Какие частицы являются наименьшими единицами строения вещества

§ 4. Строение организма человека (1)

1. Что такое вещество и физическое тело? 2. Какие частицы являются наименьшими единицами строения вещества и что они образуют? 3. Что такое клетка? Каково её строение? Какие вещества её образуют?

Уровни организации человека

Все живые и неживые объекты на Земле состоят из мельчайших частиц — атомов. Атомы объединяются в молекулы, из которых, в свою очередь, построены клетки. Клетки, которые вместе выполняют какие-либо функции в организме (например, обеспечивают движение), являются основой ткани. Ткани образуют органы, которые объединяются в системы органов. Например, мышечная ткань образует скелетные мышцы, которые входят в состав опорно-двигательной системы. А уж все вместе системы органов составляют целый организм. Таким образом, говоря о строении организма человека, можно выделить следующие уровни организации: атомно-молекулярный, клеточный, тканевый, органный, системный (уровень систем органов) и организменный (рис. 5).

Атомно-молекулярный уровень

Особенности данного уровня организации обусловлены прежде всего его химическим составом. В организме человека обнаружены химические элементы, с которыми вы познакомитесь при изучении химии. Среди них — углерод, водород, кислород, азот, сера, натрий, кальций и др. Нельзя сказать, что они характерны только для человека. Их можно обнаружить как в других живых организмах (растениях, животных и т. д.), так и в неживых объектах, что указывает на связь и единство живой и неживой природы.

Названные химические элементы образуют молекулы веществ, входящих в состав клетки. Среди них такие неорганические вещества, как вода и растворённые в ней соли, а также органические вещества — белки, липиды (жиры), углеводы и нуклеиновые кислоты. Все эти вещества активно взаимодействуют друг с другом и выполняют свойственные им функции.

Клеточный уровень

Клетка — основа строения и жизнедеятельности организмов: растений, животных, грибов и др. Организм человека не является исключением. Его клетки имеют такой же план строения, как и животная клетка (рис. 6).

В состав организма человека входит огромное количество клеток. При этом все они различаются размерами и формой. Это объясняется тем, что каждая клетка выполняет определённые функции в многоклеточном организме человека. 9

Тканевый уровень

Как правило, одна клетка не может справиться с выполнением функции, необходимой многоклеточному организму. Её выполняют множество клеток. Клетки, сходные по строению, происхождению и выполняемым функциям, в совокупности с окружающим их межклеточным веществом объединены в группы, называемые тканями. Выделяют четыре группы тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная (рис. 7). Все эти ткани выполняют определённые функции, обусловленные особенностями их строения, — защитную, опорную, питательную, транспортную, сократительную и др. 10

Эпителиальные ткани образованы тесно прилегающими друг к другу клетками, с незначительным количеством межклеточного вещества. Эти ткани входят в состав наружных и внутренних покровов. Кроме того, они образуют многие железы нашего организма. Основные функции эпителиальных тканей — защитная и всасывающая. Кроме того, эпителиальные ткани хорошо восстанавливаются (регенерируют). Например, каждый раз во время мытья с поверхности кожи удаляется несколько слоёв мёртвых, ороговевших клеток эпителия, которые заменяются клетками нижележащих слоёв. 11

Соединительные ткани образованы разнообразными по форме клетками и большим количеством жидкого или плотного межклеточного вещества. К ним относятся: костная, хрящевая и жировая ткани, кровь, лимфа, дентин зубов. Основные функции соединительных тканей — механическая (опорная) и защитная. Жидкие соединительные ткани (особенно кровь) осуществляют транспортную функцию, обеспечивая : газов, питательных веществ и продуктов обмена веществ. 10

Мышечная ткань образована клетками, обладающими свойствами менять свои размеры — сокращаться. Различают три типа мышечной ткани: поперечно-полосатую (скелетную), гладкую и сердечную. Задача скелетных мышц — перемещение частей (рук, ног и т. д.) или всего тела в пространстве. Поперечио-полосатые мышечные клетки (волокна) очень тонкие и длинные, в них расположено множество ядер. Кроме того, они имеют регулярно чередующиеся светлые и тёмные полоски поперёк волокна, хорошо различимые под микроскопом. Похожее строение имеет сердечная мышца. Гладкие мышцы образованы маленькими одноядерными клетками, которые расположены пучками и не имеют поперечной исчерченности. 12

Нервная ткань образована двумя типами клеток: нервными (нейронами) и глиальными. Как вам уже известно, нейроны состоят из тела и отростков. 13 Между собой и с другими клетками (чаще всего мышечными) нейроны сообщаются через особые контакты, которые называют синапсами. Клетки глии располагаются между нейронами, поддерживают их, защищают от вредных воздействий и снабжают питательными веществами. Без постоянной помощи глиальных клеток нейроны существовать не могут.

