Cząsteczkowa budowa materii
Wiesz z życia codziennego, że woda potrafi parować z czajnika lub skraplać się w postaci rosy. Gdy zamieni się w lód można po nim jeździć na łyżwach. Czy zastanawiałeś się, dlaczego jest to możliwe?
podać rodzaje oddziaływań występujących w przyrodzie.
podawać przykłady świadczące o cząsteczkowej budowie materii;
wymieniać podstawowe założenia kinetyczno‑cząsteczkowej teorii budowy materii;
wyjaśniać, na czym polega zjawisko dyfuzji, oraz podawać jego przykłady w przyrodzie i życiu codziennym;
zademonstrować zjawisko dyfuzji w cieczach i gazach;
opisywać zjawisko dyfuzji w ciałach stałych;
wyjaśniać, na czym polegają ruchy Browna.
1. Od Demokryta do Daltona
Jednym z ważniejszych osiągnięć ludzkości było odkrycie atomu. Potwierdziło ono przypuszczenie (wysnute już w starożytności), że materia składa się z małych niepodzielnych cząsteczek (ziaren). Jednym z pierwszych uczonych, który głosił taką teorię, był Demokryt z Abdery (V–IV w. p.n.e.). Uważał on, że wszystkie ciała składają się z niepodzielnych cząstek, które są wieczne i poruszają się w próżni. Współcześnie fakt ten określany jest mianem ziarnistej budowy materii. Według naszej obecnej wiedzy materia składa się z cząsteczek znajdujących się w nieustannym ruchu. Są one albo są pojedynczymi atomami, albo składają się z kilku atomów. Teoria atomistyczna była jednak odrzucana przez większość uczonych aż do XVIII w.
Współczesne pojmowanie budowy materii zawdzięczamy Johnowi DaltonowiJohnowi Daltonowi.
Teoria Daltona zakładała m.in., że:
atom jest najmniejszą porcją materii;
jest tyle rodzajów atomów, ile istnieje pierwiastków;
atomy tego samego pierwiastka są identyczne;
atomy tych samych lub różnych pierwiastków mogą się ze sobą łączyć i tworzyć cząsteczki pierwiastków lub związków chemicznych;
substancje są stworzone z cząsteczek i atomów.
Przeczytaj poniższe zdania. Które z nich są prawdziwe, a które fałszywe?
| Prawda | Fałsz | |
| Cząsteczka składa się wyłącznie z atomów tego samego pierwiastka. | □ | □ |
| Wszystkie ciała zbudowane są z atomów. | □ | □ |
| Atom, najmniejsza ilość danego pierwiastka, nie składa się z innych mniejszych elementów. | □ | □ |
| Cząsteczki zbudowane są z co najmniej z trzech atomów. | □ | □ |
John Dalton w wieku 12 lat postanowił założyć własną szkołę. Wraz z braćmi uczył w niej angielskiego, francuskiego, greki oraz łaciny, a także pisania i arytmetyki. Odkrył, że nie rozróżnia kolorów, gdy podarował swojej mamie parę jaskrawoczerwonych jedwabnych pończoch. Mama ucieszyła się z tego prezentu, jednak stwierdziła, że nigdy nie będzie mogła ich założyć, ponieważ są zbyt jaskrawe. Dalton myślał, że kupił fioletowe pończochy, i dopiero opinia sąsiadów przekonała go, że było zupełnie inaczej.
Daltonizm to choroba polegająca na nierozróżnianiu barw. Wyróżniamy daltonizm częściowy, gdy prawidłowo funkcjonują wszystkie czopki w oku, oraz „ślepotę barw”, gdy czopki czerwone lub zielone w ogóle nie działają.
