Namai Vynuogė "Materijos struktūra. Molekulės ir atomai." Medžiagos molekulinė struktūra

Vynuogė

"Materijos struktūra. Molekulės ir atomai." Medžiagos molekulinė struktūra

Molekulės sudarytos iš atomų. Atomai sujungiami į molekules jėgomis, vadinamomis cheminėmis jėgomis.

Yra molekulės, susidedančios iš dviejų, trijų, keturių atomų. Didžiausios molekulės – baltymų molekulės – susideda iš dešimčių ir net šimtų tūkstančių atomų.

Molekulių karalystė yra labai įvairi. Chemikai jau išskyrė milijonus medžiagų, pagamintų iš įvairių molekulių iš natūralių medžiagų ir jas sukūrė laboratorijose.

Molekulių savybes lemia ne tik tai, kiek vienos ar kitos rūšies atomų dalyvauja jų konstrukcijoje, bet ir jų susijungimo tvarka bei konfigūracija. Molekulė – tai ne plytų krūva, o sudėtinga architektūrinė struktūra, kurioje kiekviena plyta turi savo vietą ir labai specifinius kaimynus. Atominė struktūra, sudaranti molekulę, gali būti daugiau ar mažiau standi. Bet kokiu atveju kiekvienas iš atomų vibruoja aplink savo pusiausvyros padėtį. Kai kuriais atvejais kai kurios molekulės dalys gali suktis kitų dalių atžvilgiu, suteikdamos laisvai molekulei savo šiluminis judėjimasįvairios ir keisčiausios konfigūracijos.

Išsamiau panagrinėkime atomų sąveiką. Fig. 2.1 paveiksle parodyta dviatominės molekulės potencialios energijos kreivė. Jis turi būdingą išvaizdą - pirmiausia jis nusileidžia, tada sulenkia, sudarydamas „skylę“, o tada lėčiau artėja prie horizontalios ašies, išilgai kurios brėžiamas atstumas tarp atomų.

Ryžiai. 2.1

Žinome, kad būsena, kurioje potenciali energija turi mažiausią vertę, yra stabili. Kai atomas yra molekulės dalis, jis „sėdi“ potencialo šulinyje, atlikdamas nedidelius šiluminius virpesius aplink pusiausvyros padėtį.

Atstumas nuo vertikalios ašies iki duobės dugno gali būti vadinamas pusiausvyra. Jei terminis judėjimas nutrūktų, atomai būtų šiuo atstumu.

Potencialios energijos kreivė mums nurodo visas atomų sąveikos detales. Nesvarbu, ar dalelės traukiamos ar atstumiamos tam tikru atstumu, sąveikos jėga didėja arba mažėja dalelėms tolstant ar artėjant vienai prie kitos – visą šią informaciją galima gauti išanalizavus potencialios energijos kreivę. Taškai kairėje „apačioje“ atitinka atstūmimą. Priešingai, kreivės dalys, esančios dešinėje nuo skylės apačios, apibūdina trauką. Kreivės statumas taip pat suteikia svarbios informacijos: kuo statesnė kreivė, tuo didesnė jėga.

Būdami dideliais atstumais, atomai traukia vienas kitą; ši jėga labai greitai mažėja didėjant atstumui tarp jų. Jiems artėjant traukos jėga didėja ir pasiekia didžiausią vertę tik tada, kai atomai labai arti vienas kito. Dar arčiau priartėjus, trauka susilpnėja ir, galiausiai, esant pusiausvyros atstumui, sąveikos jėga tampa lygi nuliui. Kai atomai artėja vienas prie kito mažesniu nei pusiausvyros atstumu, atsiranda atstūmimo jėgos, kurios labai staigiai didėja ir greitai praktiškai nebeįmanoma toliau sumažinti atstumo tarp atomų.

Pusiausvyros atstumai (toliau pasakysime trumpai - atstumai) tarp atomų yra skirtingi skirtingų tipų atomams.

Skirtingoms atomų poroms skiriasi ne tik atstumai nuo vertikalios ašies iki šulinio dugno, bet ir šulinių gylis.

Skylės gylis turi paprastą reikšmę: norint išriedėti iš skylės, reikia energijos, lygiai tokios pat kaip gylis. Todėl šulinio gylis gali būti vadinamas dalelių surišimo energija.

Atstumai tarp molekulių atomų yra tokie maži, kad jiems matuoti reikia pasirinkti tinkamus vienetus, kitaip jie turėtų išreikšti savo reikšmes, pavyzdžiui, tokia forma: 0,000000012 cm Tai yra deguonies molekulės skaičius.

Vienetai, kurie yra ypač patogūs apibūdinti atominį pasaulį, vadinami angstromais (tačiau švedų mokslininko, kurio vardu šie vienetai pavadinti, vardas teisingai skaitomas Ångström; tai primena, virš raidės A yra apskritimas):

y., šimtą milijoninę centimetro dalį.

Atstumai tarp molekulių atomų svyruoja nuo 1 iki 4A. Aukščiau parašytas deguonies pusiausvyros atstumas yra 1,2 A.

Tarpatominiai atstumai, kaip matote, yra labai maži. Jei Žemės rutulį apjuosite virve ties pusiauju, tada „diržo“ ilgis bus tiek pat kartų didesnis už delno plotį, kiek kartų delno plotis bus didesnis už atstumą tarp molekulės atomai.

Ryšio energijai matuoti dažniausiai naudojamos kalorijos, tačiau nurodomos ne viena molekulė, kuri, žinoma, suteiktų nereikšmingą figūrą, o vienas molis, t.y. į N A molekules.

Aišku, kad surišimo energija, tenkanti vienam moliui, padalijus iš Avogadro skaičiaus N A = 6,023*10 23 mol -1, duos vienos molekulės surišimo energiją.

Atomų rišimosi energija molekulėje, taip pat tarpatominiai atstumai, svyruoja nereikšmingose ribose.