Моя лаборатория

Изучение микроскопического строения тканей организма человека

В процессе работы с каждым микропрепаратом обратите внимание не только на строение и количество клеток, образующих ткань, но и на состав и количество межклеточного вещества.

1. Подготовьте в тетради таблицу «Ткани организма человека».

2. Запишите в таблицу название ткани, указанное на микропрепарате.

3. Рассмотрите препарат при малом увеличении.

4. Переведите микроскоп на большое увеличение и снова рассмотрите препарат.

5. Запишите в таблицу характерные особенности строения ткани.

6. Зарисуйте микропрепарат.

Уровни организации человека. Межклеточное вещество. Эпителиальная, мышечная, соединительная и нервная ткани

Ответьте на вопросы

1. Назовите основные уровни организации человека. 2. Что обусловливает особенности атомно-молекулярного уровня организации человека? 3. Что такое ткань? Какие группы тканей в организме человека вам известны?

Опишите общий план строения клетки человека и объясните, в чём заключается причина разнообразия форм и размеров различных специализированных клеток. Приведите примеры.

Почему клетку считают основной структурной и функциональной единицей не только организма человека, но и всех других живых организмов?

Источник:
http://vip8082p.vip8081p.beget.tech/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F_8_%D0%BA%D0%BB_%D0%9F%D0%B0%D1%81%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA/4.html

§ 4. Строение организма человека (1)

Подробное решение § 4 по биологии для учащихся 8 класса, авторов В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов 2016

Вопрос 1. Что такое вещество и физическое тело?

Вещество — это то, из чего состоит физическое тело. На сегодняшний день известно более 20 млн. веществ. Многие из них представлены в природе. В сотни раз больше веществ применяют и извлекают ученые.

Физическое тело — материальный объект, имеющий постоянные: массу, форму (причём, как правило, простую), а также соответствующий ей объём; и отделенный от других тел внешней границей раздела.

Вопрос 2. Какие частицы являются наименьшими единицами строения вещества и что они образуют?

Все живые и неживые объекты на Земле состоят из мельчайших частиц — атомов. Атомы объединяются в молекулы, из которых, в свою очередь, построены клетки

Вопрос 3. Что такое клетка? Каково её строение? Какие вещества её образуют?

Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.

Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток — прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариотические клетки — более простые по строению, по-видимому, они возникли в процессе эволюции раньше. Эукариотические клетки — более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими. Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.

Живое содержимое клетки — протопласт — отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.

В состав клетки входят такие неорганические вещества, как вода и растворённые в ней соли, а также органические вещества — белки, липиды (жиры), углеводы и нуклеиновые кислоты. Все эти вещества активно взаимодействуют друг с другом и выполняют свойственные им функции.

ВОПРОСЫ К ПАРАГРАФУ

Вопрос 1. Назовите основные уровни организации человека.

Говоря о строении организма человека, можно выделить следующие уровни организации: атомно-молекулярный, клеточный, тканевый, органный, системный (уровень систем органов) и организменный.

Вопрос 2.Что обусловливает особенности атомно-молекулярного уровня организации человека?

Особенности данного уровня организации обусловлены прежде всего его химическим составом. В организме человека обнаружены химические элементы, с которыми вы познакомитесь при изучении химии. Среди них — углерод, водород, кислород, азот, сера, натрий, кальций и др. Нельзя сказать, что они характерны только для человека. Их можно обнаружить как в других живых организмах (растениях, животных и т. д.), так и в неживых объектах, что указывает на связь и единство живой и неживой природы.

Читайте также  Праздничный лайфхак: как заставить шарик летать без гелия

Вопрос 3. Что такое ткань? Какие группы тканей в организме человека вам известны?

Ткань — система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями.

Выделяют четыре группы тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.

Опишите общий план строения клетки человека и объясните, в чём заключается причина разнообразия форм и размеров различных специализированных клеток. Приведите примеры.

По форме, строению и функциям клетки чрезвычайно разнообразны, но по структуре они сходны. Каждая клетка обособлена от других клеточной мембраной. Подавляющее число клеток имеют цитоплазму и ядро. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной. В нем можно обнаружить ядрышко – место сборки рибосом, важнейших органов клетки.

