BUDOWA MATERII. Zespół Szkół w Starym Polu

Z lekcji przyrody czy chemii wiemy, że wszystko co nas otacza (MATERIA) zbudowane jest z atomów lub cząsteczek (połączonych atomów). Atomy lub cząsteczki są bardzo małe ponieważ ani w czystych cieczach ani w mieszaninie nie można ich obserwować nawet pod mikroskopem. Jednak za pomocą nieskomplikowanych doświadczeń i obserwacji możemy określić szereg własności otaczającej nas materii. ZAPRASZAMY!

Doświadczenie 1. Do zlewki wsypujemy ziarna grochu i mak. Zaznaczamy kreską poziom do jakiego sięgają obie substancje. Delikatnie mieszamy zawartość zlewki. Po wymieszaniu maku i grochu poziom znacznie się obniżył. Dlaczego tak się stało? Otóż puste przestrzenie między ziarnami grochu zajęły ziarenka maku.

Doświadczenie 2. Potrzebne będą dwa cylindry o pojemności 25 cm3. Do jednego z nich nalewamy 10 cm3 wody, a do drugiego tyle samo denaturatu. Następnie przelewamy denaturat do wody i mieszamy. Co obserwujemy? Okazuje się, że całkowita objętość roztworu jest mniejsza niż 20 cm3, których się spodziewaliśmy. Przyczyną są różne rozmiary cząsteczek substancji.

Ciecze (woda i denaturat) zachowują się podobnie jak mak i groch a więc są zbudowane z cząsteczek. Cząsteczki o mniejszych rozmiarach wypełniają przestrzenie pomiędzy cząsteczkami o większych rozmiarach. Dlatego ich objętość po wymieszaniu się jest mniejsza. Co jeszcze powinniśmy wiedzieć o cząsteczkach? Wykonajmy kilka dalszych doświadczeń.

Doświadczenie 3. W odległym kącie pokoju nalewamy na podłogę trochę perfum; po pewnym czasie nie zbliżając się możemy wyczuć ich zapach. Doświadczenie 4. Do zlewki wkładamy torebkę z herbatą i zalewamy ją wrzącą wodą. Czy musimy mieszać by po kilku minutach płyn uzyskał jednolitą barwę?

Obserwowane w obu doświadczeniach zjawisko nosi nazwę dyfuzji i polega na samorzutnym mieszaniu się ze sobą różnych substancji – gazów i cieczy (w bardzo niewielkim stopniu dotyczy to również ciał stałych). Widzimy więc, że warunkiem wystąpienia dyfuzji jest nie tylko fakt istnienia cząsteczek ale także ich nieustający ruch. Inne przykłady dyfuzji: sok malinowy z wodą, tlen i woda, dym z kominów z powietrzem.

HISTORCZNA CIEKAWOSTKA. Robert Brown (1773-1858) botanik brytyjski, badał między innymi rozmnażanie roślin. Pewnego razu w roku 1827 gdy obserwował pod mikroskopem pyłki pewnej rośliny, zauważył, że maleńkie ciałka zawieszone w płynie wypełniającym ziarna pyłku poruszały się w sposób nieuporządkowany. Brown powtórzył swoje obserwacje z innymi drobnymi ciałami min. z pyłem skał magmowych i stwierdził, że wszystkie drobne ciała zawieszone w wodzie wykonują podobne chaotyczne ruchy. Innymi słowy doświadczenie pokazało, że atomy i cząsteczki są rzeczywistymi obiektami fizycznymi będącymi w ciągłym ruchu.

Wiemy już, że substancje składają się z bardzo małych cząsteczek znajdujących się w ciągłym ruchu. Zastanówmy się co sprawia, że trzymają się one razem. Wnioskujemy, ze muszą działać między nimi jakieś siły. Siły działające między cząsteczkami tego samego ciała nazywamy siłami spójności a na granic dwóch różnych ciał - siłami przylegania.

Doświadczenie 5. Do szklanki wypełnionej wodą wrzucamy ostrożnie szpilki. Ile szpilek można dołożyć zanim woda się przeleje? Okazuje się, że szpilek można włożyć bardzo dużo a woda się nie wylewa, za to powierzchnia wody przestaje być płaska a robi się wypukła.

Doświadczenie 6. Dwa kawałki plasteliny złączono ze sobą. Kiedy chcieliśmy je oderwać stawiały wyraźny opór, co potwierdza hipotezę, że w ciałach stałych również istnieje oddziaływanie międzycząsteczkowe.

Historyczny rozwój poglądów na budowę atomu. Demokryt (460-370 p.n.e.) głosił pogląd, że wszechświat składa się z niepodzielnych cząstek zwanych atomami, które poruszają się w próżni. Jon Dalton (1766-1844) twierdził, że każdy pierwiastek jest zbiorem cząstek zwanych atomami. Atomy tego samego pierwiastka mają identyczne właściwości. Joseph John Thomson w 1886 roku odkrył, że istnieją elektrony czyli ujemnie naładowane cząstki mniejsze od atomu, które są w nim rozmieszczone jak rodzynki w cieście. Ernest Rutherford w 1911 roku opracował teorię planetarnego modelu atomu, która mówi, że atom składa się z jądra o ładunku dodatnim i krążących wokół niego ujemnie naładowanych elektronów. Niels Bohr w 1913 roku ogłosił, że w atomie elektrony krążą wokół dodatnio naładowanego jądra po tak zwanej orbicie stacjonarnej, nie zmieniając swojej energii.

Atomy są niepodzielne i składają się z mniejszych cząstek-protonów, neutronów i elektronów. Użyjemy prostego porównania: Pierwiastek – skrzynka czereśni, Atom – jedna czereśnia, Jądro – pestka z czereśni, Proton – łupina nasienna pestki. Nasienie w pestce nie ma takich samych właściwości jak czereśnia – neutron nie zachowuje właściwości pierwiastka.

KONIEC