Природоведение. Природа. Неживая и живая. 5 класс
Шрифт:
Рис. 30. Опыт по разделению смеси порошков серы и железа
Способность веществ сохранять свои индивидуальные свойства позволяет отличать их друг от друга в смеси, что широко используется человеком: определяется количество железа в руде, различные примеси в воде и т. д.
В природе смесей очень много. Некоторые из них вы знаете: гранит, различные руды, другие полезные ископаемые, воздух, морская вода и т. д.
1. Из перечисленных веществ и смесей выпишите названия только веществ: кислород, глина, серебро, морская вода, древесина, туман, дым.
2. Приведите примеры природных смесей, которые человек использует в строительстве.
3. Сформулируйте, какими свойствами обладает сера и какими – железо.
§ 9. Молекулы. Атомы. Элементы
Если сжать руками мяч, наполненный воздухом, то объем воздуха в мяче уменьшится. Если нагреть железный болт и попробовать ввернуть его в холодную гайку, то усилия будут безуспешными, потому что после нагревания болт расширился, его объем увеличился.
Опыты с мячом, железным болтом с гайкой показывают, что объем тела может изменяться – уменьшаться или увеличиваться. Как это объяснить?
Проделаем простой опыт.
Наполним до краев стакан с водой так, чтобы нельзя было больше прилить ни одной капельки. Осторожно всыпем в воду соль. Она растворится.
Как видно из опыта, в полный стакан с водой можно всыпать примерно чайную ложку соли. Почему? Этот опыт и многие другие наблюдения, о которых вы узнаете позже, позволяют сделать вывод, что вещества, из которых образованы тела, не сплошные, а состоят из частиц. (Частицы соли разместились между частицами воды в нашем опыте.) Эти частицы такие маленькие, что невидимы человеческим глазом.
В XIX в. ученые доказали существование мельчайших частиц вещества. Именно потому, что вещество состоит из частиц, в нем имеются «пустые пространства». Благодаря им тела могут изменять свой объем – увеличивать его или уменьшать, сжиматься при охлаждении и расширяться при нагревании. Частицы, из которых состоят вещества, назвали молекулами (в переводе с латинского «молекула» означает маленькая масса). Молекула – мельчайшая частица вещества, сохраняющая его свойства. Современные приборы – электронные микроскопы – позволили увидеть и сфотографировать наиболее крупные молекулы.
Приведем несколько штрихов к обобщенному «портрету» молекул:
1) молекула – наименьшая частица вещества;
2) молекулы одного и того же вещества одинаковы;
3) размеры молекул очень малы;
4) между молекулами есть промежутки;
5) молекулы постоянно находятся в движении.
Можно ли разделить молекулу? Оказывается, можно; хотя молекулы очень маленькие частицы вещества, но и они делимы. Частицы, на которые делится молекула, назвали атомами (в переводе с греческого «атомос» означает неделимый). Позже ученые доказали, что и атом делим. Атом настолько мал, что ни в один микроскоп увидеть его не удается. Итак, из атомов состоят молекулы. Например, молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода (рис. 31. Атомы условно изображены в виде шариков разных размеров.) Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода, а молекула озона – из трех атомов кислорода. В состав молекулы может входить не только два, три, четыре, а и несколько десятков разнообразных атомов.
Рис. 31. Модель молекулы воды. Молекула воды состоит из двух атомов водорода (голубые) и одного атома кислорода (темный)
Количество атомов на Земле огромно. Но разнообразие их ограничено – сейчас известно 109 видов различных атомов. Они в разных сочетаниях друг с другом образуют все вещества окружающего нас мира – неживого и живого.
Определенный вид атома называется химическим элементом.
У науки химии свой язык – язык знаков и формул. Ученые условились, что каждый из химических элементов должен иметь свое название и обозначаться особым знаком. Например, химический элемент водород обозначается латинской буквой Н, железо – Fe (рис. 32) и т. д. Сведения о химических элементах собраны в строго определенной системе в таблицу, созданную впервые русским ученым Д. И. Менделеевым.
Рис. 32. Два примера обозначения химических элементов. Каждый химический элемент имеет свой знак, состоящий из одной или двух букв его латинского названия
1. Износ обуви, углубления в ступенях древних лестниц, протирание локтей пиджаков… Не наводят ли эти будничные наблюдения на научные размышления? Какие?
2. Как называются частицы, составляющие молекулы?
3. Из каких атомов состоит молекула воды?
4. Объясните значение слов «молекула», «атом», «химический элемент».
§ 10. Движение частиц вещества
Представим такую ситуацию. В классной комнате закрыты все форточки, окна и двери. Кто-то капнул на стол немного духов или другого пахучего вещества. Через минуту-две запах достигнет каждого уголка класса.
Каким же образом, да еще так быстро?
Известно, что молекулы любого вещества находятся в постоянном беспорядочном движении. Движение есть естественное состояние молекул.
Молекулы пахучего вещества движутся. При движении они проникают в пространство между молекулами воздуха. Беспорядочно перемещаясь, они сталкиваются с молекулами воздуха и быстро перемешиваются с ними. Запах распространяется по комнате.
Взаимное проникновение соприкасающихся веществ, которое происходит вследствие беспорядочного движения частиц вещества, называют диффузией (в переводе с латинского «диффузия» означает распространение, растекание).
Диффузия происходит не только в газах (как это было в приведенном примере), но и в веществах, находящихся в жидком и твердом состоянии.
Рассмотрим диффузию в жидкостях. Представьте, что стакан наполовину заполнен концентрированным раствором медного купороса. Этот раствор имеет темно-голубой цвет; он тяжелее воды. Если осторожно влить в стакан чистой воды, то вначале наблюдается резкая граница раздела между водой и раствором медного купороса. Через несколько дней обнаружится, что голубая окраска распространилась вверх. С течением времени в стакане образуется однородная жидкость бледно-голубого цвета (рис. 33). Произошло взаимное перемешивание: молекулы тяжелого медного купороса проникли в пространство между молекулами воды, а молекулы воды проникли в пространство между молекулами медного купороса.