В ядре находятся хромосомы, основа которых – молекулы ДНК, определяющие наследственный аппарат клетки.

В клетке помимо ядра есть и другие органоиды и структуры. К ним относят – митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы и лизосомы.

Причина разнообразия форм и размеров клеток заключается в функциях, которые они выполняют. Эпителиальные ткани образованы тесно прилегающими друг к другу клетками, с незначительным количеством межклеточного вещества. Соединительные ткани образованы разнообразными по форме клетками и большим количеством жидкого или плотного межклеточного вещества. Мышечная ткань образована клетками, обладающими свойствами менять свои размеры — сокращаться. Нервная ткань образована двумя типами клеток: нервными (нейронами) и глиальными.

Почему клетку считают основной структурной и функциональной единицей не только организма человека, но и всех других живых организмов?

Клетка — элементарная единица живой системы. Элементарной единицей она может быть названа потому, что в природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения признаки (свойства) живого. Известно, что организмы бывают одноклеточными (например, бактерии, простейшие, некоторые водоросли) или многоклеточными.

Клетка обладает всеми свойствами живой системы: она осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться. Она является низшей ступенью организации, обладающей всеми этими свойствами.

Поскольку не только организм человека, а и все живые организмы состоят из клеток – клетка является основной структурной и функциональной единицей всех живых организмов.

Источник:
http://resheba.me/gdz/biologija/8-klass/pasechnik/4

Какие частицы являются наименьшими единицами строения вещества

Эта лекция будет посвящена следующим понятиям: «вещества молекулярного и немолекулярного строения», «кристаллические решётки».

Молекулярные вещества — это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются молекулы

Молекулы — наименьшая частица молекулярного вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства.

Молекулярные вещества имеют низкие температуры плавления и кипения и находятся в стандартных условиях в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Вода – самое известное и весьма распространенное вещество на нашей планете: поверхность Земли на 3 /4 покрыта водой, человек на 65 % состоит из воды, без воды невозможна жизнь, так как в водном растворе протекают все клеточные процессы организма. Вода – молекулярное вещество. Это одно из немногих веществ, которое в природных условиях встречается в твердом, жидком и газообразном состояниях, и единственное вещество, для которого в каждом из этих состояний есть свое название. Особенностями строения воды вызваны ее необычные свойства. Например, при замерзании вода увеличивается в объеме, поэтому лед плавает в своем расплаве – жидкой воде, а наибольшая плотность воды наблюдается при 4 o С, поэтому зимой большие водоемы до дна не промерзают. На свойствах воды основана и сама шкала температур Цельсия (0 o – температура замерзания, 100 o – температура кипения). С причинами этих явлений и с химическими свойствами воды вы познакомитесь позже.

Немолекулярные вещества — это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются атомы или ионы.

Немолекулярные вещества находятся в стандартных условиях в твердом агрегатном состоянии и имеют высокие температуры плавления и кипения.

Например, Поваренная соль — твердое вещество, tпл=801°С; tкип=1465°С; Железо

Железо – серебристо-белый, блестящий, ковкий металл. Это немолекулярное вещество. Среди металлов железо занимает второе место после алюминия по распространенности в природе и первое место по значению для человечества. вместе с другим металлом – никелем – оно образует ядро нашей планеты. Чистое железо не имеет широкого практического применения. Знаменитая Кутубская колонна, расположенная в окрестностях Дели, высотой около семи метров и весом 6,5 т, имеющая возраст почти 2800 лет (она поставлена в IX в. до н. э.) – один из немногих примеров использования чистого железа (99,72 %); возможно, что именно чистотой материала и объясняется долговечность и коррозионная устойчивость этого сооружения.

В виде чугуна, стали и других сплавов железо используется буквально во всех отраслях техники. Его ценные магнитные свойства используются в генераторах электрического тока и электромоторах. Железо является жизненно необходимым элементом для человека и животных, так как оно входит в состав гемоглобина крови. При его недостатке клетки тканей получают недостаточно кислорода, что ведет к очень тяжелым последствиям.

Для большинства веществ характерна способность в зависимости от условий находиться в одном из трёх агрегатных состояний: твёрдом, жидком, газообразным.

Например, вода при нормальном давлении в интервале температур 0-100°С является жидкостью, при температуре выше 100°С находится в газообразном состоянии, а при температуре ниже 0°С является твёрдым веществом.