Tam pačiam deguoniui surišimo energija yra 116 000 cal/mol, vandenilio 103 000 cal/mol ir t.t.

Jau sakėme, kad atomai molekulėse yra išsidėstę labai apibrėžtu būdu, vienas kito atžvilgiu, sudarydami sunkių atvejų labai sudėtingi pastatai.

Pateiksime kelis paprastus pavyzdžius.

Ryžiai. 2.2

CO 2 (anglies dioksido) molekulėje visi trys atomai išsidėstę iš eilės – anglies atomas yra viduryje. Vandens molekulė H 2 0 yra kampinės formos, kampo viršūnė (ji lygi 105°) yra deguonies atomas.

Amoniako molekulėje NH 3 azoto atomas yra trikampės piramidės viršuje; CH4 metano molekulėje anglies atomas yra lygių kraštinių tetraedrinės figūros centre, kuris vadinamas tetraedru.

Ryžiai. 2.3

Benzeno C 6 H 6 anglies atomai sudaro taisyklingą šešiakampį. Anglies atomų ryšiai su vandeniliu kyla iš visų šešiakampio viršūnių. Visi atomai yra toje pačioje plokštumoje.

Šių molekulių atomų centrų išsidėstymo schemos parodytos fig. 2.2 ir 2.3. Linijos simbolizuoja ryšius.

Įvyko cheminė reakcija; Buvo vienos rūšies molekulės, susidarė kitos. Vieni ryšiai nutrūksta, kiti vėl sukuriami. Norėdami nutraukti ryšius tarp atomų – atsiminkite paveikslėlį – jums reikia skirti tiek pat darbo, kiek ir ridenant rutulį iš skylės. Atvirkščiai, susidarius naujiems ryšiams, energija išsiskiria – rutulys rieda į skylę.

Kas yra didesnis, ardymo ar kūrimo darbas? Gamtoje susiduriame su abiejų tipų reakcijomis.

Energijos perteklius vadinamas terminiu efektu arba kitaip – virsmo (reakcijos) šiluma. Šiluminis reakcijų poveikis yra didžiąja dalimi vertės siekia dešimtis tūkstančių kalorijų vienam moliui. Labai dažnai terminis efektas įtraukiamas kaip terminas reakcijos formulėje.

Pavyzdžiui, anglies (grafito pavidalo) degimo reakcija, ty jos sujungimas su deguonimi, parašyta taip:

Tai reiškia, kad kai anglis susijungia su deguonimi, išsiskiria 94 250 kalorijų energijos. Anglies molio ir deguonies molio vidinių energijų suma grafite yra lygi vidinė energija meldimas anglies dioksidas plius 94 250 kalorijų.

Taigi tokie įrašai turi aiškią algebrinių lygybių, parašytų vidiniams energijos dydžiams, reikšmę.

Naudojant tokias lygtis galima rasti šiluminiai efektai transformacijos, kurioms tiesioginiai matavimo metodai dėl vienokių ar kitokių priežasčių netinka. Štai pavyzdys: jei anglis (grafitas) būtų sujungta su vandeniliu, susidarytų acetileno dujos:

Reakcija nevyksta taip. Tačiau galima rasti jo šiluminį efektą. Užrašykime tris žinomas reakcijas -

anglies oksidacija:

vandenilio oksidacija:

acetileno oksidacija:

Visos šios lygybės gali būti laikomos molekulių surišimo energijos lygtimis. Jei taip, tada jas galima naudoti kaip algebrines lygybes. Iš apatinio atėmę du viršutinius, gauname

Tai reiškia, kad mus dominančią transformaciją lydi 56 000 kalorijų įsisavinimas vienam moliui.

Fizinės ir cheminės molekulės

Kol mokslininkai išsamiai suprato medžiagos struktūrą, toks skirtumas nebuvo atliktas. Molekulė yra molekulė, tai yra mažiausias medžiagos atstovas. Atrodytų, tai pasako viską. Tačiau taip nėra.

Molekulės, apie kurias ką tik kalbėjome, yra molekulės abiem šio žodžio prasmėmis. Anglies dioksido, amoniako, benzeno molekulės, apie kurias kalbėjome, ir beveik visų organinių medžiagų molekulės (apie kurias mes nekalbėjome) yra sudarytos iš atomų, kurie yra stipriai tarpusavyje susiję. Tirpimo, lydymosi ir garavimo metu šios jungtys nenutrūksta. Molekulė ir toliau elgiasi kaip atskira dalelė, kaip mažas fizinis kūnas, esant bet kokiai fizinei įtakai ir būsenos pokyčiams.

Tačiau taip būna ne visada. Apie daugumą neorganinių medžiagų apie molekulę galima kalbėti tik chemine šio žodžio prasme. Tačiau mažiausios dalelės tokių gerai žinomų neorganinių medžiagų kaip valgomoji druska, kalcitas ar soda neegzistuoja. Atskirų dalelių kristaluose nerandame (apie tai bus kalbama keliuose puslapiuose); Ištirpusios molekulės suyra.

Cukrus yra organinė medžiaga. Todėl saldžiosios arbatos vandenyje „plaukioja“ cukraus molekulės. Tačiau sūriame vandenyje nerasime valgomosios druskos (natrio chlorido) molekulių. Šios „molekulės“ (turime dėti kabutes) vandenyje egzistuoja atomų pavidalu (tiksliau, jonai - elektriškai įkrauti atomai - apie jas kalbėsime vėliau).

Lygiai taip pat ir garuose, ir lydaluose tam tikros molekulių dalys gyvena savarankišką gyvenimą.

Kai kalbame apie jėgas, kurios jungia atomus į fizinę molekulę, tokios jėgos vadinamos valentingumu. Tarpmolekulinės jėgos yra nevalentinės. Tačiau sąveikos kreivės tipas, parodytas Fig. 2.1 yra tas pats abiem atvejais. Vienintelis skirtumas yra skylės gylis. Valentinių jėgų atveju skylė yra šimtus kartų gilesnė.

