Презентація на тему Будова речовини, доповідь Будову речовини

15.09.2015

Презентація на тему Будова речовини, доповідь Будову речовини, Урок 5-1 з фізики для 7 класу, слайдшоу, з картинками

I. У пошуках «початку всіх початків». Молекули і атоми.

Одним з найцікавіших питань сучасної фізики є питання про будову речовини. За останні 25 років тут зроблено надзвичайно багато і ми вже проникли так далеко в колишню досі таємничої область природи — область будови молекул і атомів, що багато незрозуміле стало для нас уже досить просто зрозумілим і нові величезні горизонти відкрилися перед нами. Завданням цих нарисів і є — познайомити читачів із сучасними поглядами на будову речовини або матерії.

Люди здавна цікавилися тим, з чого влаштована матерія. Перед спостережною поглядом людини завжди відкривається неосяжну різноманітність навколишньої природи: незліченна безліч рослин, не менш багатий різноманітністю світ тварин і такий же невичерпний світ мертвої неорганічної природи. У всьому цьому розмаїтті допитливий людський розум прагне знайти щось спільне, просте в складному, знайти «початок почав»: перед ним постає питання: з чого влаштована матерія, що є «цеглою світобудови».

В давнину це питання не дозволяли шляхом вивчення і спостереження природи, а абстрактно, філософськи. Багато хто з древніх філософів шукали першооснову світу і по-різному вирішували це питання.

Фалес (VII ст. до Р. X.) вчив, що таким початком є вода, Анаксимен (в VI ст. до Р. X.) замість води висунув повітря, Геракліт (VI ст. до Р. X.) вважав, що все сталося з вогню. Деякі філософи, як прабатьків всякого речовини, брали не одну, а кілька стихій, наприклад: Емпедокл будував світ з 4 — х стихій — землі, води, повітря і вогню: Аристотель (III ст. до Р. X.) вважав, що ці стихії утворилися 4 — х основних якостей — сухості, тепла, вологи та холоду. Тепло і холод обумовлюють вогонь, повітря складається з тепла і вологості, земля — з холоду і сухості, вода — з холоду і вологості. Реальне речовина стародавньою філософією було підмінене абстрактними якостями і стихіями. Давнім людям здавалося, що головним в речовині є його якості, а не склад. Вони вміли, наприклад, виготовляти бронзу, нагріваючи червону мідь з цинковою рудою і бачили, що одне з якостей міді змінювалося — її колір ставав схожим з кольором золота. Їм здавалося, що вони стоять на шляху перетворення міді в золото і вони думали, що перший крок у цьому напрямку вже зроблено. Одне з якостей міді — колір — стало схожим з золотом, потрібно домогтися перетворення і інших якостей міді в «золоті», тоді бронза стане золотом. Цим завданням займалися в середні століття «алхіміки», але всі спроби були, звичайно, марні. Природа реальна, а не отвлеченна. Пізнати її можна не абстрактній філософією, а шляхом безпосереднього вивчення. Нашою зброєю будуть — спостереження і досвід.

Перед нами шматок граніту. Будемо дивитися на нього здалеку — він нам здасться суцільним і однорідним. Спробуємо розглянути ближче — від однорідності нічого не залишилося: в ньому химерно переплетені між собою червоні частинки польового шпату, блискучі білі крупинки кварцу, чорні крапки і жилки із слюди. Крупинки шпату, кварцу і слюди — різні за своїми розмірами — трапляються і порівняно великі, але ще більше зустрічається дрібних. Очей, озброєний лупою 1), побачить ще більш маленькі складові частини граніту, з мікроскопом ми підемо ще далі. Де ж, тут кордон? Чи існує який — небудь межа для зменшення часток? Надалі ми побачимо, що ця межа є.

Зараз у нас зима. Все вкрите снігом, білою пеленою, здалеку уявній суцільний. Поглянемо ближче на сніг, ми помітимо, що пелена складається з окремих сніжинок. Свіжий сніг падає, сніжинки сідають на вашу шубу, придивіться до них: які маленькі снігові зірочки сіли на вас. Розгляньте таку сніжинку під мікроскопом і ви побачите, що ця сніжна зіронька сама складається з безлічі крижаних часток (кристалів).