Вещества в твёрдом состоянии различают аморфные и кристаллические.

Характерной особенностью аморфных тел является отсутствие определенной температуры плавления, то есть отсутствует четкий переход от твердого состояния к жидкому: при нагревании аморфное тело становится только более текучим. К аморфным относят смола, воск, парафин, стекло, большинство пластмасс и т.д.

Для кристаллических веществ характерна конкретная температура плавления, т.е. вещество с кристаллическим строением переходит из твёрдого состояния в жидкое не постепенно, а резко, при достижении конкретной температуры, например, сахар, лёд, поваренная соль. Если скорость роста кристаллов мала при охлаждении – образуется стеклообразное состояние (аморфное).

Разница в физических свойствах аморфных и кристаллических твёрдых веществ обусловлена строением. В аморфном веществе отсутствует порядок в расположение частиц.

Рис. Примеры решеток кристаллических и аморфных тел – кварц аморфный и кристаллический.

Таким образом, в случае кристаллических веществ можно говорить о таком понятии, как кристаллическая решётка.

При низких температурах, когда тепловое движение затруднено, частицы строго ориентируются в пространстве и образуют кристаллическую решётку.

Кристаллическая решетка – это пространственный каркас, соединяющий точки пространства, в которых находятся частицы, образующие кристалл

В самой кристаллической решетке различают узлы – точки пространства, в которых находятся частицы, образующие кристалл и меж узловое пространство.

В зависимости от того, какие частицы в узлах кристаллической решётки, различают: молекулярную, атомную, ионную и металлические кристаллические решётки.

Пример вещества с атомной кристаллической решёткой:

Между положением элемента в периодической системе и кристаллической решёткой его соответствующего простого вещества существует тесная взаимосвязь.

Выполните задания по данной теме:

1. Какой тип кристаллической решётки у следующих широко используемых в быту веществ: вода, уксусная кислота ( CH 3 COOH ), сахар ( C 12 H 22 O 11 ), калийное удобрение ( KCl ), речной песок ( SiO 2 ) – температура плавления 1710 0 C , аммиак ( NH 3 ), поваренная соль? Сделайте обобщённый вывод: по каким свойствам вещества можно определить тип его кристаллической решётки?

2. По формулам приведённых веществ: SiC , CS 2 , NaBr , C 2 H 2 — определите тип кристаллической решётки (ионная, молекулярная) каждого соединения и на основе этого опишите физические свойства каждого из четырёх веществ.

5. Тест (самоконтроль):

A. Вещества, имеющие молекулярную кристаллическую решётку, как правило:

a). тугоплавки и хорошо растворимы в воде

б). легкоплавки и летучи

в). Тверды и электропроводны

г). Теплопроводны и пластичны

B. Понятия «молекула» не применимо по отношению к структурной единице вещества:

C. Атомная кристаллическая решётка характерна для:

a). алюминия и графита

в). оксида кремния и хлорида натрия

г). алмаза и бора

D. Если вещество хорошо растворимо в воде, имеет высокую температуру плавления, электропроводно, то его кристаллическая решётка:

Источник:
http://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/8-klass/urok-no8-vesestva-molekularnogo-i-nemolekularnogo-stroenia-kristalliceskie-resetki

Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Тип кристаллической решетки. Зависимость свойств веществ от их состава и строения

Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Тип кристаллической решетки

Неорганические и органические соединения отличаются по строению. Меньше веществ, образованных молекулами. Гораздо чаще встречается немолекулярные соединения. Частицы веществ могут быть упорядочены расположены в пространстве, образуют кристаллическую решетку. Тип структуры влияет на свойства различных химических соединений.

Молекулярное и немолекулярное строение веществ

Представления о существовании атомов возникли в древности. Греческое название переводится как «неделимые». Долгое время термины «атом», «корпускула», «молекула» были почти синонимами. Ясность внесли химики всего мира в 1860 году. Ученые приняли решение называть атомами мельчайшие частицы вещества. Они могут входить в состав молекул и немолекулярных структур.

Читайте также  Простые - американские поворотники - на любой авто

Строение — это характеристика структурных единиц вещества, их расположение в пространстве (кристаллическая решетка).

Типы веществ по строению

Типы

Общие признаки

Тип кристаллической решетки

Вещества молекулярного строения.

Мельчайшие структурные единицы (частицы) — молекулы.

Вещества немолекулярного строения.

Мельчайшие структурные частицы — атомы или ионы.

Атомная, ионная или металлическая.

