Električna energija: opći pojmovi. Provjerite svoje dijete! hemija Leteće čestice supstance koje zadržavaju svoja svojstva su

Na primjer, molekul vode je najmanji predstavnik tvari kao što je voda.

Zašto ne primjećujemo da se tvari sastoje od molekula? Odgovor je jednostavan: molekuli su toliko mali da su jednostavno nevidljivi ljudskom oku. Koje su one veličine?

Eksperiment za određivanje veličine molekula izveo je engleski fizičar Rayleigh. U čistu posudu sipana je voda, a na njenu površinu stavljena je kap ulja koja se širila po površini vode i formirala okrugli film. Postepeno se površina filma povećavala, ali je tada širenje prestalo i površina se prestala mijenjati. Rayleigh je sugerirao da je debljina filma postala jednaka veličini jednog molekula. Matematičkim proračunima je ustanovljeno da je veličina molekula približno 16*10 -10 m.

Molekule su toliko male da male količine materije sadrže ogromne količine njih. Na primjer, jedna kap vode sadrži isti broj molekula kao što ima sličnih kapi u Crnom moru.

Molekule se ne mogu vidjeti optičkim mikroskopom. Možete snimiti fotografije molekula i atoma pomoću elektronskog mikroskopa, izumljenog 30-ih godina 20. stoljeća.

Molekuli različitih supstanci razlikuju se po veličini i sastavu, ali molekuli iste supstance su uvek isti. Na primjer, molekul vode je uvijek isti: u vodi, u snježnoj pahulji i u pari.

Iako su molekule vrlo male čestice, one su također djeljive. Čestice koje čine molekule nazivaju se atomi. Atomi svake vrste obično su označeni posebnim simbolima. Na primjer, atom kisika je O, atom vodonika je H, a atom ugljika je C. Ukupno u prirodi postoje 93 različita atoma, a naučnici su u svojim laboratorijama stvorili još oko 20 atoma. Ruski naučnik Dmitrij Ivanovič Mendeljejev naručio je sve elemente i stavio ih u periodni sistem, o čemu ćemo više saznati na časovima hemije.

Molekul kiseonika se sastoji od dva identična atoma kiseonika, molekul vode se sastoji od tri atoma - dva atoma vodika i jednog atoma kiseonika. Sami po sebi, vodonik i kiseonik nemaju svojstva vode. Naprotiv, voda postaje voda tek kada se formira takva veza.

Veličine atoma su vrlo male.Na primjer, ako povećate jabuku na veličinu globusa, tada će se veličina atoma povećati na veličinu jabuke. Erwin Müller je 1951. godine izumio jonski mikroskop, koji je omogućio da se detaljno vidi atomska struktura metala.

U naše vrijeme, za razliku od Demokritovih vremena, atom se više ne smatra nedjeljivim. Početkom 20. veka naučnici su uspeli da prouče njegovu unutrašnju strukturu.

Ispostavilo se da atom se sastoji od jezgra i elektrona koji rotiraju oko jezgra. Kasnije se ispostavilo da jezgro zauzvrat sastoji se od protona i neutrona.

Tako su eksperimenti u punom jeku na Velikom hadronskom sudaraču - ogromnoj građevini izgrađenoj pod zemljom na granici između Francuske i Švicarske. Veliki hadronski sudarač je zatvorena cijev od 30 kilometara kroz koju se ubrzavaju hadroni (tzv. proton, neutron ili elektron). Ubrzavši skoro do brzine svjetlosti, hadroni se sudaraju. Snaga udara je tolika da se protoni "razbijaju" na komade. Pretpostavlja se da je na ovaj način moguće proučavati unutrašnju strukturu hadrona

Očigledno je da što čovjek dalje ide u proučavanju unutrašnje strukture materije, to se susreće sa većim poteškoćama. Moguće je da nedjeljiva čestica koju je zamislio Demokrit uopće ne postoji i čestice se mogu dijeliti beskonačno. Istraživanje u ovoj oblasti jedna je od najbrže rastućih tema moderne fizike.

Dodajte web lokaciju u oznake

Električna energija: opći pojmovi

Električne pojave su čovjeku najprije postale poznate u strašnom obliku munje - pražnjenja atmosferskog elektriciteta, zatim je otkriven i proučavan elektricitet dobiven trenjem (na primjer, koža na staklu, itd.); konačno, nakon otkrića hemijskih izvora struje (galvanske ćelije 1800. godine), nastala je i brzo se razvijala elektrotehnika. U sovjetskoj državi bili smo svjedoci briljantnog procvata elektrotehnike. Ruski naučnici su u velikoj meri doprineli tako brzom napretku.

