Кратко первоначальные сведения о строении вещества получают на уроках физики в 7 классе при изучении мельчайших частиц, составляющих основные строительные единицы любого тела. Введение в теорию микроструктур, заложенную еще Ломоносовым, дает представление об атомах и молекулах, которые невозможно увидеть невооруженным глазом из-за их размеров.
Исторические сведения
О том, что любое тело состоит из мельчайших частиц, предполагал еще ученый Демокрит, живший в 460−370 годах до н. э., но его предположение на тот момент больше напоминало сказку. Научную базу этой теории подвел только Ломоносов в XVIII веке, который дал в своих конспектах следующее определение мельчайшим частицам:
- Все вещества состоят из корпускул. Так Ломоносовым были названы молекулы.
- Корпускулы состоят из «элементов», то есть атомов.
- Корпускулы и элементы находятся в непрерывном движении.
- Если идет объединение одинаковых элементов, то образуются корпускулы простых веществ.
- Когда объединяются разные элементы, то они формируют корпускулы сложных веществ.
Тема о строении вещества в физике получила развитие в работах английского ученого Дальтона. В своих исследованиях он попытался определить величину веса атомов.
При этом Дальтон высказывал собственный взгляд на элементарные частицы, считая, что все тела состоят из одних атомов, которые объединяются между собой в сложные структуры.
Только в XIX теория атомно-молекулярное строение вещества приняла официальный характер и начала новую главу в физике.
Атомно-молекулярное строение
Молекула представляет собой мельчайшую частицу, обладающую всеми химическими свойствами этого элемента. Строение вещества определяется расположением элементарных частиц. Каждая молекула состоит из атомов. Их состав и определяет характеристику вещества.
Каждый атом включает в себя положительно заряженное ядро и вращающиеся вокруг него отрицательные электроны.
Научные опыты показывают, что масса молекул колеблется в пределах 10-23—10-26 кг. Это настолько малая величина, что увидеть частицу можно только под электронным микроскопом. При этом молекулы обладают уникальным свойством: они абсолютно одинаковые, если принадлежат одному веществу.
Агрегатные состояния вещества
При изучении основных положений о строении вещества в 7 классе на уроках физики им даются четкие определения, которые затем можно использовать в рефератах на эту тему. Основной принцип: любое из них состоит из элементарных частиц, расположенных на разных расстояниях. Это означает, что между молекулами существуют промежутки. Их величина зависит от агрегатного состояния вещества.
Проще всего понять строение вещества на физике в 7 классе по таблице:
| Агрегатное состояние | Расположение в пространстве молекул | Особенности движения | Расстояние между соседними молекулами |
| Твердое | Существует определенный порядок | Идет колебание без перемещения | Малое расстояние, меньше диаметра молекулы |
| Жидкое | Хаотичное | Идут колебания с перемещением | Расстояние меньше, чем размер молекулы |
| Газообразное | Хаотичное | Постоянно происходят удары и перемещения | Большое расстояние, на этом отрезке может расположиться множество молекул |
В природе вещества встречаются во всех трех агрегатных состояниях. Каждые их них имеют свои характеристики.
Твердые тела
Следует знать, что в твердых телах молекулы расположены близко друг к другу. При этом они лишены возможности перемещения. Твердые вещества разделяются на 2 группы:
- Аморфные. Расположение мельчайших частиц ведется в хаотичном порядке. Здесь не прослеживается четкой структуры.
- Кристаллические. В таких телах расположение молекул идет по определенной схеме.
В зависимости от структуры решетки кристаллические твердые тела разделяются на 4 типа. Их описание носит следующий характер:
- Атомные. Мельчайшие частицы в таких веществах прочно связаны между собой. В итоге тела отличаются повышенной прочностью. Примером может служить алмаз.
- Молекулярные. Здесь связи между частицами ослаблены. В результате тела легко подвергаются плавлению. В качестве примера можно привести сахар.
- Ионные. В узлах кристаллической решетки таких тел находятся положительно и отрицательно заряженные частицы. Связываются они между собой при помощи электростатического притяжения. К таким веществам относятся хорошо растворимые в воде кислоты и щелочи.
- Металлические. Здесь в узлах кристаллической решетки располагаются положительные ионы. Между ними свободно перемещаются отрицательные электроны. Поэтому такие тела хорошо проводят электрический ток и тепловую энергию.
Кристаллическое строение вещества относится к устойчивой структуре. Причина состоит в том, что в ней присутствует небольшое количество потенциальной энергии.
Особенности жидкости
Молекулы жидкости не составляются такую же четкую структуру, какая существует в твердых телах. При этом они располагаются достаточно близко друг к другу. Расстояние между частицами является величиной постоянной. Это обеспечивается достаточно высокой молекулярной связью. Однако ее силы недостаточно, чтобы молекулы находились в статическом положении на протяжении длительного времени. В результате происходит их перескакивание в другие места. Как результат, жидкость обладает свойством текучести.
Самая распространенная в природе жидкость — это вода. Однако в зависимости от типа мельчайших частиц существуют другие разновидности жидких веществ:
- Атомарные. В их состав входят атомы и сферические молекулы. Примером служит метан.
- Двухатомные. Их состав состоит из двух одинаковых атомов. Сюда относится ртуть, жидкий водород.
- Полярные. Состоят из полярных молекул. Пример — жидкий бромводород.
- Ассоциированные. Между частицами присутствуют водородные связи. Это обычная вода.
Благодаря особенностям внутренней структуры жидкости способны растворять в себе некоторые вещества.
Газообразная структура
В газообразных телах молекулы располагаются на больших расстояниях друг от друга. В результате между ними не наблюдается взаимодействия. Если газ поместить в закрытый сосуд, то он быстро распространится по всему объему. Из-за большого расстояния между мельчайшими частицами газообразные тела легко сжимаются.
Некоторые тела обладают возможностью переходить из одного агрегатного состояния в другое. Примером может служить вода, которая при испарении превращается в газ. Особенно быстро этот процесс происходит при ее кипении. В этот период от нее отрываются молекулы, большое количество которых формирует пар.
Существуют твердые тела, растворяющиеся в жидкости. К ним относятся сахар и соль. Все эти процессы происходят благодаря молекулам, которые переходят в другое состояние.
Рассматривая любое тело, находящееся в каком-либо агрегатном состоянии, следует понимать, что основой его являются микроскопические частицы — молекулы и атомы. Только в зависимости от расположения их в пространстве каждое вещество приобретает индивидуальные ему свойства.
