§ 12. Частинки речовини — атоми та молекули

Те, з чого складаються фізичні тіла, називають речовиною. Властивості кожного фізичного тіла визначають речовиною, з якої його виготовлено або утворено. Речовинами є вода, пісок, мідь, кисень та інші. Такі фізичні тіла, як сніжинка, крига, дощова крапля, утворюються у природі з однієї речовини — води, а Сонце — з кількох речовин: переважно водню та гелію. Інші фізичні тіла, наприклад столові прибори (ложка, виделка, ніж), зазвичай виготовляють зі сталі. В деяких випадках для виготовлення ложок та виделок як речовину використовують срібло або золото. А для виробництва ноутбука або мобільного телефону знадобиться кілька десятків різних речовин.

• Складіть таблицю «Фізичні тіла та речовини». Із поданого переліку оберіть, що є фізичним тілом, а що — речовиною: вода, крапля води, цукор, грудка цукру, хмара, кисень, алюміній, залізний цвях, золото.

Атоми та молекули

Проведемо уявний експеримент. Уявіть, що ви маєте одну шоколадку, та до вас прийшли кілька ваших друзів та подруг. Ви — людина гостинна, тому розламали шоколадку на кілька шматків, поділились із друзями та подругами — і у вас залишився значно менший шматок шоколаду, ніж був спочатку. А тут підійшло ще кілька друзів та подруг. Ви і з ними поділилися. Проте їм дісталися шматки шоколаду значно менші, аніж друзям/подругам, які прийшли першими. Друзі та подруги до вас приходять ще і ще. Як довго ви зможете ділити шоколадку?

• Чи існує той найменший шматок шоколаду, який вже неможливо поділити хоча б на дві частини?

Питання подільності речовини та її будови цікавило ще мислителів Стародавньої Греції. Так, за легендою, ще Левкіп та його учень Демокріт, коли розрізали яблуко, задумались, як довго його можна розрізати на частини та чи існує така найменша частинка яблука, яку розділити навпіл вже неможливо. Цю найменшу частинку мислителі назвали атом, що в перекладі з грецької означає «неподільний».

На основі сучасних досліджень встановлено, що атоми мають дуже малі розміри та складаються із ще менших частинок. Сьогодні науці відомо більше сотні різних атомів, які відрізняються між собою розміром та будовою.

Робота у групі

Складання таблиці «Тіла та речовини». В одну колонку запишіть 2-3 фізичні тіла, а в другу — які речовини були потрібні для їх виготовлення.

Робота в парі

Виготовте з пластиліну одного кольору кілька однакових кульок (атоми Гідрогену), а з пластиліну іншого кольору виготовте також кілька однакових кульок, але більшого розміру (атоми Оксигену).

Атоми можуть об’єднуватися між собою. В результаті об’єднання атомів утворюється частинка, яку називають молекулою. Молекула — це найменша частинка речовини, що має її властивості. Об’єднуватися можуть як однакові атоми, так і різні. Наприклад, у результаті об’єднання двох атомів Гідрогену утворюється молекула водню. Об’єднання двох атомів Оксигену приводить до утворення молекули кисню. Якщо об’єднається два атоми Гідрогену та один атом Оксигену, то в результаті виникає молекула води.

Робота у групі

Метан — найпростіша органічна сполука Карбону з Гідрогеном, природний безбарвний газ без запаху. До складу молекули метану входить один атом Карбону та 4 атоми Гідрогену. Змоделюйте процес утворення молекули метану, об’єднуючись у групи по 5 учнів/учениць та виконуючи роль атомів Карбону або Гідрогену.

Робота в парі

Створення моделі молекули води.

З’єднайте дві раніше виготовлені однакові пластилінові кульки меншого розміру (два атоми Гідрогену) та одну пластилінову кульку більшого розміру (атом Оксигену). В результаті ми створили модель молекули води. Виготовте ще кілька моделей молекули води.

Запам’ятайте!

Атом — найменша неподільна частинка речовини.

Молекула — це найменша частинка речовини, що має її властивості.