Međutim, teško je dati jednostavan odgovor na pitanje: „Šta je struja?" Možemo reći da su "električna energija električni naboji i povezana elektromagnetna polja." Ali takav odgovor zahtijeva detaljna daljnja objašnjenja: "Šta su električni naboji i elektromagnetna polja?" Postupno ćemo pokazivati ​​koliko je suštinski složen pojam „elektrike“, iako su izuzetno raznolike električne pojave proučavane vrlo detaljno, a paralelno sa njihovim dubljim razumijevanjem, proširilo se i polje praktične primjene elektriciteta.

Izumitelji prvih električnih mašina zamišljali su električnu struju kao kretanje posebne električne tekućine u metalnim žicama, ali za stvaranje vakuumskih cijevi bilo je potrebno poznavati elektronsku prirodu električne struje.

Moderna doktrina elektriciteta usko je povezana sa doktrinom o strukturi materije. Najmanja čestica supstance koja zadržava svoja hemijska svojstva je molekul (od latinske reči "moles" - masa).

Ova čestica je vrlo mala, na primjer, molekul vode ima prečnik od oko 3/1000,000,000 = 3/10 8 = 3*10 -8 cm i zapreminu od 29,7*10 -24.

Da bismo jasnije zamislili koliko su takve molekule male, koliki ih ogroman broj stane u mali volumen, hajde da mentalno izvedemo sljedeći eksperiment. Hajde da nekako označimo sve molekule u čaši vode (50 cm 3) i izlijte ovu vodu u Crno more. Zamislimo da su molekuli sadržani u ovih 50 cm 3, ravnomjerno raspoređeni po ogromnim okeanima, koji zauzimaju 71% površine globusa; Onda uzmimo još jednu čašu vode iz ovog okeana, barem u Vladivostoku. Postoji li vjerovatnoća da ćemo pronaći barem jedan od molekula koje smo označili u ovoj čaši?

Zapremina svjetskih okeana je ogromna. Njegova površina je 361,1 milion km 2. Prosječna dubina mu je 3795 m. Dakle, njegov volumen je 361,1 * 10 6 * 3,795 km 3, tj. oko 1.370 LLC LLC km 3 = 1,37*10 9 km 3 - 1,37*10 24 cm 3.

Ali sa 50 cm 3 voda sadrži 1,69 * 10 24 molekula. Shodno tome, nakon miješanja, svaki kubni centimetar okeanske vode će sadržavati 1,69/1,37 označenih molekula, a oko 66 označenih molekula će završiti u našoj čaši u Vladivostoku.

Bez obzira koliko su male molekule, one se sastoje od još manjih čestica – atoma.

Atom je najmanji dio hemijskog elementa, koji je nosilac njegovih hemijskih svojstava. Pod hemijskim elementom se obično podrazumijeva supstancija koja se sastoji od identičnih atoma. Molekule mogu formirati identične atome (na primjer, molekula vodikovog plina H2 sastoji se od dva atoma) ili različite atome (molekul vode H20 sastoji se od dva atoma vodika H2 i atoma kisika O). U potonjem slučaju, kada se molekule podijele na atome, kemijska i fizička svojstva tvari se mijenjaju. Na primjer, kada se molekule tekućeg tijela, vode, raspadnu, oslobađaju se dva plina - vodonik i kisik. Broj atoma u molekulima varira: od dva (u molekulu vodonika) do stotina i hiljada atoma (u proteinima i visokomolekularnim spojevima). Brojne supstance, posebno metali, ne formiraju molekule, odnosno sastoje se direktno od atoma koji nisu povezani iznutra molekularnim vezama.

Dugo se smatralo da je atom najmanja čestica materije (sam naziv atom dolazi od grčke riječi atomos - nedjeljiv). Sada je poznato da je atom složen sistem. Većina mase atoma koncentrirana je u njegovom jezgru. Najlakše električno nabijene elementarne čestice - elektroni - kruže oko jezgra u određenim orbitama, baš kao što se planete okreću oko Sunca. Gravitacijske sile drže planete u njihovim orbitama, a elektrone privlače u jezgro pomoću električnih sila. Električni naboji mogu biti dva različita tipa: pozitivni i negativni. Iz iskustva znamo da se samo suprotni električni naboji međusobno privlače. Posljedično, naboji jezgra i elektrona također moraju imati različite predznake. Konvencionalno je prihvaćeno da se naelektrisanje elektrona smatra negativnim, a naelektrisanje jezgra pozitivnim.