Molekulių sąveika

Molekulės traukia viena kitą, dėl to nekyla abejonių. Jei tam tikru momentu jie nustotų traukti vienas kitą, visi skysti ir kietieji kūnai suirtų į molekules.

Molekulės atstumia viena kitą, ir tai neabejotina, nes kitaip skysčiai ir kietos medžiagos susispaustų nepaprastai lengvai.

Tarp molekulių yra jėgų, kurios daugeliu atžvilgių yra panašios į anksčiau aptartas jėgas tarp atomų. Potencialios energijos kreivė, kurią ką tik nubrėžėme atomams, teisingai perteikia pagrindines molekulinės sąveikos ypatybes. Tačiau tarp šių sąveikų yra didelių skirtumų.

Palyginkime, pavyzdžiui, pusiausvyros atstumą tarp deguonies atomų, sudarančių molekulę, ir dviejų gretimų molekulių deguonies atomų, pritrauktų į pusiausvyros padėtį sukietėjusiame deguonyje. Skirtumas bus labai pastebimas: deguonies atomai, sudarantys molekulę, yra išdėstyti 1,2 A atstumu, skirtingų molekulių deguonies atomai artėja vienas prie kito 2,9 A.

Panašūs rezultatai gauti ir kitiems atomams. Svetimų molekulių atomai yra toliau vienas nuo kito nei tos pačios molekulės atomai. Todėl atskirti molekules vieną nuo kitos lengviau nei atomus nuo molekulės, o energijų skirtumai yra daug didesni nei atstumų skirtumai. Jei energija, reikalinga norint nutraukti ryšį tarp deguonies atomų, sudarančių molekulę, yra apie 100 kcal/mol, tai energija deguonies molekulėms atskirti yra mažesnė nei 2 kcal/mol.

Tai reiškia, kad molekulinės potencialios energijos kreivėje „skylė“ yra toliau nuo vertikalios ašies, be to, „skylė“ yra daug mažesnė.

Tačiau tai neišsemia skirtumo tarp molekulę sudarančių atomų sąveikos ir molekulių sąveikos.

Chemikai parodė, kad atomai susijungia į molekulę su labai specifiniu kitų atomų skaičiumi. Jei du vandenilio atomai sudaro molekulę, trečiasis atomas jų nebesijungs. Vandenyje esantis deguonies atomas yra prijungtas prie dviejų vandenilio atomų ir prie jų neįmanoma pridėti dar vieno.

Tarpmolekulinėje sąveikoje nieko panašaus nerandame. Pritraukusi prie savęs vieną kaimyną, molekulė niekaip nepraranda savo „patraukimo galios“. Kaimynai ir toliau artės, kol užteks vietos.

Ką reiškia "pakankamai vietos"? Ar molekulės yra kaip obuoliai ar kiaušiniai? Žinoma, tam tikra prasme toks palyginimas yra pagrįstas: molekulės yra fiziniai kūnai, turintys tam tikrus „dydžius“ ir „formas“. Pusiausvyros atstumas tarp molekulių yra ne kas kita, kaip molekulių "matmenys".

Kaip atrodo terminis judėjimas?

Molekulių sąveika gali būti daugiau ar mažiau svarbi molekulių „gyvenime“.

Trys materijos būsenos – dujinė, skysta ir kieta – skiriasi viena nuo kitos tuo, kokį vaidmenį jose atlieka molekulių sąveika.

Žodį „dujos“ išrado mokslininkai. Jis kilęs iš graikų kalbos žodžio „chaosas“ – sutrikimas.

Iš tiesų, dujinė materijos būsena yra visiško, visiško netvarkos, egzistuojančios gamtoje dėl dalelių santykinio išsidėstymo ir judėjimo, pavyzdys. Nėra mikroskopo, kuris leistų pamatyti dujų molekulių judėjimą, tačiau nepaisant to, fizikai gali pakankamai išsamiai aprašyti šio nematomo pasaulio gyvenimą.

Vienam kubiniam centimetrui oro normaliomis sąlygomis ( kambario temperatūra ir atmosferos slėgis) yra labai daug molekulių, maždaug 2,5 * 10 19 (t. y. 25 milijardai milijardų molekulių). Kiekvienos molekulės tūris yra 4 * 10 -20 cm 3, t. y. kubas, kurio kraštinė yra maždaug 3,5 * 10 -7 cm = 35 A. Tačiau molekulės yra labai mažos. Pavyzdžiui, deguonies ir azoto molekulių – didžiosios oro dalies – vidutinis dydis yra apie 4 A.

Taigi vidutinis atstumas tarp molekulių yra 10 kartų didesnis už molekulės dydį. Tai savo ruožtu reiškia, kad vidutinis oro tūris vienoje molekulėje yra maždaug 1000 kartų didesnis už pačios molekulės tūrį.

Įsivaizduokite plokščią plotą, ant kurio atsitiktinai išmėtytos monetos, kurių 1 m2 plote yra vidutiniškai šimtas monetų. Tai reiškia vieną ar dvi monetas kiekviename skaitomos knygos puslapyje. Dujų molekulės yra maždaug vienodai retai išsidėsčiusios.

Kiekviena dujų molekulė yra nuolatinio šiluminio judėjimo būsenoje.

Sekime viena molekule. Čia ji sparčiai juda kažkur į dešinę. Jei jos kelyje nebūtų kliūčių, molekulė ir toliau judėtų tiesia linija tokiu pat greičiu. Tačiau molekulės kelią kerta nesuskaičiuojama daugybė jos kaimynų. Susidūrimai yra neišvengiami, o molekulės skrenda viena nuo kitos kaip du susidūrę biliardo kamuoliukai. Kuria kryptimi atsimuš mūsų molekulė? Ar jis padidins ar praras greitį? Viskas įmanoma: juk susitikimai gali būti labai įvairūs. Smūgiai galimi iš priekio ir užpakalio, iš dešinės ir kairės, stiprūs ir silpni. Akivaizdu, kad tokių atsitiktinių susidūrimų metu mūsų stebima molekulė lėks visomis kryptimis per konteinerį, kuriame yra dujos.