2. Ruch cząsteczek
Cząsteczki, z których zbudowana jest materia, znajdują się w nieustannym chaotycznym ruchu, a ich prędkości związane są z temperaturą ciała. Im większa wartość prędkości cząsteczek, tym wyższa jest temperatura ciała. Kiedy obniżamy jego temperaturę, spowalniamy jednocześnie ruch jego cząsteczek.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DiVOw8zJr
W 1827 roku Robert Brown, szkocki botanik, obserwował pyłki roślin zawieszone w wodzie. Uczony zauważył, że pyłki poruszają się chaotycznie.
Bardzo go to zaciekawiło, ale przypuszczał, że źródłem tych ruchów są lokalne prądy przepływu cieczy lub powolne parowanie wody. Po wielokrotnym powtórzeniu tego eksperymentu Robert Brown odrzucił jednak swoje pierwotne hipotezy.
Robert Brown
– szkocki biolog, który w wyniku badań potwierdził ruch cząsteczek. Zajmował się m.in. badaniem sposobów zapylania roślin i poruszania się ich pyłków. W latach 1801–1805 uczestniczył w wyprawie naukowej do Australii – badał florę i faunę tego kontynentu. W 1827 r. zaobserwował nieregularne ruchy i zderzenia cząstek pyłków kwiatowych widocznych pod mikroskopem „zawieszonych” w gazach i cieczach. Współcześnie zjawisko to nosi nazwę ruchów Browna. W 1831 r. szkocki uczony odkrył jądro komórkowe. Badał również zalążki roślinne i budowę nasion. W 1811 r. Brown został członkiem Towarzystwa Królewskiego w Londynie, a w 1833 r. – Francuskiej Akademii Nauk. Przyczynę ruchów Browna wyjaśniono dopiero na początku XX wieku. Dokonali tego niezależnie od siebie dwaj uczeni – Polak Marian SmoluchowskiMarian Smoluchowski i Niemiec Albert EinsteinAlbert Einstein.
Aby opisać i wyjaśnić zjawisko zaobserwowane przez Browna, Smoluchowski i Einstein powołali się na teorię cząsteczkowej budowy materii. Według tych naukowców ruch pyłków roślin był spowodowany ruchem cząsteczek wody, w której znajdowały się pyłki . Oczywiście, pyłki są małe, ale cząsteczki wody są jeszcze mniejsze – nie jesteśmy w stanie ich zaobserwować za pomocą mikroskopu optycznego. Nie zauważamy więc momentu, gdy cząsteczki wody uderzają w poszczególne pyłki ze wszystkich stron.
Ponieważ uderzenia te są przypadkowe, pyłki są popychane i poruszają się chaotycznie w różne strony. Naukowcy tym samym potwierdzili kinetyczno‑cząsteczkową teorię budowy materii.
Ruchy Browna są potwierdzeniem kinetyczno‑cząsteczkowej budowy materii.
Jurek, Andrzej i Anita rozmawiają o ruchach Browna. Zapoznaj się z opinią każdej z osób i zaznacz poprawną odpowiedź.
- Jurek: Ruchy Browna to chaotyczne ruchy widzialnej cząsteczki spowodowane zderzeniami z cząsteczkami zbyt małymi aby można je było zobaczyć.
- Andrzej: Ruchy Browna, to chaotyczny ruch tylko cząsteczek ośrodka.
- Anita: Ruchy Browna to chaotyczny ruch małych żywych organizmów (np. bakterii, wirusów).
3. Zjawisko dyfuzji
Innym zjawiskiem potwierdzającym nieustanny ruch cząsteczek jest dyfuzja. Dlaczego zapach kwiatów roznosi się w całym pomieszczeniu, mimo że kwiaty znajdują się tylko w jednym miejscu pokoju? Gdy gotujemy obiad, dlaczego po pewnym czasie zapach potraw z kuchni dociera do innych pomieszczeń?
– proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek jednej substancji w drugiej.
Jak sądzisz: czy jesteśmy w stanie otrzymać herbatę po włożeniu torebki herbaty do szklanki z zimną wodą?
Przeprowadź ten eksperyment w domu.
Czy zjawisko dyfuzji zależy od temperatury cieczy?
