DANE INFORMACYJNE: Nazwa szkoły: PUBLICZNE GIMNAZJUM W TOMASZOWIE ID grupy: 98/21_MF_G1 Kompetencja: MATEMATYKA I FIZYKA Temat projektowy: CZY CIAŁA MAJĄ BUDOWĘ CZĄSTECZKOWĄ? Rok szkolny: 2011/2012

Zarys historyczny

Prekursor teorii Atomistycznej Demokryt z Abdery (IV w p.n.e.) był greckim filozofem, zajmującym się zagadnieniami dotyczącymi budowy świata. Stwierdził on, że materia ma budowę ziarnistą, nieciągłą, a najmniejsze niepodzielne ziarna materii nazwał atomami. Wszechświat według Demokryta był ciągłym grupowaniem się i rozpraszaniem atomów pozostających w nieustannym ruchu.

John Dalton W XVIII wieku ideę Demokryta podjął John Dalton. Dalton zauważył, że własności gazów najlepiej dają się wytłumaczyć przy założeniu, iż są one zbudowane z atomów. Stwierdził, że związek chemiczny zawsze zawiera te same ilości wagowe składających się nań pierwiastków. Na początku XIX wieku zrewolucjonizował naukę, ogłaszając teorię atomistyczną budowy materii.

Robert Brown Robert Brown ( 1773 – 1858) – brytyjski botanik, który w wyniku badań potwierdził ruchy cząsteczek. Zajmował się między innymi badaniem pyłków roślin i ich zapylania. W 1827r. odkrył nieregularne ruchy i zderzenia mikroskopijnie małych cząstek pyłków kwiatowych "zawieszonych" w gazach i cieczach. W ten sposób odkrył zjawisko określane od jego nazwiska ruchami Browna. W 1831 r. odkrył jądro komórkowe.

Marian Smoluchowski i Albert Einstein Brown nie potrafił wyjaśnić przyczyny tych ruchów. W 1905 i 1906 roku zjawisko to wyjaśnił niezależnie od siebie Albert Einstein oraz polski uczony Marian Smoluchowski. Marian Smoluchowski (1872 - 1917) – polski fizyk, klasyk fizyki statystycznej. Albert Einstein (1879 – 1955) - jeden z największych fizyków-teoretyków XX wieku

KINETYCZNO-CZĄSTECZKOWY model budowy materii Materia to substancje, które mogą się znajdować w trzech stanach skupienia-składają się z atomów lub cząsteczek różnie ułożonych i w różnych odległościach od siebie. Atomy tych samych i różnych pierwiastków mogą się łączyć, tworząc cząsteczki. Na przykład cząsteczka soli kuchennej składa się z dwóch atomów: sodu i chloru. Ciekawe jest to, że czysty chlor jest silnie trującym gazem, a sól kuchenną możemy spożywać bez obaw. Dzieje się tak, ponieważ związki chemiczne mają inne właściwości niż atomy.

podstawowe założenia teorii kinetyczno- molekularnej oddziaływanie międzycząsteczkowe zależy od stanu skupienia, jak i od rodzaju substancji. cząsteczki takich samych substancji są identyczne cząsteczki różnych substancji różnią się od siebie min. wielkością prędkość cząsteczek zależy od temperatury ciała; im wyższa temperatura tym szybciej poruszaj się cząsteczki. cząsteczki są w ciągłym ruchu, ruch cząsteczek jest przypadkowy, cząsteczki uderzają o siebie

Dyfuzja i zjawisko kontrakcji Dyfuzja – samorzutne przemieszczanie się cząsteczek danej substancji z obszaru o dużej koncentracji do obszarów o małej koncentracji. Zjawisko kontrakcji – polega na tym, że zmieszanie dwóch objętości cieczy nie daje w wyniku sumy tych objętości lecz wartość nieco mniejszą.

Właściwości ciał stałych, cieczy i gazów

Ciała stałe Budowa Atomy w ciałach stałych bardzo silnie się przyciągają. Odległości pomiędzy nimi są minimalne. Atomy mogą tylko wykonywać ruchy drgające. Właściwości Ciała stałe mają własny określony kształt, który trudno zmienić i zajmują określoną objętość którą również trudno zmienić.

Ciecze Budowa Atomy w cieczach słabiej przyciągają sie niż w ciałach stałych. Odległości pomiędzy nimi są większe. Atomy mogą swobodnie się przemieszczać. Wykonują ruchy postępowe. Właściwości Ciecze przyjmują kształt naczynia w którym się znajdują. Ich objętości nie da się zmienić.

Gazy Budowa Odległości pomiędzy atomami w gazach są największe. Atomy odpychają się od siebie. Mogą swobodnie sie przemieszczać, wykonują ruchy postępowe. Właściwości Gazy zajmują całą dostępną przestrzeń. Są ściśliwe, można zmienić ich objętość.

Oddziaływania międzycząsteczkowe

Siły spójności i przylegania Siły spójności - to siły działające między cząsteczkami tej samej substancji. Siły przylegania - to siły działające między różnymi substancjami.

Menisk Menisk – zakrzywienie powierzchni cieczy w miejscu zetknięcia się cieczy z ciałem stałym. Rodzaj menisku zależy od rodzaju cieczy i materiału, z którego wykonano naczynie. Menisk: wklęsły (obrazek "A") - występuje gdy siły przylegania pomiędzy cieczą a szkłem są większe niż siły spójności drobin cieczy wypukły (obrazek "B") - występuje gdy siły spójności cząsteczek cieczy są większe niż siły przylegania między drobinami tej cieczy a szkłem.

