Природоведение. 5 класс. Ярошенко

Этот учебник можно скачать в PDF формате на сайте тут.

§ 8. Атомы и молекулы

Изучение параграфа поможет вам:

  • объяснять, что такое атомы и молекулы;
  • различать понятия атом и молекула;
  • выяснить причины отличий между агрегатными состояниями вещества;
  • приводить примеры диффузии и объяснять её причины.

Две ступени к познанию природы — ознакомление с характеристиками физических тел и физическими свойствами веществ — вами успешно пройдены. Продолжайте узнавать, из чего состоят вещества.

Атомы. Догадку о существовании атомов высказывали древние мыслители свыше 2000 лет назад. И лишь в XVIII в. учёные доказали их существование. Сейчас известно 118 видов атомов. Атомы одного вида имеют одинаковое строение и свойства несмотря на то, в состав какого вещества они входят. Каждому виду атомов присвоено собственное название. Его пишут с большой буквы. В 5 классе вы ознакомитесь с веществами, образованными из атомов Оксигена, Гидрогена, Карбона.

Атом Гидрогена

Атомы — наименьшие частички вещества.

У каждого вида атомов свои, характерные лишь для него, строение и свойства. Все виды атомов, существующие в природе, уже известны. Но учёные с помощью самого современного оборудования продолжают открывать новые виды атомов, которые в природе отсутствуют.

Атомы — строительный материал молекул. Атомы одного вида могут соединяться между собой или с другими атомами и образовывать молекулы. Молекулы кислорода состоят лишь из атомов Оксигена. В состав воды входят атомы Оксигена и Гидрогена.

Все органические вещества содержат атомы Карбона. Атомы некоторых видов присутствуют в составе миллионов веществ!

Атом Карбона

Как видите, одни и те же атомы Оксигена, соединённые по-разному, образуют молекулы разных веществ. В природе молекулы большинства веществ содержат атомы Карбона и Гидрогена. В живой и неживой природе довольно распространены атомы Оксигена.

Атомы нельзя увидеть даже под микроскопом. Образование молекул из атомов можно смоделировать с помощью разноцветных шариков.

Молекулы. На рис. 15 смоделировано образование молекул кислорода, воды, метана (основного вещества природного газа) и углекислого газа. Как видите, молекула кислорода образуется из двух атомов Оксигена. Молекула воды — из двух атомов Гидрогена и одного атома Оксигена. В молекуле метана имеется один атом Карбона и четыре атома Гидрогена. В состав молекулы углекислого газа входят один атом Карбона и два атома Оксигена.

Рис. 15. Моделирование молекул

Вспомните известные вам доказательства существования молекул.

Известное вам тело сахар-рафинад состоит из вещества сахарозы. Рафинад можно измельчить до состояния сахарной пудры, но она, как и сахар-рафинад, будет иметь белый цвет и сладкий вкус, хорошо растворяться в воде. Как и сахар-рафинад, сахарная пудра образована из сахарозы.

А что изменится, если сахар-рафинад растворить в воде? На первый взгляд, он исчезает. Попробовав полученный раствор, вы ощутите сладкий вкус сахарозы. Следовательно, сахароза никуда не исчезла. Просто при растворении удалось измельчить сахарозу на невидимые частицы — молекулы. Они сохраняют её свойства, в частности сладкий вкус.

Молекула — это наименьшая частица вещества, определяющая его свойства.

Представить размеры молекулы вам поможет следующее сравнение: молекула во столько раз меньше, чем яблоко, во сколько Земля больше яблока.

Многие вещества состоят из молекул. Это известные вам вещества — вода, кислород, сахароза, лимонная кислота, углекислый газ и др.

Молекулы одного вещества одинаковы по размеру, составу и свойствам. Как бы близко молекулы не размещались, между ними всегда остаются промежутки.

Причины различия между агрегатными состояниями вещества. Молекулы находятся в непрерывном движении, взаимодействуют между собой, притягиваются и отталкиваются одна от другой. В твёрдых веществах движение молекул незначительное. Это объясняется очень малыми расстояниями между молекулами и сильным их притяжением друг к другу (рис. 16, а).

