Строение вещества. 7-й класс

Малиновская Наталья Васильевна , преподаватель физики

Статья отнесена к разделу: Преподавание физики

Тип урока: урок изучения нового материала

Цели урока:

Образовательные: изучить смысл понятий – вещество, простые вещества, сложные вещества, молекула (атом); изучить состав молекул (водород, кислород, вода).

Развивающие: развивать наблюдательность, грамотную речь, формировать умение делать выводы из наблюдений.

Воспитывающие: воспитывать интерес к изучению физики, трудолюбие на примере из жизни ученых

Оборудование : Приборы и материалы для демонстрационного и фронтального экспериментов: стакан с водой, 3 пустых стакана, стальной шарик, кольцо, спиртовка, акварельные краски, масло, стакан воды, воздушный шарик, колба с водой, пробкой и стеклянной трубкой, штатив,несколько моделей кристаллических решеток; для каждого ученика – салфетка, пузырек со спиртом (одеколоном), стакан с водой, крупинка марганцовки,5 маленьких сосудов, стакан с чистой водой, модели молекул воды,пространственные кристаллические решетки.

Ход урока.

I. Организационный момент –

приветствие, подготовка класса к уроку; мотивация учебной деятельности.

II. Проверка знаний по пройденным ранее темам

1 . - фронтальный опрос

Что называется «физическим телом»? (каждое из окружающих нас тел )

Что называют «веществом» в физике? (то, из чего состоят физические тела )

Что такое «явление»? (изменения, происходящие с физическими телами )

Приведите примеры тел, назовите вещество, из которого состоит тело (стакан –стекло)

- Назовите физические явления (плавление льда, листопад, гроза)

- Что характеризует температура? Каким прибором она измеряется? (степень нагретости тела, измеряется термометром).

III. Изучение нового материала (метод – беседа с постановкой проблемных вопросов).

Вступительное слово учителя.

В древности большинство людей принимало мифические представления о мире как реальность, не вызывающую сомнений. Но уже в YI веке до н.э. некоторые люди перестали верить в мифы и стали самостоятельно размышлять над вопросами об окружающем мире и искать на них ответы.

Человек с давних времен пытался объяснить все загадочное, с чем встречался.Наблюдая за природой, он стремился раскрыть ее тайны. Вы, конечно же, ежедневно сталкиваетесь с различными физическими явлениями и в большинстве случаев можете предсказать, как они закончатся.Попробуйте предсказать результат:

если бросить мяч вверх, то он через некоторое время…

если капнуть каплю краски в стакан с водой, то …

если нагреть лед, то …

Окружающие нас тела имеют определенные свойства: кирпич твердый, а пластилин мягкий. При нагревании лед тает, превращается в воду. Почему это происходит? Как обычно отвечают люди на вопросы о природе вещей? Это что? Это гвоздь. А он из чего сделан? Из железа. А железо из чего сделано? Железо – из жедеза, и все. Предположим, что вам необходимо сконструировать космический корабль, который совершит полет в космос.Что нужно знать для этого? (Свойства материалов, из которых он должен состоять). А какие знания необходимо иметь для создания материалов с заданными свойствами? (надо знать строение вещества) .

Составление схемы строения вещества:

ТЕЛО - ВЕЩЕСТВО - ???

Постановка проблемного вопроса - КАКОВО СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА?

Сообщение темы и цели урока.

Проведем несколько опытов.

1 опыт. Сожмем руками воздушный шар. Что с ним произошло? (он уменьшился в объеме). Объясните, почему? (воздух состоит из частиц, между ними есть промежутки).

2 опыт (фронтальный) – учащимся предлагается капнуть на лист салфетки каплю пахучей жидкости (спирт, одеколон) и понаблюдать за пятном на бумаге, а затем объяснить, куда исчезло пятно. (спирт состоит из частиц, которые покинули поверхность салфетки)

3 опыт - Возьмем металлический шарик и кольцо.Легко ли проходит металлический шарик сквозь кольцо? (да ). Подержим его в пламени спиртовки. Проходит ли теперь шарик сквозь кольцо? (нет ).

Почему? (при нагревании увеличился объем тела )

4 опыт. Колбу с водой закроем пробкой, в которую вставлена узкая стеклянная трубка. При нагревании воды в колбе уровень воды в трубке повышается, при охлаждении - понижается. На этом основан принцип действия обычного термометра для измерения температуры. В трубке термометра находится ртуть или спирт. Вывод: При нагревании жидкости расширяются.

