1.1.1. Строение вещества

 

     Все вещества в основном состоят из протонов,нейтронов и электронов. Имеется еще множество других «строительных блоков», но они нестабильны.

     Все эти частицы характеризуются четырьмя свойствами: электрическим зарядом, массой покоя,механическим моментом (спином) и магнитным моментом.

     Количество протонов в ядре атома равно атомному номеру этого атома. Сумма числа протонов и числа нейтронов примерно равна атомной массе.

     Эту  информацию можно получить из таблицы Менделеева. Электронная оболочка содержит столько же электронов, сколько протонов содержит ядро атома. Это означает, что атом электрически нейтрален.

      Датский физик Нильс Бор еще в 1913г. Разработал теорию (она находит все новые подтверждения и сегодня), в которой он, в частности, доказал, что атомы могут существовать только в так называемых стационарных состояниях с определенной энергией. Когда атом переходит из одного энергетического состояния в другое, испускается квант излучения,фотон.

      Эти различные переходы проявляют себя в виде световых излучений с различными длинами волн. В спектографе они появляются в виде линий атомного спектра.

     Электронная оболочка определяет химические свойства элемента. Приведем несколько простых примеров. В электронной оболочке атома водорода (вверху) — один электрон. Атом гелия ( в середине) содержит в электронной оболочке два электрона. В атоме лития (внизу) третий электрон находится во второй электронной оболочке.

1.1.2. Молекулы и различные агрегатные состояния вещества

     Атомы, удерживаемые вместе химическими связями, называются молекулами. Они так малы, что, например, 1 мм³ воздуха при атмосферном давлении содержит примерно 2,55х1016  молекул.

     Все вещества могу, в принципе, существовать в разных состояниях: твердом, жидком, газообразном и в состоянии плазмы. В твердом состоянии молекулы сильными связями плотно упакованы в кристаллическую решетку. При всех температурах выше абсолютного нуля происходит некоторое движение молекул. В твердом состоянии это проявляется в виде колебаний молекул около положения равновесия, которые тем быстрее, чем выше становится температура.

      Когда вещество в твердом состоянии нагревается так сильно, что жесткая структура ( кристаллическая решетка) не может сдерживать движение молекул, молекулы освобождаются, вещество плавится и превращается в жидкость. Если жидкость нагревать еще больше, то связи между молекулами разрываются и жидкость переходит в газообразное состояние, что сопровождается расширением с другими окружающими газами. Когда молекулы газа охлаждаются, их скорость уменьшается, и они вновь начинают сцепляются друг с другом. Происходит конденсация. Если же продолжать нагревать молекулы газа, она распадаются на отдельные частицы и образуют плазму, состоящую из электронов и атомных ядер.

      Кристалл соли имеет кубическую структуру. Типичным примером является всем известная поваренная соль (NaCl).Линиями показаны связи между атомами натрия (красные) и хлора (белые).

1.3.png


Когда вещество отдает или получает тепловую энергию, его агрегатное состояние изменяется. Здесь показано, как это проявляется для обычной воды.