Візьмемо шматок сталі, ретельно його отполируем, очистимо, поверхня його стала блискучою. Ну, от скажіть, тепер ми дійсно, нарешті, маємо однорідне, суцільне тіло. Ні очей, ні лупа не відзначають ніякої неоднорідності. Однак, поміщаючи нашу сталь під сильний мікроскоп, ми побачимо, що від однорідності не залишається і сліду.

Набагато краще зберігає однорідність чисте залізо, але і у нього мікроскоп виявляє кристалічну будову.

З розглянутих прикладів видно, що речовина складається з окремих дуже маленьких частинок. З таких же часток складаються всякі тіла: тверді, рідкі і газоподібні. Перед нами постає ціла низка питань: які розміри найменших частинок для даної речовини, чим відрізняються частинки однієї речовини від частинок іншого, можна знайти ще більш елементарні (найбільш прості) частинки, з яких вже будуть складатися всі інші частинки і якщо є такі елементарні частинки, то скільки сортів їх зустрічається в природі. На всі ці питання ми постараємося зараз і надалі можливо дати повні відповіді.

Цілий ряд явищ дає нам можливість переконатися в тому, що частинки речовини можуть бути дуже маленькі.

Ви, напевно, траплялося бачити старі, колишні вже довгий час в роботі, електричні лампочки. У таких лампочках скло зробилося яким — то тьмяним. Відбувається це тому, що в лампочках від розпечених ниток відриваються частинки речовини, з яких зроблені ці нитки й осідають на скло. Скло покривається тонким шаром цієї речовини, з плином часу товщина шару збільшується і від цього зменшується прозорість скла. Яка ж, однак, товщина цього шару. — Вона близько 0,1? (мікрона) = 0,0001 мм

Багато хто з вас, звичайно, бавилися видуванням та пусканням мильних бульбашок. Товщина мильної плівки виявляється ще меншою, ніж шар осіли в лампочці частинок.

Орган нашого нюху, ніс володіє незвичайною чутливістю до деяких запахів (напр. до меркаптану): він виявляє присутність їх, коли в обсязі 1 куб. сантиметра (близько обсягу наперстка) повітря знаходиться всього 1/100.000.000.000 грама пахне речовини.

Розміри найменших частинок речовини, що лежать за межами звичайних способів вивчення матерії. Однак, до теперішнього часу ми маємо понад 20 нових способів, що дозволяють обчислити число і розміри частинок у даному тілі. Результати, отримані всіма цими способами (про деякі з них ми будемо говорити у наступних нарисах), досить точно збігаються один з одним.

Межа подільності будь — небудь даної речовини дійсно існує. В результаті ми отримуємо найменшу частку цієї речовини; ця частинка називається молекулою. З молекул складається всяке тіло: є молекули заліза, молекули води (льоду), граніт складається з молекул польового шпату, кварцу і слюди і т. д. На підставі всіх згаданих способів ми можемо стверджувати, що в одному кубічному сантиметрі повітря (чи якогось — небудь іншого газу) при нормальних умовах (760 мм. тиску і С° Ц) полягає величезне число 27.000.000.000.000.000.000 або, як прийнято позначати, скорочено 2,70 х 10 — 19 молекул, з точністю до 1%2). Яке величезне число. Щоб наочніше уявити це число, проведемо наступне порівняння. Візьмемо 2,70×1019 звичайних будівельних цеглин, розміром 8,75 дюйма в довжину, 4 дюйма в ширину і 2 см у висоту і розмістимо їх рівномірним шаром по земній поверхні. Поверхня земної кулі складає 1,97 х 108 кв. миль, на частку суші припадає близько 1/4 цій площі, т. — е. 4,9 кв. 107 кв. миль. Якщо ми розмістимо за останньою наші цегли, то отримаємо шар заввишки 850 футів = 123 саж. Згадаймо, що найвища будівля в Москві, а саме Храм Спасителя має висоту в 481/2 саж.; висота нашого шару цегли в 21/2 рази вище його.

