Известно, что химия изучает вещества и их свойства. Для того чтобы объяснить почему то или иное вещество вступает или не вступает в химические процессы, нужно заглянуть внутрь его. Но атомы и молекулы, из которых состоят вещества, нельзя увидеть даже с помощью мощного микроскопа. Из материалов урока вы узнаете, как ученые-химики познавали и познают микромир, познакомитесь со следующими понятиями: "атом", "молекула", "вещества молекулярного и немолекулярного строения", "атомно-молекулярное учение".

I. Возникновение представлений об атомах и молекулах

Древнегреческий философ Демокрит 2500 лет назад высказал мысль о том, что все тела в природе состоят из мельчайших невидимых, непроницаемых, неделимых, вечно движущихся частиц – атомов. Слово “атом” в переводе означает “неделимый”. Позднее, в средние века, учение об атомах преследовалось религией, которая тормозила развитие науки в целом, и химии в частности.

Древ­не­гре­че­ский фи­ло­соф Ари­сто­тельпред­по­ло­жил, что ос­но­ву всего со­став­ля­ют 4 сти­хии: огонь, вода, воз­дух и земля. Эти сти­хии на­хо­дят­ся во вза­и­мо­свя­зи и вза­и­мо­дей­ствии. 

Ари­сто­тель счи­тал огонь, воду, воз­дух и землю неде­ли­мы­ми эле­мен­та­ми, ко­то­рые могут пре­вра­щать­ся друг в друга, а также со­еди­нять­ся друг с дру­гом, об­ра­зуя новые тела. Со­еди­не­ние эле­мен­тов с про­ти­во­по­лож­ны­ми свой­ства­ми счи­та­лось невоз­мож­ным: огонь не может со­еди­нить­ся с водой, а воз­дух с зем­лей.

Пред­по­ло­же­ние Ари­сто­те­ля было оче­вид­ным, по­это­му его пред­став­ле­ния вла­де­ли умами более ты­ся­чи лет. На­при­мер, мы знаем, что вода не горит. В со­от­вет­ствие с дан­ной мо­де­лью Ари­сто­тель счи­тал, что из од­но­го ве­ще­ства можно по­лу­чить любое дру­гое ве­ще­ство. Глав­ное – по­до­брать усло­вия его пре­вра­ще­ния.

Учение о молекулах и атомах было разработано в середине 18 века великим русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711 – 1765 гг.) Он утверждал, что тела в природе состоят из корпускл (молекул), в состав которых входят элементы (атомы). Многообразие веществ ученый прозорливо объяснял соединением разных атомов в молекулах и различным расположением атомов в них. Удивительно верной и смелой для того времени была мысль М. В. Ломоносова о том, что некоторые корпускулы (молекулы) могут состоять из одинаковых элементов (атомов). Учение об атомах получило дальнейшее развитие в трудах известного английского ученого Джона Дальтона (1766 – 1844 гг.).

II. Молекулы и атомы

Фильм: “Молекула. Атом. Вещество”

Можно ли опытным путем доказать, что молекулы состоят из атомов?

То, что атомы действительно существуют, подтверждают многие химические реакции. Так, например, при пропускании постоянного тока через воду в одной из трубок прибора собирается газ, в котором тлеющая лучинка ярко вспыхивает. Это кислород. В другой трубке собирается вдвое больше газа, который от зажженной лучинки загорается. Это водород. 

Объяснить это явление можно так. Мельчайшая частица воды – молекула состоит из 2 атомов водорода и одного атома кислорода. При пропускании постоянного тока через воду ее молекулы распадаются и образуются химически неделимые частицы – атомы кислорода и водорода. Затем атомы соединяются по два, и из двух молекул воды образуется одна – двухатомная молекула кислорода и две водорода.

Некоторые представления об атомах и молекулах, высказанные М. В. Ломоносовым за полвека до Д. Дальтона, оказались более достоверными и научными. Например, английский ученый категорически отрицал возможность существования молекул, состоящих из одинаковых атомов. Его взгляды отрицательно сказались на развитие химии.Учение о молекулах и атомах окончательно было принято только в 1860 г. на Всемирном съезде химиков в Карлеруэ.

Молекулы – мельчайшие частицы вещества, состав которых и химические свойства такие же, как у данного вещества. Молекулы – предельный результат механического дробления вещества.

Атомы – это мельчайшие химически неделимые частицы, из которых состоят молекулы.

Молекулы, в отличие от атомов, являются химически делимыми частицами.

III.  Вещества молекулярного строения

Молекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются молекулы

Молекулы - наименьшая частица молекулярного вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства.

Молекулярные вещества имеют низкие температуры плавления и кипения и находятся в стандартных условиях в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Например: Вода - жидкость, t_пл=0°С; t_кип=100°С

Вода – самое известное и весьма распространенное вещество на нашей планете: поверхность Земли на ³/₄ покрыта водой, человек на 65 % состоит из воды, без воды невозможна жизнь, так как в водном растворе протекают все клеточные процессы организма. Вода – молекулярное вещество. Это одно из немногих веществ, которое в природных условиях встречается в твердом, жидком и газообразном состояниях, и единственное вещество, для которого в каждом из этих состояний есть свое название. 
Особенностями строения воды вызваны ее необычные свойства. Например, при замерзании вода увеличивается в объеме, поэтому лед плавает в своем расплаве – жидкой воде, а наибольшая плотность воды наблюдается при 4 ^oС, поэтому зимой большие водоемы до дна не промерзают. На свойствах воды основана и сама шкала температур Цельсия (0 ^o – температура замерзания, 100 ^o – температура кипения). С причинами этих явлений и с химическими свойствами воды вы познакомитесь позже.

IV. Вещества немолекулярного строения

Немолекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются атомы или ионы.

Ион - это атом или группа атомов, обладающих положительным или отрицательным зарядом.

Например: Na⁺, Cl^-.

Немолекулярные вещества находятся в стандартных условиях в твердом агрегатном состоянии и имеют высокие температуры плавления и кипения.

Например: Поваренная соль - твердое вещество, t_пл=801°С; t_кип=1465°С; Железо

Железо – серебристо-белый, блестящий, ковкий металл. Это немолекулярное вещество. Среди металлов железо занимает второе место после алюминия по распространенности в природе и первое место по значению для человечества. вместе с другим металлом – никелем – оно образует ядро нашей планеты. Чистое железо не имеет широкого практического применения. Знаменитая Кутубская колонна, расположенная в окрестностях Дели, высотой около семи метров и весом 6,5 т, имеющая возраст почти 2800 лет (она поставлена в IX в. до н. э.) – один из немногих примеров использования чистого железа (99,72 %); возможно, что именно чистотой материала и объясняется долговечность и коррозионная устойчивость этого сооружения. 

ЦОРы

Фильм: “Молекула. Атом. Вещество”