Energia elektryczna: pojęcia ogólne. Sprawdź swoje dziecko! chemia Latające cząsteczki substancji, które zachowują swoje właściwości, to tzw

Na przykład cząsteczka wody jest najmniejszym przedstawicielem substancji takiej jak woda.

Dlaczego nie zauważamy, że substancje składają się z cząsteczek? Odpowiedź jest prosta: cząsteczki są tak małe, że są po prostu niewidoczne dla ludzkiego oka. Więc jaki mają rozmiar?

Eksperyment mający na celu określenie wielkości cząsteczki przeprowadził angielski fizyk Rayleigh. Do czystego naczynia wlano wodę i na jego powierzchnię nałożono kroplę oleju. Olej rozpłynął się po powierzchni wody i utworzył okrągły film. Stopniowo powierzchnia folii zwiększała się, ale potem rozprzestrzenianie się ustało i powierzchnia przestała się zmieniać. Rayleigh zasugerował, że grubość filmu staje się równa wielkości jednej cząsteczki. Na podstawie obliczeń matematycznych ustalono, że wielkość cząsteczki wynosi około 16 * 10 -10 m.

Cząsteczki są tak małe, że w małych objętościach materii znajdują się ich ogromne ilości. Na przykład jedna kropla wody zawiera tyle cząsteczek, ile jest takich kropli w Morzu Czarnym.

Cząsteczek nie można zobaczyć za pomocą mikroskopu optycznego. Można fotografować cząsteczki i atomy za pomocą mikroskopu elektronowego, wynalezionego w latach 30. XX wieku.

Cząsteczki różnych substancji różnią się wielkością i składem, ale cząsteczki tej samej substancji są zawsze takie same. Na przykład cząsteczka wody jest zawsze taka sama: w wodzie, w płatku śniegu i w parze.

Chociaż cząsteczki są bardzo małymi cząsteczkami, można je również podzielić. Cząsteczki tworzące cząsteczki nazywane są atomami. Atomy każdego typu są zwykle oznaczone specjalnymi symbolami. Na przykład atom tlenu to O, atom wodoru to H, atom węgla to C. W sumie w przyrodzie są 93 różne atomy, a naukowcy stworzyli w swoich laboratoriach około 20 kolejnych. Rosyjski naukowiec Dmitrij Iwanowicz Mendelejew uporządkował wszystkie pierwiastki i umieścił je w układzie okresowym, o czym dowiemy się bardziej szczegółowo na lekcjach chemii.

Cząsteczka tlenu składa się z dwóch identycznych atomów tlenu, cząsteczka wody składa się z trzech atomów - dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Same wodór i tlen nie mają właściwości wody. Wręcz przeciwnie, woda staje się wodą dopiero wtedy, gdy utworzy się takie wiązanie.

Rozmiary atomów są bardzo małe. Na przykład, jeśli powiększysz jabłko do rozmiaru kuli ziemskiej, wówczas rozmiar atomu wzrośnie do rozmiaru jabłka. W 1951 roku Erwin Müller wynalazł mikroskop jonowy, który umożliwił szczegółowe obejrzenie struktury atomowej metalu.

W naszych czasach, w przeciwieństwie do czasów Demokryta, atom nie jest już uważany za niepodzielny. Na początku XX wieku naukowcom udało się zbadać jego wewnętrzną strukturę.

Okazało się że atom składa się z jądra i elektronów krążących wokół jądra. Później się okazało rdzeń z kolei składa się z protonów i neutronów.

Zatem eksperymenty w Wielkim Zderzaczu Hadronów – ogromnej konstrukcji zbudowanej pod ziemią na granicy Francji i Szwajcarii, idą pełną parą. Wielki Zderzacz Hadronów to 30-kilometrowa zamknięta rura, w której przyspieszane są hadrony (tzw. proton, neutron lub elektron). Po przyspieszeniu niemal do prędkości światła hadrony zderzają się. Siła uderzenia jest tak duża, że ​​protony zostają „rozbite” na kawałki. Zakłada się, że w ten sposób możliwe jest badanie wewnętrznej struktury hadronów

Jest oczywiste, że im dalej człowiek posuwa się w badaniu wewnętrznej struktury materii, tym większe napotyka trudności. Możliwe, że niepodzielna cząstka, którą wyobrażał sobie Demokryt, w ogóle nie istnieje, a cząstki można dzielić w nieskończoność. Badania w tej dziedzinie są jednym z najszybciej rozwijających się tematów współczesnej fizyki.