Im wyższa jest temperatura cieczy, tym szybciej przebiega zjawisko dyfuzji.
szklanka z wodą o temperaturze pokojowej;
torebka herbaty ekspresowej.
Wrzuć torebkę herbaty do wody.
Dokonuj obserwacji raz na kilka godzin.
Pamiętaj, że proces zachodzi bardzo wolno i oczekiwany efekt osiągniesz po około 24 godzinach. Możesz przycisnąć torebkę z herbatą do dna szklanki, np. za pomocą łyżeczki.
Na początku możesz zaobserwować, że przy dnie szklanki pojawia się brązowy kolor – to właśnie herbata, która z czasem będzie zajmować coraz większą objętość. Proces ten jest zdecydowanie wolniejszy niż tradycyjne parzenie, czyli zalanie herbaty wrzątkiem. Jesteś więc w stanie uzyskać herbatę, ale zajmie to zdecydowanie więcej czasu i prawdopodobnie uzyskany napój nie będzie już tak smaczny. Jak powszechnie wiadomo, czarna herbata ekspresowa powinna być zaparzana wodą o temperaturze wyższej niż 90 stopni Celsjusza.
Powtórz doświadczenie, tym razem z wodą o wyższej temperaturze (woda powinna być wyraźnie ciepła). Wody nie możesz jednak podgrzewać, ponieważ wtedy nie doszłoby do samoistnego mieszania się wody i herbaty (powstałyby tzw. prądy konwekcyjne – zagadnie to poznasz w dalszej części tej lekcji). Jak szybko udało ci się osiągnąć efekt zbliżony do tego z poprzedniego eksperymentu?
Jeśli przeanalizujesz wyniki doświadczenia, to zauważysz, że dyfuzja postępuje tym szybciej, im wyższa jest temperatura ciała. Cząsteczki osiągają wówczas większe prędkości i łatwiej rozprzestrzeniają się w naczyniu, w którym znajduje się ciecz.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DiVOw8zJr
W cieczach dyfuzja zachodzi znacznie wolniej niż w gazach.
Dyfuzja zachodzi nie tylko w gazach i cieczach, lecz także w ciałach stałych. Prostym, lecz czasochłonnym przykładem jest eksperyment ze sztabką złota i ołowiu. Gdy położymy na sobie te dwie wypolerowane sztabki, to po pewnym czasie złączą się one ze sobą. Część atomów złota przemieści się do sztabki ołowiu, a część atomów ołowiu przeniknie do sztabki złota. Wzrost temperatury pozwala znacznie skrócić oczekiwanie na wynik tego eksperymentu.
Zjawisko dyfuzji wykorzystywane jest powszechnie w otrzymywaniu półprzewodników o odpowiednich właściwościach. W tym celu do sieci krystalicznej germanu lub krzemu wprowadza się domieszki atomów boru, arsenu lub fosforu. Ściśle zaprogramowana ilość domieszek pozwala na budowę elementów takich jak układy scalone (zawierające miliardy części półprzewodnikowych), które są obecnie stosowane w każdym urządzeniu elektronicznym – telefonie, komputerze, telewizorze, tablecie.
Dokończ zdanie: Dyfuzja to:
- samorzutne mieszanie się różnych substancji.
- urządzenie służące do pomiaru szybkości cząstek.
- rodzaj cieczy.