5 опыт (результат будем заносить в рабочую тетрадь по физике, 7 кл стр. 11.- деление вещества на мельчайшие частицы). Растворим маленькую крупинку марганцовки в воде, налитой в стакан. Отольём немного окрашенной воды в другой стакан и дольём в него чистую воду. Что наблюдаем? (раствор окрашен слабее ). Повторим предыдущее действие несколько раз. Что теперь наблюдаем? (Раствор окрашен ещё слабее). Каков был размер крупинки марганца? (онамаленькая). Какое основное свойство сохранились в растворе (окраска ).Что вы можетесказать о размерах частиц марганца, которые находятся в воде? (Они малы).

Сделайте вывод о строении вещества… Вещество состоит из отдельных частиц.

Каковы размеры этих частиц? Частицы, из которых состоят вещества.очень маленькие. Каково количество частиц даже в внебольшом количестве вещества? Частиц в веществе очень много.

Название мельчайшей частицы вещества - молекула.

Какую частицу называют молекулой? Молекула – мельчайшая частица вещества .

Молекула - от лат “moles” - масса с уменьшительным суффиксом “cula” - массочка. Сам термин появился в 1647 г. (фр. ученый Пьер Гассенди).

Самая малая частица воды – молекула воды. Самая малая частица соли – молекула соли. Молекулы сохраняют основные свойства вещества. Молекула соли – солёная. Молекула зеленой краски – зеленая.

А как вы думаете, молекулы различных веществ одинаковы или нет? (нет)

Что вы можете сказать о молекулах одного и того же вещества?Лед, вода и водяной пар состоят из одних и тех же молекул или нет? (да).

Почему? (Потому что это одно и то же вещество, но в разном виде).

Вывод: Молекулы разных веществ различны. Молекулы одного вещества одинаковы.

Каковы же размеры молекул? Известно, что из пшеницы получают муку. Капля масла, растекаясь по поверхности воды, может образовать плёнку, толщина которой в десятки тысяч раз меньше диаметра человеческого волоса. Но в крупинке воды и в толще масляной плёнки содержится не одна, а много молекул. Значит, размеры молекул этих веществ ещё меньше, чем размеры крупинки муки и толщина плёнки. Давайте попробуем представить их размеры. Молекула во столько раз меньше яблока среднего размера, во сколько раз яблоко меньше земного шара.

Можно ли увидеть молекулыс помощью наших органов зрения? (нет)

Почему? (их размеры очень малы).

Тем не менее, оказывается, есть частицы, из которых, в свою очередь, состоят и молекулы – они называются атомами.

Вывод: Молекулы состоят из атомов .

Завершение схемы строения вещества (записываем в тетрадь ):

ТЕЛО – ВЕЩЕСТВО – МОЛЕКУЛЫ – АТОМЫ - ??? (продолжение следует…)

В рабочих тетрадях по физике 7 кл, стр. 12 учащиеся выполняют задание № 2 «Допишите предложения» - самостоятельно, с последующей проверкой.

Сведения из истории : (возможно выступление учащегося с заранее подготовленным материалом). Древнегреческий ученый Демокрит впервые высказал гениальное предположение о том, что все тела состоят из мельчайших неделимых и неизменных частичек - атомов, которые находятся в движении и, взаимодействуя между собой, образуют все тела природы. Наблюдая различные природные явления, Демокрит пришел к убеждению, что тела только кажутся нам сплошными, на самом же деле они состоят из мельчайших частиц, но они настолько малы, что увидеть их невозможно. Демокрит предполагал, что у различных тел эти частицы различны по форме. Он назвал эти мельчайшие частички “атомами”, что по-гречески означает “неделимые”. Таким образом, древние ученые высказали многое из современных представлений о строении вещества. В ту пору их высказывания являлись, конечно, лишь гениальными догадками, основанными на наблюдениях, но не подтвержденными никакими экспериментальными фактами.

Ответьте на вопрос: Мы не видим молекулы или атомы. Тела нам представляются сплошными. Каким же образом было доказано их существование? (на основании опытов и наблюдений высказывались гипотезы) . Только наука XX в. предоставила многочисленные прямые доказательства существования атомов и молекул. Атомы можно увидеть в самые современные электронные и ионные микроскопы!

Атомы каждого вида принято обозначать специальными символами. Например: (записываем на доске и в тетрадях): “О – атом кислорода, H – атом водорода».

