Właściwości i budowa materii Temat: Trzy stany skupienia substancji. Budowa materii. Po lekcji: potrafisz podać co najmniej 3 przykłady ciał stałych, cieczy i gazów, wiesz, że materia zbudowana jest z atomów i cząsteczek, znasz dowody na istnienie atomów i cząsteczek, potrafisz podać różnice w budowie ciał stałych, cieczy i gazów.

Stany skupienia substancji Koncepcje budowy materii na przestrzeni wieków. Starożytność: Materia powstała z jednego z czterech żywiołów: Wody - Tales z Miletu (620 - 540 p.n.e.) Ognia - Heraklit z Efezu, Powietrza - Anaksymenes z Miletu (585-525 p.n.e.) Połączenia wody, ognia, powietrza i ziemi - Arystoteles Materia zbudowana jest z atomów: Istnieje najmniejsza niepodzielna cząstka zwana atomem. („Atomos” – gr. Niepodzielny) – Demokryt

Stany skupienia substancji Koncepcje budowy materii na przestrzeni wieków. Średniowiecze: Koncepcja Arystotelesa XIX wiek Prawo stałych stosunków wagowych - John Dalton – powrót do koncepcji Demokryta.

Stany skupienia substancji Znane (mam nadzieję) fakty: Istnieją trzy stany skupienia (często nazywane fazami): stały, ciekły i gazowy. Stany te mogą przechodzić w siebie wzajemnie. Wszystkie substancje mogą istnieć w tych trzech stanach skupienia (zależy to tylko od temperatury i ciśnienia, w którym się aktualnie znajdują).

Stany skupienia substancji Jak rozróżniamy stany skupienia? Podstawą określenia stanu skupienia ciała są obserwowane własności mechaniczne a w szczególności zachowywanie (lub nie) kształtu i objętości. Zachowywanie (lub nie) kształtu i objętości wynika z mikroskopowej budowy ciał i sił działających pomiędzy cząsteczkami. Z budowy wewnętrznej wynika także łatwość lub trudność zmiany kształtu i objętości.

Stany skupienia substancji Stan skupienia Własny kształt Własna objętość Ciało stałe Ma Ciało ciekłe Nie ma (przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje ale ma powierzchnię swobodną) Ciało gazowe Nie ma (przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje wypełniając go całkowicie) Nie ma (wypełnia całą dostępną objętość)

Stany skupienia substancji Stan skupienia Zmiana posiadanego kształtu Zmiana zajmowanej objętości Ciało stałe Trudna Ciało ciekłe Łatwa Ciało gazowe

Stany skupienia substancji

Stany skupienia substancji Dowody atomowej budowy materii Kontrakcja objętości. Doświadczenie 1 (analogia makroskopowa) Mieszamy 100 ml grochu oraz 100 ml kaszy manny. Mieszanina zajmuje objętość ok. 160 ml. Wnioski: Drobne ziarenka kaszy zapełniają przestrzenie pomiędzy większymi ziarnami grochu Doświadczenie 2 Mieszamy 50 ml czystego bezwodnego etanolu i 50 ml wody. Po zmieszaniu uzyskujemy zaledwie ok. 96 ml mieszaniny. Wnioski: Przyczyną kontrakcji jest możliwość ściślejszego upakowania cząsteczek w mieszaninie dwóch cieczy.

Stany skupienia substancji Dowody atomowej budowy materii. Dyfuzja Pytanie: Co to jest dyfuzja? Gdyby materia była ciągła, wówczas nie występowałoby zjawisko dyfuzji. W wyniku samorzutnego przemieszczania się cząsteczek obu substancji następuje wyrównanie ich stężeń w każdej z dwóch warstw. Dyfuzja jest wywołana ruchem termicznym cząsteczek. Podczas dyfuzji stężenia wyrównują się i otrzymujemy mieszaninę jednorodną.

Stany skupienia substancji Dowody atomowej budowy materii. Ruchy Browna Brown oglądał pod mikroskopem drobniutkie pyłki roślin. Pyłki te zawieszone w wodzie cały czas powoli, chaotycznie się poruszały. Wyjaśnienie zjawiska podał w 1905 roku Albert Einstein i niezależnie Marian Smoluchowski. Zgodnie z nim malutkie pyłki unoszące się w wodzie są bez przerwy bombardowane ze wszystkich stron wieloma znacznie mniejszymi od nich niewidocznymi pod mikroskopem, szybko poruszającymi się cząsteczkami wody. To wywołuje ruch pyłków roślin.

Stany skupienia substancji Fakty: Istnieje ponad 100 różnych atomów. Z atomów tego samego rodzaju zbudowane są pierwiastki. Łącząc atomy na różne sposoby można otrzymać tysiące cząsteczek. Z cząsteczek zbudowanych z różnych atomów zbudowane są związki chemiczne. Zarówno atomy jak i cząsteczki mogą tworzyć substancje we wszystkich stanach skupienia. Gdybyśmy powiększyli atom wodoru do rozmiaru jabłka wówczas jabłko miałoby wielkość Ziemi.

Stany skupienia substancji Dowody na cząsteczkową budowę materii: Kontrakcja objętości Dyfuzja Ruchy Browna