"Естествознание. Введение в естественные науки", Введенский Э.Л., Плешаков А.А.
Все тела вокруг нас сделаны из веществ, а вещества состоят из крошечных частиц — молекул и атомов. Молекула сохраняет химические свойства вещества и может быть образована одинаковыми или разными атомами. Например, кислород состоит из молекул O₂, а вода — из молекул H₂O. Частицы слишком малы, чтобы увидеть их без специальных приборов, но их строение помогает объяснить свойства веществ, смешивание и изменения при нагревании и охлаждении.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Проще говоря, если разделять вещество на всё более мелкие части, молекула будет той частицей, по которой всё ещё можно узнать это вещество. Например, молекулы воды составляют воду, а молекулы кислорода — газ кислород.
Атом — мельчайшая частица химического элемента, которая входит в состав молекул и других веществ. Атомы соединяются друг с другом и образуют частицы более сложного состава. Это понятие помогает понять, из каких «кирпичиков» построены молекулы.
Химический элемент — вид атомов с одинаковыми свойствами. Например, атомы кислорода относятся к одному элементу, даже если входят в разные вещества. Название элемента указывает на общий вид атомов, а не на отдельное тело или кусочек вещества.
Вещество — то, из чего состоят тела. Стеклянный стакан — тело, то есть отдельный предмет, а стекло — вещество, из которого он сделан. Это различие нужно, чтобы не путать предмет с материалом: из одного вещества могут изготовить разные тела.
Вещества состоят из мельчайших частиц, хотя мы не различаем их глазами. Частица настолько мала, что даже крупинка вещества содержит огромное количество молекул. Поэтому мы видим воду или кусок железа целиком, а не отдельные молекулы и атомы. Представление о частицах помогает объяснять свойства вещества, которые нельзя понять только по его внешнему виду.
Молекулы могут быть построены из одинаковых или разных атомов. В молекуле кислорода O₂ соединены два атома кислорода: это частицы одного химического элемента. В молекуле воды H₂O есть атомы двух элементов — водорода и кислорода. Значит, состав молекулы зависит от того, какие атомы и в каком количестве соединились.
Частицы вещества постоянно движутся, а между ними есть промежутки. Поэтому частицы одного вещества могут постепенно проникать между частицами другого: например, запах еды распространяется по комнате, а растворённое вещество смешивается с водой. Это происходит не потому, что вещество «само исчезает», а потому, что его подвижные частицы переходят с места на место. Чем дольше они движутся, тем равномернее может стать смесь.
Нагревание и охлаждение меняют скорость движения частиц. При нагревании частицы движутся быстрее и могут сильнее расходиться, поэтому твёрдый лёд тает и превращается в жидкую воду, а вода при дальнейшем нагревании может стать паром. При охлаждении движение замедляется: водяной пар может превратиться в жидкость, а вода — замёрзнуть. Изменяется состояние вещества, но само объяснение связано с движением его частиц.
Разные вещества отличаются составом частиц. В одних молекулах соединяются атомы одного элемента, как в кислороде, а в других — атомы разных элементов, как в воде. Из-за разного состава частицы веществ обладают разными свойствами. Поэтому вода и кислород — не одно и то же вещество, хотя оба состоят из атомов.
| Частица | Что обозначает | Из чего состоит или где встречается | Пример |
|---|---|---|---|
| Молекула | Мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства | Состоит из одного или нескольких атомов | H₂O — молекула воды |
| Атом | Частица химического элемента | Входит в состав молекул и других веществ | Атом кислорода в O₂ |
| Химический элемент | Вид атомов с одинаковыми свойствами | Объединяет атомы одного вида | Кислород |
Сначала найди в таблице название частицы, а затем прочитай, что она обозначает и где встречается. Примеры показывают связь между понятиями: химический элемент — это вид атомов, атомы входят в молекулы, а молекулы составляют вещество. Если сравниваешь два примера, обрати внимание, одинаковые или разные атомы входят в их состав.
Задача 1. Назови тело и вещество, из которых сделан железный гвоздь. Нужно разделить предмет, который можно взять в руку, и материал, из которого его изготовили. Для этого спроси себя: что именно имеет форму гвоздя и из чего эта вещь сделана? Так можно не спутать название предмета с названием вещества.