Svi elektroni, bez obzira na način njihove proizvodnje, imaju iste električne naboje i masu 9,108 * 10 -28 G. Prema tome, elektroni koji čine atome bilo kojeg elementa mogu se smatrati istim.

U isto vrijeme, naboj elektrona (obično označen e) je elementaran, odnosno najmanji mogući električni naboj. Pokušaji da se dokaže postojanje manjih optužbi bili su neuspješni.

Pripadnost atoma određenom hemijskom elementu određena je veličinom pozitivnog naboja jezgra. Ukupni negativni naboj Z elektrona atoma jednak je pozitivnom naboju njegovog jezgra, stoga vrijednost pozitivnog naboja jezgra mora biti eZ. Z broj određuje mjesto elementa u Mendeljejevom periodnom sistemu elemenata.

Neki elektroni u atomu su u unutrašnjim orbitama, a neki u vanjskim orbitama. Prvi se relativno čvrsto drže u svojim orbitama atomskim vezama. Potonji se relativno lako mogu odvojiti od atoma i preći u drugi atom, ili ostati slobodni neko vrijeme. Ovi vanjski orbitalni elektroni određuju električna i kemijska svojstva atoma.

Sve dok je zbir negativnih naboja elektrona jednak pozitivnom naboju jezgre, atom ili molekula su neutralni. Ali ako je atom izgubio jedan ili više elektrona, onda zbog viška pozitivnog naboja jezgre postaje pozitivan ion (od grčke riječi ion - kretanje). Ako je atom uhvatio višak elektrona, onda služi kao negativni ion. Na isti način, ioni se mogu formirati iz neutralnih molekula.

Nosioci pozitivnih naboja u jezgri atoma su protoni (od grčke riječi "protos" - prvi). Proton služi kao jezgro vodonika, prvog elementa u periodnom sistemu. Njegov pozitivan naboj e + je numerički jednak negativnom naboju elektrona. Ali masa protona je 1836 puta veća od mase elektrona. Protoni, zajedno sa neutronima, čine jezgra svih hemijskih elemenata. Neutron (od latinske riječi "neuter" - ni jedno ni drugo) nema naboj i njegova masa je 1838 puta veća od mase elektrona. Dakle, glavni dijelovi atoma su elektroni, protoni i neutroni. Od njih, protoni i neutroni se čvrsto drže u jezgru atoma i samo elektroni se mogu kretati unutar supstance, a pozitivni naboji u normalnim uvjetima mogu se kretati samo zajedno s atomima u obliku jona.

Broj slobodnih elektrona u tvari ovisi o strukturi njenih atoma. Ako ima puno ovih elektrona, onda ova supstanca omogućava da pokretni električni naboji dobro prođu kroz nju. Zove se provodnik. Svi metali se smatraju provodnicima. Srebro, bakar i aluminijum su posebno dobri provodnici. Ako, pod ovim ili drugim vanjskim utjecajem, provodnik izgubi dio slobodnih elektrona, tada će prevlast pozitivnih naboja njegovih atoma stvoriti efekat pozitivnog naboja provodnika u cjelini, odnosno provodnik će privlače negativne naboje - slobodne elektrone i negativne ione. U suprotnom, s viškom slobodnih elektrona, provodnik će biti negativno nabijen.

Brojne supstance sadrže vrlo malo slobodnih elektrona. Takve tvari se nazivaju dielektrici ili izolatori. Slabo ili praktično ne prenose električne naboje. Dielektrici uključuju porculan, staklo, tvrdu gumu, većinu plastike, zrak itd.

U električnim uređajima električni naboji se kreću duž vodiča, a dielektrici služe za usmjeravanje tog kretanja.

