"Химия", Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Атомно-молекулярное учение объясняет строение веществ через мельчайшие частицы — атомы и молекулы. Они непрерывно движутся, между ними есть промежутки, а сами частицы притягиваются и отталкиваются. Эти положения помогают понять диффузию, свойства веществ и их превращения. При химической реакции атомы не исчезают: они соединяются по-новому и образуют молекулы других веществ.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Атомно-молекулярное учение — представление о том, что вещества состоят из мельчайших частиц, которые движутся и взаимодействуют. Оно помогает объяснить свойства тел и превращения веществ не только по наблюдениям снаружи, но и через строение частиц.
Атом — мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его химические свойства. Атомы обозначают символами элементов, например H — водород, O — кислород. Это понятие нужно, чтобы описывать состав веществ и различать отдельные частицы и их соединения.
Молекула — частица вещества, сохраняющая его химические свойства и состоящая из одного или нескольких атомов. Так, молекула воды H₂O состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Понятие молекулы показывает, какие частицы образуют вещество и в каком составе.
Диффузия — самопроизвольное взаимное проникновение частиц одного вещества между частицами другого. Например, запах духов распространяется по комнате без того, чтобы воздух специально перемешивали. Это понятие помогает увидеть движение частиц в повседневных явлениях.
Вещества состоят из частиц, хотя отдельные атомы и молекулы слишком малы, чтобы увидеть их невооружённым глазом. О существовании частиц судят по наблюдаемым явлениям: вещества можно делить, смешивать, а их запахи и окраска распространяются в пространстве. Опыты с растворением и смешиванием показывают, что исходные вещества не просто исчезают, а распределяются в объёме. Так наблюдения связывают видимые изменения с устройством вещества.
Частицы непрерывно движутся, потому что обладают энергией и не могут оставаться совершенно неподвижными. В газах они перемещаются свободно, в жидкостях — меняют положение, а в твёрдых телах — колеблются около своих мест. Диффузия возникает, когда движущиеся частицы постепенно распространяются среди частиц другого вещества. При нагревании движение ускоряется, поэтому смешивание обычно идёт быстрее.
Между частицами есть промежутки, и их размеры зависят от состояния вещества и условий. Когда газ сжимают, частицы сближаются, а промежутки уменьшаются, поэтому газ занимает меньший объём. В жидкостях и твёрдых телах частицы расположены ближе, и сжать их гораздо труднее. Промежутки также позволяют частицам разных веществ проникать друг между другом при смешивании.
Атомы и молекулы взаимодействуют: они притягиваются на некоторых расстояниях и отталкиваются, если сблизить их слишком сильно. Такое взаимодействие удерживает частицы рядом и влияет на то, будет ли вещество твёрдым, жидким или газообразным. Оно также связано с тем, насколько легко вещество сжимается или меняет форму. Поэтому свойства вещества зависят не только от состава, но и от поведения его частиц.
При химических реакциях атомы перегруппировываются: связи между одними атомами разрушаются, а между другими образуются. Поэтому молекулы исходных веществ могут распасться, а вместо них возникнут молекулы новых веществ с другим составом. Сами атомы при этом сохраняются, хотя меняется их окружение. Так химическое превращение отличается от простого смешивания, при котором новые вещества не образуются.
| Признак | Атом | Молекула |
|---|---|---|
| Что представляет собой частица | Отдельная частица элемента | Частица вещества, сохраняющая его химические свойства |
| Связь с химическим элементом или веществом | Характеризует химический элемент | Образует вещество или может входить в его состав |
| Из чего состоит | Не состоит из молекул | Из одного или нескольких атомов |
| Пример обозначения | O | O₂, H₂O |
Сначала определите, о какой частице говорится: об атоме элемента или о частице вещества. Затем посмотрите на формулу: нижние цифры показывают число атомов каждого вида в молекуле. Например, в H₂O два атома водорода и один атом кислорода.
Задача 1. В стакан с водой осторожно добавили каплю чернил. Объясните, почему со временем вода окрашивается без перемешивания. Нужно определить, каким образом чернила распространяются по всему объёму воды.
Ответ: вода окрашивается из-за диффузии — взаимного проникновения движущихся частиц чернил и воды.
Задача 2. Сравните скорость распространения запаха духов в холодной и тёплой комнате. В какой комнате запах распространится быстрее и почему? Здесь надо связать температуру со скоростью движения частиц и затем — со скоростью диффузии.
Ответ: запах быстрее распространится в тёплой комнате, потому что при повышении температуры частицы движутся быстрее.
Задача 3. При реакции молекулы одного вещества распадаются, а из их частиц образуются молекулы другого вещества. Объясните, что происходит с атомами. Важно отличить распад молекул от исчезновения составлявших их атомов.
Ответ: атомы перегруппировываются и образуют новые молекулы; они не исчезают и не возникают заново.
Ошибка — считать атом и молекулу одним и тем же. Так думают, потому что обе частицы очень малы, но молекула может состоять из нескольких атомов. Проверьте себя по формуле: O — один атом кислорода, а O₂ — молекула из двух таких атомов.
Ошибка — утверждать, что частицы движутся только в газах. В газах движение заметнее, поэтому его легко связать именно с ними, однако частицы жидкостей движутся, а частицы твёрдых тел колеблются. Проверка проста: если бы движения не было, диффузия не происходила бы ни в каком состоянии.
Ошибка — путать диффузию с перемешиванием руками. При перемешивании вещество приводят в движение внешним действием, а диффузия происходит самопроизвольно из-за движения частиц. Чтобы проверить объяснение, спросите себя, продолжится ли смешивание, если оставить вещества в покое: при диффузии — да.
Ошибка — считать, что атомы при реакции исчезают или создаются заново. Такое впечатление может возникнуть, потому что исходные молекулы распадаются, а свойства веществ меняются. Проверьте себя, проследив за атомами в описании реакции: обычно они лишь меняют партнёров и входят в состав новых молекул.
Для изучения темы нужно знать, что вещества различаются составом и свойствами. Химическая формула показывает, какие атомы и в каком количестве входят в состав частицы вещества. Поэтому умение читать формулы помогает отличать атомы от молекул и понимать, из чего состоит вещество.
Представления об атомах и молекулах пригодятся при изучении химических реакций: с их помощью можно проследить, какие частицы изменились и какие образовались. Они нужны и для расчётов по уравнениям реакций, где учитывают атомы каждого элемента. Эти знания связывают строение вещества с его превращениями.
Чем атом отличается от молекулы?
Атом — мельчайшая частица химического элемента, а молекула — частица вещества, состоящая из одного или нескольких атомов. Например, O — обозначение атома кислорода, а O₂ — молекулы кислорода.
Как доказать, что частицы вещества движутся?
Одно из подтверждений — диффузия: запах духов постепенно распространяется по комнате без перемешивания воздуха. Это происходит потому, что частицы движутся и проникают между частицами других веществ.
Почему диффузия быстрее идёт при нагревании?
При нагревании частицы получают больше энергии и движутся быстрее. Поэтому они быстрее распространяются и смешиваются с частицами другого вещества.
Происходит ли диффузия в твёрдых телах?
Да, но обычно очень медленно. Частицы твёрдого тела движутся, хотя и не перемещаются свободно по всему объёму, поэтому постепенно могут проникать в соседнее вещество.
Исчезают ли атомы при химической реакции?
Нет, обычно атомы сохраняются, но меняется их соединение друг с другом. Из атомов исходных веществ образуются молекулы новых веществ.
§ 18. Атомно-молекулярное учение