Kiek toli gali nukeliauti dujų molekulės nesusidurdamos?

Tai priklauso nuo molekulių dydžio ir dujų tankio. Kuo didesnis molekulių dydis ir jų skaičius inde, tuo dažniau jos susidurs. Vidutinis kelio ilgis, kurį nueina molekulė be susidūrimo, vadinamas Vidutinis ilgis važiavimas - normaliomis sąlygomis lygus 11 * 10 -6 cm = 1100 A vandenilio molekulėms ir 5 * 10 -6 cm = 500 A deguonies molekulėms. 5 * 10 -6 cm yra dvidešimt tūkstantoji milimetro dalis, atstumas labai mažas, tačiau, palyginti su molekulių dydžiu, jis toli gražu nėra mažas. Biliardo kamuoliuko mastelyje 5*10 -6 cm atstumas deguonies molekulei atitinka 10 m atstumą.

Verta atkreipti dėmesį į molekulių judėjimo labai išretintose dujose (vakuume) ypatumus. Molekulių judėjimas, „sudarantis vakuumą“, keičia savo pobūdį, kai laisvas molekulės kelias tampa didesnis nei indo, kuriame yra dujos, dydis. Tada molekulės retai susiduria viena su kita ir keliauja tiesiais zigzagais, pirmiausia atsitrenkdamos į vieną ar kitą indo sienelę.

Kaip ką tik sakiau, ore esant atmosferos slėgiui kelio ilgis yra 5 * 10–6 cm Jei padidinsite jį 10 7 kartus, tada jis bus 50 cm, ty jis bus pastebimai didesnis nei vidutinio dydžio indas. Kadangi kelio ilgis yra atvirkščiai proporcingas tankiui, taigi ir slėgiui, slėgis tam turėtų būti 10–7 atmosferos arba maždaug 10–4 mm Hg. Art.

Net tarpplanetinė erdvė nėra visiškai tuščia. Tačiau medžiagos tankis jame yra apie 5 * 10 -24 g / cm 3. Pagrindinė tarpplanetinės medžiagos dalis yra atominis vandenilis. Šiuo metu manoma, kad 1 cm 3 erdvėje yra tik keli vandenilio atomai. Jei padidinsite vandenilio molekulę iki žirnio dydžio ir patalpinsite tokią „molekulę“ Maskvoje, tai artimiausias jos „kosminis kaimynas“ bus Tuloje.

Skysčio struktūra labai skiriasi nuo dujų, kurių molekulės yra toli viena nuo kitos ir tik retkarčiais susiduria, struktūros. B. skysčio molekulės nuolat yra arti. Skysčio molekulės išsidėsčiusios kaip bulvės maišelyje. Tiesa, su vienu skirtumu: skysčio molekulės yra nuolatinio chaotiško šiluminio judėjimo būsenoje. Kadangi jie yra labai perkrauti, jie negali judėti taip laisvai kaip dujų molekulės. Kiekvienas iš jų visą laiką „tupsta“ beveik toje pačioje vietoje, apsuptas tų pačių kaimynų ir tik palaipsniui juda aplink skysčio užimamą tūrį. Kuo skystis klampesnis, tuo judesys lėtesnis. Tačiau net ir tokiame „judriame“ skystyje kaip vanduo, molekulė pasislinks 3 A per laiką, per kurį dujų molekulė nukeliautų 700 A.

Molekulių sąveikos jėgos ir jų šiluminis judėjimas kietose medžiagose yra visiškai išspręstos. Kietoje medžiagoje molekulės beveik visą laiką išlieka toje pačioje padėtyje. Šiluminis judėjimas turi įtakos tik tai, kad molekulės nuolat vibruoja aplink pusiausvyros padėtį. Sistemingų molekulių judėjimo nebuvimas yra to, ką vadiname kietumu, priežastis. Iš tiesų, jei molekulės nekeičia savo kaimynų, tuo labiau atskiros kūno dalys išlieka nuolatiniu ryšiu viena su kita.

Kūnų suspaudžiamumas

Lygiai taip, kaip lietaus lašai būgštauja ant stogo, taip dujų molekulės plaka į konteinerio sienas. Šių smūgių skaičius yra didžiulis, o jų veikimas, susiliejęs, sukuria slėgį, kuris gali pajudinti variklio stūmoklį, sulaužyti sviedinį ar išsipūsti. balionas. Molekulinio smūgio kruša yra atmosferos slėgis, tai yra slėgis, dėl kurio šokinėja verdančio virdulio dangtis, tai jėga, kuri išmeta kulką iš šautuvo.

Su kuo susijęs dujų slėgis? Akivaizdu, kad kuo didesnį slėgį sukelia viena molekulė, tuo didesnis slėgis. Lygiai taip pat akivaizdu, kad slėgis priklausys nuo smūgių skaičiaus per sekundę. Kuo daugiau molekulių inde, tuo dažnesni smūgiai, tuo didesnis slėgis. Tai visų pirma reiškia, kad tam tikrų dujų slėgis p yra proporcingas jų tankiui.

Jei dujų masė išlieka pastovi, tai mažindami tūrį, tankį padidiname atitinkamu skaičiumi kartų. Tai reiškia, kad dujų slėgis tokiame uždarame inde bus atvirkščiai proporcingas tūriui. Arba, kitaip tariant, slėgio ir tūrio sandauga turi išlikti pastovi:

?V = konst.

