Химию начинают изучать с ознакомления с разными свойствами веществ и их свойствами. Эта наука, как и другие – математика, биология, физика, имеет собственные термины, понятия, законы.
Мир веществ чрезвычайно интересен и многообразен. От того, насколько успешными будут ваши шаги в его познании, зависит формирование интереса к химии и будущие достижения в учебе.
Вещества. Атомы, молекулы
Вещество: в повседневной жизни мы сталкиваемся со многими веществами. Среди них – вода, сахар, кухонная соль, пищевая сода, крахмал, лимонная кислота, мел, железо… Этот список можно значительно расширить. В сотни и тысячи раз больше веществ добывают в лабораториях, на заводах, используют для практических нужд.
Сейчас известно больше 20 млн веществ. Многие из них встречаются в природе. В воздухе есть различные газы, среди которых преобладают азот и кислород; в реках, морях, океанах – вода и растворенные в ней вещества; в земной коре – многочисленные минералы (рис. 28), руды и т.д. Большое количество веществ содержится в живых организмах.
Рис. 28. Минералы.
Алюминия, цинка, ацетона, извести, полиэтилена, многих других веществ в природе нет; их производят на заводах (рис. 29).
Рис. 29. Вещества, добытые человеком.
Некоторые вещества, которые есть в природе, можно добыть из других веществ. Так, при нагревании марганцовки выделяется кислород, а при нагревании мела – углекислый газ. Ученые при высоких температуре и давлении превращают графит в алмаз. Кристаллики искусственных алмазов очень мелкие и не пригодны для изготовления ювелирных украшений. Их используют в бурильных и шлифовальных приборах, инструментах для обработки металлов и камня.
Неотъемным признаком вещества является масса. Световые лучи, электрическое и магнитное поля не имеют массы, поэтому к веществам не относятся.
Из веществ состоят физические тела. Физическими телами являются, например, капля воды, кристалл минерала, осколок стекла, зерно пшеницы, яблоко, орех, а также предметы, изготовленные человеком: часы, игрушка, книжка, бусы и т.д.
Для веществ или их смесей, которые используют в строительстве, для изготовления различного оборудования, предметов бытового употребления, художественных изделий, существует общее название – материалы (рис. 30). Первыми в истории человечества были только природные материалы – древесина, камень, глина. Спустя некоторые время люди научились выплавлять из руд железо и другие металлы, изготовлять стекло, известь, цемент.
Рис. 30. Строительные материалы.
В наше время вместо традиционных материалов все шире используют разнообразные пластмассы.
Агрегатные состояния вещества
Известно три агрегатных состояния вещества – твердое, жидкое и газообразное. Во время нагревания большинство твердых веществ плавится, а жидкости закипают, превращаясь в пар. В случае понижения температуры происходят обратные превращения. Газы под влиянием высокого давления сжижаются. Во всех этих явлениях атомы и молекулы не разрушаются. Значит, вещество, меняя свое агрегатное состояние, не превращается в другое вещество.
Каждый знает про три агрегатных состояния воды, которые существуют в природе: лед, вода, водяной пар. Сахар может находиться в твердом и жидком состояниях. При нагревании он сначала плавится, потом образованная жидкость темнеет и появляется неприятный запах. Это свидетельствует о превращении сахара в другие вещества. Значит, газообразного состояния для сахара не существует. Графит не удается расплавить; при температуре 3500
он сразу превращается в пар.
Атомы, молекулы
На уроках природоведения вы узнали о том, что вещества состоят из множества самых мелких, невидимых частиц – атомов, молекул.
Атом – наименьшая частица вещества, которая не имеет электрического заряда и состоит из ядра и электронов, которые двигаются вокруг него.
Ядра атомов заряжены положительно, а электроны имеют отрицательный заряд (рис. 31).
Атомы могут отличаться друг от друга составом (например, количеством электронов), а также массой.
Атомами образовано небольшое количество веществ. Среди них – графит, алмаз, некоторые минералы, несколько газов.
Молекула – частица вещества, которое состоит из двух и большего количества соединенных атомов.
Газ водород состоит из молекул, каждая из которых содержит два одинаковых атома (рис. 32, а). Молекула воды образована тремя атомами (рис. 32, б); два из них одинаковые, такие же, что и в молекуле водорода, а третий – другого состава и в 16 раз тяжелее.
Модели молекул: а – водорода, б – воды.
Молекулярных веществ – большинство. Среди них почти все газы, органические вещества (за некоторыми исключениями), кислоты и т.д.
Атомы и молекулы в газах и жидкостях беспорядочно двигаются, а в твердых веществах находятся в определенных “позициях” и испытывают незначительные колебания.
Выводы:
- Физические тела состоят из веществ. Неотъемлемый признак вещества – масса.
- Большинство веществ может находиться в трёх агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.
- Вещества и их смеси, которые используют в строительстве, для изготовления оборудования, разных предметов, называют материалами.
- Атом – наименьшая частица вещества, которая не имеет электрического заряда и состоит из ядра и электронов, которые двигаются вокруг него.
- Молекула – частица вещества, которая состоит из двух и большего количество соединенных атомов.