Ответ: гвоздь — тело, железо — вещество. По такому же правилу можно разобрать пример со стаканом: стакан является телом, а стекло — веществом.
Задача 2. Определи, из каких атомов состоит молекула воды H₂O. Формула — это условная запись состава молекулы, а маленькая цифра справа показывает, сколько атомов данного вида в ней есть. Если цифры нет, в этой записи подразумевается один атом. Поэтому формулу нужно читать по символам и цифрам, а не как название или число молекул.
Ответ: молекула воды H₂O состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Всего в ней три атома, но формула описывает одну молекулу воды.
Задача 3. Сравни модели молекул кислорода O₂ и воды H₂O и укажи, какие атомы входят в каждую. Сравнивать удобно по буквенным обозначениям элементов и числам возле них. Сначала выпиши состав каждой формулы, а затем отметь, есть ли в ней один или несколько видов атомов. Так станет ясно не только количество частиц, но и различие между двумя молекулами.
Ответ: кислород O₂ состоит из двух атомов кислорода; вода H₂O — из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Обе формулы относятся к одной молекуле соответствующего вещества, а не к числу молекул.
Ошибка: считать атом и молекулу одним и тем же. Так думают, потому что оба понятия называют очень маленькие частицы, но молекула может состоять из нескольких атомов. Проверь себя по формуле: в O₂ записаны два атома кислорода, соединённые в одну молекулу. Значит, атом — её составная часть, а молекула — целая частица вещества.
Ошибка: путать тело и вещество. Например, стакан называют стеклом, хотя стакан — предмет, а стекло — материал. Путаница возникает потому, что в обычной речи название материала иногда используют вместо названия вещи. Для проверки спроси: «Что это за предмет?» и «Из чего он сделан?»
Ошибка: думать, что все молекулы состоят из разных атомов. Такое предположение появляется, если запомнить только пример воды, в которой есть водород и кислород. Но молекула кислорода O₂ образована двумя атомами одного элемента. Проверяй виды атомов по буквенным символам в формуле: одинаковые буквы обозначают один вид элемента.
Ошибка: считать H₂O названием вещества или обозначением трёх молекул. Цифра ₂ показывает два атома водорода внутри одной молекулы, а отсутствие цифры после O означает один атом кислорода. Эту ошибку легко заметить, если пересчитать символы и индексы: запись не содержит числа молекул. Формула H₂O показывает состав одной молекулы воды.
Перед изучением частиц полезно научиться отличать тело от вещества и называть материалы вокруг себя. Например, карандаш — тело, а дерево и графит — вещества, из которых сделаны его части. Такое различение помогает точно описывать предметы и их состав. Позже знания о молекулах и атомах пригодятся при изучении свойств веществ и их превращений.
Частицы помогают объяснить, как устроены живые и неживые объекты и почему вещества ведут себя по-разному. Представление об атомах понадобится, когда будут изучаться состав веществ и их изменения. А знание о движении молекул поможет понять смешивание, распространение запахов и смену состояний вещества. Поэтому эта тема связывает наблюдения за окружающим миром с объяснением того, что происходит внутри веществ.
Можно ли увидеть молекулу невооружённым глазом?
Нет, молекулы очень малы, поэтому глазом нельзя различить даже одну такую частицу. Мы наблюдаем вещество целиком, а о его частицах судим по их свойствам и поведению.
Чем атом отличается от молекулы?
Атом — частица химического элемента, а молекула — частица вещества, которая может состоять из одного или нескольких атомов. Например, молекула кислорода O₂ состоит из двух атомов кислорода.
Из каких атомов состоит молекула воды?
В одной молекуле воды есть два атома водорода и один атом кислорода. Это показывает формула H₂O.
Все ли молекулы одного вещества одинаковы?
В простых примерах, которые мы изучаем, молекулы одного вещества имеют одинаковый состав. Например, каждая молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода, а каждая молекула воды — из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Почему частицы вещества продолжают двигаться?
Частицы не находятся в полном покое: они постоянно движутся. При нагревании их движение становится быстрее, а при охлаждении — медленнее.
§ 13. Молекулы и атомы