Najmanja čestica hemijskog elementa koja može postojati nezavisno naziva se atom.
Atom je najmanja čestica hemijskog elementa, nedeljiva samo u hemijskom smislu.
Atom je najmanja čestica hemijskog elementa koja zadržava sva hemijska svojstva tog elementa. Atomi mogu postojati u slobodnom stanju iu spojevima sa atomima istih ili drugih elemenata.
Atom je najmanja čestica hemijskog elementa koja može postojati nezavisno.
Prema modernim pogledima, atom je najmanja čestica hemijskog elementa, koja posjeduje sva njegova hemijska svojstva. Povezujući se jedan s drugim, atomi formiraju molekule, koje su najmanje čestice tvari - nosioci svih njenih kemijskih svojstava.
Prethodno poglavlje izložilo je naše ideje o. atom - najmanja čestica hemijskog elementa. Najmanja čestica supstance je molekul formiran od atoma između kojih deluju hemijske sile, odnosno hemijske veze.
Koncept elektriciteta je neraskidivo povezan sa konceptom strukture atoma - najmanjih čestica hemijskog elementa.
Iz hemije i prethodnih delova fizike znamo da su sva tela građena od pojedinačnih, veoma malih čestica - atoma i molekula.Pod atomima podrazumevamo najmanju česticu hemijskog elementa. Molekul je složenija čestica koja se sastoji od nekoliko atoma. Fizička i hemijska svojstva elemenata određena su svojstvima atoma ovih elemenata.
Odlučujući u uspostavljanju atomističkih koncepata u hemiji bili su radovi engleskog naučnika Džona Daltona (1766 - 1844), koji je u hemiju uveo sam pojam atom kao najmanju česticu hemijskog elementa; atomi različitih elemenata, prema Daltonu, imaju različite mase i stoga se međusobno razlikuju.
Atom je najmanja čestica hemijskog elementa, složenog sistema koji se sastoji od centralnog pozitivno nabijenog jezgra i omotača negativno nabijenih čestica koje se kreću oko jezgra - elektrona.
Iz hemije i prethodnih dijelova fizike znamo da su sva tijela građena od pojedinačnih, vrlo malih čestica - atoma i molekula. Atomi su najmanje čestice hemijskog elementa. Molekul je složenija čestica koja se sastoji od nekoliko atoma. Fizička i hemijska svojstva elemenata određena su svojstvima atoma ovih elemenata.
Iz hemije i prethodnih dijelova fizike znamo da su sva tijela građena od pojedinačnih, vrlo malih čestica - atoma i molekula. Atom je najmanja čestica hemijskog elementa. Molekul je složenija čestica koja se sastoji od nekoliko atoma. Fizička i hemijska svojstva elemenata određena su svojstvima atoma ovih elemenata.
Fenomeni koji potvrđuju složenu strukturu atoma. O strukturi atoma - najmanje čestice hemijskog elementa - može se suditi, s jedne strane, po signalima koje on sam šalje u obliku zraka, pa čak i čestica, s druge strane, po rezultatima bombardovanja atoma. materije brzo nabijenim česticama.
O ideji da se sva tijela sastoje od izuzetno malih i dalje nedjeljivih čestica - atoma - naširoko su raspravljali još prije naše ere starogrčki filozofi. Modernu ideju o atomima kao najmanjim česticama hemijskih elemenata sposobnih da se vežu u veće čestice - molekule koje čine supstance, prvi je izrazio M. V. Lomonosov 1741. godine u svom delu Elementi matematičke hemije; Ova gledišta on je propagirao kroz čitavu svoju naučnu karijeru. Savremenici nisu obraćali dužnu pažnju na radove M. V. Lomonosova, iako su objavljeni u publikacijama Sankt Peterburške akademije nauka, koje su primile sve veće biblioteke tog vremena.