Молекулы также обозначаются специальными символами. Объяснение строения молекул воды с применением модели: рассмотрение моделей молекул воды.

- Атомов в природе чуть больше 100, но их комбинации создают различные вещества, которое окружают нас. В природе 88 атомов, остальные получены в лабораториях. Существуют молекулы-гиганты, в которых содержатся тысячи и сотни тысяч атомов. Это молекулы полимеров. При помощи шариков можно конструировать модели молекул.

- М.В. Ломоносов (1711-1765) - великий просветитель и основатель науки в России,который своим титаническим трудом сделал очень много открытий во многих областях науки, писал, что молекула может быть однородной и разнородной.

Если какое-либо вещество состоит из одинаковых молекул, то его называют простым. Если вещество состоит из молекул, построенных из различных атомов, его называют сложным . Есть тела, молекулы которых состоят из одного атома (алмаз, графит), существуют молекулы, состоящие из двух атомов. Например: О 2 – молекула кислорода. Она состоит из 2-х атомов кислорода. Н 2 – молекула водорода. Она состоит из 2-х атомов водорода. Н 2 О – молекула воды. Она состоит из 2-х атомов водорода и одного атома кислорода. . Вместе с тем существуют молекулы-гиганты, в которых содержатся тысячи и сотни тысяч атомов. Это молекулы полимеров. При помощи шариков можно конструировать модели молекул. (Демонстрация пространственных кристаллических решеток).

В современном мире с использованием новейшего оборудования изучены свойства таких молекул-гигантов, из которых состоит вещество «фуллерен».Дополнительный материал: фуллерены - это совершенно новый тип молекулярной формы углерода. Учащийся может заранее подготовить небольшое сообщение с информацией об истории открытия фуллеренов, их структурных, физических и химических свойствах, а также области их применения.

Как вы считаете – атомы – это самые мельчайшие частицы вещества? (мнения могут разделиться, тогда учитель сам сообщает о строении атома). Существуют ещё более мелкие частицы (протоны, нейтроны, электроны), о которых вы узнаете в 8 классе.

Итог этапа изучения нового материала - с какими новыми понятиями вы сегодня встретились на уроке?

IV. Закрепление изученного(фронтальный опрос).

Из чего состоит вещество? (вещество состоит из частиц)

Почему частицы, из которых состоит вещество, нельзя наблюдать невооруженным глазом?, (они очень маленькие)

Что вы знаете о количестве частиц, составляющих вещество? (их очень много).

Что происходит с телами при их нагревании? При охлаждении? (при нагревании тела расширяются, при охлаждении – сжимаются)

Объясните эти утверждения с точки зрения внутреннего строения вещества.

Приведите примеры из своего жизненного опыта, доказывающие эти утверждение (учащиеся приводят примеры из своего опыта).

Выполнение заданий из сборника задач по физике, В.И. Лукашик №№ 40, 43, 44, 45, 49, 50 – устно- решение качественных задач.

V. Проверка усвоения изученного материала.

Кратковременная самостоятельная работа (с последующей самопроверкой и выставлением оценки за работу

5 верных ответов – оценка «5»

4 верных ответа – оценка «4»

3 верных ответа – оценка «3»

если 2 или 1 верный ответ –необходимо повторить изученный материал

Поставить на листочках с выданными заданиями «+», если ответ «да», «-», если ответ «нет».

I вариант

Вещество состоит из маленьких частиц, которые можно увидеть - (нет).

Молекулы холодной и горячей воды различны - (нет).

При нагревании вещества промежутки между его частицами увеличиваются + (да).

Атомы состоят из молекул - (нет).

Молекула водорода состоит из двух атомов водорода + (да)

II вариант

Объем тела при нагревании уменьшается - (нет).

При сжатии газа уменьшаются размеры молекул - (нет).

Молекулы водяного пара отличаются от молекул воды - (нет).

Молекулы состоят из атомов + (да).

Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода + (да)

V. Домашнее задание (с комментарием, дифференцированное)

Для всех - Изучить параграфы 7, 8, ответить на вопросы.

Для желающих - Изготовить модель молекулы воды

Провести опыт с каплей масла (лучше машинного) по определению размеров молекулы масла,

Написать мини-сочинение «В мире молекул».

VI. Итог урока.

Рефлексия (что было непонятно, что понравилось на уроке, что не понравилось?)

Выставление оценок за урок.