4. Zjawisko zmniejszania się objętości podczas mieszania cieczy
Kolejnym doświadczeniem potwierdzającym cząsteczkową budowę materii jest zjawisko obserwowane podczas mieszania ze sobą różnych ciał fizycznych. Polega ono na zmniejszaniu się objętości sumy składników po ich wymieszaniu.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Na nagraniu wideo znajdują się dwie szklanki oraz jeden słoik. Stoją w jednym rzędzie, na jasnym stole. Tło białe. Obok szklanek leży czarny pisak. Skuwka zdjęta, nałożona na korpus. W jednej szklance znajdują się ziarenka grochu. Ziarenka koloru pomarańczowo-żółtego. W drugiej szklance znajduje się biała kasza. W następnej scenie demonstrator przesypuje część zawartości szklanek do słoika. Najpierw groch, później kasza manna. Widoczne są jedynie ręce oraz tułów demonstratora. Demonstrator ubrany w białą koszulę. Rękawy długie. Demonstrator przesypuje groch i mannę do słoika. Następnie zakręca słoik czerwoną nakrętką. Markerem oznacza poziom znajdujących się w słoiku ziaren. Ziarna wypełniają słoik do około trzech czwartych jego wysokości. W kolejnej scenie demonstrator potrząsa słoikiem. Groch i manna mieszają się ze sobą. Po kilku sekundach, demonstrator odkłada słoik na stół. Widać, że poziom wymieszanych ziaren się obniżył o około 1 centymetr. W następnej scenie, na stole znajduje się dzbanek z woda. Dzbanek jest przezroczysty. Wypełniony do połowy wodą. Obok stoi butelka z niebieską nakrętką. Na nakrętce widnieje napis „DENATURAT”. Ciecz w butelce sięga jej szyjki. Przy butelce leży marker. Po prawej stronie stoi kosz z dziewięcioma probówkami. Demonstrator wlewa do jednej probówki wodę. Woda wypełnia probówkę do połowy. Po chwili dolewa do niej ciecz z butelki. Ciecz ma barwę ciemnozieloną. Probówka jest wypełniona do około trzech czwartych jej wysokości. Woda zajmuje dolną część probówki, zielona ciecz górną. Demonstrator markerem oznacza poziom cieczy. Następnie, kciukiem zakrywając wlot probówki, energicznie nią potrząsa. Ciecze mieszają się ze sobą. Powstała ciecz ma kolor zielony, mniej intensywny niż ciecz z butelki. Demonstrator unosi probówkę. Widać, że poziom wymieszanych cieczy jest niższy o około 2 milimetry od zaznaczonego wcześniej poziomu cieczy. W ostatniej scenie demonstrator odkłada probówkę do koszyka.
Pierwsza część filmu przedstawia tzw. doświadczenie modelowe – duże i małe ziarna są modelami małych i dużych cząsteczek. Po wymieszaniu obu rodzajów ziaren objętość całości jest mniejsza niż suma objętości tych ziaren przed wymieszaniem. Takie samo zjawisko możemy zaobserwować po połączeniu dwóch cieczy. Mniejsze cząsteczki wody zajęły wolną przestrzeń między większymi cząsteczkami alkoholu. Wykonanie podobnego doświadczenia z wodą i olejem pokazuje, że opisywane zjawisko nie zawsze zachodzi. Ważne są bowiem nie tylko rozmiary cząsteczek poszczególnych składników, lecz także rodzaj ich wzajemnych oddziaływań.
Wniosek: Podczas mieszania się różnych cieczy objętość mieszaniny jest mniejsza od sumy objętości poszczególnych składników. Wynika to z tego, że cząsteczki różnych cieczy różnią się od siebie m.in. budową i wielkością.