Šį paprastą dėsnį atrado anglų fizikas Boyle'as ir prancūzų mokslininkas Marriottas. Boilio dėsnis – Mariotė – vienas pirmųjų kiekybinių dėsnių istorijoje Fiziniai mokslai. Žinoma, tai vyksta pastovioje temperatūroje.

Kai dujos suspaudžiamos, Boyle-Mariotte lygtis vis mažiau išsipildo. Molekulės priartėja, o jų tarpusavio sąveika pradeda daryti įtaką dujų elgsenai.

Boyle-Mariotte dėsnis galioja tais atvejais, kai sąveikos jėgų įsikišimas į dujų molekulių gyvenimą yra visiškai nepastebimas. Todėl apie Boyle-Mariotte dėsnį kalbama kaip apie idealių dujų dėsnį.

Būdvardis „idealus“ skamba kiek juokingai žodžio „dujos“ atžvilgiu. Idealus reiškia tobulas, toks, kad negali būti geresnis.

Kuo paprastesnis modelis ar grandinė, tuo jis idealesnis fizikui. Skaičiavimai supaprastėja, fizikinių reiškinių paaiškinimai tampa lengvi ir aiškūs. Sąvoka „idealios dujos“ reiškia paprasčiausią dujų konfigūraciją. Pakankamai retų dujų elgesys praktiškai nesiskiria nuo idealių dujų elgsenos.

Skysčių suspaudžiamumas yra daug mažesnis nei dujų. Skystyje molekulės jau „kontaktuoja“. Suspaudimą sudaro tik molekulių „pakavimo“ pagerinimas, o esant labai aukštam slėgiui – pačios molekulės suspaudimas. Kiek atstumiamosios jėgos apsunkina skysčio suspaudimą, matyti iš toliau pateiktų paveikslų. Padidėjus slėgiui nuo vienos iki dviejų atmosferų, dujų tūris sumažėja perpus, o vandens tūris pasikeičia 1/20 000, o gyvsidabrio - tik 1/250 000.

Netgi didžiulis slėgis vandenyno gelmėse nepajėgia suspausti vandens iki pastebimo laipsnio. Iš tiesų, vienos atmosferos slėgį sukuria dešimties metrų vandens stulpelis. Slėgis po 10 km vandens sluoksniu yra 1000 atmosferų. Vandens tūris sumažėja 1000/20 000, t.y. 1/20.

Kietųjų medžiagų suspaudžiamumas mažai skiriasi nuo skysčių suspaudžiamumo. Tai suprantama – abiem atvejais molekulės jau liečiasi, o suspaudimas gali būti pasiektas tik toliau sujungus ir taip stipriai atstumiančias molekules. Itin aukštas 50–100 tūkstančių atmosferų slėgis leidžia suspausti plieną 1/1000, švino – 1/7 tūrio.

Iš šių pavyzdžių aišku, kad antžeminėmis sąlygomis neįmanoma suspausti kietosios medžiagos reikšmingai.

Tačiau Visatoje yra kūnų, kuriuose materija suspausta nepalyginamai stipriau. Astronomai atrado žvaigždžių egzistavimą, kurių medžiagos tankis siekia 10 6 g / cm 3. Šių žvaigždžių viduje – jos vadinamos baltosiomis nykštukėmis („baltosios“ – dėl savo šviesumo pobūdžio, „nykštukės“ – dėl jų santykinai mažo dydžio) – todėl turi būti didžiulis slėgis.

Paviršinės jėgos

Ar įmanoma nuo to išsisukti? Žinoma, tam reikia sutepti vandeniu nešlapia medžiaga.

Patrinkite pirštą parafinu ir pamerkite į vandenį. Ištraukus pasirodo, kad ant piršto vandens nėra, išskyrus du ar tris lašus. Nedidelis judesys ir lašeliai nukratomi.

Šiuo atveju sakoma: vanduo nesudrėkina parafino. Gyvsidabris taip elgiasi beveik visų kietųjų medžiagų atžvilgiu: gyvsidabris nesudrėkina odos, stiklo, medžio...

Vanduo kaprizingesnis. Ji glaudžiai priglunda prie kai kurių kūnų ir stengiasi nesusilieti su kitais. Vanduo nesudrėkina riebių paviršių, tačiau gerai sušlapina švarų stiklą. Vanduo drėkina medieną, popierių, vilną.

Jei ant švaraus stiklo užlašinamas vandens lašas, jis pasklis ir susidarys labai plona bala. Jei tą patį lašelį lašinsite ant parafino, jis išliks beveik sferinis lašelis, šiek tiek prispaustas gravitacijos.

Žibalas yra viena iš medžiagų, kuri „prilimpa“ prie beveik visų kūnų. Bandoma paskleisti ant stiklo ar metalo; Žibalas gali išlįsti iš prastai uždaryto indo. Išsiliejusio žibalo bala ilgam laikui nuodų egzistavimas: žibalas užims didelį paviršių, įsirėš į plyšius ir prasiskverbs į drabužius. Štai kodėl taip sunku atsikratyti nemalonaus jo kvapo.

Kūnų nesušlapimas gali sukelti įdomių reiškinių. Paimkite adatą, sutepkite ją riebalais ir atsargiai padėkite ant vandens. Adata nenuskęs. Įdėmiai pažiūrėjus matosi, kad adata stumiasi per vandenį ir ramiai guli susidariusioje įduboje. Tačiau pakanka tik lengvo paspaudimo ir adata nueis į apačią. Norėdami tai padaryti, didelė jo dalis turi būti vandenyje.

Šia įdomia savybe naudojasi vabzdžiai, kurie greitai perbėga vandeniu nesušlapdami kojų.

Drėkinimas naudojamas flotuojant rūdų sodrinimą. Žodis „flotacija“ reiškia „plaukiojantis“. Reiškinio esmė tokia. Smulkiai sumalta rūda sukraunama į vandens kubilą, ten įpilama nedidelis kiekis specialios alyvos. turi savybę sudrėkinti mineralų grūdelius ir nesudrėkinti „atliekos“ (vadinamoji „nereikalinga rūdos dalis“) grūdeliai.