Знаючи число молекул та загальна вага речовини в якому — небудь певному обсязі (напр. в 1 куб. сантим.), легко знайти масу кожної молекули і її розміри 3). Маса молекули кисню виявляється рівною 52,8/1.000.000.000.000.000.000.000.000 або 52,8 х 10 — 24 грама, а маса молекули водню ще менше — 3,32 х 10 — 24 грами. Тепер ми отримали дуже малі числа. Щоб наочніше представити їх, зробимо таке порівняння: молекула у стільки разів менше яблука (середньої величини), у скільки яблуко менше земної кулі.

Якщо молекули ми будемо представляти у вигляді кульок, то діаметри для них ми отримаємо наступні: для молекули водню діаметр дорівнює 0,2. (миллимикронов)

= 0,2/10.000.000 сант. 0,2 х 10 — 7 сантиметрів;

взагалі розміри діаметрів молекул в середньому мають близько 1. — 1/10.000.000 сантитим. 10 — 7 сант.

В наші найкращі сучасні мікроскопи видно відстані не менші 6000 мм. =0,17 X 10 — 7 сантим. у ультрамикроскопы ми можемо розрізнити відстані в 6. 6 х 10 — 7 сантим. Звідси ясно, що ми навіть з допомогою найкращих наших інструментів не можемо поки ще бачити окремі молекули — нам потрібно було б в 6 разів збільшити чутливість приладів, щоб побачити найбільші з молекул і в 30 разів, щоб побачити молекулу водню. Але в можливих удосконалень мікроскопів і ультрамикроскопов ми досягли межі і далі йти, як показують наукові дослідження, не можемо, а тому не можна розраховувати, щоб ми могли безпосередньо побачити молекули.

Візьмемо молекули водню, що знаходяться в 1 куб. сантиметр при нормальних умовах, докладемо їх одну до іншої, тобто влаштуємо з них намисто. Простий розрахунок покаже нам, що вийде нитка довжиною 5.400.000 кілометрів. Довжина земного меридіана приблизно дорівнює 40.000 кілометр. Нашої ниткою з молекул в 1 куб. сантиметр ми можемо обвити земну кулю колом 135 разів.

Ми познайомилися з розмірами і кількістю молекул різних речовин і побачили, що розміри молекул вкрай малі, а число їх дуже велике у газів; в рідинах і твердих тілах число їх в одиниці об’єму ще більше, ніж у газів; розміри молекул різні для різних речовин.

ми поставили ще одне питання: чи немає більш елементарних частинок, ніж молекули, з яких утворювалися б самі молекули.

Примиритися з тим, що кожна речовина має свою «початок», свою, ні з чим не пов’язану молекулу, ми ніяк не можемо. Численні досліди з повсякденного життя нам кажуть, що в природі постійно є процеси, в яких з одних речовин утворюються інші. Цукор при бродінні переходить в спирт і вуглекислий газ; газ водень (Н), з’єднуючись з іншим газом — киснем (О), утворює воду (Н2О); вугілля (З), з’єднуючись з киснем (О) (згораючи), може дати або чадний газ (СО) або при повному згорянні — вуглекислоту (СО2); рослини, вбираючи в себе вуглекислоту, засвоюють вуглець (С) і виділяють назовні кисень (О). Вже ці найпростіші досліди дозволяють нам зробити висновок, що в природі зустрічаються складні речовини, як вуглекислота (СО2), вода (Н2О) і більш прості, як вуглець (С), кисень (О), водень (Н). Прості речовини, з’єднуючись один з одним, утворюють складні. Найпростіші речовини, тобто ті, які вже не можуть бути розкладені на ще більш прості тіла, носять назву елементів. Саме назва елементів дуже характерно: воно походить від складання назв трьох літер л (ел), м (ем) і н (ен) і вказує на те, що складні речовини складаються з простих елементів подібно до того, як слово елемент склалося зі своїх основних частин (л — м — н). Елементами є: всі метали як залізо, мідь, срібло, платина, алюміній, ртуть, потім такі речовини, як вугілля, сірка, йод, фосфор, кремній, з газів — кисень, водень, азот, хлор та ін Сучасна хімія встановила, що загальне число елементів, що зустрічаються в природі, одно 92 4). З цих 92 елементів можна скласти всі відомі нам у природі. Речовини. Всяке, зустрічається нам тіло можна вважати складається з одного або декількох елементів; ми можемо проаналізувати його, тобто розкласти на складові його елементи: в більшості випадків ми можемо вирішити і зворотну задачу — виходячи з цих елементів, знову отримати дане тіло (це так званий синтез).