Неметаллы, их соединения — вещества преимущественно молекулярного строения. Водород, кислород, азот, хлор, моно- и диоксид углерода, аммиак состоят из молекул сравнительно небольшого размера. Состав отражают формулы Н2, О2, N2, Cl2, СО, СО2, NH3. Наиболее распространенное вещество молекулярного строения — вода (Н2О) (Рис. 1).

Агрегатное состояние при разных температурах отличается. В обычных условиях эти вещества являются газами. Вода при комнатной температуре — жидкость, при 0°С — превращается в лед, имеющий кристаллическое строение. При 100°С образуется газ (пар).

Сахар и другие твердые органические вещества тоже состоят из молекул. Состав глюкозы отражает формула С6Н12О6. На рис. 2 показано пространственное расположение атомов в молекуле.

Немолекулярных соединений в природе гораздо больше. К этой группе относятся инертные газы, алмаз, графит (аллотропные видоизменения, модификации углерода), минерал кварц, различные соли, металлы. Это преимущественно твердые вещества (при комнатной температуре). Исключение — ртуть, жидкий металл, затвердевающий лишь при –30°С. Среди веществ немолекулярного строения встречаются наиболее твердые и тугоплавкие, обладающие высокой тепло- и электропроводностью.

Кристаллические решетки: типы и примеры

Структурные частицы природных и искусственно полученных веществ находятся в определенных точках пространства, на расстоянии друг от друга. Упорядоченное расположение называют кристаллической решеткой. В ее узлах находятся атомы, ионы или молекулы. На рисунках они обычно изображены кружочками. Черточками между ними условно обозначают химические связи.

Шаро-стержневые объемные модели тоже помогают лучше представить расположение структурных единиц в пространстве. Шарики символизируют частицы вещества, стержни между ними — химическую связь, как на рис. 3.

Вещества кристаллического строения широко распространены, имеют большое практическое значение. Они встречаются в природе, находят применение в промышленности, медицине, сельском хозяйстве, быту. (Рис. 4).

Рассмотрим особенности четырех основных типов кристаллической решетки.

Такие кристаллические структуры распространены среди простых веществ. В узлах находятся атомы. Примеры веществ: графит и алмаз (аллотропные видоизменения, модификации углерода), кремний.

Прочную атомную кристаллическую решетку также имеют горный хрусталь и кварц (минералы состоят из диоксида кремния). Отличие от простых веществ существенное — в узлах находятся атомы кремния и кислорода, т. е. разных элементов.

Вещества атомного строения обычно твердые (за исключением графита), нерастворимые в воде, тугоплавкие, являются изоляторами или полупроводниками.

Молекулярная

В узлах кристаллической решетки — молекулы. Простые вещества с этим типом пространственного строения: S8 — кристаллическая сера, Р4 — белый фосфор, Br2 — бром, I2 — кристаллический йод. Н2О в виде льда, СО2 («сухой лед») — сложные вещества с молекулярной кристаллической решеткой.

Силы притяжения между структурными единицами относительно слабые, поэтому связи легко разрушаются. Например, йод возгоняется — переходит из твердого состояния в газообразное при комнатной температуре. (Рис. 5, 6).

Твердые органические соединения тоже имеют преимущественно молекулярную решетку. Это непрочные структуры, которые разрушаются при повышении температуры, растворении в воде.

В узлах расположены ионы — заряженные частицы. Классический пример вещества с этим типом кристаллической решеткой — поваренная соль или хлорид натрия. (Рис. 7).

Катионы — положительно заряженные частицы. В электрическом поле они перемещаются к отрицательному полюсу источника тока (катоду). Отрицательные ионы движутся к аноду, имеющему заряд «+».

Ионная решетка характерна для солей, оксидов и гидроксидов металлов I–III групп периодической системы, большой группы соединений металлических элемент из других групп. Такие вещества обычно твердые и тугоплавкие.

Ионы высвобождаются при расплавлении и растворении. Расплавы и растворы являются электролитами, проводниками электрического тока, более слабыми, по сравнению с металлами.

Металлическая

Есть значительные отличия от трех предыдущих типов кристаллического строения. В узлах расположены нейтральные атомы и катионы. Между ними беспорядочно движутся электроны, образующие так называемый «электронный газ». (Рис. 8).

Металлы, их сплавы — твердые вещества, имеющие металлический блеск. Они тугоплавкие, обладают высокой тепло- и электропроводностью.

