§7. Атомы, молекулы и ионы

1. Подготовьте компьютерную презентацию (см. §5) по теме «Роль М. В. Ломоносова и Дж. Дальтона в создании атомно-молекулярного учения».

Несмотря на то, что идея о некоторых неделимых частицах, из которых состоит все вокруг, не являлась новой (например, понятие «атом» в этом контексте впервые ввел Демокрит 2500 лет назад), научное обоснование этой концепции возникло значительно позже.
Атомно-молекулярное учение было разработано в 18-19 вв. ключевую роль в этом сыграли М.В. Ломоносов и Дж. Дальтон.

Великий русский ученый М.В.Ломоносов утверждал, что тела в природе состоят из «корпускул» (молекул), в состав которых входят «элементы» (атомы).

Многообразие веществ ученый объяснял соединением разных атомов в молекулах и различным расположением атомов в них.

Удивительно верной и смелой для того времени оказалась мысль Ломоносова о том, что некоторые «корпускулы» (молекулы) могут состоять из одинаковых «элементов» (атомов).

Основоположником атомно-молекулярного учения принято считать известного английского ученого Джона Дальтона.

Тем не менее некоторые представления об атомах и молекулах, высказанные Ломоносовым за полвека до Дальтона оказались более достоверными, научными.
Например, Дальтон отрицал возможность существования молекул, образованных одинаковыми атомами.

Атомно-молекулярное учение в начале было принято довольно скептически, однако по мере развития химии как науки, накопления практического материала, постепенно становилась очевидна справедливость данной концепции.
Наконец, в 1860 году на Всемирном съезде химиков в Карлсруэ, атомно-молекулярное учение было окончательно признано научным сообществом.

2. Какие опыты, известные вам из курсов физики и химии, подтверждают следующие положения :  а) вещества состоят из молекул; б) молекулы образованы атомами?

а) подтверждением того, что вещества состоят из молекул, можно считать открытый Дальтоном закон кратных отношений; проницаемость, растворимость и сжимаемость веществ; фотографии, полученные с помощью электронного микроскопа.
б) экспериментальным доказательством того, что молекулы состоят из атомов, служит, например, устройство аппарата для разложения воды, в котором на одной трубке выделяется водород, а на другой - кислород, которые изначально входят в состав молекулы воды.

3. Чем различаются понятия «атом» и «молекула»?

Молекулы - мельчайшие частицы многих веществ, их состав и химические свойства такие же, как у данного вещества. Молекулы при химических реакциях распадаются, т.е. они являются химически делимыми частицами. Молекулы состоят из атомов.
Атомы - мельчайшие химически неделимые частицы вещества.

4. Объясните физические явления исходя из представлений об атомно-молекулярном строении вещества. Приведите примеры.

На основании атомно-молекулярного учения можно объяснить физические явления. Например, испарение.
При испарении происходит нагревание, при нагревании молекулы начинают колебаться и двигаться быстрей, при усиленном движении молекул расстояние между ними возрастает, а агрегатное состояние, при котором расстояние между частицами больше их размера, соответствует газообразному. Таким образом, происходит переход жидкости в газ.

5. Объясните с позиций атомно-молекулярного учения :  а) испарение воды; б) разложение воды под действием постоянного электрического тока.

а) испарение воды происходит при нагревании. Из-за высокой температуры молекулы воды, которые в жидком состоянии находятся близко друг к другу, начинают колебаться и двигаться быстрей, что увеличивает расстояние между ними (они как бы «расталкивают» друг друга). Когда расстояние становится достаточно большим, вода уже ведет себя не как жидкость, а как газ - ведь в газе молекулы расположены далеко друг от друга. Таким образом, происходит переход воды из жидкости в газ.
б) молекула воды образована одним атомом кислорода и двумя атомами водорода. При пропускании постоянного электрического тока через воду молекулы воды распадаются. Из двух молекул воды образуется одна двухатомная молекула кислорода и 2 двухатомных молекулы водорода

6. Какие элементарные частицы входят в состав ядра атома?

В состав ядра атома входят два типа элементарных частиц :  нейтроны и протоны. Также их называют нуклонами (от лат. nucleus — ядро). Они обладают одинаковой массой, но различно заряжены :  нейтроны не имеют заряда, протоны – положительны.

7. В каком случае атом электронейтрален?

Атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны. Заряд ядра обусловлен протонами. Если число протонов (и, соответственно, заряд ядра) равен числу электронов, то атом целиком не имеет заряда :  он электронейтрален.

8. Как образуются положительно и отрицательно заряженные ионы?

Если электронейтральный атом (т.е. частица, в которой число протонов в ядре равно числу электронов вокруг ядра) теряет электрон (или несколько электронов), то протонов становится больше, чем электронов. Следовательно, атом становится заряжен положительно – такую частицу называют положительно заряженным ионом или катионом.
Наоборот, если электронейтральный атом приобретает один или несколько электронов, то в этом случае уже электронов становится больше, чем протонов. Соответственно, атом становится отрицательным – такую частицу называют отрицательно заряженным ионом или анионом.

Тест

1. Верны ли следующие суждения о молекулах?
А. Молекулы являются химически делимыми частицами.
Б. Молекулы состоят из атомов.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
Молекулы состоят из атомов, поэтому их можно разделить на атомы. Утверждения А и Б верны.
Правильный ответ 3.

2. Установите соответствие между названием элементарной частицы её зарядом.

1) протон      —   Б.  + 1
2) нейтрон    —  В. 0
3) электрон  —   А. —1