Фізика. 7 клас. Пістун

§ 10. Початкові відомості про будову речовини. Атоми й молекули

  • Якщо шматок крейди розламати навпіл, отримані уламки ще раз розламати і т.д., то чи існує межа поділу?
  • Як ви вважаєте, чи існують проміжки між частинками, з яких складаються різні тіла?

1. Існує багато явищ природи, які можна пояснити й зрозуміти лише знаючи будову речовини.

Питання про будову речовини цікавило вчених ще в стародавні часи. Так, у V ст. до н.е. давньогрецький учений Демокріт (460-370 рр. до н.е.) висловив думку про те, що речовина складається з невидимих найдрібніших частинок, розділених певними проміжками. Цю найменшу частинку речовини він назвав атомом. Слово «атом» — грецьке, що означає «неподільний». Інший давньогрецький учений Епікур (341-270 рр. до н.е.) далі розвинув ідеї Демокріта. Він уважав, що атоми безперервно рухаються і стикаються між собою. Погляди Демокріта та Епікура були викладені у поемі римського філософа і поета Лукреція Кара «Про природу речей». Але здогадки цих учених не відразу перетворилися в наукову теорію.

Демокріт

Епікур

Лукрецій Кар

Бо справедливість тієї чи іншої гіпотези міг підтвердити лише експеримент, який у ті далекі часи провести було неможливо.

Тому ідеї Демокріта та Епікура на багато століть були забуті. До них повернулися лише в XVII-XVIII ст., коли була створена теорія газів і були зроблені інші відкриття в науці.

2. Атоми за своїми розмірами настільки малі, що побачити їх неозброєним оком і навіть за допомогою найкращого оптичного мікроскопа неможливо. Встановлено, що атоми мають розмір приблизно 10-10 м, або 0,000 000 000 1 м. Щоб уявити цей розмір, розглянемо атом і поряд з ним горіх. Якщо уявно збільшити ці об’єкти так, щоб атом мав такий самий розмір, як горіх, то горіх буде розміром, як Земля.

З окремих атомів складаються різні хімічні елементи: Гідроген, Оксиген, Уран і т.д. На сьогодні відомо більше 110 різних хімічних елементів; їхні атоми відрізняються між собою розмірами, масою та іншими властивостями. За цією ознакою російський хімік Д. Менделєєв (1834-1907) склав періодичну систему хімічних елементів.

Атом — це найменша частинка хімічного елемента, яка не ділиться під час хімічних реакцій і зберігає його властивості. Останнє означає, що коли взяти краплю ртуті і окремо атом Меркурію, то вони будуть поводити себе однаково у різних хімічних реакціях.

Дмитро Менделєєв

Атоми можуть сполучатися у молекули. «Молекула» — латинське слово, означає «маленька маса». Молекулою називають найменшу частинку речовини, яка зберігає усі її хімічні властивості. Розуміти це слід так. Наприклад, візьмемо крейду — речовину, молекули якої складаються з одного атома Кальцію, одного атома Карбону та трьох атомів Оксигену (CaCO3). До складу молекули бензолу входять 6 атомів Карбону і 6 атомів Гідрогену (рис. 20). Молекули вітамінів, білків складаються з сотень тисяч і мільйонів різних атомів.

Рис. 20

3. Численні експерименти і теоретичні міркування показали, що атоми і молекули є найдрібнішими частинками, з яких складається речовина. Дрібніших частинок, які б визначали хімічні властивості речовин, не існує. Проте на початку ХХ ст. було встановлено, що атом теж має складну структуру: у центрі атома знаходиться атомне ядро, навколо якого рухаються електрони. Розрахунки англійського фізика Ернеста Резерфорда показали, що розмір ядра атома приблизно у сто тисяч разів менший від розміру атома. Тобто, якщо розміри атома збільшити до розмірів будинку, то ядро було б маковим зернятком у цьому будинку. Ядро атома, у свою чергу, складається з частинок, які називаються протонами і нейтронами, а останні складаються з кварків. Чи кварки уже є межею поділу і чи вони складаються з якихось структурних частинок — на сьогодні невідомо.

Атом, який втратив або приєднав один або декілька електронів, називається йоном. Так, метали складаються з йонів, які коливаються відносно деяких положень рівноваги — вузлів кристалічної решітки — та вільних електронів, що хаотично рухаються, утворюючи електронний газ.

Запитання для самоперевірки

  • 1. Чи існує межа поділу речовини?
  • 2. Що таке атом?
  • 3. Які приблизно розміри атомів?
  • 4. Що називають молекулою?
  • 5. Чи можна поділити атом на дрібніші частинки у ході хімічної реакції? А — молекулу?
  • 6. З яких атомів складається молекула води; бензолу?
  • 7. Чи можете ви навести порівняння, що дає змогу уявити розмір атома?
  • 8. Чому різні речовини — вода, мідь, скло — здаються нам суцільними?
  • 9. До яких пір буде розтікатися крапля олії, поміщена на поверхню води у широкій посудині? Відповідь обґрунтуйте.

Завдання 5

  • 1*. Як, знаючи об’єм краплі олії, визначити розмір молекули олії? Проведіть відповідний експеримент.
  • 2. Скільки приблизно атомів уміщається на відрізку завдовжки 1 м, якщо їх розташувати впритул один до одного?