• 1. Як називають найменші частинки речовини?
• 2. Що таке атом та молекула?
• 3. Чим відрізняються атоми та молекули речовини?
• 4. Які розміри мають атоми та молекули?

Виконайте вдома

Відшукайте за допомогою пошукових систем інформацію про склад повітря. Виготовте з пластиліну моделі молекул газів, які входять до складу повітря.

Цікаві факти

Якщо розмістити в одну лінію 100 000 000 атомів Гідрогену, то утворений рядок матиме довжину близько одного сантиметра.

Найпоширеніший тип атома у Всесвіті — це атом Гідрогену. Майже 74 % атомів галактики Чумацький Шлях є атомами Гідрогену.

У вашому тілі близько 7 мільярдів атомів, проте ви щороку замінюєте близько 98 % з них!

Підсумки параграфа

Фізичні тіла можуть бути утворені з однієї чи кількох речовин. Найменшою неподільною частинкою речовини є атом. Із атомів складаються молекули — найменші частинки речовини, що мають її властивості. Атоми та молекули мають дуже малі розміри.

1 розділ. Початкові хімічні поняття

Хімію починають вивчати з ознайомлення з різними речовинами та їх властивостями. Ця наука, як і інші — математика, біологія, фізика, має власні терміни, поняття, закони.

Світ речовин надзвичайно цікавий і багатоманітний. Від того, наскільки успішними будуть ваші перші кроки в його пізнанні, залежать формування інтересу до хімії та майбутні досягнення в навчанні.

§ 6. Речовини. Атоми, молекули

Матеріал параграфа допоможе вам:

• розрізняти речовини і фізичні тіла;
• відрізняти матеріали від інших речовин та їх сумішей;
• пригадати відомості про найменші частинки речовини — атоми, молекули.

Речовина. У повсякденному житті ми стикаємося з багатьма речовинами. Серед них — вода, цукор, кухонна сіль, харчова сода, крохмаль, лимонна кислота, крейда, залізо. Цей перелік можна значно розширити. У сотні й тисячі разів більше речовин добувають у лабораторіях, на заводах, використовують для практичних потреб.

Нині відомо понад 20 млн речовин. Багато з них трапляється в природі. У повітрі є різні гази, серед яких переважають азот і кисень; у річках, морях, океанах — вода й розчинені в ній речовини; у земній корі — численні мінерали (мал. 28), руди тощо. Велика кількість речовин міститься в живих організмах.

Мал. 28. Мінерали

Алюмінію, цинку, ацетону, вапна, поліетилену, багатьох інших речовин у природі немає; їх виробляють на заводах (мал. 29).

Мал. 29. Речовини, добуті людиною

Деякі речовини, які є в природі, можна добути з інших речовин. Так, під час нагрівання марганцівки виділяється кисень, а під час нагрівання крейди — вуглекислий газ. Учені за високих температури і тиску перетворюють графіт на алмаз. Кристалики штучних алмазів дуже дрібні й не придатні для виготовлення ювелірних прикрас. Їх використовують у бурильних і шліфувальних пристроях, інструментах для обробки металів і каменю.

Невід’ємною ознакою речовини є маса. Світлові промені, електричне і магнітне поля не мають маси і тому до речовин не належать.

Із речовин складаються фізичні тіла. Фізичними тілами є, наприклад, крапля води, кристал мінералу, уламок скла, зерно пшениці, яблуко, горіх, а також предмети, виготовлені людиною: годинник, іграшка, книжка, намисто тощо.

• Назвіть речовини, з яких складаються такі фізичні тіла: крижина, цвях, олівець.

Для речовин або їх сумішей, які використовують у будівництві, для виготовлення різного обладнання, предметів побутового вжитку, художніх виробів, існує загальна назва — матеріали (мал. 30). Першими в історії людства були лише природні матеріали — деревина, камінь, глина. Згодом люди навчилися виплавляти із руд залізо та інші метали, виробляти скло, вапно, цемент. У наш час замість традиційних матеріалів дедалі ширше використовують різноманітні пластмаси.