Все известные соединения состоят из атомов, молекул либо ионов. Упорядоченное расположение структурных единиц в пространстве — кристаллическая решетка. Физические свойства веществ во многом определяются типом соединения частиц.

Труднее разрушается атомная, легче — молекулярная кристаллическая решетка. Чтобы «освободить» частицы в составе ионного кристалла, достаточно растворить или расплавить вещество. Особенностью металлической решетки является наличие «электронного газа», высокая электропроводность веществ.

Источник:
http://bingoschool.ru/manual/veshhestva-molekulyarnogo-i-nemolekulyarnogo-stroeniya.-tip-kristallicheskoj-reshetki.-zavisimost-svojstv-veshhestv-ot-ix-sostava-i-stroeniya/

Является ли молекула мельчайшей частицей вещества: современные представления о «кирпичиках» материи

Все окружающие нас вещества являются дискретными, то есть состоят из отдельных маленьких «кирпичиков». Большинству людей известны два типа этих «кирпичиков»: молекулы и атомы. Является ли молекула мельчайшей частицей вещества? Этот вопрос рассматривается в статье.

Вопрос о структуре материи

Прежде чем переходить к ответу на вопрос о том, является ли молекула мельчайшей частицей вещества и почему, если да или нет, полезно рассмотреть появление самой концепции о дискретности материи.

Вам будет интересно: Чем физические явления отличаются от химических? Физические и химические явления: примеры

Современные достижения науки во многом обязаны учениям древнегреческих философов. Не является исключением и вопрос о структуре окружающей нас материи. Многие источники свидетельствуют, что Демокрит, наблюдая за искрами, которые возникают, если потереть мехом янтарь, предположил существование элементарных частиц, которые образуют материю. Впоследствии он развил свое учение, которое сейчас принято называть атомистическим. Само слово «атом» с древнегреческого переводится как «неделимый».

Здесь важно подчеркнуть две особенности: во-первых, Демокрит не самостоятельно додумался о существовании атомов, многие идеи этого учения принадлежат его наставнику; во-вторых, имеются исторические свидетельства, что еще в XV веке в Индии существовало похожее учение о дискретности вещества, то есть за 1000 лет до рождения Демокрита!

Атомное учение о строении материи не было воспринято в Античное время (известно, что знаменитый древнегреческий философ Аристотель отвергал эту концепцию), а в Средние века вопрос о строении вещества даже не ставился, поскольку в это время наука практически не развивалась. Вспомнили об атоме только в Новое время, тогда же и появилось понятие «молекула».

«Появление» молекулы

Известный итальянский физик Амедео Авогадро в XVIII веке, изучая поведение газов, пришел к выводу, что они состоят не из атомов, а из более крупных образований, для которых он использовал название «молекула». Этот термин с латинского языка можно перевести как «маленькая масса», то есть частичка, образующая вещество. Исходя из значения самого названия, можно ответить положительно на вопрос о том, является ли молекула мельчайшей частицей вещества. Однако это будет неверно! Здесь любопытно провести аналогию с названием «атом», ведь он также не является «неделимым».

Современные представления о молекулах

Согласно современному определению, молекула – это электрически нейтральная и стабильная группа по крайней мере двух атомов, которые соединены между собой сильными химическими связями (ковалентными, ионными). К этому определению важно добавить свойство молекул объединяться в массивные тела за счет слабых сил (вандерваальсовые взаимодействия, водородные связи).

Примерами молекул является вода (H2O), кислород (O2), молекула белка, ДНК и многие другие. Раньше говорили также об одноатомных молекулах (благородные газы), однако сейчас это понятие практически не используется, поскольку одноатомная молекула является простым атомом.

Также под понятие «молекула» не попадают кристаллические и аморфные структуры. Например, в случае металлического кристалла не принято говорить о молекуле. Главным образом этим понятием оперируют в биологии и органической химии, когда говорят о белках, жирах и углеводах.

Молекула – это не мельчайшая частица вещества!

Почему не является молекула мельчайшей частицей вещества? Потому что она состоит из атомов, поэтому атом – это мельчайшая единица материи. Например, вода в виде жидкости состоит из молекул H2O, но ведь сама молекула состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода.

В природе много примеров веществ, которые не образованы молекулами. По сути таковыми являются многие твердые материалы неорганической химии: металлические (сталь), ковалентные (алмаз), ионные (поваренная соль) кристаллы.

В свою очередь, большинство жидкостей (вода, спирт, бензин) и газов (углекислый газ, метан) – это молекулярные структуры, то есть мельчайшим их «кирпичиком» является соответствующая молекула.