Найменшу з можливих часток елемента називають атомом. Атоми мають властивість з’єднуватися один з одним, утворюючи те, що ми називали молекулою. Кожна молекула може бути назад розкладена на складові її атоми. Молекула води (Н2О), наприклад, складається з двох атомів водень — (Н2 = ПН) і одного атома кисню (О); молекула вуглекислоти (СО2) — з одного атома вуглецю і двох атомів кисню; молекула польового шпату (AlSiO8) — з одного атома алюмінію (Al), одного атома кремнію (Si — силіцій) і 8 атомів кисню (В8); молекула цукру (С6Н12О6) з 6 атомів вуглецю (С6), 12 атомів водню (Н12) і 6 атомів кисню (О6) і т. д.

Отже, атоми мають здатність з’єднуватися з іншими атомами, утворюючи при цьому молекулу якогось — небудь складного речовини. Якщо ж атоми не зустрічають атомів інших елементів, то вони з’єднуються між собою і утворюють молекулу елемента. Так, молекула водню (Н2) складається з двох атомів водню, молекула кисню (О2) — теж утворилася з двох атомів і т. д. Лише атоми рідкісних газів — гелію (Не), аргону (Аг), неон (Ne) і т. д. відрізняються повною відсутністю здатності з’єднуватися з атомами інших елементів, так і зі своїми власними. Тому їх молекули складаються всього лише з одного атома.

Атоми одного елемента в точності однакові, атоми різних елементів повинні відрізнятися один від одного своїми властивостями і своєю масою.

Масу атома водню (Н) ми можемо дуже просто розрахувати, так як вже знаємо, що молекула водню (Н2), що складається з двох атомів, має масу у 3,32 х 1024 грама. Звідси маса водневого атома (Н) дорівнює: 1,66 х 10 — 24 грами. Такий розрахунок для кисневого атома (Про) дає масу в 26,4 х 10 — 24 грами. Ми бачимо, що атом кисню в 16 разів важче водневого. Атом водню є найлегшим з усіх атомів. Його атомна вага, ми можемо прийняти за одиницю (Н = 1), тоді атомна вага кисню О = 16.

Сучасна наука на місце таємничих стихій і «почав» стародавньої філософії, ставить реально існують атоми 92 елементів. З них утворені всі тіла, побудований весь світ, часто їх називають «цеглою світобудови».

1) Збільшувальне скло; більш складні збільшувальні для розглядання маленьких предметів прилади носять назву мікроскопів і ультрамикроскопов.

2) В математиці прийнято позначати скорочено числа з одиниць з нулями наступним чином:

3) Один кубічний сантиметр кисню при нормальних умовах важить 0,001.492 грама, один куб. сантиметр водню при тих же умовах важить 0,0000988 грама; число молекул в одному кубічному сантиметрі будь-якого газу, як ми вже знаємо, одно 2.7 х10 — 19.

4) В даний час з цих 92 елементів відкрито і вивчено 87.

Автор: вчитель фізики Румянцева Любов Миколаївна Урок-казка по темі: Початкові відомості про будову речовини

Короткий опис статті: будова речовини

Джерело:
Презентація на тему Будова речовини, доповідь Будову речовини, Урок 5-1 з фізики для 7 класу, слайдшоу, з картинками

Також ви можете прочитати