Тела и вещества. Дискретное строение вещества

Прочтите внимательно строчки из стихотворения С. Щипачева:

«Другого ничего в природе нет,
Ни здесь, ни там, в космических глубинах:
Все - от песчинок малых до планет -
Из элементов состоит единых».

О каких «элементах» здесь идет речь?

Все тела, окружающие нас, изготовлены из каких-либо веществ: ручка - из пластмассы, карандаш - из древесины и графита, лампочка - из стекла, меди, вольфрама (нить лампочки).

Есть вещества, без которых человек не может жить. Это вода, кислород и др. Без воды человек может прожить не больше недели, а без кислорода - лишь несколько минут.

Вещества обладают различными, только им присущими свойствами: цвет, запах, твердость, плотность, текучесть и др. А что общее у всех веществ?

Проведем такой опыт. В стакан с водой всыпем ложку сахара и размешаем. Крупинки сахара стали невидимыми, а вода стала сладкой. Значит, сахар не исчез. Он остался в воде. Но почему крупинки не видны? Они распались на мельчайшие частицы, невидимые глазом.

Мельчайшие частицы вещества, способные существовать самостоятельно и сохраняющие все основные свойства вещества, называются молекулами.

Не только сахар, но и все вещества имеют дискретное (прерывистое) строение. Они состоят из мельчайших частиц. Разные вещества состоят из различных молекул, поэтому и свойства их отличаются.

Гипотеза о дискретном строении вещества была выдвинута греческим философом Демокритом еще 25 веков тому назад. Легенда рассказывает, что однажды Демокрит сидел на камне у моря, держал в руке яблоко и размышлял: «Если я сейчас это яблоко разрежу пополам - у меня останется половина яблока; если я затем эту половину снова разрежу на две части - останется четверть яблока; но если я и дальше буду продолжать такое деление, то не приведет ли это к тому, что оставшаяся часть уже не будет обладать свойствами яблока?» Демокрит пришел к выводу, что предел делению существует, и назвал эту последнюю, уже неделимую частицу «атом» - «неразрезаемый» (неделимый).

Из атомов состоят молекулы. Некоторые вещества состоят только из атомов. Молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. А вот алмаз состоит только из атомов углерода. Всего в природе встречается 92 вида различных атомов. Кроме того, в научных лабораториях получено более 30 видов атомов. Как из 33 букв алфавита образуется множество разных слов, так из атомов образуется множество различных молекул, от самых простых до очень сложных. Из этих молекул состоит все разнообразие веществ.

Молекулы вещества можно разделить на атомы. Атомы, соединяясь с другими атомами, образуют новые вещества с новыми свойствами. Например, вода под действием электрического тока может превратиться в газы: водород и кислород. Их свойства отличаются от свойств воды.

При нагревании вода переходит в газ (пар), при охлаждении - в лед. И пар, и вода, и лед состоят из одинаковых молекул.

Хотя молекулы воды, льда и пара одинаковы, но они по-разному взаимодействуют друг с другом, и свойства льда, воды и пара разные.

Дискретное строение вещества подтверждают многие наблюдаемые явления. Это возможность существования вещества в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Это смешивание жидкостей, окрашивание жидкостей. Это растекание масла по поверхности воды и образование пятна определенной площади.

Теория о дискретном строении вещества является самой главной в наших знаниях о природе. Известный американский физик-теоретик Ричард Фейнман писал: «Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания были уничтожены, и к грядущим поколениям могла бы перейти только одна фраза, содержащая самое малое количество слов и самую большую информацию, то это была бы фраза о дискретном строении вещества: «Все тела состоят из атомов и молекул, которые находятся в непрерывном хаотическом движении, притягиваются на малых расстояниях и отталкиваются, если плотно прижаты друг к другу».

Представим себе, что мы нанизали на воображаемую нить все молекулы, находящиеся в 1 см3 воздуха, так, чтобы они касались друг друга. Получившейся нитью можно было бы 200 раз обмотать по экватору земной шар. Так велико число молекул в 1 см3 воздуха и так малы их размеры!

Есть вещества, молекулы которых во много раз больше по массе и числу атомов, чем, например, молекула воды. Масса молекулы некоторых белковых веществ примерно в миллион раз больше массы молекулы воды. Молекула гемоглобина, красящего вещества крови, состоит из 1400 атомов, что примерно в 466 раз больше, чем атомов в молекуле воды.

Читать далее