O ideji da se sva tijela sastoje od izuzetno malih i dalje nedjeljivih čestica - atoma - raspravljalo se još u staroj Grčkoj. Modernu ideju o atomima kao najmanjim česticama hemijskih elemenata sposobnih da se vežu u veće čestice - molekule koje čine supstance, prvi je izrazio M. V. Lomonosov 1741. godine u svom delu Elementi matematičke hemije; On je propagirao ove stavove kroz čitavu svoju naučnu karijeru.
O ideji da se sva tijela sastoje od izuzetno malih i dalje nedjeljivih čestica - atoma - naširoko su raspravljali još prije naše ere starogrčki filozofi. Modernu ideju o atomima kao najmanjim česticama hemijskih elemenata sposobnih da se vežu u veće čestice - molekule koje čine supstance, prvi je izrazio M. V. Lomonosov 1741. godine u svom delu Elementi matematičke hemije; On je propagirao ove stavove kroz čitavu svoju naučnu karijeru.
O ideji da se sva tijela sastoje od izuzetno malih i dalje nedjeljivih čestica - atoma - naširoko su raspravljali starogrčki filozofi. Modernu ideju o atomima kao najmanjim česticama hemijskih elemenata sposobnih da se vežu u veće čestice - molekule koje čine supstance, prvi je izrazio M. V. Lomonosov 1741. godine u svom delu Elementi matematičke hemije; On je propagirao ove stavove kroz čitavu svoju naučnu karijeru.
Sve vrste kvantitativnih proračuna masa i zapremina supstanci koje učestvuju u hemijskim reakcijama zasnivaju se na stehiometrijskim zakonima. U tom smislu, stehiometrijski zakoni se sasvim ispravno odnose na osnovne zakone hemije i odraz su stvarnog postojanja atoma i molekula koji imaju određenu masu najmanjih čestica hemijskih elemenata i njihovih spojeva. Zbog toga su stehiometrijski zakoni postali čvrsta osnova na kojoj je izgrađena moderna atomsko-molekularna nauka.
Sve vrste kvantitativnih proračuna masa i zapremina supstanci koje učestvuju u hemijskim reakcijama zasnivaju se na stehiometrijskim zakonima. S tim u vezi, stehiometrijski zakoni se sasvim ispravno odnose na osnovne zakone hemije i odraz su stvarnog postojanja atoma i molekula koji imaju određenu masu najmanjih čestica hemijskih elemenata i njihovih spojeva. Zbog toga su stehiometrijski zakoni postali čvrsta osnova na kojoj je izgrađena moderna atomsko-molekularna nauka.
Fenomeni koji potvrđuju složenu strukturu atoma. O strukturi atoma - najmanje čestice hemijskog elementa - može se suditi, s jedne strane, po signalima koje šalje u obliku zraka, pa čak i čestica, as druge strane, po rezultatima bombardovanja atoma. materije brzo nabijenim česticama.
Treba napomenuti da je stvaranje kvantne fizike direktno stimulisano pokušajima da se razume struktura atoma i obrasci emisionih spektra atoma. Kao rezultat eksperimenata, otkriveno je da se u središtu atoma nalazi malo (u odnosu na njegovu veličinu), ali masivno jezgro. Atom je najmanja čestica hemijskog elementa koja zadržava svoja svojstva. Ime je dobio po grčkom dtomos, što znači nedeljiv. Nedeljivost atoma se javlja u hemijskim transformacijama, kao i prilikom sudara atoma koji se dešavaju u gasovima. A istovremeno se uvijek postavljalo pitanje da li se atom sastoji od manjih dijelova.
Predmet izučavanja u hemiji su hemijski elementi i njihova jedinjenja. Hemijski elementi su skup atoma sa identičnim nuklearnim nabojem. Zauzvrat, atom je najmanja čestica hemijskog elementa koja zadržava sva svoja hemijska svojstva.
Suština ovog odbacivanja Avogadrove hipoteze bila je nevoljkost da se uvede poseban koncept molekule (čestice), koji odražava diskretni oblik materije kvalitativno različit od atoma. Zaista: Daltonovi jednostavni atomi odgovaraju najmanjim česticama hemijskih elemenata, a njegovi složeni atomi odgovaraju najmanjim česticama hemijskih jedinjenja. Zbog ovih nekoliko slučajeva nije vrijedilo razbiti cijeli sistem pogleda, koji su se zasnivali na jednom konceptu atoma.
Razmatrani stehiometrijski zakoni čine osnovu za sve vrste kvantitativnih proračuna masa i zapremina supstanci koje učestvuju u hemijskim reakcijama. U tom smislu, stehiometrijski zakoni se sasvim ispravno odnose na osnovne zakone hemije. Stehiometrijski zakoni su odraz stvarnog postojanja atoma i molekula, koji, kao najmanje čestice hemijskih elemenata i njihovih spojeva, imaju vrlo specifičnu masu. Zbog toga su stehiometrijski zakoni postali čvrsta osnova na kojoj se gradi moderna atomsko-molekularna nauka.

Ako još ne znate šta je molekul, onda je ovaj članak samo za vas. Prije mnogo godina ljudi su počeli shvaćati da se svaka tvar sastoji od pojedinačnih malih čestica.