DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 1 w Lini ID grupy: 96/23_MP_G1 Kompetencja Matematyka i przyroda Temat projektowy: Budowa cząsteczkowa materii Semestr/rok szkolny: Semestr II, 2009/2010

Budowa cząsteczkowa materii

Czym jest materia? Wszystko, co nas otacza, jest zbudowane z materii. Każdy przedmiot został stworzony z odpowiednich substancji, związków chemicznych i pierwiastków, o charakterystycznych tylko dla nich atomach, cząsteczkach, strukturach. Dzisiaj już coraz dokładniej poznajemy budowę materii, choć wiele zagadnień wciąż pozostaje dla nas zagadką. Pojawia się wiele różnych definicji materii, związanych z rozwojem fizyki, pojawieniem się mechaniki kwantowej. My jednak jako materię definiujemy to, co ma masę (przez co pojawia się przyciąganie grawitacyjne) i swoje określone położenie. Struktura materii już od starożytności fascynowała filozofów i naukowców, poszukiwano odpowiedzi na pytania dotyczące jej budowy, pochodzenia. Pojawiały się coraz dokładniejsze i trafniejsze próby odkrycia tajemnic fizyki i chemii.

Rozwój poglądów na temat budowy materii

Demokryt (V – IV w. p.n.e.) W starożytności sądzono, że materia jest stworzona z czterech głównych substancji – żywiołów – ognia, wody, powietrza i ziemi. Demokryta uważa się za twórcę atomistyki. Stwierdził, że materia składa się z bardzo małych, niepodzielnych i niewidocznych części, które nazwał atomami (od 'atomos'-'niepodzielny'). Atomy w tym rozumieniu, były niezniszczalne, o konkretnej masie i położeniu, ale różnych wielkości i kształtów, co decydowało o charakterze przedmiotów przez nie tworzonych.

Atomy i związki chemiczne według teorii Daltona John Dalton (XIX w.) Dalton rozwinął teorię Demokryta, jednak atomy nie są już drobnymi częściami przedmiotów, ich ułamkami. Atomy: są niepodzielnymi i jednolitymi kulami; są charakterystyczne dla danego pierwiastka atomy różnych pierwiastków różnią się od siebie; mogą tworzyć związki chemiczne; są niezmienne, nie ulegają zmianom podczas reakcji chemicznych. Atomy i związki chemiczne według teorii Daltona

Joseph John Thomson Stworzył model atomu zwany modelem „ciasta z rodzynkami”. Twierdził, że każdy atom składa się z dodatnio naładowanej jednorodnej kuli, wewnątrz której znajdują się ładunki ujemne – elektrony.

Ernest Rutherford Przeprowadził doświadczenie, podczas którego na cienką złotą folię padała wiązka promieniowania alfa (jądra helu). Według modelu Thomsona, cząstki alfa powinny swobodnie pokonać atomy folii. Zaobserwowano, że część cząsteczek odbija się od folii, co oznacza, że większość masy atomu jest skoncentrowana w jego środku – w bardzo gęstym jądrze, wokół którego krążą elektrony, jak planety wokół gwiazdy. Elektrony poruszają się w stosunkowo dużych odległościach od jądra, a ich masa jest od jego masy jest dużo mniejsza. Model atomu Rutherforda

Niels Bohr Model atomu Bohra pozwolił wyjaśnić stabilność atomu oraz zapoczątkował mechanikę kwantową. Inaczej niż według Rutherforda, według Bohra, elektron nie może poruszać się dowolnie wokół jądra, tylko po określonych orbitach.

DOŚWIADCZENIA

Dowód na istnienie cząsteczek Wniosek: Ziarenka nadmanganianu potasu rozdzieliły się na mniejsze części (cząsteczki) i wymieszały się z cząsteczkami wody. Cząsteczki są bardzo małe, nie widać ich gołym okiem.

Cząsteczki różnią się wielkością

Doświadczenie modelowe Wniosek: Po wymieszaniu mniejsze ziarenka (kaszy) wypełniły przestrzenie pomiędzy większymi (grochu), przez co zmniejszyła się objętość mieszanki. To samo zdarzenie zaobserwowaliśmy podczas doświadczenia z wodą i denaturatem, roztwór zmniejszył swoją objętość, więc i w tamtym przypadku, cząsteczki różnią się wielkością.

Rebus

Rozwiązanie rebusu: Dyfuzja Czyli samorzutne mieszanie się substancji

Dyfuzja – wnioski. Dyfuzja to samorzutne mieszanie się substancji. Zachodzi w trzech stanach skupienia. Cząsteczki najszybciej poruszają się w gazach i cieczach, a najwolniej w ciałach stałych. Na szybkość dyfuzji wpływa temperatura, wielkość rozpuszczanej substancji i mieszanie.

Mikroskop Za twórcę mikroskopu uważany jest Antonie van Leeuwenhoek.

Rozmiary cząsteczek Cząsteczki są bardzo małe – mierzy się ich średnicę w nanometrach (nm). Na przykład: średnica cząsteczki wody wynosi ok. 0,3nm średnica cząsteczki denaturatu to ok. 0,6nm średnica cząsteczki oleju wynosi kilka nanometrów. 1 nm to jedna miliardowa metra (10-9 m).

Budowa atomu Atomy składają się z jądra i otaczających to jądro elektronów. W jądrze znajdują się protony i neutrony. Neutrony są cząstkami obojętnymi elektrycznie, protony noszą ładunek elektryczny dodatni, zaś elektrony – ujemny.

Wodór Pierwiastek chemiczny, niemetal. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek, jeden z jego izotopów składa się z jednego protonu i jednego elektronu. Izotopy jednego pierwiastka różnią się między sobą ilością neutronów w jądrze. Wodór występuje w 3 różnych izotopach: prot (brak neutronów), deuter (jeden neutron) i tryt (dwa neutrony).

Wodór - prot W skład jądra wchodzi jeden proton. Nie posiada neutronów.

Deuter W skład jądra wchodzi jeden proton i jeden neutron. Jest izotopem stabilnym. Ze względu na to, że deuter ma dwukrotnie większą masę od protu, różnią się one znacząco właściwościami fizycznymi, a także chemicznymi.

Tryt W skład jądra wchodzi jeden proton i 2 neutrony. Jest izotopem niestabilnym.

Nasze modele izotopów wodoru

Podsumowanie Cząsteczki różnią się wielkością. Cząsteczki zbudowane są z atomów. Cząsteczki poruszają się. Wszystko składa się z cząsteczek.