Į juodą vandens ir naftos rūdos mišinį pučiamas oras. Susidaro daug mažų oro burbuliukų – putos. Oro burbuliukai plaukia aukštyn. Flotacijos procesas pagrįstas tuo, kad aliejumi padengti grūdeliai prilimpa prie oro burbuliukų. Didelis burbulas neša grūdus aukštyn, kaip balioną.

Mineralas virsta putomis ant paviršiaus. Atliekos lieka apačioje. Putos pašalinamos ir siunčiamos tolesniam apdorojimui, kad būtų gautas vadinamasis „koncentratas“, kuriame yra dešimtis kartų mažiau atliekų.

Paviršiaus sukibimo jėgos gali sutrikdyti skysčio išlyginimą susisiekiančiuose induose. To pagrįstumą labai lengva patikrinti.

Jei plonas (milimetro skersmens dalis) stiklinis vamzdis nuleistas į vandenį, tada, pažeidžiant susisiekimo indų dėsnį, vanduo jame greitai pradės kilti aukštyn, o jo lygis bus žymiai didesnis nei pločio indas (2.4 pav.).

Ryžiai. 2.4

Kas nutiko? Kokios jėgos palaiko kylančio skysčio stulpelio svorį? Pakilimą sukelia vandens ir stiklo sukibimo jėgos.

Paviršiaus sukibimo jėgos aiškiai pasireiškia tik tada, kai skystis kyla pakankamai plonais vamzdeliais. Kuo siauresnis vamzdis, tuo aukščiau pakyla skystis, tuo ryškesnis reiškinys. Šių paviršiaus reiškinių pavadinimas yra susijęs su kanalėlių pavadinimu. Tokiame vamzdyje esančio kanalo skersmuo matuojamas milimetro dalimis; toks vamzdelis vadinamas kapiliariniu (kas išvertus reiškia: „plonas kaip plaukas“). Skysčio, kylančio plonais vamzdeliais, reiškinys vadinamas kapiliarumu.

Į kokį aukštį kapiliariniai vamzdeliai gali pakelti skystį? Pasirodo, 1 mm skersmens vamzdyje vanduo pakyla iki 1,5 mm aukščio. Kai skersmuo 0,01 mm, kėlimo aukštis padidėja tiek pat, kiek mažėja vamzdžio skersmuo, t.y. iki 15 cm.

Žinoma, skysčio pakilimas galimas tik tada, kai jis sušlapęs. Nesunku atspėti, kad gyvsidabris stikliniuose vamzdeliuose nekils. Priešingai, gyvsidabris stikliniuose vamzdeliuose skęsta. Gyvsidabris taip „netoleruoja“ sąlyčio su stiklu, kad yra linkęs sumažinti bendrą paviršių iki minimumo, kurį leidžia gravitacija.

Yra daug kūnų, kurie yra kažkas panašaus į labai plonų vamzdelių sistemą. Tokiuose kūnuose visada stebimi kapiliariniai reiškiniai.

Augalai ir medžiai turi visą ilgų kanalų ir porų sistemą. Šių kanalų skersmuo yra mažesnis nei šimtosios milimetro dalys. Dėl to kapiliarinės jėgos padidina dirvožemio drėgmę iki nemažo aukščio ir perneša vandenį per visą augalo kūną.

Labai patogus dalykas yra blotingasis popierius. Padarėte dėmę, bet reikia perversti puslapį. Nelaukite, kol dėmė išdžius! Paimamas blotingo popieriaus gabalas, jo galas panardinamas į lašą ir rašalas greitai bėga aukštyn prieš gravitacijos jėgą.

Būna tipiškas dalykas kapiliarinis reiškinys. Jei pažvelgsite į blankų popierių per mikroskopą, pamatysite jo struktūrą. Toks popierius susideda iš laisvo popieriaus pluoštų tinklo, kuris sudaro plonus ir ilgus kanalus vienas su kitu. Šie kanalai atlieka kapiliarinių vamzdelių vaidmenį.

Ta pati ilgų porų arba skaidulų suformuotų kanalų sistema yra ir dagtyse. Žibalas lempose kyla išilgai dagčio. Naudodami dagtį taip pat galite sukurti sifoną, vieną dagčio galą nuleidę į nepilną stiklinę skysčio taip, kad kitas galas, kabantis per šoną, būtų žemiau už pirmąjį (2.5 pav.).

Ryžiai. 2.5

Dažymo technologijoje taip pat dažnai naudojama audinių savybė traukti skystį į plonus kanalus, suformuotus audinio siūlų.

Tačiau mes dar nieko nesakėme apie šių įdomių reiškinių molekulinį mechanizmą.

Paviršiaus jėgų skirtumai puikiai paaiškinami tarpmolekulinėmis sąveikomis.

Gyvsidabrio lašas nepasklinda ant stiklo. Taip atsitinka todėl, kad gyvsidabrio atomų sąveikos energija yra didesnė nei jungiamoji energija tarp stiklo ir gyvsidabrio atomų. Dėl tos pačios priežasties gyvsidabris nepakyla siauruose kapiliaruose.

Su vandeniu situacija kitokia. Pasirodo, vandens molekulių vandenilio atomai lengvai prilimpa prie silicio oksido, iš kurio daugiausia pagamintas stiklas, deguonies atomų. Tarpmolekulinės jėgos vandens – stiklo yra didesnės už tarpmolekulines vandens – vandens jėgas. Todėl vanduo pasklinda per stiklą ir kyla į viršų stiklo kapiliarais.

Paviršiaus jėgos, tiksliau – rišimosi energija (šulinio gylis 2.1 pav.), skirtingoms medžiagų poroms gali būti ir išmatuotos, ir apskaičiuotos. Kalbėdami apie tai, kaip tai daroma, nuvestume per toli.