Dodaj witrynę do zakładek

Energia elektryczna: pojęcia ogólne

Zjawiska elektryczne stały się znane człowiekowi najpierw w postaci groźnej błyskawicy - odkryto i zbadano wyładowania prądu atmosferycznego, a następnie odkryto i zbadano energię elektryczną uzyskaną w wyniku tarcia (na przykład skóry na szkle itp.); wreszcie po odkryciu chemicznych źródeł prądu (ogniwa galwaniczne w 1800 r.) powstała i szybko rozwinęła się elektrotechnika. W państwie sowieckim byliśmy świadkami błyskotliwego rozkwitu elektrotechniki. Rosyjscy naukowcy w ogromnym stopniu przyczynili się do tak szybkiego postępu.

Trudno jednak udzielić prostej odpowiedzi na pytanie: „Co to jest prąd?" Można powiedzieć, że „prąd to ładunki elektryczne i związane z nimi pola elektromagnetyczne”. Ale taka odpowiedź wymaga szczegółowego wyjaśnienia: „Co to są ładunki elektryczne i pola elektromagnetyczne?” Stopniowo będziemy pokazywać, jak zasadniczo złożone jest pojęcie „elektryczności”, chociaż niezwykle szczegółowo zbadano niezwykle różnorodne zjawiska elektryczne i równolegle z ich głębszym zrozumieniem poszerzył się obszar praktycznego zastosowania elektryczności.

Twórcy pierwszych maszyn elektrycznych wyobrażali sobie prąd elektryczny jako ruch specjalnego płynu elektrycznego w metalowych drutach, jednak do stworzenia lamp próżniowych konieczna była znajomość elektronicznej natury prądu elektrycznego.

Współczesna doktryna elektryczności jest ściśle związana z nauką o budowie materii. Najmniejszą cząsteczką substancji zachowującą swoje właściwości chemiczne jest cząsteczka (od łacińskiego słowa „mole” - masa).

Cząstka ta jest bardzo mała, na przykład cząsteczka wody ma średnicę około 3/1 000 000 000 = 3/10 8 = 3*10 -8 cm i objętość 29,7*10 -24.

Aby lepiej sobie wyobrazić, jak małe są takie cząsteczki, jak ogromna ich liczba mieści się w małej objętości, przeprowadźmy w myślach następujący eksperyment. Oznaczmy w jakiś sposób wszystkie cząsteczki w szklance wody (50 cm3) i wlej tę wodę do Morza Czarnego. Wyobraźmy sobie, że cząsteczki zawarte w tych 50 cm3, równomiernie rozmieszczone w rozległych oceanach, które zajmują 71% powierzchni globu; W takim razie napijmy się jeszcze jednej szklanki wody z tego oceanu, przynajmniej we Władywostoku. Czy istnieje prawdopodobieństwo znalezienia w tym szkle przynajmniej jednej z molekuł, które oznaczyliśmy?

Objętość oceanów na świecie jest ogromna. Jego powierzchnia wynosi 361,1 mln km 2. Jego średnia głębokość wynosi 3795 M. Dlatego jego objętość wynosi 361,1 * 10 6 * 3,795 km 3, tj. około 1370 LLC LLC km 3 = 1,37*10 9 km 3 - 1,37*10 24 cm3.

Ale w 50 cm3 woda zawiera 1,69 * 10 24 cząsteczek. W rezultacie po zmieszaniu każdy centymetr sześcienny wody oceanicznej będzie zawierał 1,69/1,37 znakowanych cząsteczek, a około 66 znakowanych cząsteczek trafi do naszej szklanki we Władywostoku.

