"Физика (в 2 частях)", Генденштейн Л.Э., Булатова А.А., Корнильев И.Н., Кошкина А.В.; под ред. Орлова В.А.
Все вещества состоят из мельчайших частиц — атомов, молекул или других частиц. Атом является нейтральной частицей химического элемента, а молекула состоит из связанных атомов и сохраняет свойства вещества. Частицы постоянно и хаотично движутся, между ними есть промежутки, а при сближении и удалении действуют силы. Их движение объясняет диффузию — самопроизвольное перемешивание веществ.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Атом — мельчайшая электрически нейтральная частица химического элемента. Он состоит из положительно заряженного ядра и электронов, а обозначается символом элемента, например H, O или C. Это понятие помогает описывать состав веществ на самом малом уровне.
Молекула — наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Она состоит из одного или нескольких связанных атомов, поэтому её состав записывают химической формулой, например H₂O. Понимание строения молекул объясняет, почему разные вещества обладают разными свойствами.
Атомно-молекулярное учение — представление о том, что вещества состоят из частиц, находящихся в непрерывном движении и взаимодействующих между собой. Частицами могут быть атомы, молекулы и другие образования. Это учение связывает наблюдаемые свойства тела с движением и расположением его частиц.
Диффузия — самопроизвольное взаимное проникновение частиц соприкасающихся веществ вследствие их движения. Например, запах духов постепенно распространяется по комнате без специального перемешивания воздуха. Диффузия служит наглядным доказательством непрерывного движения частиц.
Вещество можно мысленно делить на всё более мелкие части, потому что оно состоит из множества частиц. Однако свойства сохраняются не бесконечно: после определённого предела частицу уже нельзя разделить без изменения её состава и свойств. Например, разделив молекулу воды на атомы, мы получим не воду, а атомы водорода и кислорода.
Атомы объединяются в молекулы благодаря взаимодействию между ними. В молекуле атомы расположены не случайно, а соединены в определённом составе и порядке. Поэтому изменение числа или вида атомов может привести к появлению другого вещества с иными свойствами.
Частицы движутся постоянно, потому что обладают внутренней энергией и испытывают толчки со стороны соседних частиц. В газе они свободно перемещаются, в жидкости меняют положения, а в твёрдом теле колеблются около устойчивых мест. Даже неподвижное тело в целом не означает покоя его частиц.
При диффузии частицы одного вещества проникают в промежутки между частицами другого и постепенно распределяются более равномерно. Внешнее перемешивание для этого не требуется: причиной служит хаотическое движение частиц. При повышении температуры их средняя скорость возрастает, поэтому диффузия обычно идёт быстрее.
Между частицами существуют промежутки, иначе вещества нельзя было бы сжимать, а частицы не могли бы проникать друг между другом. Одновременно частицы взаимодействуют: на малых расстояниях преобладает отталкивание, а на несколько больших может проявляться притяжение. Соотношение этих сил определяет устойчивость вещества, его форму и многие свойства.
| Признак | Атом | Молекула |
|---|---|---|
| Что представляет собой | Частицу химического элемента | Частицу вещества |
| Из чего состоит | Из ядра и электронов | Из одного или нескольких связанных атомов |
| Сохраняет свойства химического элемента или вещества | Химического элемента | Вещества |
| Может существовать самостоятельно | Да, у некоторых элементов | Да, если вещество имеет молекулярное строение |
| Пример обозначения | H, O, C | H₂O, O₂, CO₂ |
Таблицу удобно использовать, чтобы не смешивать два понятия. Сначала определите, идёт ли речь о частице элемента или о частице вещества, затем сравните состав и обозначение. В формуле молекулы нижний индекс показывает число атомов соответствующего элемента.
Условие: флакон духов открыли в одной части комнаты. Через некоторое время запах ощущается в других местах, хотя воздух специально не перемешивали. Нужно объяснить наблюдаемое явление.
Ответ: запах распространяется благодаря диффузии. Специальное перемешивание не нужно, потому что движение частиц происходит постоянно.
Условие: одинаковую каплю чернил помещают в холодную и горячую воду. Требуется сравнить скорость распространения окраски и объяснить результат.
Ответ: в горячей воде чернила распространятся быстрее. В холодной воде диффузия тоже произойдёт, но займёт больше времени.
Условие: определить состав молекул H₂O и CO₂. Нужно найти число атомов каждого элемента в одной молекуле.
Ответ: H₂O содержит два атома водорода и один атом кислорода, а CO₂ — один атом углерода и два атома кислорода. Отсутствующий индекс всегда означает один атом.
Ошибка: считать молекулы в твёрдых телах неподвижными. Так думают из-за того, что тело сохраняет форму и не течёт. Проверка: вспомните, что частицы твёрдого тела колеблются около определённых положений, а при нагревании колебания усиливаются.
Ошибка: путать атом и молекулу. Причина — оба объекта слишком малы и связаны со строением вещества. Проверка: атом относится к химическому элементу, а молекула является частицей вещества и состоит из связанных атомов.
Ошибка: объяснять диффузию внешним перемешиванием. Такое объяснение подходит для движения воздуха вентилятором, но не для самопроизвольного распространения запаха. Проверка: если убрать поток или перемешивание, диффузия всё равно продолжается благодаря движению частиц.
Ошибка: считать, что между частицами нет взаимодействия. Это представление не объясняет, почему тела сохраняют форму и почему частицы не проходят сквозь друг друга беспрепятственно. Проверка: учитывайте притяжение на некоторых расстояниях и отталкивание при слишком сильном сближении.
До изучения темы нужно различать тело и вещество: тело имеет форму и объём, а вещество образует его. Также пригодятся знания об агрегатных состояниях и температуре, поскольку расположение и движение частиц зависят от состояния вещества и степени нагрева.
Дальше эти представления помогут изучать тепловое движение, давление газа, температуру и агрегатные превращения. Например, давление газа связывают с ударами движущихся молекул о стенки сосуда, а плавление и испарение — с изменением движения и взаимодействия частиц.
Почему мы не видим отдельные атомы и молекулы?
Атомы и молекулы имеют очень малые размеры, поэтому не различимы невооружённым глазом и обычным микроскопом. Их существование подтверждают опыты, а отдельные частицы можно исследовать специальными приборами.
Может ли вещество состоять из атомов, а не из молекул?
Да. Например, инертные газы состоят из отдельных атомов, а металлы можно рассматривать как вещества с атомным строением. В других веществах частицы объединены в молекулы.
Почему диффузия происходит быстрее при нагревании?
При повышении температуры частицы в среднем движутся быстрее. Поэтому они чаще и дальше перемещаются, и взаимное проникновение веществ происходит интенсивнее.
Двигаются ли молекулы в твёрдом теле?
Да, но они не перемещаются свободно по всему телу. Каждая частица колеблется около определённого положения, причём при нагревании колебания становятся сильнее.
Чем атом отличается от молекулы?
Атом — частица химического элемента, состоящая из ядра и электронов. Молекула — частица вещества, образованная одним или несколькими связанными атомами.
Атомы и молекулы
