"Физика (в 2 частях)", Шулежко Е.М., Шулежко А.Т.
Всё, что мы видим и трогаем – твердые предметы, жидкости и газы – это вещества. Но что же такое вещество на самом деле? Оказывается, все вещества состоят из очень-очень маленьких частиц, которые мы не можем увидеть невооруженным глазом. Эти частицы называются атомами и молекулами. В этом уроке мы разберем, из чего они состоят и как их строение влияет на свойства веществ.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Вещество – это всё, что нас окружает и имеет массу и занимает объем. Основные признаки вещества - его способность изменять свое состояние (твердое, жидкое, газообразное) и взаимодействовать с другими веществами. Понимание, что такое вещество, важно для изучения физики и химии.
Молекула – это мельчайшая частица вещества, которая сохраняет его свойства. Молекулы состоят из двух или более атомов, связанных между собой. Например, молекула воды (H₂O) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Атом – это частица, из которой состоят молекулы. Атом – это наименьшая часть химического элемента, сохраняющая его свойства. Атомы, по сути, являются строительными блоками всех веществ.
Ядро атома – центральная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов. Ядро определяет массу атома и его химические свойства.
Все вещества вокруг нас состоят из мельчайших частиц, которые находятся в постоянном движении. Это движение и взаимодействие этих частиц определяют свойства вещества: твердость, текучесть, запах, цвет. Например, в твердых веществах частицы связаны друг с другом сильнее и малоподвижны, а в газах – слабо связаны и движутся хаотично.
Молекулы разных веществ различаются по составу и строению, что и обуславливает их различные свойства. Например, молекула воды (H₂O) отличается от молекулы кислорода (O₂) по количеству и типу атомов. Именно поэтому вода — жидкость, а кислород — газ при комнатной температуре.
Атом – это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. Химический элемент – это вид атомов с одинаковым числом протонов в ядре. Например, все атомы водорода имеют один протон, а все атомы кислорода – восемь протонов.
Атомы нейтральны, так как количество протонов в ядре равно количеству электронов, вращающихся вокруг него.Протоны имеют положительный заряд (+1), электроны – отрицательный (-1). Из-за противоположных зарядов, они притягиваются друг к другу, удерживая электроны вокруг ядра. Разница в заряде между протонами и электронами делает атом электрически нейтральным.
Размеры атомов и молекул чрезвычайно малы, поэтому мы не можем увидеть их невооруженным глазом. Например, диаметр атома водорода примерно 0.0000000001 метра (одна десятимиллиардная часть метра)! Это во много раз меньше размера бактерии.
| Частица | Расположение | Заряд | Масса (относительно) |
|---|---|---|---|
| Протон | Ядро | +1 | 1 а.е.м. |
| Нейтрон | Ядро | 0 | 1 а.е.м. |
| Электрон | Вокруг ядра | -1 | Пренебрежимо малая |
Эта таблица показывает основные характеристики частиц, из которых состоит вещество. А.е.м. расшифровывается как атомная единица массы.
Задача 1: Вода, кислород и углекислый газ – это вещества. Чем отличаются молекулы этих веществ?
Задача 2: Представьте, что увеличили молекулу воды в миллион раз. Что бы вы увидели?
Задача 3: Если у атома 8 протонов, сколько у него электронов?
Путают атомы и молекулы: Многие думают, что атом и молекула - это одно и то же. На самом деле, молекула состоит из атомов, соединенных между собой. Чтобы не запутаться, запомни: молекула – это как здание, построенное из кирпичиков (атомов).
Думают, что атомы и молекулы неподвижны: Атомы и молекулы постоянно находятся в движении. Они вибрируют, вращаются и перемещаются. Представь себе пчелиный улей – там всегда кипит работа, и атомы и молекулы ведут себя похоже.
Не понимают, что разные вещества состоят из разных молекул: Каждое вещество имеет свой уникальный состав молекул. Например, молекула сахара отличается от молекулы соли и это определяет их разные свойства – вкус, растворимость и т.д.
Неправильно понимают роль протонов, нейтронов и электронов: Важно четко помнить, что протоны и нейтроны находятся в ядре атома, а электроны вращаются вокруг него. Протоны определяют, что это за элемент, а электроны участвуют в образовании химических связей.
Понятие вещества из окружающего мира: Знание о том, из чего состоят вещества, помогает нам понимать, почему вода — жидкость, а лед — твердый, и почему некоторые вещества растворяются в других. Также это познакомит с агрегатными состояниями вещества.
Химические элементы и их символы: В дальнейшем изучении химии вы узнаете больше о химических элементах и их символах, основанных на строении атомов. Понимание строения вещества – это фундамент для изучения химии.
Все ли вещества состоят из молекул?
Да, абсолютно все вещества состоят из частиц. Большинство веществ состоят из молекул, но есть и исключения — например, металлические вещества и некоторые инертные газы, которые состоят из отдельных атомов. Именно эти частицы определяют свойства вещества.
Что такое инертные газы и чем они отличаются от других веществ?
Инертные газы (гелий, неон, аргон и другие) — это особые газы, которые очень мало вступают в химические реакции. Они отличаются от других веществ тем, что существуют в виде отдельных атомов, а не молекул. Это связано со строением их атомов — у них завершен внешний энергетический уровень.
Как связаны между собой молекулы и свойства вещества, например, запах или цвет?
Молекулы вещества могут по-разному двигаться и взаимодействовать друг с другом. И именно это движение и взаимодействие определяют свойства вещества. Например, вещества с быстро двигающимися молекулами часто имеют резкий запах, а цвет вещества зависит от того, какие лучи света поглощаются его молекулами.
Являются ли элементарные частицы (например, кварки) частицами вещества?
Это более сложный вопрос, но если говорить упрощенно, то нет. Кварки — это составляющие протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, входят в состав атомного ядра. Кварки являются фундаментальными частицами, но они не являются частицами вещества в том смысле, в котором мы рассматриваем атомы и молекулы.
Почему разные вещества имеют разную плотность?
Плотность вещества зависит от того, насколько плотно расположены его молекулы и из чего эти молекулы состоят. Например, молекулы железа тяжелее молекул воздуха, и расположены они ближе друг к другу. Поэтому железо имеет гораздо большую плотность, чем воздух.
Урок 5. Строение вещества
