>>> Перейти на полный размер сайта >>>

Учебник для 7 класса

ХИМИЯ

       

§ 5. Химия и физика

Одним из общих вопросов химии и физики является рассмотрение строения веществ и движения тех частиц, из которых вещества состоят. Показателен тот факт, что самые первые шаги в изучении физики вы делаете, получая первоначальные сведения о строении вещества, имеющие непосредственное отношение как к физике, так и к химии. Основное положение заключается в том, что все вещества состоят из мельчайших частиц. Это могут быть молекулы, атомы или ионы.

Молекула — это мельчайшая частица вещества, определяющая его свойства.

Из молекул состоят такие хорошо знакомые вам вещества, как вода, уксусная кислота, сахар и углекислый газ.

Большинство твердых веществ находится в кристаллическом состоянии. Частицы вещества в кристаллах расположены в строго определенном порядке. Если соединить их воображаемыми линиями, получается правильная геометрическая фигура, называемая кристаллической решеткой. На рисунке 41 изображены модель кристаллической решетки иода и образец этого вещества. Вы думали, что иод — это жидкость? Не следует путать: в вашей домашней аптечке есть йодная настойка — раствор кристаллического вещества иода в этиловом спирте. Двойные шарики фиолетового цвета в модели кристаллической решетки — это и есть молекулы иода I2.

Рис. 41.
Модель кристаллической решетки иода и кристаллы этого вещества

Доказательством того, что многие вещества состоят из молекул, может служить явление диффузии (от лат. diffusio — распространение, растекание).

Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называют диффузией.

Лабораторный опыт

На расстоянии 3 метров от вас ваш помощник распыляет вверх в течение 2 секунд освежитель воздуха или дезодорант-аэрозоль (рис. 42). Определите время с момента распыления до того момента, когда вы почувствуете запах ароматизатора. Рассчитайте скорость распространения газообразного вещества.

Рис. 42.
Дезодорант, выпущенный из баллончика

Явление диффузии можно объяснить только тем, что между молекулами вещества имеются промежутки, в которые могут проникать молекулы другого вещества. Поэтому, к примеру, газообразное вещество распространяется в воздухе самопроизвольно.

Примерно такое же явление происходит при растворении в воде сахара.

Явление диффузии доказывает, что частицы, из которых состоит вещество, находятся в непрерывном движении. Это обусловливает еще одно интересное физическое явление — броуновское движение.

Английский ботаник Роберт Броун в 1827 г. изучал строение пыльцы растений. Наблюдая в микроскоп за крупинками пыльцы в капле воды, ученый с удивлением заметил, что пылинки хаотически перемещаются, словно живые.

Беспорядочное движение мельчайших частиц в жидкой или газообразной среде называется броуновским.

Может быть, крупинки цветочной пыльцы и вправду могут двигаться? Давайте проверим это с помощью лабораторного эксперимента. Для этого вам понадобится микроскоп и немного черной туши.

Лабораторный опыт

Нанесите на предметное стекло каплю чистой воды и с помощью кисточки подкрасьте ее очень небольшим количеством черной туши, предварительно разведенной водой до светло-серого цвета. Накройте каплю покровным стеклом. Перемещая тубус микроскопа, добейтесь четкого изображения. Вы увидите, как черные частицы туши совершают самопроизвольное движение. Но ведь их-то точно нельзя назвать живыми! Подобный опыт поставил выдающийся французский ученый Ж. Б. Перрен. Он зарисовал движение частиц примерно так, как показано на рисунке 43.

Рис. 43.
Броуновское движение частиц туши в воде

Опыт Перрена стал еще одним убедительным доказательством существования молекул. Он показал, что причина броуновского движения состоит в непрерывном, никогда не прекращающемся движении молекул жидкости или газа. Разумеется, крупинки твердого вещества во много раз больше молекул, которые нельзя увидеть в микроскоп. Однако они испытывают постоянные столкновения с молекулами жидкости, что и заставляет их перемещаться.

Молекулы веществ, как вы знаете, состоят из еще более мелких частиц — атомов.

Атомы — это мельчайшие электронейтральные частицы, из которых состоят молекулы веществ.

Есть вещества, которые состоят не из молекул, а из атомов. К ним относятся алмаз, графит, кремний, кварц, сапфир и рубин. Из отдельных атомов состоят газы, которые называют благородными (гелий, неон). Модели кристаллических решеток некоторых веществ атомного строения и их образцы изображены на рисунке 44.

Рис. 44.
Кристаллические решетки и образцы:
а - алмаза; б - графита; в - кварца

Большое число веществ состоит не из молекул или атомов, а из ионов.

Ионы — это положительно или отрицательно заряженные частицы, образовавшиеся из атомов.

Поваренная соль, сода, перманганат калия (в быту называют марганцовкой) — это вещества, состоящие из ионов. Модели кристаллических решеток веществ ионного строения и образцы соответствующих природных веществ вы можете рассмотреть на рисунке 45.

Рис. 45.
Модели кристаллических решеток и образцы природных минералов:
а - хлорид натрия (минерал галит); б - фторид кальция (минерал флюорит)

В предыдущем эксперименте вы наблюдали диффузию молекул дезодоранта в воздухе. Нетрудно увидеть диффузию в водном растворе веществ, состоящих из ионов.

Лабораторный опыт

В стеклянный стакан или пол-литровую банку с водой бросьте несколько кристалликов марганцовки. Вскоре появятся малиновые разводы: вещество при растворении постепенно окрашивает воду (рис. 46). Через некоторое время цвет жидкости станет совершенно однородным.

Рис. 46.
Диффузия окрашенных ионов вещества в водном растворе

На скорость диффузии веществ существенное влияние оказывает температура. Предыдущий эксперимент можно провести в двух сосудах, один из которых поместить в холодильник, второй оставить в комнате. Как вы думаете, в каком из сосудов однородным раствор станет быстрее?

Таким образом, по составу различают вещества молекулярного и немолекулярного строения (схема 2).

Схема 2

Вопросы и задания

  1. Какие частицы называют молекулами? атомами?
  2. Что такое диффузия? Как обнаруживается диффузия пахучих веществ? Почему?
  3. Что такое ионы? Какие вещества состоят из ионов? Характерна ли диффузия для таких веществ?
  4. Что такое броуновское движение? Как опытным путем смоделировать броуновское движение? Что доказывает это движение?
  5. Какое оборудование нужно использовать для наблюдения броуновского движения?
  6. Возьмите полстакана кипяченой воды и добавьте чайную ложку сахара. Не перемешивая содержимое стакана, попробуйте воду на вкус. Постепенно при растворении кристалликов сахара молекулы этого вещества проникают между молекулами воды. Периодически пробуйте вкус раствора. Как он изменяется? Процессы растворения и диффузии ускоряются при перемешивании.

Рейтинг@Mail.ru