О строении вещества

Определения и обозначения

Вещество — материал, из которого состоят тела. Например, стекло — вещество, а стакан из стекла — тело. Это различие нужно, чтобы не путать предмет, который можно взять в руки, с материалом, из которого он сделан.

Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая его свойства. Молекул в крошечном кусочке вещества очень много, поэтому свойства всего материала определяются свойствами и устройством его частиц. Понятие молекулы помогает объяснять, из чего состоят вещества.

Атом — частица, из атомов образуются молекулы. Атомы могут соединяться в разных сочетаниях, поэтому молекулы разных веществ отличаются составом. Это понятие нужно, чтобы понимать, из каких ещё более мелких частей построены молекулы.

Диффузия — взаимное проникновение частиц одного вещества между частицами другого. Благодаря ей запах может распространиться по воздуху, а капля красителя — постепенно окрасить воду. Термин помогает назвать и объяснить такое распространение частиц.

Как это устроено

Вокруг нас есть тела: стол, ложка, стакан, оконное стекло. Каждое тело изготовлено из одного или нескольких веществ, потому что предмету нужна определённая основа или материал. Одно и то же вещество может использоваться для разных предметов: из стекла делают и стаканы, и оконные стёкла. Поэтому название вещества не всегда говорит, какое именно тело перед нами.

Вещество не является сплошной массой без внутреннего устройства: оно состоит из очень маленьких частиц — молекул. Их размеры настолько малы, что отдельную молекулу нельзя разглядеть невооружённым глазом. Даже если кусочек вещества кажется однородным, в нём содержится огромное количество молекул. Такое устройство помогает объяснить, почему вещество сохраняет свои свойства, хотя состоит из незаметных частиц.

Молекулы, в свою очередь, образованы атомами. Атомы в них соединены между собой, причём их число и сочетание могут быть разными. Поэтому вещества отличаются не только тем, как выглядят, но и тем, из каких атомов составлены их молекулы. Иными словами, меняется состав или соединение атомов — получается другое вещество.

Частицы не заполняют всё пространство без промежутков: между ними есть свободное место. Кроме того, они непрерывно движутся, хотя мы обычно не можем заметить движение отдельной молекулы. Это движение есть и тогда, когда само тело или вещество кажется неподвижным. Наличие промежутков и движение частиц помогают понять, как они могут распространяться и перемещаться относительно друг друга.

Когда частицы одного вещества проникают между частицами другого, возникает диффузия. Например, молекулы пахучего вещества попадают в воздух и постепенно доходят до разных частей комнаты, даже если никто специально не перемешивает воздух. Похожим образом капля красителя расходится в воде. При нагревании частицы движутся быстрее, поэтому быстрее происходит и распространение вещества; особенно заметно это при сравнении тёплой и холодной воды.

Частицы вещества и их особенности

Читайте таблицу сверху вниз: так можно проследить путь от заметного предмета к его частицам. Столбец «Из чего состоит» показывает вложенность уровней, а «Особенность» помогает не путать тело, вещество и молекулу. Примеры нужны, чтобы связать термины с тем, что можно встретить в жизни.

Разбор задач

Задача 1. Назови вещество, из которого сделаны стакан и оконное стекло, и объясни, почему это разные тела. Нужно отделить материал от предмета: слово «стекло» может обозначать и вещество, и конкретное изделие. Для ответа сравним, какую роль оно играет в каждом случае.

1. Определяем материал обоих предметов: в условии речь идёт о стеклянном стакане и оконном стекле, значит, вещество — стекло.
2. Называем тела: один предмет служит стаканом, другой — частью окна. У них разное назначение и форма.
3. Сопоставляем понятия: одинаковое вещество не превращает разные предметы в одно и то же тело.

Ответ: оба предмета сделаны из стекла, но стакан и оконное стекло — разные тела, потому что это отдельные предметы с разной формой и назначением.

Задача 2. Объясни, почему запах духов постепенно ощущается в разных частях комнаты. Сначала выясним, какие частицы распространяют запах, а затем — что заставляет их перемещаться. Для этого достаточно представить, что пахучее вещество оказывается в воздухе.

1. Частицы духов переходят в воздух и смешиваются с его частицами.
2. Молекулы непрерывно движутся и проникают между частицами воздуха. Поэтому они постепенно оказываются всё дальше от места, где распылили духи.
3. Это взаимное проникновение частиц называют диффузией. Внешнее перемешивание может повлиять на распространение, но не является его обязательной причиной.

Ответ: запах духов распространяется по комнате благодаря движению молекул и диффузии.

Задача 3. Сравни, как распространяется капля красителя в холодной и тёплой воде, и объясни, где это происходит быстрее. В обоих случаях сравниваем одно и то же вещество и похожие условия, меняется температура воды. Нужно связать наблюдаемую скорость распространения с движением частиц.

1. В каждой ёмкости краситель постепенно расходится среди частиц воды — происходит диффузия.
2. В тёплой воде частицы движутся быстрее, чем в холодной. Поэтому краситель быстрее проникает в разные части воды.
3. Сравниваем время: если при прочих равных цвет распределился раньше, значит, диффузия шла быстрее.

Ответ: краситель быстрее распространяется в тёплой воде, потому что при нагревании частицы движутся быстрее.

Типичные ошибки

Ошибка: считать тело и вещество одним и тем же. Так можно подумать, потому что в речи одним словом «стекло» иногда называют и материал, и изделие. Проверь себя вопросом: назван предмет или то, из чего он сделан? Стакан — тело, стекло — вещество.

Ошибка: представлять молекулы крупными частицами, которые легко увидеть. Это заблуждение возникает, если воображать молекулу похожей на пылинку или крупинку. Размер молекулы чрезвычайно мал, и невооружённым глазом её не разглядеть. Проверь себя: видимый кусочек вещества содержит множество молекул, а не одну большую молекулу.

Ошибка: думать, что частицы вещества неподвижны. Вещество или предмет может выглядеть неподвижным, поэтому движение частиц трудно представить. Однако частицы непрерывно движутся, даже если этого не видно напрямую. Проверь себя на примере запаха: его распространение без заметного перемещения самого источника показывает, что частицы перемещаются.

Ошибка: объяснять диффузию только перемешиванием или ветром. Ветер и помешивание действительно могут ускорить распространение, поэтому их легко принять за единственную причину. Но диффузия происходит и без них благодаря движению частиц. Чтобы проверить объяснение, спроси себя: смогут ли частицы постепенно смешаться в неподвижных воздухе или воде? Смогут.

Связь с другими темами

Чтобы изучать строение вещества, сначала нужно уметь отличать тело от вещества и узнавать знакомые твёрдые тела, жидкости и газы. Представления о частицах затем помогают объяснять, почему эти состояния вещества обладают разными свойствами. Диффузия связана с повседневными наблюдениями: распространением запахов и смешиванием веществ. Она также помогает понимать процессы, происходящие в природе.

Что запомнить

• Все тела состоят из веществ.
• Вещества состоят из мельчайших частиц — молекул.
• Молекулы образованы атомами.
• Между частицами вещества есть промежутки.
• Частицы вещества непрерывно движутся.
• Диффузия происходит благодаря движению частиц.
• При нагревании частицы движутся быстрее, поэтому диффузия ускоряется.