Литература:

Кабардин О.Ф. История развития физики и развитие представлений о мире: элективный курс: 10-11 класс: учеб.пособие / О.Ф.Кабардин. – М., Астрель: Транзиткнига, 2005. – 318, с,:ил.

Рабочая тетрадь по физике: 7 класс: к учебнику А. В. Пёрышкина «Физика 7 класс»/ Р. Д. Минькова, В. В. Иванова.-2-е изд., стереотип. – М.: Издательство «Экзамен», 2010. – 142, с.

Сборник задач по физике: 7-9 кл.: к учебникам А. В. Пёрышкина и др. «Физика. 7 класс», «Физика. 8 класс», «Физика. 9 класс»/ А. В. Пёрышкин; Сост. Н. В. Филонович.-5-е изд., стереотип. – М.: Издательство «Экзамен», 2010. – 190,

Сборник задач по физике. 7-9 классы: пособие для учащихся общеобразоват. учреждений / В. И. Лукашик, Е. В. Иванова. – 24-е изд. – М.: Просвещение, 2010. – 240 с.: ил.

Универсальные поурочные разработки по физике: 7 класс. – 2-е изд.,перераб. И доп. – М.: ВАКО, 2010. – 304 с. – (В помощь школьному учителю).

Физика. 7 кл.: учеб.для общеобразоват. учреждений/А. В. Пёрышкин. – 14-е изд., стереотип. – М. Дрофа, 2010. – 192 с.:ил.

Атомы и молекулы. Атомно – молекулярное учение. Вещества молекулярного и немолекулярного строения

I. Новый материал

Эта лекция будет посвящена следующим понятиям: "атом", "молекула", "вещества молекулярного и немолекулярного строения", "атомно-молекулярное учение".

Древнегреческий философ Демокрит 2500 лет назад высказал мысль о том, что все тела в природе состоят из мельчайших невидимых, непроницаемых, неделимых, вечно движущихся частиц – атомов. Слово "атом” в переводе означает "неделимый”. Позднее, в средние века, учение об атомах преследовалось религией, которая тормозила развитие науки в целом, и химии в частности.

Учение о молекулах и атомах было разработано в середине 18 века великим русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711 – 1765 гг.) Он утверждал, что тела в природе состоят из корпускл (молекул), в состав которых входят элементы (атомы). Многообразие веществ ученый прозорливо объяснял соединением разных атомов в молекулах и различным расположением атомов в них. Удивительно верной и смелой для того времени была мысль М. В. Ломоносова о том, что некоторые корпускулы (молекулы) могут состоять из одинаковых элементов (атомов). Учение об атомах получило дальнейшее развитие в трудах известного английского ученого Джона Дальтона (1766 – 1844 гг.).

МОЛЕКУЛЫ И АТОМЫ

Можно ли опытным путем доказать, что молекулы состоят из атомов?

То, что атомы действительно существуют, подтверждают многие химические реакции. Так, например, при пропускании постоянного тока через воду в одной из трубок прибора собирается газ, в котором тлеющая лучинка ярко вспыхивает. Это кислород. В другой трубке собирается вдвое больше газа, который от зажженной лучинки загорается. Это водород.

Схема аппарата для разложения воды (аппарат Гофмана)

Объяснить это явление можно так. Мельчайшая частица воды – молекула состоит из 2 атомов водорода и одного атома кислорода. При пропускании постоянного тока через воду ее молекулы распадаются и образуются химически неделимые частицы – атомы кислорода и водорода. Затем атомы соединяются по два, и из двух молекул воды образуется одна – двухатомная молекула кислорода и две водорода.

Некоторые представления об атомах и молекулах, высказанные М. В. Ломоносовым за полвека до Д. Дальтона, оказались более достоверными и научными. Например, английский ученый категорически отрицал возможность существования молекул, состоящих из одинаковых атомов. Его взгляды отрицательно сказались на развитие химии.Учение о молекулах и атомах окончательно было принято только в 1860 г. на Всемирном съезде химиков в Карлеруэ.

Итак, что такое молекулы и атомы?

Молекулы – мельчайшие частицы вещества, состав которых и химические свойства такие же, как у данного вещества. Молекулы – предельный результат механического дробления вещества.

Атомы – это мельчайшие химически неделимые частицы, из которых состоят молекулы. Молекулы, в отличие от атомов, являются химически делимыми частицами.

Молекулярные вещества

Молекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются молекулы

Молекулы - наименьшая частица молекулярного вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства.