5. Oddziaływania międzycząsteczkowe
Cząsteczki nieustannie oddziałują między sobą. Oddziaływania te mają charakter złożony. Niektóre właściwości fizyczne ciał, takie jak np. stany skupienia, są bezpośrednim następstwem oddziaływań.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Na filmie przedstawiono dwa takie same koła na jasnoszarym tle. Koła niebieskie. Położone obok siebie. Na kołach narysowano strzałki. Dwie strzałki na każdym kole. Ułożone równolegle do podłoża. Jedna zwrócona w lewą stronę, druga w prawą. Końce strzałek na środku kół. Groty strzałek stykają się z krawędzią koła. Strzałki mają dwa kolory: zielony i różowy. Na lewym kole strzałka zielona zwrócona jest w lewą stronę, strzałka różowa w prawą. Na prawym kole strzałka zielona zwrócona jest w prawą stronę, strzałka różowa w lewą. Pod spodem na ciemnoszarym tle znajduje się opis strzałek. Opisy w jednej kolumnie, jeden pod drugim. Strzałki zielone – oznaczają siły odpychania. Strzałki różowe – oznaczają siły przyciągania. Strzałki pomarańczowe – oznaczają siły wypadkowe. W pierwszej scenie strzałki różowe i zielone na kołach mają te same długości. Na dole pojawia się napis: „próbka swobodna, brak sił zewnętrznych, siły wypadkowe zerowe”. W drugiej scenie koła sią od siebie odsuwają. Strzałki zielone nie zmieniają długości, strzałki różowe stają się dłuższe, groty sięgają poza koła. Pojawiają się strzałki pomarańczowe. Początek w środku koła. Długość około połowy średnicy koła. Pomarańczowe strzałki zwrócone są ku sobie. Na lewym kole w prawą stronę, na prawym kole w lewą stronę. Na dole pojawia się napis: „rozciągamy próbkę, siły wypadkowe przyciągające”. W kolejnej scenie koła jeszcze bardziej oddalają się od siebie. Zielone strzałki bez zmian. Różowe i pomarańczowe wydłużają się. Groty pomarańczowych prawie stykają się z krawędzią koła. Pojawia się napis: „jeszcze mocniej rozciągamy próbkę, siły wypadkowe przyciągające”. W następnej scenie koła zbliżają się do siebie. Strzałki różowe i pomarańczowe staję się krótsze. Pojawia się napis: „pozwalamy próbce kurczyć się, siły wypadkowe przyciągające”. W następnej scenie położenie kulek wraca do położenia początkowego. Strzałki różowe i zielone mają te same długości. Znikają strzałki pomarańczowe. Pojawia się napis: „brak sił zewnętrznych, siły wypadkowe zerowe”. W kolejnej scenie koła zbliżają się do siebie. Długość strzałek różowych nie zmienia się. Strzałki zielone wydłużają się, groty sięgają za krawędzie kół. Pojawiają się strzałki pomarańczowe. Początek w środku koła. Długość około połowy średnicy koła. Pomarańczowe strzałki zwrócone są na zewnątrz. Na lewym kole w lewą stronę, na prawym kole w prawą stronę. Pojawia się napis: „ściskamy próbkę, siły wypadkowe odpychające”. W kolejnej scenie koła jeszcze bardziej zbliżają się do siebie. Koła prawie stykają się ze sobą. Zielone strzałki bez zmian. Różowe i pomarańczowe wydłużają się. Pojawia się napis: „jeszcze mocniej ściskamy próbkę, siły wypadkowe odpychające”. W następnej scenie koła powoli się od siebie odsuwają. Strzałki pomarańczowe i zielone stają się krótsze. Pojawia się napis: „pozwalamy próbce rozprężać się, siły wypadkowe odpychające”. Po chwili koła wracają do położenia początkowego.. Strzałki różowe i zielone mają te same długości. Znikają strzałki pomarańczowe. Pojawia się napis: „brak sił zewnętrznych, siły wypadkowe zerowe”. W kolejnej scenie znikają wszystkie strzałki. Zamiast nich, pomiędzy koła pojawia się sprężyna. Sprężyna łączy koła. Na dole widnieje napis: „łatwo zapamiętać kierunek się wyobrażając sobie, że cząsteczki/atomy połączone są sprężyną”. Po chwili koła się oddalają. Wewnątrz kół pojawiają się pomarańczowe strzałki. Po jednej na każdym z kół. Strzałki zwrócone są ku sobie. Napis na dole mówi: „rozciągamy próbkę, siły wypadkowe przyciągające”. Gdy koła bardziej się oddalają, strzałki się wydłużają. Napis na dole: „jeszcze mocniej rozciągamy próbkę, siły wypadkowe przyciągające”. W następnej scenie koła się do siebie zbliżają. W punkcie początkowym pomarańczowe strzałki znikają. Napis na dole: „brak sił zewnętrznych, siły wypadkowe zerowe”. Gdy koła się do siebie zbliżają, pojawiają się pomarańczowe strzałki, zwrócone do zewnątrz, przeciwnie do siebie. Napis na dole mówi: „ściskamy próbkę, siły wypadkowe odpychające”. Gdy koła jeszcze bardziej zbliżają się do siebie, pomarańczowe strzałki się wydłużają. Napis na dole: „jeszcze mocniej ściskamy próbkę, siły wypadkowe odpychające”. Na koniec koła odsuwają się od siebie, pomarańczowe strzałki stają się krótsze. Napis na dole: „pozwalamy próbce rozprężać się, siły wypadkowe odpychające”. Po chwili koła wracają do punktu wyjścia. Pomarańczowe strzałki znikają. Napis na dole: „brak sił zewnętrznych, siły wypadkowe zerowe”.
