Молекулы и атомы
Содержание
Молекулы
Что будет, если вещество начать делить на мельчайшие составляющие? Мы дойдем до частицы, разделив которую, вещество утратит свои свойства.
Молекула – это самая мелкая частица вещества, которая сохраняет все химические свойства вещества
Вода образовывается в процессе сжигания некоторых веществ: газа, бензина, древесины и пр. Ее также выделяет водородный двигатель, но не в том виде, что мы привыкли, а в молекулярном, но это все же вода.
Размер молекулы
Если представить, что маленькое отверстие пропускают по миллиону молекул в секунду, тогда указанное количество молекул пройдет только через 840 000 лет.
Еще немного интересный факт: если размер молекулы увеличить до размера точки в конце предложения в книге, то толщина человеческого волоса стала бы равна 40м, а человек, стоя на поверхности Земли, упирался бы головою в Луну.
Современная наука позволяет нам увидеть эти малейшие составляющие нашего мира с помощью электронного микроскопа. На рисунке 5 представлены фотографии молекул, полученные с помощью электронного микроскопа, и их графическая интерпретация.
Помните, что все тела, окружающие нас, похожие друг на друга, всегда будут различны. В природе вы не встретите ни двух одинаковых снежинок, ни людей, ни песчинок, ни животных, но молекулы одного и то же вещества всегда будут одинаковы.
Атомы
Будем ли мы считать молекулы самыми мельчайшими частицами? Например, если мы разделим молекулы воды, то свойства воды потеряются. Мы получим атомы двух химических элементов: 1 атом кислорода (O) и 2 атома водорода (H).
Термин «атом» переводится с греческого, как «неделимый», хотя современная наука уже опровергла данный факт, и вы узнаете об этом в следующих курсах физики.
Атом – это частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств
Каждый атом – это химический элемент. Все химические элементы перечислены в таблице Менделеева (рисунок 6).
Мы можем сравнить атомы с буквами, при помощи которых собирается бесконечное количество слов – молекул. Таким образом, из атомов водорода и кислорода (взятые в разных количествах) мы получим молекулы разных веществ.
Рисунок 7. Молекула воды.
Рисунок 8. Молекула перекиси водорода.
Итак, физические тела состоят из вещества, вещество состоит из молекул, а молекулы состоят из атомов (рисунок 9).
Рисунок 9. Схема строения вещества.
Сложные и простые вещества
У сложных веществ молекулы состоят из атомов нескольких химических элементов. Например, молекула воды состоит из атомов кислорода и водорода, поэтому вода – сложное вещество.
У простых веществ молекулы состоят только из одного химического элемента. Например – кислород. Наглядное изображение приведено на рисунке 10.
Рисунок 10. Простые и сложные вещества.
Строение вещества. Молекулы
Урок 3. Физика 7 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Строение вещества. Молекулы»
Познать сущее нельзя извне, можно только изнутри
Данная тема посвящена строению вещества. Еще в древности люди высказывали предположения о том, что все вещества состоят из очень маленьких частичек. Однако лишь в восемнадцатом веке эти предположения сложились в более или менее стройную теорию. Представления о строении вещества помогли людям не только понять и объяснить те или иные физические явления, но и влиять на происхождение явлений, предсказывать поведение различных веществ при изменении внешних условий. Более того, люди научились сами получать вещества с заданными свойствами.
Некоторые явления можно легко предсказать, опираясь на свой повседневный опыт. Например, если сжать руками воздушный шарик, то он изменит свой объем и форму.
Если развязать шарик, то из него выйдет воздух. Если капнуть каплю краски в воду, то вода окрасится. Если нагреть лед, то он растает и превратится в воду.
Рассмотрим несколько целенаправленных опытов, которые дадут некоторые сведения о строении вещества. Возьмем самый обычный листочек с дерева. Можно ли его разделить? Конечно, легко можно его разорвать. Полученные кусочки можно разорвать ещё и ещё. Если растереть маленький кусочек листика пальцами, то можно увидеть, мелкие частички, оставшиеся у вас на пальцах. Можно провести аналогичный опыт с водой. Если взять бутылку, в которой находится некоторое количество воды.
Легко можно перелить часть воды в другую ёмкость, а из этой ёмкости – в еще одну, и так далее. Подобные опыты говорят нам, что самые различные вещества состоят из частиц.
Сжимая шарик, можно добиться уменьшения его объёма. При этом следует заметить, что количество частиц воздуха внутри шарика не изменилось. Следовательно, уменьшилось расстояние между частицами.
Аналогично, можно растянуть резиновый шнурок, тем самым увеличив его объём. Опять же, количество частиц от этого не меняется. Следовательно, увеличивается расстояние между частицами. Таким образом, вещество состоит из частиц, и между этими частицами есть определенные промежутки. Но только ли механическими усилиями можно уменьшить или увеличить эти промежутки? Оказывается, что нет. Можно провести следующий опыт: проденем шарик, подвешенный на цепочке через кольцо.