Kristalai ir jų forma

Daugelis žmonių mano, kad kristalai yra gražūs, reti akmenys. Jie yra skirtingos spalvos, paprastai skaidrūs ir, kas nuostabiausia, turi gražią taisyklingą formą. Dažniausiai kristalai yra daugiakampiai, jų šonai (veideliai) yra visiškai lygūs, o kraštai yra griežtai tiesūs.

Tarp jų yra ir kuklių akmens druskos kristalų – natūralaus natrio chlorido, t.y. paprastos valgomosios druskos. Gamtoje jie randami stačiakampių gretasienių arba kubelių pavidalu. Paprasta forma o kalcito kristaluose – skaidrūs įstrižai gretasieniai. Kvarco kristalai yra daug sudėtingesni. Kiekvienas kristalas turi daug veidų skirtingos formos, susikertančių išilgai skirtingo ilgio kraštų.

Tačiau kristalai – visai ne muziejinė retenybė. Visur mus supa kristalai. Kietosios medžiagos, iš kurių statome namus ir gaminame mašinas, medžiagos, kurias naudojame kasdieniame gyvenime – beveik visos jos priklauso kristalams. Kodėl mes to nematome? Faktas yra tas, kad gamtoje retai sutinkama atskirų pavienių kristalų (arba, kaip sakoma, pavienių kristalų) pavidalo kūnai. Dažniausiai medžiaga randama tvirtai prilipusių labai mažų kristalinių grūdelių pavidalu - mažiau nei tūkstantoji milimetro dalis. Šią struktūrą galima pamatyti tik per mikroskopą.

Kūnai, sudaryti iš kristalinių grūdelių, vadinami smulkiai kristaliniais arba polikristaliniais („poli“ - graikiškai „daug“).

Žinoma, smulkiai kristaliniai kūnai taip pat turėtų būti priskirti kristalams. Tada paaiškėja, kad beveik visi mus supantys kietieji kūnai yra kristalai. Smėlis ir granitas, varis ir geležis, salolis, parduodamas vaistinėje; o dažai visi yra kristalai.

Yra išimčių; stiklas ir plastikas nėra sudaryti iš kristalų. Tokios kietosios medžiagos vadinamos amorfinėmis.

Taigi, tyrinėti kristalus reiškia tirti beveik visus mus supančius kūnus. Aišku, kaip tai svarbu.

Pavieniai kristalai iš karto atpažįstami pagal taisyklingą formą. Plokšti paviršiai ir tiesūs kraštai yra būdinga kristalo savybė; formos teisingumas neabejotinai susijęs su kristalo vidinės sandaros teisingumu. Jei kristalas tam tikra kryptimi yra ypač pailgas, tai reiškia, kad kristalo struktūra ta kryptimi yra kažkaip ypatinga.

Bet įsivaizduokite, kad rutulys yra pagamintas iš didelio kristalo ant mašinos. Ar sugebėsime suvokti, kad rankose turime krištolą, ir atskirsime šį rutulį nuo stiklinio? Kadangi yra sukurti skirtingi kristalų paviršiai įvairaus laipsnio, tai rodo, kad fizinės kristalo savybės skirtingomis kryptimis nėra vienodos. Tai, kas išdėstyta pirmiau, taikoma stiprumui, elektriniam laidumui ir daugeliui savybių. Ši kristalo savybė vadinama jo savybių anizotropija. Anizotropinis reiškia skirtingą skirtingomis kryptimis.

Kristalai yra anizotropiniai. Priešingai, amorfiniai kūnai, skysčiai ir dujos yra izotropiniai („iso“ - graikiškai „identiška“, „tropos“ - kryptis), t. y. turi tas pačias savybes skirtingomis kryptimis. Savybių anizotropija leidžia išsiaiškinti, ar skaidrus, beformis medžiagos gabalas yra kristalas, ar ne.

Eikime į mineralogijos muziejų ir atidžiai apžiūrėkime skirtingus tos pačios medžiagos vieno kristalo kristalų pavyzdžius. Visai gali būti, kad stende bus rodomi ir taisyklingų, ir netaisyklingų formų pavyzdžiai. Kai kurie kristalai atrodys kaip fragmentai, kiti turės 1–2 „nenormalaus“ vystymosi kraštus.

Iš bendrų krūvos pavyzdžių išsirinkime, kurie mums atrodo idealūs, ir nubraižykime juos eskizus. Gautas paveikslėlis parodytas fig. 2.6. Pavyzdžiu pasirinktas tas pats kvarcas. Kvarcas, kaip ir kiti kristalai, gali išsivystyti skirtingas numeris tos pačios „rūšies“ veidai, taip pat skirtingas pačių „rūšių“ skaičius. Nors išorinis panašumas gal ir nekrenta į akis, tokie kristalai vis tiek panašūs vienas į kitą, kaip artimi giminaičiai, kaip dvyniai. Koks jų panašumas?

Ryžiai. 2.6

Pažvelkite į pav. 2.6, kuriame pavaizduota kvarco kristalų eilė. Visi šie kristalai yra artimi „giminaičiai“. Jie taip pat gali būti visiškai identiški, lygiagrečiai nušlifuojant kraštus į skirtingą gylį. Nesunku pastebėti, kad tokiu būdu, pavyzdžiui, kristalas II gali būti visiškai toks pat kaip kristalas I. Tai įmanoma, nes kampai tarp panašių bandinių paviršių yra vienodi, pavyzdžiui, tarp paviršių A ir B, B ir C ir kt.

Ši kampų lygybė yra kristalų „šeimos“ panašumas. Šlifuojant lygiagrečius sau lygiagrečius paviršius keičiasi kristalo forma, tačiau kampai tarp paviršių išlaiko savo vertę.