Мал. 30. Будівельні матеріали

• Із яких матеріалів можуть бути виготовлені ваза, тарілка, стілець?

Агрегатні стани речовини. Відомо три агрегатні стани речовини — твердий, рідкий і газуватий. Під час нагрівання більшість твердих речовин плавиться, а рідини закипають, перетворюючись на пару. У разі зниження температури відбуваються зворотні перетворення. Гази під впливом високого тиску зріджуються. За усіх цих явищ атоми і молекули не руйнуються. Отже, речовина, змінюючи свій агрегатний стан, не перетворюється на іншу речовину.

Кожний знає про три агрегатні стани води, які існують у природі: лід, вода, водяна пара. Цукор може перебувати у твердому і рідкому станах. За нагрівання він спочатку плавиться, потім утворена рідина темніє, і з’являється неприємний запах. Це свідчить про перетворення цукру на інші речовини. Отже, газуватого стану для цукру не існує. Графіт не вдається розплавити; за температури 3500 °С він одразу перетворюється на пару.

Атоми, молекули. На уроках природознавства ви дізналися про те, що речовини складаються з безлічі найдрібніших, невидимих частинок — атомів, молекул.

Атом 1 — найменша частинка речовини, яка не має електричного заряду і складається з ядра та електронів, що рухаються навколо нього.

1 Слово походить від грецького atomos — неподільний.

Ядра атомів заряджені позитивно, а електрони мають негативний заряд (мал. 31).

Мал. 31. Модель найпростішого атома

Атоми можуть відрізнятися один від одного складом (наприклад, кількістю електронів), а також масою.

Атомами утворена невелика кількість речовин. Серед них — графіт, алмаз, деякі мінерали, декілька газів.

Молекула 1 — частинка речовини, яка складається з двох або більшої кількості сполучених атомів.

1 Слово походить від латинського слова moles (маса), зменшувального суфікса cula і в перекладі означає «маленька маса».

Газ водень складається з молекул, кожна з яких містить два однакових атоми (мал. 32, а). Молекула води утворена трьома атомами (мал. 32, б); два із них однакові, такі самі, що і в молекулі водню, а третій — іншого складу і в 16 разів важчий.

Мал. 32. Моделі молекул: а — водню; б — води

Молекулярних речовин — більшість. Серед них — майже всі гази, органічні речовини (за деякими винятками), кислоти тощо.

Атоми і молекули в газах і рідинах безладно рухаються, а у твердих речовинах перебувають у певних «позиціях» і зазнають незначних коливань.

ВИСНОВКИ

Фізичні тіла складаються з речовин. Невід’ємна ознака речовини — маса.

Більшість речовин може перебувати у трьох агрегатних станах — твердому, рідкому й газоподібному.

Речовини та їх суміші, які використовують у будівництві, для виготовлення обладнання, різних предметів, називають матеріалами.

Атом — найменша частинка речовини, яка не має електричного заряду і складається з ядра та електронів, що рухаються навколо нього.

Молекула — частинка речовини, яка складається з двох або більшої кількості сполучених атомів.

28. Виберіть серед наведених слів і словосполучень ті, які стосуються речовин: стіл, мідь, пластмасова пляшка, спирт, газета, цукор, водяна пара, срібний ланцюжок.

29. Знайдіть відповідність:

• 1) золото;
• 2) залізо;
• 3) поліетилен;
• 4) скло;

• а) ножиці;
• б) каблучка;
• в) вітрина;
• г) господарчий пакет.

30. Назвіть у наведеному переліку будівельні матеріали: гіпс, віск, скло, графіт, цемент, гліцерин, капрон, мармур.

31. Наведіть приклади:

• а) предметів, виготовлених з одного й того самого матеріалу;
• б) предметів, кожний з яких виготовлено з кількох матеріалів;
• в) матеріалів, з яких виготовляють столові набори.

32. Яка частинка є найменшою — електрон, молекула чи атом?

33. Чи має молекула електричний заряд? Чи містяться в ній електрони?