§ 9. Молекулы. Атомы. Элементы

Определения и обозначения

Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая его свойства. Она состоит из атомов, соединённых друг с другом. Если изменить состав молекулы, получится частица другого вещества, поэтому понятие молекулы помогает описывать строение вещества.

Атом — мельчайшая частица химического элемента. Атомы одного элемента относятся к одному виду и имеют общие признаки. Это понятие нужно, чтобы описывать, из каких более простых частиц построены молекулы.

Химический элемент — вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Например, название «кислород» обозначает вид атомов, а не одну частицу. Понятие элемента помогает объединять атомы одного вида и отличать их от атомов других видов.

Вещество — то, из чего состоят тела. Вещество может быть построено из молекул или из отдельных атомов. Так мы различаем само вещество и тело, которое из него сделано: например, стеклянное тело и стекло как вещество.

Как это устроено

Вещества состоят из частиц, слишком маленьких для наблюдения невооружённым глазом. О частицах можно судить по тому, как вещество ведёт себя: запах духов постепенно распространяется по комнате, а капля краски окрашивает воду. Это происходит потому, что частицы вещества движутся и смешиваются с частицами воздуха или воды. Такие наблюдения поддерживают представление о частичном строении вещества.

Молекула образуется, когда атомы соединяются друг с другом. Бывают молекулы из одного атома и из нескольких: например, молекула гелия одноатомная, а молекула кислорода включает два атома. Число атомов зависит от того, как устроена частица данного вещества. Поэтому слово «молекула» не означает обязательно несколько атомов.

Молекулы одного вещества имеют определённый состав: в них повторяется один и тот же набор атомов. В молекуле кислорода находятся атомы одного вида, а в молекуле воды — атомы водорода и кислорода. Состав зависит от того, какие атомы и в каком количестве соединены. Именно поэтому, сравнивая молекулы, мы можем заметить, что вещества устроены по-разному.

Атомы одного химического элемента относятся к одному виду, а атомы разных элементов — к разным видам. Слово «элемент» обозначает целую группу атомов с общим признаком, а не одну частицу. Оно также не является названием вещества: одно и то же вещество может включать атомы нескольких элементов. Это различие позволяет точно сказать, говорим ли мы о частице, её виде или веществе.

Разные сочетания атомов дают разные молекулы и вещества. Вода и кислород отличаются составом молекул: в воде соединены атомы двух элементов, а молекула кислорода образована атомами одного элемента. Даже если набор видов атомов совпадает, их количество и сочетание могут быть разными. Поэтому из ограниченного числа видов атомов получается множество разных веществ.

Молекула, атом и химический элемент

Пользуйся таблицей, чтобы сначала определить, о чём говорится: о частице, виде атомов или материале тела. Затем проверь, из чего состоит это понятие и приведи пример. Так проще не смешивать похожие слова.

Разбор задач

Задача 1. Назовите, из каких частиц состоят молекулы воды, если в каждой такой молекуле есть два атома водорода и один атом кислорода. Нужно перечислить виды атомов и не забыть указать их количество. Для решения достаточно внимательно разобрать состав из условия.

1. В условии названы два вида атомов: водорода и кислорода.
2. Считаем количество каждого вида: два атома водорода и один атом кислорода.
3. Проверяем, что названы именно атомы в молекуле, а не отдельные вещества.

Ответ: молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Такой ответ показывает и виды атомов, и их число.

Задача 2. Сравните молекулы кислорода и воды: какие атомы входят в каждую из них и чем различается их состав? Сравнение нужно провести по видам атомов, а не по названиям веществ. Для этого перечислим состав обеих молекул.

1. Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода, то есть в ней атомы одного вида.
2. Молекула воды включает два атома водорода и один атом кислорода, то есть два вида атомов.
3. Сопоставляем: в молекуле кислорода только один вид атомов, а в молекуле воды — два.

Ответ: молекула кислорода образована одинаковыми атомами кислорода, а молекула воды — атомами водорода и кислорода. Их состав различается и видами, и количеством атомов.

Задача 3. В образце вещества обнаружены молекулы, каждая из которых состоит из двух атомов одного вида. Объясните, почему это молекулы вещества одного химического элемента. Главное — отличить описание молекулы от названия элемента. Условие говорит о составе каждой частицы.

1. Два соединённых атома образуют молекулу, поэтому их нельзя называть одним атомом.
2. Оба атома относятся к одному виду, значит, они принадлежат одному химическому элементу.
3. Проверяем вывод: элемент — это вид атомов, а молекула вещества здесь состоит из атомов только этого вида.

Ответ: молекулы образованы двумя атомами одного вида, поэтому в них содержатся атомы одного химического элемента. Элементом называют вид атомов, а не саму молекулу.

Типичные ошибки

Ошибка: считать молекулу и атом одним и тем же. Так можно подумать, потому что оба слова называют очень маленькие частицы. Но молекула может состоять из нескольких атомов, соединённых вместе. Проверь себя: если в описании названы два или больше атомов, речь идёт о молекуле, а не об одном атоме.

Ошибка: называть молекулу химическим элементом. Понятия путают, потому что и молекула, и элемент связаны с атомами. Однако молекула — частица вещества, а элемент — вид атомов. Для проверки спроси себя: речь о соединённых частицах или о группе атомов одного вида?

Ошибка: думать, что все молекулы состоят из разных атомов. Такое впечатление может возникнуть при знакомстве с водой, где есть водород и кислород. Но бывают молекулы из атомов одного вида, например молекулы кислорода. Проверяй состав каждой молекулы, а не переноси пример одного вещества на все остальные.

Ошибка: считать, что разные вещества всегда состоят из разных видов атомов. Вещества могут отличаться сочетанием или количеством атомов, даже если виды атомов в них совпадают. Эту ошибку допускают, когда сравнивают только названия элементов. Чтобы проверить вывод, нужно сравнить весь состав молекул, а не только перечень видов атомов.

Связь с другими темами

До этой темы нужно уметь различать тело и вещество. Тело можно увидеть или потрогать, а вещество — то, из чего оно сделано. Например, стакан — тело, а стекло — вещество.

Состав частиц помогает объяснять свойства веществ. Если вещества устроены из разных сочетаний атомов, их частицы различаются, и сами вещества могут иметь разные свойства. Поэтому представление о молекулах дополняет изучение свойств веществ.

Позже понятия атома и элемента понадобятся при знакомстве с формулами веществ и превращениями веществ. Формулы помогают кратко показывать состав, а знания об атомах — разбираться, что происходит при превращении. Это основа для дальнейшего изучения естественных наук.

Что запомнить

• Вещества состоят из мельчайших частиц.
• Молекула состоит из одного или нескольких атомов.
• Атом — частица, из которой могут состоять молекулы.
• Химический элемент — вид атомов.
• Молекулы одного вещества имеют определённый состав.
• Разные сочетания атомов могут образовывать разные вещества.