Молекулярные вещества имеют низкие температуры плавления и кипения и находятся в стандартных условиях в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Например: Вода - жидкость, tпл=0°С; tкип=100°С

Вода – самое известное и весьма распространенное вещество на нашей планете: поверхность Земли на 3/4 покрыта водой, человек на 65 % состоит из воды, без воды невозможна жизнь, так как в водном растворе протекают все клеточные процессы организма. Вода – молекулярное вещество. Это одно из немногих веществ, которое в природных условиях встречается в твердом, жидком и газообразном состояниях, и единственное вещество, для которого в каждом из этих состояний есть свое название.
Особенностями строения воды вызваны ее необычные свойства. Например, при замерзании вода увеличивается в объеме, поэтому лед плавает в своем расплаве – жидкой воде, а наибольшая плотность воды наблюдается при 4 oС, поэтому зимой большие водоемы до дна не промерзают. На свойствах воды основана и сама шкала температур Цельсия (0 o – температура замерзания, 100 o – температура кипения). С причинами этих явлений и с химическими свойствами воды вы познакомитесь позже.
Немолекулярные вещества

Немолекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются атомы или ионы .

Ион - это атом или группа атомов, обладающих положительным или отрицательным зарядом.

Например: Na+, Cl-.

Немолекулярные вещества находятся в стандартных условиях в твердом агрегатном состоянии и имеют высокие температуры плавления и кипения.

Например: Поваренная соль - твердое вещество, tпл=801°С; tкип=1465°С; Железо

Железо – серебристо-белый, блестящий, ковкий металл. Это немолекулярное вещество. Среди металлов железо занимает второе место после алюминия по распространенности в природе и первое место по значению для человечества. вместе с другим металлом – никелем – оно образует ядро нашей планеты. Чистое железо не имеет широкого практического применения. Знаменитая Кутубская колонна, расположенная в окрестностях Дели, высотой около семи метров и весом 6,5 т, имеющая возраст почти 2800 лет (она поставлена в IX в. до н. э.) – один из немногих примеров использования чистого железа (99,72 %); возможно, что именно чистотой материала и объясняется долговечность и коррозионная устойчивость этого сооружения.

В виде чугуна, стали и других сплавов железо используется буквально во всех отраслях техники. Его ценные магнитные свойства используются в генераторах электрического тока и электромоторах. Железо является жизненно необходимым элементом для человека и животных, так как оно входит в состав гемоглобина крови. При его недостатке клетки тканей получают недостаточно кислорода, что ведет к очень тяжелым последствиям.

Атомно-молекулярное учение

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый Ломоносов. Сущность учения Ломоносова можно свести к следующим положениям.

1. Все вещества состоят из «корпускул» (так Ломоносов называл молекулы).

2. Молекулы состоят из «элементов» (так Ломоносов называл атомы).

3. Частицы - молекулы и атомы - находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ - из различных атомов.

Атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. В своей основе учение Дальтона повторяет учение Ломоносова. Вместе с тем оно развивает его дальше, поскольку Дальтон впервые пытался установить атомные массы известных тогда элементов. Однако Дальтон отрицал существование молекул у простых веществ, что по сравнению с учением Ломоносова является шагом назад. По Дальтону, простые вещества состоят только из атомов, и лишь сложные вещества - из «сложных атомов» (в современном понимании - молекул). Отрицание Дальтоном существования молекул простых веществ мешало дальнейшему развитию химии. Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в- середине XIX в.Молекула - это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением. Атом - наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлениям: атом - это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов. Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру.

Основные положения атомно-молекулярного учения можно сформулировать так:

- Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением.
- Между молекулами имеются промежутки, размеры которых зависят от агрегатного состояния вещества и температуры. Наибольшие расстояния имеются между молекулами газов. Этим объясняется их легкая сжимаемость. Труднее сжимаются жидкости, где промежутки между молекулами значительно меньше. В твердых веществах промежутки между молекулами еще меньше, поэтому они почти не сжимаются.
- Молекулы находятся в непрерывном движении. Скорость движения молекул зависит от температуры. С повышением температуры скорость движения молекул возрастает.
- Между молекулами существуют силы взаимного притяжения и отталкивания. В наибольшей степени эти силы выражены в твердых веществах, в наименьшей - в газах.
- Молекулы состоят из атомов, которые, как и молекулы, находятся в непрерывном движении.
- Атомы одного вида отличаются от атомов другого вида массой и свойствами.
- При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических, как правило, разрушаются.
- У веществ с молекулярным строением в твердом состоянии в узлах кристаллических решето находятся молекулы. Связи между молекулами, расположенными в узлах кристаллической решетки, слабые и при нагревании разрываются. Поэтому вещества с молекулярным строением, как правило, имеют низкие температуры плавления.
- У веществ с немолекулярным строением в узлах кристаллических решеток находятся атомы или другие частицы. Между этими частицами существуют сильные химические связи, для разрушения которых требуется много энергии. Поэтому вещества с немолекулярным строением имеют высокие температуры плавления.