Любопытно, но на многих форумах люди отвечают положительно на вопрос о том, является ли молекула мельчайшей частицей вещества. Почему? В этом ответе делается ссылка на тот факт, что молекула сохраняет свойства конкретного вещества, если его разделить на эти «кирпичики». Этот ответ является неправильным, поскольку свойства объемной материи во многом зависят не только от молекул (если таковые в ней имеются), которые ее составляют, но и от взаимодействия между ними. Например, отдельная молекула воды не обладает теми же физическими свойствами, которые будет проявлять моль молекул воды. Более того, при уменьшении геометрических размеров системы большую роль начинают играть квантовые эффекты.

Читайте также  Бантики из бумаги I Как сделать бантики из бумаги

Является ли атом настоящей мельчайшей единицей материи?

После того как был разобран вопрос о том, что действительно молекулы – это мельчайшие частицы, но они не являются самыми маленькими структурными единицами материи, интересно заметить, что атому хотя и принадлежит роль самой крохотной частицы материи, все же он не является «неделимым».

Многие люди знают, что атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Некоторые также знают, что протоны или нейтроны, в свою очередь, состоят из кварков. Тогда получается кварк – элементарная частица материи?

Ответ на этот вопрос не может быть однозначным. Так, ученым известны элементарные частицы класса лептонов, самой маленькой из которых является нейтрино, однако нейтрино не образует материи. К лептонам также относится и электрон, его энергия намного меньше энергии любого кварка, поэтому в энергетическом плане он может считаться элементарной частицей вещества. Тем не менее вопрос усложняется существованием некоторых современных физических теорий (например, теории суперструн), в которых выдвигаются гипотезы о существовании еще более мелких «кирпичиков» материи.

Источник:
http://1ku.ru/obrazovanie/19618-yavlyaetsya-li-molekula-melchajshej-chasticej-veshhestva-sovremennye-predstavleniya-o-kirpichikax-materii/

Какие наименьшие частицы являются носителями свойств химических элементов вещества

Химия – наука о веществах, их свойствах, превращениях и явлениях, сопровождающих эти превращения.

Вещества – это то, из чего состоят предметы (физические тела) окружающего мира. Вещества, существующие в природе, постоянно претерпевают различные изменения.

Явления – различные изменения, которые происходят с веществами.

Физические явления – явления, не сопровождающиеся превращениями одних веществ, в другие (обычно изменяется агрегатное состояние веществ или их форма).

Химические явления – явления, в результате которых из данных веществ образуются другие.

Иначе химические явления называют химическими реакциями.

Каждое вещество обладает строго определёнными свойствами.

Свойства веществ – признаки, позволяющие отличить одни вещества от других, или установить сходство между ними.

m – масса, V – объём, ρ – плотность.

Масса может быть выражена в граммах, объем в миллилитрах (если это жидкость) или литрах (если это газ).

1 мл = 1 см3, 1 л = 1 дм3, 1000 л = 1 м3

Поэтому плотность измеряют в г/мл, г/см3 (если это жидкость), или в г/л, г/дм3 (если это газ).

Если принять V = 1, то плотность – это масса единичного объёма вещества.

Химические свойства – это те химические реакции, в которые вступает данное вещество.

Так же можно сказать, что химические свойства – это те химические реакции, которые характеризуют группу веществ (класс веществ). Например, мы будем в дальнейшем изучать свойства воды, свойства класса оксидов, свойства класса алканов и т.д.

ООсновы атомно – молекулярного учения

Идея о том, что вещества состоят из мельчайших частиц возникла в Древней Греции в философских учениях Левкиппа и его ученика Демокрита. Эти частицы они назвали атомами (неделимые).

Существование атомов было доказано эмпирическим путём в конце 16 – начале 17 века Джоном Дальтоном и М. В. Ломоносовым. Ими же были заложены основы атомно – молекулярного учения.

В настоящее время, в связи с открытием делимости атома и появлением теории химической связи, основные положения атомно – молекулярного учения существенно изменились. Его суть можно свести к ряду важных положений, которые необходимо запомнить.

Все вещества, существующие в природе, представляют собой совокупность очень большого числа частиц (атомов, молекул или ионов). В зависимости от типа частиц все вещества условно подразделяют на две группы: вещества молекулярного строения и вещества немолекулярного строения (атомного или ионного).

Вещества молекулярного строения – вещества, основной структурной единицей которых является молекула.