Bez względu na to, jak małe są cząsteczki, składają się one z jeszcze mniejszych cząstek – atomów.

Atom to najmniejsza część pierwiastka chemicznego, która jest nośnikiem jego właściwości chemicznych. Pierwiastek chemiczny jest zwykle rozumiany jako substancja składająca się z identycznych atomów. Cząsteczki mogą tworzyć identyczne atomy (na przykład cząsteczka gazowego wodoru H2 składa się z dwóch atomów) lub różne atomy (cząsteczka wody H20 składa się z dwóch atomów wodoru H2 i atomu tlenu O). W tym drugim przypadku, gdy cząsteczki są podzielone na atomy, zmieniają się właściwości chemiczne i fizyczne substancji. Na przykład, gdy cząsteczki ciała ciekłego, wody, rozkładają się, uwalniane są dwa gazy - wodór i tlen. Liczba atomów w cząsteczkach jest różna: od dwóch (w cząsteczce wodoru) do setek i tysięcy atomów (w białkach i związkach wielkocząsteczkowych). Wiele substancji, w szczególności metale, nie tworzy cząsteczek, to znaczy składa się bezpośrednio z atomów niepołączonych wewnętrznie wiązaniami molekularnymi.

Przez długi czas atom uznawano za najmniejszą cząsteczkę materii (sama nazwa atom pochodzi od greckiego słowa atomos – niepodzielny). Obecnie wiadomo, że atom jest układem złożonym. Większa część masy atomu skupia się w jego jądrze. Najlżejsze elektrycznie naładowane cząstki elementarne – elektrony – krążą wokół jądra po określonych orbitach, tak jak planety krążą wokół Słońca. Siły grawitacyjne utrzymują planety na ich orbitach, a elektrony są przyciągane do jądra za pomocą sił elektrycznych. Ładunki elektryczne mogą być dwojakiego rodzaju: dodatnie i ujemne. Z doświadczenia wiemy, że tylko przeciwne ładunki elektryczne przyciągają się. W związku z tym ładunki jądra i elektronów również muszą mieć różne znaki. Konwencjonalnie przyjmuje się, że ładunek elektronów jest ujemny, a ładunek jądra za dodatni.

Wszystkie elektrony, niezależnie od sposobu ich wytworzenia, mają takie same ładunki elektryczne i masę 9,108 * 10 -28 G. W związku z tym elektrony tworzące atomy dowolnego pierwiastka można uznać za takie same.

Jednocześnie ładunek elektronu (zwykle oznaczony jako e) jest elementarny, tj. najmniejszy możliwy ładunek elektryczny. Próby udowodnienia istnienia mniejszych ładunków nie powiodły się.

O przynależności atomu do określonego pierwiastka chemicznego decyduje wielkość dodatniego ładunku jądra. Całkowity ładunek ujemny Z elektronów atomu jest równy dodatniemu ładunkowi jego jądra, dlatego wartość dodatniego ładunku jądra musi wynosić eZ. Liczba Z określa miejsce pierwiastka w układzie okresowym pierwiastków Mendelejewa.

Niektóre elektrony w atomie znajdują się na orbitach wewnętrznych, a inne na orbitach zewnętrznych. Te pierwsze są stosunkowo mocno utrzymywane na swoich orbitach za pomocą wiązań atomowych. Te ostatnie mogą stosunkowo łatwo oddzielić się od atomu i przenieść do innego atomu lub pozostać wolne przez pewien czas. Te zewnętrzne elektrony orbitalne określają właściwości elektryczne i chemiczne atomu.

Dopóki suma ładunków ujemnych elektronów jest równa ładunkowi dodatniemu jądra, atom lub cząsteczka jest obojętna. Ale jeśli atom stracił jeden lub więcej elektronów, to z powodu nadmiernego dodatniego ładunku jądra staje się jonem dodatnim (od greckiego słowa ion - poruszający się). Jeśli atom przechwycił nadmiar elektronów, służy jako jon ujemny. W ten sam sposób jony mogą powstawać z obojętnych cząsteczek.