Gdy cząsteczki znajdują się zbyt blisko siebie, tzn. w odległościach zbliżonych do ich średnicy lub mniejszych, przeważa bardzo silne oddziaływanie odpychające. W odległościach większych od średnicy cząsteczek zaczyna dominować oddziaływanie przyciągające. W ciałach stałych, które wykazują silne oddziaływania międzycząsteczkowe o charakterze przyciągającym opisane zjawiska powodują, że cząsteczki znajdują się bardzo blisko siebie i mogą jedynie drgać wokół swoich położeń równowagi.
Maks, Michał i Julka rozmawiają o oddziaływaniach międzycząsteczkowych. Zapoznaj się z opinią każdej z osób i zaznacz wszystkie poprawne odpowiedzi.
- Maks: Nie można z powrotem połączyć kawałków połamanego lub rozbitego ciała, ponieważ siły przyciągania międzycząsteczkowego występują tylko w przypadku małych odległości między cząsteczkami. Po połamaniu ciała odległości między cząsteczkami obu kawałków są za duże.
- Michał: Gdy ściskamy gumkę do ścierania siły międzycząsteczkowe powodują zbliżanie się cząsteczek, a gdy ją rozciągamy powodują oddalanie się cząsteczek.
- Julka: Gdy rozciągamy sprężynę siły międzycząsteczkowe przeszkadzają w oddalaniu się cząsteczek, a przy ściskaniu – przeszkadzają w zbliżaniu.
– oddziaływania między cząsteczkami lub atomami cieczy, gazu oraz ciał stałych. Jeśli odległości między cząsteczkami są zbliżone do ich średnicy lub od niej mniejsze, oddziaływanie ma charakter odpychający. Jeśli natomiast odległości te są większe, dominuje oddziaływanie przyciągające.
6. Ruch cząsteczek w gazach, cieczach i ciałach stałych
W ciałach stałych ruch cząsteczek jest najmniej swobodny, tzn. drgają one tylko wokół swoich położeń równowagi, a oddziaływania międzycząsteczkowe są najsilniejsze.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DiVOw8zJr
Oddziaływania między cząsteczkami cieczy są słabsze i dlatego mogą się one przemieszczać względem siebie.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DiVOw8zJr
W gazach odległości między cząsteczkami są zdecydowanie większe od rozmiarów samych cząsteczek. W uproszczonym modelu przyjmujemy, że cząsteczki gazu działają wzajemnie na siebie tylko w momentach zderzeń.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DiVOw8zJr
Cząsteczki gazu mają duże prędkości i swobodę ruchu.
Które informacje są prawdziwe, a które fałszywe? Dlaczego nie można w sposób zauważalny zmniejszyć objętości ciał stałych (np. metalu), mimo działania na nie ogromnych sił ściskających??
| Prawda | Fałsz | |
| Cząsteczki w ciele stałym stykają się ze sobą i nie można ich bardziej zbliżyć do siebie. | □ | □ |
| Podczas ściskania ciała stałego gwałtownie rosną siły odpychające między cząsteczkami. | □ | □ |
| Cząsteczki ciała stałego nie są ściśliwe. | □ | □ |
Podsumowanie
Jednym z ważniejszych osiągnięć ludzkości było odkrycie atomu.