Вещества немолекулярного строения – вещества, основными структурными единицами которых являются атомы или ионы.

Частицы, из которых состоит данное вещество, взаимодействуют между собой посредством электромагнитных (кулоновских) сил и находятся в постоянном движении. Движение частиц ограничено силами взаимодействия между ними.Каждое вещество, в зависимости от условий (температуры, давления) может находиться в определённом агрегатном состоянии.

В твёрдом агрегатном состоянии вещества, составляющие его частицы находятся относительно упорядоченно (кристаллическое состояние), их кинетическая энергия (энергия движения) существенно меньше чем потенциальная (энергия покоя). В газообразном состоянии, частицы свободно движутся в предоставленном им объёме и их кинетическая энергия существенно выше чем потенциальная.

В жидкости же потенциальная энергия частиц примерно равна их кинетической энергии. Это связано с тем, что часть частиц жидкости находится относительно упорядоченно в составе так называемых кластеров(англ. cluster— скопление). Другие же частицы свободно перемещаются по объёму жидкости. Чем ниже температура жидкости, тем больше в ней кластеров и наоборот.

Рис. Кластеры воды, где число молекул 20-220

Следует отметить, что существуют еще два дополнительные “состояния”. Это жидкокристаллическое состояние и состояние плазмы.

Цитоплазматическая мембрана клетки – типичный пример жидкого кристалла. Молекулы фосфолипидов в биологической мембране относительно упорядоченно распределяются в двух слоях, но при этом могут в пределах слоя свободно перемещаться, а также “перескакивать” из одного слоя в другой.

Жидкие кристаллы имеют широкое применение в технике (напр., ЖК-мониторы компьютеров).

Плазма (от греч. πλάσμα «вылепленное», «оформленное») — ионизованный газ.

Плазма в своём составе содержит свободные электроны, катионы (положительно заряженные ионы) и анионы (отрицательно заряженные ионы).

Так как плазма содержит заряженные частицы, то она проводит электрический ток и на неё можно воздействовать внешним магнитным полем. Различают низкотемпературную и высокотемпературную плазму.

Изучает свойства плазмы наука физика.

Вещество из одного агрегатного состояния может переходить в другие агрегатные состояния при изменении внешних условий – температуры (T) и давления (P). Такие переходы принято называть фазовыми переходами.

Так, при повышении температуры, твердое вещество превращается в жидкость, а жидкость при ещё большей температуре превращается в газ. Дальнейшее повышение температуры переводит газ в плазму. При таких переходах вещество в другие вещества не превращается. Напомним, что такие явления мы называем физическими. Поэтому фазовые переходы – это физические явления.

При понижении температуры происходят обратные фазовые переходы – газ превращается в жидкость, а жидкость переходит в твердое состояние.

Фазовые переходы имеют названия.

Твердое —> Жидкое (плавление, обратный переход – кристаллизация)

Жидкое —> Газообразное (испарение, обратный переход – конденсация)

Газообразное —> Плазма (ионизация, обратный переход – деионизация)

Твердое —> Газообразное (сублимация или возгонка, обратный переход – десублимация)

Вещество – совокупность большого числа частиц, находящаяся в определённом агрегатном состоянии в зависимости от условий (температуры и давления).

Поэтому, например, такая фраза как: “Вода – жидкое вещество”, является некорректной. Если мы говорим об агрегатном состоянии вещества, то следует обязательно уточнить условия в которых находится вещество – температуру и давление. Такая фраза как: “При нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре, вода – жидкое по агрегатному состоянию вещество”, является правильной.

С точки зрения физики, что более точно, вещество – это форма материи, состоящая из частиц, обладающих массой покоя. Существуют частицы, не обладающие массой покоя, например, фотоны. Материя, состоящая из частиц, не обладающих массой покоя называется поле.

Протоны, нейтроны, электроны – это частицы, обладающие массой покоя, следовательно это частицы вещества. Но химия не изучает вещество, состоящее, к примеру, из электронов (электронный газ), или вещество, состоящее из нейтронов (нейтронный газ). Это удел физики.

Химия изучает вещества, состоящие из атомов, молекул или ионов.

Ввиду этого вещество условно можно подразделить на физическое (электронный газ в проводнике, нейтронный газ и т.д.) и химическое (состоящее из атомов, молекул, ионов, свободных радикалов).

Источник:
http://tc-shokolad.ru/kakie-naimenshie-chasticy-javljajutsja-nositeljami-svojstv-himicheskih-jelementov-veshhestva/