка содержит огромное число частиц. Опыт поддерживает представление о частицах, хотя сам по себе не показывает отдельные молекулы и не позволяет сосчитать их.
Модели показывают, что молекулы составлены из атомов, соединённых в определённом составе. Например, в молекуле воды два атома водорода и один атом кислорода, а в молекуле кислорода — два атома кислорода. Значит, молекулы разных веществ могут состоять из разных видов атомов и содержать разное их число. Модель позволяет сравнить состав, который невозможно разглядеть непосредственно.
На схемах атомы часто изображают шариками, а связи между ними — линиями или близким расположением шариков. Это условное изображение, а не фотография: реальные частицы очень малы и не выглядят как крупные разноцветные шары. Кроме того, рисунок обычно не сохраняет истинное соотношение размеров атомов, молекул и промежутков между ними. Поэтому по модели делают вывод о составе и условном устройстве, но не измеряют реальные размеры.
| Частица | Что собой представляет | Из чего состоит | Пример |
|---|---|---|---|
| Молекула | Частица вещества, сохраняющая его основные химические свойства | Из одного или нескольких атомов | Молекула воды |
| Атом | Частица, входящая в состав молекул | Из более мелких частиц; в молекуле соединяется с другими атомами | Атом водорода |
| Молекула воды | Молекула вещества вода | Из двух атомов водорода и одного атома кислорода | H₂O |
| Молекула кислорода | Молекула вещества кислород | Из двух атомов кислорода | O₂ |
Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите название частицы, а затем сопоставьте её состав и пример. Обратите внимание: атом — составляющая молекулы, тогда как молекула может объединять несколько атомов. Примеры показывают, что состав молекул разных веществ не одинаков.
Задача 1. Крупинку вещества растворили в стакане воды. Что показывает этот опыт о строении вещества? Нужно объяснить не исчезновение крупинки, а то, что происходит с веществом после растворения.
Задача 2. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Сколько атомов каждого вида содержит 5 таких молекул? Сначала важно посчитать каждый вид атомов отдельно: их количество в одной молекуле различается.
Задача 3. В модели молекулы вещества X изображены два атома одного вида и один атом другого вида. Сколько атомов каждого вида будет в 12 таких молекулах? Не нужно считать атомы всех видов вместе: для каждого вида выполняется отдельное умножение.
Ошибка — считать молекулу неделимой частицей. Её допускают, потому что молекула называется мельчайшей частицей вещества, сохраняющей его химические свойства. Но молекула может состоять из атомов; проверьте себя, спросив, из чего она составлена в приведённом примере.
Ошибка — путать атом и молекулу, принимая эти слова за названия одной и той же частицы. Причина в том, что оба понятия описывают микроскопические частицы, но атом входит в состав молекулы. Для проверки посмотрите на модель: если изображено несколько соединённых атомов, вся группа — молекула, а отдельные части — атомы.
Ошибка — представлять вещество сплошной массой без промежутков между частицами. Так кажется, потому что в повседневных предметах границы частиц не видны; однако модель строения вещества предполагает отдельные частицы и промежутки между ними. Проверьте себя: можно ли объяснить растворение, если считать вещество совершенно сплошным?
Ошибка — воспринимать рисунок молекулы как точное изображение её размеров и устройства. Схема удобна и наглядна, поэтому её легко принять за картину в настоящем масштабе. Помните, что модель условна: она показывает состав и расположение частиц, а проверить это можно по условным обозначениям, а не по размеру кружков на странице.
До изучения строения вещества полезно знать, что вещества отличаются свойствами и могут переходить из одного состояния в другое. Представление о частицах пригодится при объяснении теплового движения, диффузии и различий между агрегатными состояниями. Состав молекул связан с химическими формулами: формула помогает кратко показать, атомы каких видов и в каком количестве входят в молекулу. Так описание частиц связывает наблюдаемые свойства с внутренним устройством вещества.
Из чего состоят вещества?
Вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки. Во многих веществах такими частицами являются молекулы, построенные из атомов.
Чем молекула отличается от атома?
Молекула — частица вещества, сохраняющая его основные химические свойства. Она может состоять из нескольких атомов, а атом является одной из частиц, соединённых в молекулу.
Как опыт с растворением подтверждает существование молекул?
После растворения крупинки её частицы распространяются в воде, хотя сама крупинка была очень маленькой. Это можно объяснить тем, что вещество состоит из частиц, которые способны распределяться в большом объёме.
Все ли молекулы состоят из одинаковых атомов?
Нет. В молекуле могут соединяться атомы одного вида или разных видов. Например, молекула кислорода состоит из двух одинаковых атомов, а молекула воды — из атомов водорода и кислорода.
Почему молекулы на рисунках изображают условно?
Молекулы и атомы слишком малы, чтобы изображать их в настоящем масштабе. Модель упрощённо показывает, какие атомы входят в молекулу и как они связаны, но не передаёт точные размеры и расстояния.
§7 Строение вещества