Napięcie powierzchniowe wody Napięcie powierzchniowe – zjawisko powstawania „cienkiej błony” na powierzchni cieczy. Na co dzień z napięciem powierzchniowym mamy do czynienia podczas mycia i prania. Brud, który chcemy usunąć, sklejony jest tłuszczem. Dodanie do wody detergentu sprawia, że maleje spójność cząsteczek wody. Równocześnie cząsteczki wody łatwiej przylegają do tłuszczu. Cząsteczki wody oblepiają grudki tłuszczu obecne w tkaninie lub na naszej skórze i w ten sposób oddzielają je od podłoża. Dodatek detergentu powoduje zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody. Napięcie powierzchniowe można zmniejszyć przez podgrzanie wody, dlatego pranie w ciepłej wodzie z detergentem daje lepsze rezultaty.

Napięcie powierzchniowe wody: nadaje kształt przepływającej wodzie utrzymuje na powierzchni kwiat utrzymuje na powierzchni monetę

Zjawiska cząsteczkowe w ciałach stałych, cieczach i gazach

samorzutne mieszanie się cząsteczek różnych ciał ruch cząsteczek Nazwa zjawiska Opis zjawiska Przyczyna zjawiska dyfuzja samorzutne mieszanie się cząsteczek różnych ciał ruch cząsteczek kontrakcja objętości zmniejszanie się objętości dwóch cieczy po wymieszaniu różne wielkości cząsteczek spójność utrzymywanie kształtu ciała wzajemne przyciąganie cząsteczek tej samej substancji przyleganie powstawanie menisku, zwilżanie powierzchni wzajemne przyciąganie cząsteczek różnych substancji napięcie powierzchniowe tworzenie powierzchni cieczy działanie wypadkowej siły spójności na cząsteczki na powierzchni cieczy włoskowość zajmowanie przez większość cieczy wyższego poziomu w rurach kapilarnych niż w rurach szerokich siły przylegania zmiany stanów skupienia przechodzenie substancji z jednego stanu skupienia w inny zmiana prędkości cząsteczek przy zmianach temperatury rozszerzalność temperaturowa zmiana wymiarów ciała przy zmianach temperatury zmiana średnich odległości między cząsteczkami w wyniku zmian temperatury

Doświadczenia

Doświadczenie 1 Cel: Sprawdzenie hipotezy o cząsteczkowej budowie ciał Konieczne przyrządy: probówka, denaturat, woda Kolejne czynności i obserwacje: do probówki wlewamy wodę (około połowy jej pojemności) uważają, by ciecze się nie zmieszały – dolewamy denaturat zaznaczamy pisakiem górny poziom cieczy i mieszamy obie ciecze obserwujemy poziom mieszaniny. wymieszanie spowodowało obniżenie poziomu cieczy. Wniosek: Woda i denaturat mają budowę ziarnistą. Podczas mieszania puste miejsca między cząsteczkami denaturatu wypełniły cząsteczki wody.

Doświadczenie 2 Cel: Sprawdzenie hipotezy o cząsteczkowej budowie ciał za pomocą doświadczenia modelowego Konieczne przyrządy: zlewka, kasza i drobne kamyki Kolejne czynności i obserwacje: do zlewki wsypujemy kaszę (około połowy jej pojemności) poczym wsypujemy podobną ilość kamyków zaznaczamy pisakiem górny poziom substancji i mieszamy obserwujemy poziom mieszaniny wymieszanie spowodowało obniżenie poziomu cieczy.

Doświadczenie 3 Cel: Sprawdzamy zależność szybkość dyfuzji od temperatury Konieczne przyrządy: 2 szklanki, woda, herbata Kolejne czynności i obserwacje: do jednej szklanki wlewamy zimnej wody, a do drugiej tyle samo gorącej wody do każdej szklanki wkładamy torebkę herbaty obserwujemy jak zachowuje się herbata w obu szklankach zjawisko dyfuzji przebiega znaczniej szybciej w szklance z gorącą wodą. Wniosek: W wyższej temperaturze średnie szybkość cząsteczek są większe.

Doświadczenie 4 Cel: Badamy siły napięcia powierzchniowego Potrzebne materiały: Naczynie szklane, woda, zakraplacz Przebieg: naczynie napełniamy po brzegi wodą, ale tak żeby nie wypływała zakraplaczem umieszczamy krople wody powolne wkraplanie wody nie powoduje wylewania się wody z naczynia. powierzchnia swobodna wody uwypukla się o kilka milimetrów. Wniosek: Doświadczenie to świadczy o istnieniu siły, która tworzy i utrzymuje powierzchnię swobodną cieczy.

Doświadczenie 5 Cel: Badamy siły międzycząsteczkowe Potrzebne materiały: Talerz, naczynie szklane, woda z płynem do naczyń, nitka Przebieg: Na otworze szklanki wzdłuż jej średnicy kładziemy nitkę. Na talerz wlewamy wodę z płynem i zanurzamy odwróconą szklankę z nitką, tak aby po jej wyjęciu powstała błonka Przebijamy błonkę z jednej strony i puszczamy nitkę, Po czym ciągnąc delikatnie za końce nitki „naciągamy” błonę ponownie na całą powierzchnię otworu szklanki.

WYKONAWCY: Dorota Balcer Iwona Kłos Michał Bis Monika Rygielska Marta Daniel Barbara Dzieżyc Dorota Garnek Iwona Kłos Monika Rygielska Kinga Strugaru Bartosz Twardowski Agnieszka Wilczyńska Opiekun: Agnieszka Petzel