Коротко початкові відомості про будову речовини отримують на уроках фізики в 7 класі при вивченні найдрібніших частинок, що складають основні будівельні одиниці будь-якого тіла. Введення в теорію мікроструктур, закладену ще Ломоносовим, дає уявлення про атоми і молекули, які неможливо побачити неозброєним оком через їх розмірів.
Історичні відомості
Про те, що будь-яке тіло складається з найдрібніших частинок, припускав ще вчений Демокріт, який жив в 460-370 роках до н.е., але його припущення на той момент більше нагадувало казку. Наукову базу цієї теорії підвів тільки Ломоносов в XVIII столітті, який дав у своїх конспектах наступне визначення найдрібнішим частинкам:
- Всі речовини складаються з корпускул. Так Ломоносовим були названі молекули.
- Корпускули складаються з “елементів”, тобто атомів.
- Корпускули і елементи знаходяться в безперервному русі.
- Якщо йде об’єднання однакових елементів, то утворюються корпускули простих речовин.
- Коли об’єднуються різні елементи, то вони формують корпускули складних речовин.
Тема про будову речовини у фізиці отримала розвиток в роботах англійського вченого Дальтона. У своїх дослідженнях він спробував визначити величину ваги атомів.
При цьому Дальтон висловлював власний погляд на елементарні частинки, вважаючи, що всі тіла складаються з одних атомів, які об’єднуються між собою в складні структури.
Тільки в XIX теорія атомно-молекулярна будова речовини прийняла офіційний характер і почала нову главу у фізиці.
Атомно-молекулярна будова
Молекула являє собою найдрібнішу частинку, що володіє всіма хімічними властивостями цього елемента. Будова речовини визначається розташуванням елементарних частинок. Кожна молекула складається з атомів. Їх склад і визначає характеристику речовини.
Кожен атом містить позитивно заряджене ядро і обертаються навколо нього негативні електрони.
Наукові досліди показують, що маса молекул коливається в межах 10-23-10-26 кг.це настільки мала величина, що побачити частинку можна тільки під електронним мікроскопом. При цьому молекули мають унікальну властивість: вони абсолютно однакові, якщо належать одній речовині.
Агрегатні стани речовини
При вивченні основних положень про будову речовини в 7 класі на уроках фізики їм даються чіткі визначення, які потім можна використовувати в рефератах на цю тему. Основний принцип: будь-яке з них складається з елементарних частинок, розташованих на різних відстанях. Це означає, що між молекулами існують проміжки. Їх величина залежить від агрегатного стану речовини.
Найпростіше зрозуміти будову речовини на фізиці в 7 класі по таблиці:
| Аґреґатний стан | Розташування в просторі молекул | Особливості руху | Відстань між сусідніми молекулами |
| Твердий | Існує певний порядок | Йде коливання без переміщення | Мала відстань, менше діаметра молекули |
| Рідкий | Хаотичне | Йдуть коливання з переміщенням | Відстань менше, ніж розмір молекули |
| Газоподібний | Хаотичне | Постійно відбуваються удари і переміщення | Велика відстань, на цьому відрізку може розташуватися безліч молекул |
У природі речовини зустрічаються у всіх трьох агрегатних станах. Кожні з них мають свої характеристики.
Тверді тіла
Слід знати, що в твердих тілах молекули розташовані близько один до одного. При цьому вони позбавлені можливості переміщення. Тверді речовини поділяються на 2 групи:
- Аморфні. Розташування найдрібніших частинок ведеться в хаотичному порядку. Тут не простежується чіткої структури.
- Кристалічні. У таких тілах розташування молекул йде за певною схемою.
Залежно від структури решітки кристалічні тверді тіла поділяються на 4 типи. Їх опис має наступний характер:
- Атомний. Найдрібніші частинки в таких речовинах міцно пов’язані між собою. В результаті тіла відрізняються підвищеною міцністю. Прикладом може служити алмаз.
- Молекулярний. Тут зв’язки між частинками ослаблені. В результаті тіла легко піддаються плавлення. Як приклад можна привести цукор.
- Іонний. У вузлах кристалічної решітки таких тіл знаходяться позитивно і негативно заряджені частинки. Зв’язуються вони між собою за допомогою електростатичного тяжіння. До таких речовин відносяться добре розчинні у воді кислоти і луги.
- Металевий. Тут у вузлах кристалічної решітки розташовуються позитивні іони. Між ними вільно переміщаються негативні електрони. Тому такі тіла добре проводять електричний струм і теплову енергію.
Кристалічна будова речовини належать до стійкої структури. Причина полягає в тому, що в ній присутня невелика кількість потенційної енергії.
Особливості рідини
Молекули рідини не складаються таку ж чітку структуру, яка існує в твердих тілах. При цьому вони розташовуються досить близько один до одного. Відстань між частинками є величиною постійною. Це забезпечується досить високим молекулярним зв’язком. Однак її сили недостатньо, щоб молекули знаходилися в статичному положенні протягом тривалого часу. В результаті відбувається їх перескакування в інші місця. Як результат, рідина має властивість плинності.
Найпоширеніша в природі рідина – це вода. Однак в залежності від типу найдрібніших частинок існують інші різновиди рідких речовин:
- Атомарний. До їх складу входять атоми і сферичні молекули. Прикладом служить метан.
- Двохатомний. Їх склад складається з двох однакових атомів. Сюди відноситься ртуть, рідкий водень.
- Полярний. Складаються з полярних молекул. Приклад – рідкий бромводень.
- Асоційований. Між частинками присутні водневі зв’язки. Це звичайна вода.
Завдяки особливостям внутрішньої структури рідини здатні розчиняти в собі деякі речовини.
Газоподібна структура
У газоподібних тілах молекули розташовуються на великих відстанях один від одного. В результаті між ними не спостерігається взаємодії. Якщо газ помістити в закриту посудину, то він швидко пошириться по всьому об’єму. Через велику відстань між найдрібнішими частинками газоподібні тіла легко стискаються.
Деякі тіла мають можливість переходити з одного агрегатного стану в інший. Прикладом може служити вода, яка при випаровуванні перетворюється в газ. Особливо швидко цей процес відбувається при її кипінні. У цей період від неї відриваються молекули, велика кількість яких формує пар.
Розглядаючи будь-яке тіло, що знаходиться в будь-якому агрегатному стані, слід розуміти, що основою його є мікроскопічні частинки — молекули і атоми. Тільки в залежності від розташування їх в просторі кожна речовина набуває індивідуальні йому властивості.