Według naszej obecnej wiedzy materia składa się z atomów lub cząsteczek znajdujących się w nieustannym ruchu.
Współczesne rozumienie budowy materii zawdzięczamy Johnowi Daltonowi.
Teoria Daltona zakłada m.in., że:
atom jest najmniejszą porcją materii;
jest tyle rodzajów atomów, ile istnieje pierwiastków;
atomy tego samego pierwiastka są identyczne;
atomy tych samych lub różnych pierwiastków mogą się ze sobą łączyć. Tworzą one wtedy cząsteczki – pierwiastków lub związków chemicznych;
substancje składają się z cząsteczek i atomów.
Cząsteczki, z których jest zbudowana materia, znajdują się w nieustannym chaotycznym ruchu, a ich prędkości związane są z temperaturą danego ciała fizycznego. Im większa wartość prędkości cząsteczek, tym wyższa jest temperatura ciała. Jeśli ochładzamy dane ciało, czyli obniżamy jego temperaturę, zmniejszamy jednocześnie prędkość jego cząsteczek.
Dowody na kinetyczno‑cząsteczkową teorię budowy materii to:
ruchy Browna;
zjawisko dyfuzji;
zjawisko zmniejszania się sumy objętości dwóch cieczy po ich zmieszaniu.
Dyfuzja to samorzutne mieszanie się różnych substancji, spowodowane bezładnym ruchem cząsteczek.
Zjawisko dyfuzji zachodzi w gazach, cieczach i ciałach stałych.
Cząsteczki nieustannie oddziałują między sobą. Oddziaływania międzycząsteczkowe zachodzą między cząsteczkami lub atomami cieczy, gazu i ciał stałych. Jeśli odległości między cząsteczkami są zbliżone do ich średnicy lub mniejsze, oddziaływanie ma charakter odpychający, a jeśli te odległości są większe, dominuje oddziaływanie przyciągające.
W ciałach stałych ruch cząsteczek jest najmniej swobodny, tzn. drgają one wokół pewnych położeń równowagi, a oddziaływania międzycząsteczkowe są najsilniejsze.
W cieczach cząsteczki poruszają się swobodniej i szybciej niż w ciałach stałych.
W gazach oddziaływania między cząsteczkami są najsłabsze. Cząsteczki gazu mają duże prędkości i swobodę ruchu.
Podaj dziesięć przykładów zachodzenia zjawiska dyfuzji, które zaobserwowałeś w twoim otoczeniu.
Uważnie prześledź załączony film demonstrujący przebieg dwóch doświadczeń. Twoim zadaniem jest ich opis. W zeszycie sformułuj problem badawczy i hipotezę. Określ, co będzie potrzebne do wykonania eksperymentów, opisz kroki, które musisz wykonać, aby można je było właściwie przeprowadzić. Wyciągnij wnioski i napisz podsumowanie.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Szklanka z wodą, herbata fix, łyżeczka, dwa przezroczyste naczynia (szklanki, słoiki), 20 cm przezroczystego, elastycznego wężyka, sok z kartonika o intensywnej barwie. Demonstrator nalewa wody do szklanki prawie do pełna. Wsadza do szklanki palec pokazując, że woda jest zimna. Demonstrator wykonuje czynności omawiane przez lektora. Film poklatkowy z obserwacji układu przez co najmniej 24 h, co ½ h. Demonstrator wykonuje czynności omawiane przez lektora. Kamera najeżdża na słoiki pokazując jednakowy poziom cieczy. Demonstrator wykonuje czynności omawiane przez lektora. Napełnia rurkę „pod kranem”. Demonstrator wykonuje czynności omawiane przez lektora. Najazd kamery na wężyk pokazuje, że nie ma pęcherzyków powietrza. Kamera fotografuje zestaw np. co 30 min. przez co najmniej 24 godziny. Potem z tych klatek montuje się film poklatkowy W rogu ekranu ukazywany jest czas, który upłynął od początku doświadczenia.