Нагреем этот шарик и попытаемся вытащить его обратно. После нагревания шарик в кольцо не пролезает. Это говорит о том, что при нагревании тела расширяются, то есть, увеличивается их объём. Если подождать, пока шарик остынет, то он снова сможет пройти через кольцо. Значит, при охлаждении, объем тела уменьшается. То же самое будет происходить и с жидкостью. Наполним сосуд водой до краев и закупорим его пробкой. В пробку проденем маленькую стеклянную трубку. При нагревании вода частично заполнит трубку, а, значит, объём воды тоже увеличивается при нагревании. Это хорошо подтверждается и другим бытовым опытом: если в сосуд с горячей водой опустить термометр, то столбик ртути поползет вверх. То есть, при нагревании ртути, промежутки между её частицами увеличиваются, что приводит к увеличению объёма.
Таким образом, когда частицы тела отдаляются друг от друга, объём тела увеличивается. И наоборот, когда частицы тела сближаются друг с другом, объём тела уменьшается. Может возникнуть вопрос: о каких частицах идет речь, если все тела являются сплошными и их можно перемещать целиком, не волнуясь о том, что эти частицы рассыплются?! Более детальное объяснения этих вопросов, будет раскрыто при дальнейшем изучении физики. Тем не менее, можно провести довольно простой опыт, подтверждающий, что вещество состоит из частиц. Возьмем три стакана с водой и окрасим воду в одном из них.
Перенесем часть окрашенной воды в другой стакан. Видно, что вода в этом стакане тоже окрасилась, но цвет менее насыщенный. Если затем перенести часть воды из второго стакана в третий, то вода в нем тоже окрасится, но совсем немного. Этот опыт подтверждает, что вещество состоит из частиц. Все меньшая насыщенность цвета в стаканах объясняется присутствием меньшего количества частиц краски. И это, конечно, лишь один из множества опытов, подтверждающих то, что вещества состоят из мельчайших частичек.
На сегодняшний день ученые изучили множество различных молекул и с уверенностью могут сказать, что молекулы разных веществ отличаются друг от друга, но молекулы одинаковых веществ абсолютно одинаковы. Таким образом, из молекул воды может состоять только вода и ничего больше. Однако, даже молекулы не являются наиболее мелкими частицами. Они состоят из атомов (атом в переводе с греческого означает «неделимый»). При дальнейшем изучении физики будет показано, что и атом имеет внутреннее строение. Молекулы принято изображать схематически: вот, например, схематическое изображение молекулы воды: она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Каждое вещество имеет своё обозначение. Например, водород обозначается латинской буквой H, а кислород – буквой О. Таким образом, молекула воды имеет химическую формулу H2O – эта формула показывает, что в молекуле два атома водорода и только один атом кислорода.
Если молекулы состоят из атомов, почему же, молекулы считаются наименьшими частицами данного вещества? Дело здесь вот в чем: молекулы образуют вещество таким, каким мы его видим, осязаем, ощущаем и так далее.
– Все тела состоят из частиц.
– Между этими частицами есть промежутки.
– Размеры этих частиц очень и очень малы.
– Наименьшие частицы данного вещества называются молекулами.
– Молекулы состоят из атомов.
– При нагревании тела расширяются, а при охлаждении – сжимаются.
Одним из основополагающих понятий современной науки является понятие молекулы. Его введение европейскими учеными в 1860 г. дало толчок к развитию не только химии и физики, но и других естественных наук.
Молекулой, в наиболее общем определении, называется частица, образованная из нескольких (двух или более) атомов, объединенных между собой ковалентными связями. Она не имеет электрического заряда, все электроны в её составе имеют пару.
Молекулы, несущие заряд, называются ионами, неспаренные электроны – радикалами. Качественный и количественный состав их стабилен. Количество ядер атомов, электронов и их взаимное расположение позволяют отличать молекулы разных веществ друг от друга.
Что такое молекула в физике
В физике этим понятием оперируют при изучении свойств разных сред (газы, жидкости) и твердых тел.
Также их свойствами объясняются явления диффузии, теплопроводности и вязкость веществ.
Что такое молекула в химии
Учение о молекулах для химической науки является одним из самых главных. Именно химические исследования дали важнейшие сведения о составе и свойствах этой мельчайшей единицы вещества.
При прохождении химического превращения молекулы обмениваются атомами, распадаются. Поэтому знания о строении и состоянии этих частиц лежат в основе изучения химии веществ и их превращений.
На основании знаний о проходящей химической реакции можно предсказать строение молекул веществ, в ней участвующих. Противоположное заключение тоже будет верным: на основании сведений о строении молекулы вещества реально предсказать его поведение во время химической реакции.
Строение молекулы
Понятие о строении включает геометрическую структуру и распределение электронной плотности.
В качестве примера рассмотрим строение наименьшей частицы воды.
Существует несколько способов взаимодействия атомов. Основным способом являются химические связи, благодаря им поддерживается стабильное существование молекул. Прочие (неосновные) взаимодействия происходят между теми атомами, которые не связаны непосредственно.
Виды химической связи:
Водородная — основана на способности атома водорода образовывать дополнительную связь при смещении от него электронной плотности.