Объяснение физических и химических явлений с точки зрения атомно-молекулярного учения. Физические и химические явления получают объяснение с позиций атомно-молекулярного учения. Так, например, процесс диффузии объясняется способность молекул (атомов, частиц) одного вещества проникать между молекулами (атомами, частицами) другого вещества. Это происходит потому, что молекулы (атомы, частицы) находятся в непрерывном движении и между ними имеются промежутки. Сущность химических реакций заключается в разрушении химических связей между атомами одних веществ и в перегруппировке атомов с образованием других веществ.

II. Закрепление

1. Дайте ответы на следующие вопросы:
2. Назовите имя древнегреческого философа, который высказал мысль о том, что все тела в природе состоят из мельчайших невидимых, непроницаемых, неделимых, вечно движущихся частиц – атомов.
3. Назовите имя великого русского учёного, основоположника учения о молекулах и атомах.
4. Дайте определение молекуле.
5. Дайте определение атому.
6. Какие вещества относят к веществам молекулярного строения? Приведите примеры веществ.
7. Какие вещества относят к веществам немолекулярного строения? Приведите примеры веществ.
8. Какими свойствами характеризуются веществамолекулярного строения?
9. Какими свойствами характеризуются веществанемолекулярного строения?
10. Как объяснить физические и химические явления с точки зрения атомно-молекулярного учения?

Атомы – очень маленькие частицы, их размер лежит в пределах от одного до пяти ангстрем (обозначается – Аo .). Один ангстрем – это 10–10 метра. Размер кристаллика сахара приблизительно 1 мм, такой кристаллик больше любого из входящих в его состав атомов примерно в 10 миллионов раз. Чтобы лучше представить себе, насколько маленькими частичками являются атомы, рассмотрим такой пример: если яблоко увеличить до размеров земного шара, то атом, увеличенный во столько же раз, станет размером со среднее яблоко.

Несмотря на столь малые размеры, атомы представляют собой довольно сложные частицы. Со строением атомов вы познакомитесь в этом году, а пока скажем только, что любой атом состоит из атомного ядра и связанной с ним электронной оболочки , то есть тоже представляет собой систему.

В настоящее время известно чуть более ста видов атомов. Из них устойчиво около восьмидесяти. И из этих восьмидесяти видов атомов построены все окружающие нас объекты во всем их бесконечном многообразии.

Одной из важнейших особенностей атомов является их склонность соединяться друг с другом. Чаще всего при этом образуются молекулы .

Молекула может содержать от двух до нескольких сотен тысяч атомов. При этом маленькие молекулы (двухатомные, трехатомные...) могут состоять и из одинаковых атомов, а большие, как правило, состоят из разных атомов. Так как молекула состоит из нескольких атомов и эти атомы связаны, молекула представляет собой систему.В твердых и жидких телах молекулы связаны друг с другом, а в газах – не связаны.

Связи между атомами называются химическими связями , а связи между молекулами – межмолекулярными связями .

Связанные между собой молекулы образуют вещества .

Вещества, состоящие из молекул, называются молекулярными веществами . Так, вода состоит из молекул воды, сахар – из молекул сахарозы, а полиэтилен – из молекул полиэтилена.

Кроме этого,многие вещества состоят непосредственно из атомов или других частиц и не содержат в своем составе молекул. Например, не содержат молекул алюминий, железо, алмаз, стекло, поваренная соль. Такие вещества называются немолекулярными .

В немолекулярных веществах атомы и другие химические частицы, как и в молекулах, связаны между собой химическими связями.Деление веществ на молекулярные и немолекулярные – это классификация веществ по типу строения .

Принимая, что связанные между собой атомы сохраняют шарообразную форму, можно построить объемные модели молекул и немолекулярных кристаллов. Примеры таких моделей приведены на рис. 1.1.

Большинство веществ обычно находится в одномиз трех агрегатных состояний : твердом, жидком или газообразном. При нагревании или охлаждении молекулярные вещества могут переходить из одного агрегатного состояния в другое. Такие переходы схематически показаны на рис. 1.2.