Nośnikami ładunków dodatnich w jądrze atomu są protony (od greckiego słowa „protos” - pierwszy). Proton służy jako jądro wodoru, pierwszy pierwiastek w układzie okresowym. Jego ładunek dodatni e + jest liczbowo równy ujemnemu ładunkowi elektronu. Ale masa protonu jest 1836 razy większa niż masa elektronu. Protony wraz z neutronami tworzą jądra wszystkich pierwiastków chemicznych. Neutron (od łacińskiego słowa „nijaki” – ani jeden, ani drugi) nie ma ładunku, a jego masa jest 1838 razy większa od masy elektronu. Zatem głównymi częściami atomów są elektrony, protony i neutrony. Spośród nich protony i neutrony są mocno trzymane w jądrze atomu i tylko elektrony mogą poruszać się wewnątrz substancji, a ładunki dodatnie w normalnych warunkach mogą poruszać się tylko razem z atomami w postaci jonów.

Liczba wolnych elektronów w substancji zależy od budowy jej atomów. Jeśli tych elektronów jest dużo, wówczas substancja ta umożliwia dobre przejście przez nią poruszających się ładunków elektrycznych. Nazywa się to dyrygentem. Wszystkie metale są uważane za przewodniki. Szczególnie dobrymi przewodnikami są srebro, miedź i aluminium. Jeżeli pod takim czy innym wpływem zewnętrznym przewodnik utraci część wolnych elektronów, wówczas przewaga dodatnich ładunków jego atomów spowoduje efekt dodatniego ładunku przewodnika jako całości, to znaczy przewodnik będzie przyciągają ładunki ujemne - wolne elektrony i jony ujemne. W przeciwnym razie, przy nadmiarze wolnych elektronów, przewodnik zostanie naładowany ujemnie.

Wiele substancji zawiera bardzo mało wolnych elektronów. Substancje takie nazywane są dielektrykami lub izolatorami. Słabo lub praktycznie nie przenoszą ładunków elektrycznych. Do dielektryków zalicza się porcelanę, szkło, twardą gumę, większość tworzyw sztucznych, powietrze itp.

W urządzeniach elektrycznych ładunki elektryczne przemieszczają się wzdłuż przewodników, a dielektryki służą do kierowania tym ruchem.

Najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego, która może istnieć niezależnie, nazywa się atomem.
Atom to najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego, niepodzielna tylko pod względem chemicznym.
Atom to najmniejsza cząsteczka pierwiastka chemicznego, która zachowuje wszystkie właściwości chemiczne tego pierwiastka. Atomy mogą występować w stanie wolnym oraz w związkach z atomami tego samego lub innego pierwiastka.
Atom to najmniejsza cząsteczka pierwiastka chemicznego, która może istnieć niezależnie.
Według współczesnych poglądów atom jest najmniejszą cząstką pierwiastka chemicznego, posiadającą wszystkie jego właściwości chemiczne. Łącząc się ze sobą, atomy tworzą cząsteczki, które są najmniejszymi cząsteczkami substancji - nośnikami wszystkich jej właściwości chemicznych.
W poprzednim rozdziale przedstawiliśmy nasze pomysły na temat. atom – najmniejsza cząsteczka pierwiastka chemicznego. Najmniejsza cząsteczka substancji to cząsteczka utworzona z atomów, pomiędzy którymi działają siły chemiczne, czyli wiązania chemiczne.
Pojęcie elektryczności jest nierozerwalnie związane z koncepcją budowy atomów - najmniejszych cząstek pierwiastka chemicznego.
Z chemii i poprzednich działów fizyki wiemy, że wszystkie ciała zbudowane są z pojedynczych, bardzo małych cząstek - atomów i cząsteczek. Przez atomy rozumiemy najmniejszą cząstkę pierwiastka chemicznego. Cząsteczka to bardziej złożona cząstka składająca się z kilku atomów. Właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków są określone przez właściwości atomów tych pierwiastków.
Decydujące dla ugruntowania się pojęć atomistycznych w chemii były prace angielskiego naukowca Johna Daltona (1766 - 1844), który wprowadził do chemii sam termin atom jako najmniejszą cząsteczkę pierwiastka chemicznego; atomy różnych pierwiastków mają według Daltona różne masy i tym samym różnią się od siebie.
Atom to najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego, złożony układ składający się z centralnego dodatnio naładowanego jądra i powłoki ujemnie naładowanych cząstek poruszających się wokół jądra - elektronów.
Z chemii i poprzednich działów fizyki wiemy, że wszystkie ciała zbudowane są z pojedynczych, bardzo małych cząstek - atomów i cząsteczek. Atomy to najmniejsze cząstki pierwiastka chemicznego. Cząsteczka to bardziej złożona cząstka składająca się z kilku atomów. Właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków są określone przez właściwości atomów tych pierwiastków.
Z chemii i poprzednich działów fizyki wiemy, że wszystkie ciała zbudowane są z pojedynczych, bardzo małych cząstek - atomów i cząsteczek. Atom to najmniejsza cząsteczka pierwiastka chemicznego. Cząsteczka to bardziej złożona cząstka składająca się z kilku atomów. Właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków są określone przez właściwości atomów tych pierwiastków.
Zjawiska potwierdzające złożoną budowę atomu. Budowę atomu – najmniejszej cząstki pierwiastka chemicznego – można ocenić z jednej strony na podstawie sygnałów, które sam wysyła w postaci promieni, a nawet cząstek, z drugiej strony na podstawie wyników bombardowania atomów materii przez szybko naładowane cząstki.
Pomysł, że wszystkie ciała składają się z niezwykle małych i dalszych niepodzielnych cząstek - atomów - był szeroko dyskutowany jeszcze przed naszą erą przez starożytnych filozofów greckich. Nowoczesną koncepcję atomów jako najmniejszych cząstek pierwiastków chemicznych zdolnych do łączenia się w większe cząstki - cząsteczki tworzące substancje, po raz pierwszy wyraził M. V. Łomonosow w 1741 r. w swojej pracy Elementy chemii matematycznej; Poglądy te propagował przez całą swoją karierę naukową. Współcześni nie zwracali należytej uwagi na dzieła M.V. Łomonosowa, choć były one publikowane w publikacjach Akademii Nauk w Petersburgu, otrzymywanych przez wszystkie główne biblioteki tamtych czasów.