Связи характеризуются следующими показателями:
длина – степень удаления друг от друга ядер атомов, образовавших связь;
энергия – сила, прилагаемая для разрушения связи;
полярность – смещение электронного облака к одному из атомов;
порядок или кратность – количество пар электронов, образовавших связь.
Строение молекул условно отражается структурными формулами. Основные взаимодействия атомов, при составлении таких формул, отображается черточками. В таких формулах связи образуют неразрывную цепь и иллюстрируют валентности образовавших их элементов (атомов).
Структурные формулы также отражают то, как выглядит молекула (линейная, циклическая, наличие радикалов и т. д.).
Масса (размер) молекулы
В зависимости о количества ядер атомов, входящих в их состав, можно выделить молекулы двухатомные, трехатомные и т. д.
В том случае, если количество атомов велико, молекула носит название макромолекулы.
Путем сложения масс атомов, входящих в состав частицы, можно определить молекулярную массу. В зависимости от её величины, все вещества делят на высоко- и низкомолекулярные.
Свойства молекулы
Современная наука выделяет следующие свойства молекул:
Знания о свойствах и строении молекул являются основополагающими для развития теоретических и прикладных наук и играют важную роль в жизни человека.
Что такое молекула в физике 7 класс
1. Что такое молекула?
Все вещества состоят из отдельных частиц, которые названы молекулами (с латинского «маленькая масса»).
Молекула вещества — это мельчайшая частица данного вещества.
Например, самая маленькая частица воды — молекула воды.
Наименьшей частицей сахара является молекула сахара.
2. Каковы размеры молекул?
Из-за очень малых размеров молекулы невидимы невооруженным глазом, их можно рассмотреть лишь в современные электронные микроскопы.
Если уложить в один ряд вплотную друг к друг 10 000 000 (или 10 7 ) молекул воды, то получилась бы ниточка длиной всего в 2 мм.
Капля масла, например, может растекаться по воде и образовывать тонкую пленку толщиной всего в 0,000002 м (или 2 • 10
6 м).
В 1 см 3 воздуха находится около 27 • 10 18 молекул. (Если через маленькое отверстие пропускать по миллиону молекул в секунду, тогда указанное количество молекул пройдет через отверстие за 840 000 лет).
3. Молекулы разные или одинаковые?
Молекулы разных веществ отличаются друг от друга, а молекулы одного и того же вещества одинаковы.
Воду, полученную из сока не отличшь от воды, полученной из молока или от воды, полученной из морской воды.
Все молекулы воды одинаковы. Из таких молекул не может состоять никакое другое вещество.
4. Из чего состоит молекула?
Молекулы состоят из еще более мелких частиц — атомов.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Атомы тоже состоят из еще более мелких частиц.
Главное:
Все вещества состоят из молекул.
Молекулы разных веществ отличаются друг от друга.
М олекулы одного и того же вещества одинаковы.
Молекулы состоят из атомов.
Атомы тоже состоят из еще более мелких частиц.
§ 8. Молекулы
Например, самая маленькая частица воды — молекула воды. Наименьшей частицей сахара является молекула сахара.
Попытаемся представить себе, каковы размеры молекул.
Даже небольшие тела состоят из огромного числа молекул. Так, например, в крупинке сахара содержится очень большое число молекул. Подсчитано, что в 1 см 3 воздуха находится около 27 • 10 18 молекул. Чтобы понять, насколько велико это число, представим следующее. Через маленькое отверстие пропускают по миллиону молекул в секунду, тогда указанное количество молекул пройдёт через отверстие за 840 000 лет.
Из-за очень малых размеров молекулы невидимы невооружённым глазом или в обычные микроскопы. Но при помощи специального прибора — электронного микроскопа — удаётся сфотографировать наиболее крупные из них. На рисунке 21 показано расположение молекул белка, являющегося важной частью питания организма человека и животных.
Окружающие нас тела, даже похожие на первый взгляд, будут различны. В природе вы не встретите двух совершенно одинаковых снежинок или песчинок, людей, животных и пр.
Учёные с помощью опытов доказали, что молекулы разных веществ отличаются друг от друга, а молекулы одного и того же вещества одинаковы. Например, воду, полученную из сока или молока, нельзя отличить от воды, полученной путём перегонки из морской воды. Молекулы воды одинаковы. Из таких молекул не может состоять никакое другое вещество.
Молекулы, в свою очередь, состоят из ещё более мелких частиц — атомов (в переводе с греческого «неделимый»).
Например, наименьшая частица воды — это молекула воды. Она состоит из трёх атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода. Из курса химии вы узнаете, что любое вещество имеет своё обозначение, так, воду обозначают Н20, где Н — атом водорода, О — атом кислорода.
Молекулы принято изображать схематически, т. е. с помощью моделей молекул. Две молекулы воды показаны на рисунке 22, а. Если разделить две молекулы воды, то образуется два атома кислорода и четыре атома водорода. На рисунке 22, б показано, что каждые два атома водорода могут соединиться в молекулу водорода, а атомы кислорода — в молекулу кислорода.
Вопросы
1.Что такое молекула?
2. Что вы знаете о размерах молекул?
3. Из каких частиц состоит молекула воды?
4. Как изображается схематически молекула воды?