В жидких веществах расстояние между молекулами в десятки раз больше, чем в твёрдых веществах, а притяжение меньше (рис. 16, б). Это позволяет молекулам свободно перемещаться относительно друг друга. Такие вещества легко перелить из одной посуды в другую.

В газообразных веществах молекулы располагаются на расстояниях в тысячи раз больше, чем в жидкостях (рис. 16, в). На таких расстояниях притяжение очень слабое. Поэтому ничто не мешает молекулам быстро двигаться, они легко перемещаются на значительные расстояния.

Рис. 16. Расстояния между молекулами в веществах: а — твёрдых; б — жидких; в — газообразных

Диффузия. Реальное существование и перемещение молекул в телах подтверждает явление диффузии.

Диффузия — взаимное распространение частиц одного вещества между частичками другого.

Проведём опыт (рис. 17). Наполним химический стакан наполовину водой и добавим одну-две капли йодной настойки. (Йодную настойку, имеющую коричневый цвет, готовят из твёрдого вещества — йода, воды, спирта и используют для дезинфекции ран). В ходе наблюдения обнаружим, что постепенно вода приобретает коричневую окраску, хотя стакан стоит неподвижно и его содержимое не перемешивали. Почему же жидкость в стакане окрашивается? Объясняется это движением молекул йода между молекулами воды.

Рис. 17. Диффузия молекул йода в бесцветной прозрачной воде

Явление диффузии доказывает, что молекулы движутся. Ещё быстрее диффузия протекает в газах. Стоит распылить освежитель воздуха в одном конце комнаты, как запах распространяется по всему помещению. Медленнее всего диффузия происходит в твёрдых веществах.

На диффузию также влияет температура. Чем выше температура, тем активнее происходит диффузия.

Диффузия, возникающая в результате распыления освежителя воздуха

Копилка знаний

Одним из методов изучения природы является моделирование. Оно заключается в создании моделей и проведении с ними экспериментов.

Модель — искусственное тело, созданное для исследования свойств некоторого тела или явления. Часто моделями служат уменьшенные копии разных физических тел живой и неживой природы. Так, глобус — модель нашей планеты. К моделям относятся игрушечные машинка, самолёт, ракета и кукла.

Необходимость в моделировании также обусловлена тем, что многие тела и явления непосредственно наблюдать невозможно. Тогда их заменяют моделями.

Станьте исследователями природы

Наблюдать диффузию веществ, которые не различаются по цвету, невозможно. Но её можно смоделировать.

Возьмите полстакана фасоли белого цвета и полстакана сахара-песка. Фасолины и крупинки сахара условно принимаем за молекулы двух разных веществ. Сахар всыпьте в стакан с фасолью и перемешайте. Хоть мы и взяли по полстакана фасоли и сахара, их смесь не будет занимать стакан полностью. Ведь сахар-песок заполнит промежутки между фасолинами. Теперь его крупинки распределены по всему объёму стакана с фасолью. Подобно этому в процессе диффузии частицы одного вещества заполняют промежутки между частицами другого вещества.

Проверка знаний

1. Из чего состоят молекулы?

2. Как называются наименьшие частицы вещества, определяющие его свойства?

3. Приведите примеры веществ, состоящих из молекул.

4. Чем объясняются разные агрегатные состояния веществ?

5. Какое явление называют диффузией? Приведите примеры.

6. В составе малых групп обсудите вопрос, почему из сравнительно небольшого количества видов атомов образовались и существуют свыше 10 миллионов веществ.

7. Проведите наблюдение за смешиванием чая и молока. Опишите происходящее явление.

8. На рисунке — три химических стакана. В них положили по 2 кусочка сахара-рафинада и налили одинаковые объёмы воды, но разной температуры.

В каком стакане температура была наиболее высокая, а в каком — самая низкая? Поясните, что из изображённого на рисунке помогло вам с ответом.