Pomysł, że wszystkie ciała składają się z niezwykle małych i dalszych niepodzielnych cząstek – atomów – był omawiany już w starożytnej Grecji. Nowoczesną koncepcję atomów jako najmniejszych cząstek pierwiastków chemicznych zdolnych do łączenia się w większe cząstki - cząsteczki tworzące substancje, po raz pierwszy wyraził M. V. Łomonosow w 1741 r. w swojej pracy Elementy chemii matematycznej; Poglądy te propagował przez całą swoją karierę naukową.
Pomysł, że wszystkie ciała składają się z niezwykle małych i dalszych niepodzielnych cząstek - atomów - był szeroko dyskutowany jeszcze przed naszą erą przez starożytnych filozofów greckich. Nowoczesną koncepcję atomów jako najmniejszych cząstek pierwiastków chemicznych zdolnych do łączenia się w większe cząstki - cząsteczki tworzące substancje, po raz pierwszy wyraził M. V. Łomonosow w 1741 r. w swojej pracy Elementy chemii matematycznej; Poglądy te propagował przez całą swoją karierę naukową.
Pomysł, że wszystkie ciała składają się z niezwykle małych i dalszych niepodzielnych cząstek - atomów - był szeroko dyskutowany przez starożytnych filozofów greckich. Nowoczesną koncepcję atomów jako najmniejszych cząstek pierwiastków chemicznych zdolnych do łączenia się w większe cząstki - cząsteczki tworzące substancje, po raz pierwszy wyraził M. V. Łomonosow w 1741 r. w swojej pracy Elementy chemii matematycznej; Poglądy te propagował przez całą swoją karierę naukową.
Wszelkiego rodzaju obliczenia ilościowe mas i objętości substancji biorących udział w reakcjach chemicznych opierają się na prawach stechiometrycznych. Pod tym względem prawa stechiometryczne słusznie odnoszą się do podstawowych praw chemii i są odzwierciedleniem rzeczywistego istnienia atomów i cząsteczek, które mają określoną masę najmniejszych cząstek pierwiastków chemicznych i ich związków. Z tego powodu prawa stechiometryczne stały się solidnym fundamentem, na którym zbudowano współczesną naukę atomowo-molekularną.
Wszelkiego rodzaju obliczenia ilościowe mas i objętości substancji biorących udział w reakcjach chemicznych opierają się na prawach stechiometrycznych. Pod tym względem prawa stechiometryczne słusznie odnoszą się do podstawowych praw chemii i są odzwierciedleniem rzeczywistego istnienia atomów i cząsteczek, które mają określoną masę najmniejszych cząstek pierwiastków chemicznych i ich związków. Z tego powodu prawa stechiometryczne stały się solidnym fundamentem, na którym zbudowano współczesną naukę atomowo-molekularną.
Zjawiska potwierdzające złożoną budowę atomu. Budowę atomu – najmniejszej cząstki pierwiastka chemicznego – można ocenić z jednej strony na podstawie sygnałów, jakie wysyła w postaci promieni, a nawet cząstek, a z drugiej strony na podstawie skutków bombardowania atomów materii przez szybko naładowane cząstki.
Należy zauważyć, że powstanie fizyki kwantowej było bezpośrednio stymulowane próbami zrozumienia budowy atomu i wzorców widm emisyjnych atomów. W wyniku eksperymentów odkryto, że w centrum atomu znajduje się małe (w porównaniu z jego rozmiarem), ale masywne jądro. Atom to najmniejsza cząsteczka pierwiastka chemicznego, która zachowuje swoje właściwości. Swoją nazwę zawdzięcza greckiemu dtomos, co oznacza niepodzielny. Niepodzielność atomu zachodzi podczas przemian chemicznych, a także podczas zderzeń atomów zachodzących w gazach. Jednocześnie zawsze pojawiało się pytanie, czy atom składa się z mniejszych części.
Przedmiotem badań w chemii są pierwiastki chemiczne i ich związki. Pierwiastki chemiczne to zbiory atomów o identycznych ładunkach jądrowych. Z kolei atom to najmniejsza cząsteczka pierwiastka chemicznego, która zachowuje wszystkie swoje właściwości chemiczne.
Istotą tego odrzucenia hipotezy Avogadra była niechęć do wprowadzenia specjalnego pojęcia cząsteczki (cząstki), odzwierciedlającej dyskretną formę materii, jakościowo różną od atomów. Rzeczywiście: proste atomy Daltona odpowiadają najmniejszym cząstkom pierwiastków chemicznych, a jego atomy złożone odpowiadają najmniejszym cząstkom związków chemicznych. Z powodu tych nielicznych przypadków nie warto było burzyć całego systemu poglądów, który opierał się na jednej koncepcji atomu.
Rozważane prawa stechiometryczne stanowią podstawę wszelkiego rodzaju obliczeń ilościowych mas i objętości substancji biorących udział w reakcjach chemicznych. Pod tym względem prawa stechiometryczne całkiem słusznie odnoszą się do podstawowych praw chemii. Prawa stechiometryczne są odzwierciedleniem rzeczywistego istnienia atomów i cząsteczek, które jako najmniejsze cząstki pierwiastków chemicznych i ich związków mają bardzo określoną masę. Z tego powodu prawa stechiometryczne stały się solidnym fundamentem, na którym zbudowana jest współczesna nauka atomowo-molekularna.

Jeśli jeszcze nie wiesz, czym jest cząsteczka, ten artykuł jest właśnie dla Ciebie. Wiele lat temu ludzie zaczęli zdawać sobie sprawę, że każda substancja składa się z pojedynczych małych cząstek.