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Prędkość i jej jednostki. Odczytywanie prędkości i drogi z wykresówPrędkość i jej jednostki. Odczytywanie prędkości i drogi z wykresów
Przekazywanie energii w zjawisku konwekcji
Rodzaje oddziaływań i ich skutki. Wzajemność oddziaływańRodzaje oddziaływań i ich skutki. Wzajemność oddziaływań
Energia wewnętrzna i zmiany stanów skupienia
Temperatura i jej związek z energią kinetyczną cząsteczek.
Słowniczek
(od greckiego ἄτομος, czyli niepodzielny) – najmniejszy składnik pierwiastka, podstawowy składnik materii.
John Dalton
Angielski fizyk i chemik. Jego prace stały się podstawą współcześnie obowiązującej teorii atomistyki. Opisał również wadę wzroku, którą od jego nazwiska nazwano daltonizmem.
Albert Einstein
Jeden z najwybitniejszych fizyków teoretyków, twórca szczególnej (1905) i ogólnej teorii względności (1915). Laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki (1921).
– zjawisko opisane w 1862 roku przez Roberta Browna. Podczas obserwacji pod mikroskopem zauważył on, że zawieszone w cieczy pyłki wykonują chaotyczne ruchy. Obecnie wiemy, że za to zjawisko odpowiedzialne są cząsteczki ośrodka. Cząsteczki cieczy zderzają się z pyłkami i przesuwają je do nowych, zupełnie przypadkowych położeń.
Marian Smoluchowski
Jeden z najwybitniejszych polskich fizyków, profesor Uniwersytetu Lwowskiego, a od 1912 roku – Uniwersytetu Jagiellońskiego. Na podstawie statystyki matematycznej opracował równanie dyfuzji, obecnie noszące nazwę równania Smoluchowskiego. Wraz ze swoim bratem Tadeuszem Smoluchowskim należał do najwybitniejszych alpinistów swoich czasów.
– XIX‑wieczna teoria atomistyczna, która stała się podstawą współczesnych poglądów na budowę materii. Dalton, podczas badań właściwości gazów, dokonał następujących spostrzeżeń:
Atom jest najmniejszą porcją materii;
Jest tyle rodzajów atomów, ile istnieje pierwiastków;
Atomy tego samego pierwiastka są identyczne;
Atomy tych samych lub różnych pierwiastków mogą łączyć się ze sobą i tworzyć cząsteczki pierwiastków lub związków chemicznych;
Substancje są stworzone z cząsteczek i atomów
– pogląd ukształtowany w starożytności m.in przez Demokryta z Abdery, głoszący, że struktura materii nie jest ciągła, lecz składa się z niezwykle małych i niepodzielnych cząsteczek. Tę teorię w pełni potwierdza współczesna nauka.
Zadania
Które informacje dotyczące teorii Daltona są prawdziwe, a które fałszywe?
| Prawda | Fałsz | |
| Atom jest najmniejszą niepodzielną częścią materii. | □ | □ |
| Atomy łączą się w cząsteczki w ściśle określonych stosunkach ilościowych. | □ | □ |
| Atomy tylko różnych pierwiastków mogą łączyć się ze sobą. | □ | □ |
Oceń prawdziwość poniższych zdań.
| Prawda | Fałsz | |
| Wszystkie cząsteczki są w bezustannym ruchu, również w temperaturze poniżej –273,15° C. | □ | □ |
| Cząsteczki są w nieustannym ruchu tylko w temperaturze powyżej zera bezwzględnego, czyli 0° C. | □ | □ |
| Cząsteczki są w nieustannym ruchu tylko w temperaturze powyżej zera bezwzględnego, czyli wyższej niż –273,15° C. | □ | □ |