Переход немолекулярного вещества из одного агрегатного состояния в другое может сопровождаться изменением типа строения. Чаще всего это явление происходит при испарении немолекулярных веществ.

При плавлении,кипении,конденсации и тому подобных явлениях, происходящих с молекулярными веществами, молекулы веществ не разрушаются и не образуются. Рвутся или образуются только межмолекулярные связи. Например, лед при плавлении превращается в воду, а вода при кипении – в водяной пар. Молекулы воды при этом не разрушаются, и, следовательно, как вещество вода остается неизменной. Таким образом, во всех трех агрегатных состояниях это одно и то же вещество – вода.

Но далеко не все молекулярные вещества могут существовать во всех трех агрегатных состояниях. Многие из них при нагревании разлагаются , то есть превращаются в другие вещества, при этом разрушаются их молекулы. Например, целлюлоза (основная составная часть древесины и бумаги) при нагревании не плавится, а разлагается. Ее молекулы разрушаются, а из "осколков" образуются совсем другие молекулы.

Итак,молекулярное вещество остается самим собой, то есть химически неизменным, до тех пор, пока сохраняются неизменными его молекулы.

Но вы знаете, что молекулы находятся в постоянном движении. И атомы, из которых состоят молекулы, тоже движутся (колеблются). При повышении температуры колебания атомов в молекулах усиливаются. Можем ли мы сказать, что молекулы остаются полностью неизменными? Конечно, нет! Что же тогда остается неизменным? Ответ на этот вопрос – в одном из следующих параграфов.

Вода. Вода – самое известное и весьма распространенное вещество на нашей планете: поверхность Земли на 3 /4 покрыта водой, человек на 65 % состоит из воды, без воды невозможна жизнь, так как в водном растворе протекают все клеточные процессы организма. Вода – молекулярное вещество. Это одно из немногих веществ, которое в природных условиях встречается в твердом, жидком и газообразном состояниях, и единственное вещество, для которого в каждом из этих состояний есть свое название.

Особенностями строения воды вызваны ее необычные свойства. Например, при замерзании вода увеличивается в объеме, поэтому лед плавает в своем расплаве – жидкой воде, а наибольшая плотность воды наблюдается при 4 o С, поэтому зимой большие водоемы до дна не промерзают. На свойствах воды основана и сама шкала температур Цельсия (0 o – температура замерзания, 100 o – температура кипения). С причинами этих явлений и с химическими свойствами воды вы познакомитесь в 9-м классе.

Железо – серебристо-белый, блестящий, ковкий металл. Это немолекулярное вещество. Среди металлов железо занимает второе место после алюминия по распространенности в природе и первое место по значению для человечества. вместе с другим металлом – никелем – оно образует ядро нашей планеты. Чистое железо не имеет широкого практического применения. Знаменитая Кутубская колонна, расположенная в окрестностях Дели, высотой около семи метров и весом 6,5 т, имеющая возраст почти 2800 лет (она поставлена в IX в. до н. э.) – один из немногих примеров использования чистого железа (99,72 %); возможно, что именно чистотой материала и объясняется долговечность и коррозионная устойчивость этого сооружения.

Как вы уже знаете, атомы бывают одинаковые и разные. Чем разные атомы отличаются друг от друга по строению, вы скоро узнаете, а пока скажем только, что разные атомы отличаются химическим поведением , то есть своей способностью соединяться друг с другом, образуя молекулы (или немолекулярные вещества).

Иными словами, химические элементы – это те самые виды атомов, которые упоминались в предыдущем параграфе.

Каждый химический элемент имеет свое название, например: водород, углерод, железо и так далее. Кроме того, каждому элементу присвоен еще и свой символ . Эти символы вы видите, например, в " Таблице химических элементов" в школьном кабинете химии.

Химический элемент – абстрактная совокупность. Так называют любое число атомов данного вида, причем атомы эти могут находиться где угодно, например: один – на Земле, а другой – на Венере. Химический элемент нельзя ни увидеть, ни пощупать руками. Атомы, образующие химический элемент, могут быть как связаны, так и не связаны друг с другом. Следовательно, химический элемент не является ни веществом, ни материальной системой.

Молекула - это наименьшая частица вещества, определяющая его свойства и способная к самостоятельному существованию. Молекулы построены из атомов.

