Решебник по химии 8 класс. Рудзитис ФГОС §7

Атомы, молекулы и ионы

Вопросы

1. Повторите по учебнику физики раздел «Первоначальные сведения о строении вещества».

Первоначальные сведения о строении вещества

1. Все вещества состоят из частиц — молекул и атомов.

Молекулы — это мельчайшие частицы вещества, обладающие его свойствами. Атомы — ещё более мелкие частицы, из которых состоят молекулы.

2. Между молекулами есть промежутки.

Даже в самых плотных телах молекулы не соприкасаются вплотную — между ними есть пространство.

3. Молекулы постоянно движутся.

Это движение называется тепловым движением. Чем выше температура вещества, тем быстрее двигаются молекулы.

4. Молекулы взаимодействуют друг с другом.

На малом расстоянии между ними действует притяжение, а на очень малом — отталкивание. Благодаря этому вещества могут сохранять форму (твёрдые тела), менять форму (жидкости), заполнять объём (газы).

2. Какими опытами можно доказать, что существуют атомы и молекулы?

Ниже — несколько опытов, которые подтверждают существование атомов и молекул:

1. Диффузия

Это явление, при котором частицы одного вещества проникают между частицами другого без перемешивания. Пример — распространение запаха духов в комнате. Диффузия возможна только при наличии мелких движущихся частиц — молекул.

2. Броуновское движение

Это беспорядочное движение мельчайших частиц пыли в жидкости или газе, которое можно увидеть под микроскопом. Оно объясняется ударами молекул жидкости (или газа) о частицы пыли. Этот опыт был впервые описан Робертом Броуном.

3. Уменьшение объема при растворении

Например, при смешивании воды и спирта общий объём меньше суммы объёмов. Это говорит о том, что между молекулами одного вещества могут проникать молекулы другого — а значит, вещества состоят из частиц.

Стр. 30

Подумай, ответь, выполни

1. Подготовьте сообщение по теме «Роль М. В. Ломоносова и Дж. Дальтона в создании атомно-молекулярного учения».

Сообщение

Роль М. В. Ломоносова и Дж. Дальтона в создании атомно-молекулярного учения

Атомно-молекулярное учение стало основой современного естествознания. Оно объясняет строение веществ, их превращения и взаимодействия с точки зрения мельчайших частиц — атомов и молекул. Формирование этого учения происходило на протяжении многих веков, но решающий вклад в его развитие внесли два великих учёных — русский естествоиспытатель Михаил Васильевич Ломоносов и английский химик Джон Дальтон.

Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) считается одним из первых учёных, кто высказал идеи, близкие к современному атомно-молекулярному представлению о строении вещества. Он утверждал, что все тела состоят из мельчайших частиц — «корпускул» (то есть молекул), в состав которых входят элементы — атомы. Это была смелая и новаторская мысль для XVIII века. Ломоносов полагал, что молекулы могут состоять как из одинаковых, так и из разных атомов, и именно их сочетание объясняет разнообразие веществ в природе. Кроме того, он утверждал, что частицы постоянно находятся в движении, а при химических реакциях одни частицы разрушаются, а другие образуются.

Таким образом, Ломоносов не только предвосхитил основные положения молекулярно-кинетической теории, но и сформулировал ранний вариант закона сохранения массы вещества. Он считал, что масса вещества сохраняется при любых превращениях, потому что сохраняются сами мельчайшие частицы.

Однако атомно-молекулярное учение окончательно оформилось позже — в начале XIX века — благодаря работам английского учёного Джона Дальтона (1766–1844). Он впервые научно обосновал и сформулировал идею о существовании атомов как химически неделимых частиц. В 1803 году Дальтон предложил теорию, согласно которой все вещества состоят из атомов, и каждый химический элемент состоит из атомов одного типа. Эти атомы различаются массой, размерами и другими свойствами. Учёный также утверждал, что при химических реакциях происходит перераспределение атомов, но сами атомы при этом не уничтожаются и не создаются заново.

Дальтон стал первым, кто ввёл понятие атомной массы и предложил таблицу относительных атомных масс для известных на тот момент элементов. Он обозначал атомы условными кружками и схемами и пытался описывать химические соединения как комбинации атомов. Его идеи стали основой для дальнейшего развития химии как точной науки.

Таким образом, Ломоносов и Дальтон сыграли ключевую роль в формировании атомно-молекулярного учения. Ломоносов заложил философские и научные основы, а Дальтон разработал строгое научное обоснование и математическую модель. Вместе они открыли путь к созданию современной химии и физики, к пониманию природы веществ и законов, управляющих миром на микроскопическом уровне. Их идеи живут и развиваются до сих пор, находясь в основе всех естественнонаучных дисциплин.

2. Какие опыты, известные вам из курсов физики и химии, подтверждают следующие положения:

а) вещества состоят из молекул;

б) молекулы образованы атомами?