Вещество (например, сахар) можно размолоть на самой тонкой мельнице и все равно каждая крупинка будет состоять из огромного количества одинаковых молекул сахара и сохранит все известные нам свойства этого вещества. Даже если раздробить вещество на отдельные молекулы, как это происходит при растворении сахара в воде, то вещество продолжает существовать и проявлять свои свойства (в этом легко убедиться, попробовав раствор на вкус). Значит, самостоятельно существующая молекула сахара - это еще вещество под названием "сахар" (пусть даже очень маленькое количество этого вещества). Но если продолжить дробление дальше, то придется разрушить молекулы. А разрушив молекулы или даже отняв у них по паре атомов (из трех десятков, составляющих молекулу сахара!), мы уже разрушаем само вещество. Конечно, атомы никуда не исчезают - они начинают входить в состав каких-то других молекул. Но сахар как вещество при этом перестает существовать - он превращается в какие-то другие вещества.

Вещества не вечны, потому что не вечны их молекулы. Зато атомы практически вечны. В каждом из нас найдутся атомы, существовавшие еще во времена динозавров. Или участвовавших в походах Александра Македонского, или в плавании Колумба, или побывавших при дворе Ивана Грозного.

Несмотря на то, что молекулы очень малы, их устройство можно выяснить различными физическими и химическими методами. Чистое вещество состоит из молекул одного вида. Если физическое тело содержит молекулы нескольких видов, то мы имеем дело со смесью веществ. Понятия "чистый" в химии и в быту неодинаковы. Например, когда мы говорим: - "Какой чистый воздух!" - то на самом деле вдыхаем сложную смесь нескольких газообразных веществ. Химик скажет о лесном воздухе: "Нужно серьезно поработать, чтобы выделить из этой смеси чистые вещества". Интересно, что в атмосфере любого из них по отдельности человек существовать бы не смог. В таблице 1-1 приведено соотношение этих газообразных веществ в свежем лесном воздухе.

Таблица 1-1. Состав атмосферного воздуха в сосновом лесу.

В таблице 1-1 азот, кислород, аргон и т.д. - это отдельные вещества. Вещество азот состоит из молекул азота, всем известное вещество вода - измолекул воды, терпинеол состоит из молекул терпинеола. Молекулы этих веществ могут быть очень разными - от простейших, состоящих из двух-трех атомов (азот, кислород, озон, углекислый газ) - до молекул, состоящих из многих атомов (такие молекулы встречаются в живых организмах). Например, терпинеол, который образуется в хвойных деревьях и придает воздуху запах свежести.

Это означает, что веществ, как и видов молекул, может быть бесконечное множество. Никто не может назвать точное число веществ, известных людям сегодня. Можно лишь ориентировочно сказать, что таких веществ - более семи миллионов.

Атомы в молекулах разных веществ связаны друг с другом в строго определенном порядке, установление которого - одно из самых интересных занятий в работе химика. Устройство и состав молекул можно описывать разными способами, например так, как это сделано на рис. 1-1, где атомы имеют вид шариков. Размеры шариков имеют физический смысл и примерно соответствуют относительным размерам атомов. Те же самые вещества могут быть изображены иначе - с помощью химических символов. Издавна за каждым видом атомов в химии закреплен символ из латинских букв. В таблице 1-2 приведены символические записи веществ, изображенных на рис. 1-1. Такие символические записи называются химическими формулами .

Таблица 1-2. Химические формулы веществ из рис. 1-1. Цифра ниже символа показывает, сколько атомов данного вида содержится в молекуле. Эта цифра называется индексом. По традиции индекс "1" никогда не пишут. Например, вместо С 1 О 2 пишут просто: СО 2 .

Рис. 1-1. Модели молекул и названия веществ, входящих в состав лесного воздуха: 1 - азот, 2 - кислород, 3 - аргон, 4 - углекислый газ, 5 - вода, 6 - озон (образуется из кислорода при грозовых разрядах), 7 - терпинеол (выделяется хвойными деревьями).

Существует условное деление веществ на простые и сложные. Молекулы простых веществ состоят из атомов одного вида. Примеры: азот, кислород, аргон, озон. Молекулы сложных веществ составлены из атомов двух и более видов: углекислый газ, вода, терпинеол.

Часто физическое тело состоит из молекул нескольких разных веществ. Такое физическое тело называется смесью. Например, воздух - смесь нескольких простых и сложных веществ. Не нужно путать сложное вещество со смесью. Сложное вещество, если оно состоит из молекл только одного вида, смесью не является.