а) Существование молекул доказывает опыт с диффузией — явлением проникновения молекул одного вещества между молекулами другого без перемешивания. Например, запах духов распространяется по комнате даже без движения воздуха. Также это подтверждает Броуновское движение — хаотическое движение пылинок в воде или газе, вызванное ударами молекул.

б) Что молекулы состоят из атомов, доказывает опыт по разложению воды с помощью электрического тока. В аппарате (рис. 14) при пропускании тока через воду она распадается на два газа: водород и кислород. При этом получается в два раза больше водорода, чем кислорода. Это означает, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H₂O → H₂ + ½O₂). Следовательно, молекулы состоят из атомов.

3. Чем различаются понятия «атом» и «молекула»?

Атом — это мельчайшая химически неделимая частица вещества. Он состоит из ядра (в котором находятся протоны и нейтроны) и электронов, вращающихся вокруг ядра. Атомы являются основой химических элементов.

Молекула — это наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами. Она может состоять из одного или нескольких атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H₂O), а молекула кислорода — из двух атомов кислорода (O₂).

Таким образом, атом — это строительный "кирпичик", а молекула — "конструкция" из этих кирпичиков, определяющая свойства вещества.

4. Объясните физические явления, исходя из представлений об атомно-молекулярном строении вещества. Приведите примеры.

Атомно-молекулярное строение вещества объясняет множество физических явлений. Например:

• Диффузия — молекулы вещества постоянно движутся и могут проникать между молекулами другого вещества. Пример: запах духов распространяется по комнате.

• Испарение — при нагревании скорость движения молекул увеличивается, и часть из них покидает поверхность жидкости, переходя в газ. Пример: испарение воды на солнце.

• Тепловое расширение — при нагревании молекулы начинают двигаться быстрее, расстояние между ними увеличивается, и тело расширяется. Пример: расширение металлического стержня при нагреве. Эти явления подтверждают, что вещества состоят из движущихся частиц — молекул и атомов.

5. Объясните с позиции атомно-молекулярного учения следующие явления:

а) испарение воды;

б) разложение воды под действием постоянного электрического тока.

а) Испарение воды происходит потому, что молекулы воды постоянно находятся в движении. Некоторые из них, обладая большей энергией, могут преодолеть притяжение других молекул и покинуть поверхность жидкости, переходя в газообразное состояние. Это и есть испарение.

б) Разложение воды электрическим током — это химический процесс, при котором молекулы воды распадаются на составляющие их атомы. При пропускании постоянного тока через воду (см. рисунок 14 в учебнике) она распадается на водород и кислород. Уравнение реакции:

(2H₂O → 2H₂ + O₂)

Это доказывает, что молекулы воды состоят из атомов водорода и кислорода.

6. Какие элементарные частицы входят в состав ядра атома?

В состав ядра атома входят две элементарные частицы:

• Протоны — положительно заряженные частицы. Заряд протона равен +1.

• Нейтроны — частицы без заряда, но почти с такой же массой, как у протона. Эти частицы вместе образуют ядро атома. Например, в ядре атома гелия находятся два протона и два нейтрона.

7. В каком случае атом электрически нейтрален?

Атом является электрически нейтральным, если число протонов (положительных частиц) в его ядре равно числу электронов (отрицательных частиц), находящихся на орбитах вокруг ядра. Их заряды уравновешивают друг друга, и в целом атом не имеет электрического заряда.

8. Как образуются положительно и отрицательно заряженные ионы?

Ионы — это атомы, которые приобрели заряд в результате потери или присоединения электронов:

• Если атом отдаёт один или несколько электронов, он теряет отрицательные заряды и становится положительно заряженным ионом (катионом).

• Если атом присоединяет один или несколько электронов, он получает отрицательные заряды и становится отрицательно заряженным ионом (анионом).

Например:

• Атом натрия (Na), отдав один электрон, превращается в катион (Na⁺).

• Атом хлора (Cl), присоединив электрон, превращается в анион (Cl⁻).

Стр. 30

Тестовые задания

1. Верны ли следующие суждения о молекулах?

А. Молекулы являются химически делимыми частицами.

Б. Молекулы состоят из атомов.

Вспомним из теории:

• Молекулы не являются химически неделимыми, потому что при химических реакциях они распадаются на атомы.

• Следовательно, молекулы — делимые частицы (А — верно).

• И действительно, молекулы состоят из атомов (Б — верно).

Значит, верны оба суждения.

Ответ: 3) верны оба суждения

2. Установите соответствие между названием элементарной частицы и её зарядом.

1. протон Б. +1

2. нейтрон В. 0

3. электрон А. –1

Протон имеет положительный заряд. Принято считать: +1.

Соответствие: Б

Нейтрон не имеет заряда, он нейтральный, заряд: 0.

Соответствие: В

Электрон имеет отрицательный заряд, равный –1.

Соответствие: А

Итоговый ответ:

1 — Б

2 — В

3 — А

Стр. 31