Kristalui augant, priklausomai nuo nelaimingų atsitikimų, vieni veidai gali atsidurti palankesnėse, kiti – mažiau patogiose jų dydžio didinimui. Išorinis mėginių, auginamų skirtingomis sąlygomis, panašumas taps nepastebimas, tačiau kampai tarp panašių visų tiriamos medžiagos kristalų paviršių visada bus vienodi. Kristalo forma yra atsitiktinė, o kampai tarp paviršių atitinka (suprasite kodėl vėliau) jo vidinę prigimtį.

Tačiau lygumas nėra vienintelė kristalų savybė, išskirianti juos nuo beformių kūnų. Kristalai turi simetriją. Geriausiai šio žodžio reikšmę galime suprasti per pavyzdžius.

Ryžiai. 2.7

Fig. 2.7 rodo skulptūrą; Priešais ją yra didelis veidrodis. Veidrodyje atsiranda atspindys, tiksliai pakartojantis objektą. Skulptorius gali padaryti dvi figūras ir jas išdėstyti taip, kaip figūrą ir jos atspindį veidrodyje. Ši „dviguba“ skulptūra bus simetriška figūra – ji susideda iš dviejų lygių veidrodžio dalių. Dešinė skulptūros pusė tiksliai atitinka kairės pusės atspindį. Tokia simetriška figūra turi vertikalią veidrodinės simetrijos plokštumą, kuri eina per vidurį tarp jų. Simetrijos plokštuma yra mentalinė plokštuma, tačiau ją aiškiai jaučiame nagrinėdami simetriškai sukonstruotą kūną.

Gyvūnų kūnai turi simetrijos plokštumą, per asmenį galima nubrėžti vertikalią išorinės simetrijos plokštumą. Gyvūnų pasaulyje simetrija realizuojama tik apytiksliai, o apskritai ideali simetrija gyvenime neegzistuoja. Architektas gali piešinyje pavaizduoti namą, susidedantį iš dviejų visiškai simetriškų pusių. Bet kai namas yra pastatytas, kad ir kaip gerai jis būtų padarytas, skirtumą visada galima rasti dviejose atitinkamose pastato dalyse; Tarkime, vienoje vietoje plyšys, o kitur – ne.

Tiksliausia simetrija pasiekiama kristalų pasaulyje, tačiau net ir čia ji nėra ideali: akiai nematomi įtrūkimai ir įbrėžimai visada padaro vienodus veidus, šiek tiek skirtingus vienas nuo kito.

Ryžiai. 2.8

Fig. 2.8 parodytas vaikiškas popierinis ratukas. Jis taip pat yra simetriškas, bet per jį negalima nubrėžti simetrijos plokštumos. Kokia tada yra šios figūros simetrija? Pirmiausia paklauskime savęs apie simetriškas jo dalis. Kiek jų ten yra? Matyt keturi. Koks yra šių vienodų dalių santykinės padėties teisingumas? Tai taip pat lengva pastebėti. Pasukamąjį stalą stačiu kampu prieš laikrodžio rodyklę, t. y. 1/4 apskritimo: tada 1 sparnas bus toje vietoje, kur buvo 2 sparnas, 2 sparnas - 3 vietoje, 3 - 4 vietoje ir 4 - 1 vietoje. naujos pareigos nesiskiria nuo ankstesnės. Apie tokią figūrą pasakysime taip: ji turi simetrijos ašį, tiksliau, 4-osios eilės simetrijos ašį, nes išlygiavimas įvyksta, kai pasukama 1/4 apskritimo.

Taigi, simetrijos ašis yra tiesi linija, apie kurią apsisukdami per dalį apsisukimo galite perkelti kūną į padėtį, kuri nesiskiria nuo pradinės. Ašies tvarka (mūsų atveju 4-oji) rodo, kad toks išlygiavimas įvyksta pasukus 1/4 apskritimo. Todėl keturiais posūkiais iš eilės grįžtame į pradinę padėtį.

Ar krištolo karalystėje susiduriame su kokia nors simetrija? Patirtis rodo, kad taip nėra.

Kristaluose sutinkame tik 2, 3, 4 ir 6 eilės simetrijos ašis. Ir tai nėra atsitiktinumas. Kristalografai įrodė, kad taip yra dėl vidinės kristalo struktūros. Todėl skirtingų tipų arba, kaip sakoma, simetrijos klasių kristalų skaičius yra palyginti mažas – jis lygus.

Kristalinė struktūra

Kodėl kristalo forma tokia graži ir taisyklinga? Jo kraštai, blizgūs ir lygūs, atrodo taip, lyg krištolą būtų dirbęs įgudęs šlifuoklis. Atskiros kristalo dalys kartoja viena kitą, suformuodamos gražią simetrišką figūrą. Šis išskirtinis kristalų dėsningumas buvo žinomas jau senovės žmonėms. Tačiau senovės mokslininkų idėjos apie kristalus mažai skyrėsi nuo pasakų ir legendų, kurias kūrė poetai, kurių vaizduotę sužavėjo kristalų grožis. Jie tikėjo, kad krištolas susidaro iš ledo, o deimantas – iš krištolo. Kristalai buvo apdovanoti daugybe paslaptingų savybių: gydyti nuo ligų, apsaugoti nuo nuodų, daryti įtaką žmogaus likimui...

XVII amžiuje - XVIII a pasirodė pirmosios mokslinės pažiūros apie kristalų prigimtį. Paveikslas suteikia idėją apie juos. 2.9, pasiskolintas iš XVIII amžiaus knygos. Pasak jo autoriaus, krištolas yra pastatytas iš mažiausių „plytų“, tvirtai pritvirtintų viena prie kitos. Ši mintis gana natūrali. Stipriu smūgiu sulaužykime kalcito kristalą (kalcio karbonatą). Jis suskils į įvairaus dydžio gabalus. Atidžiai pažvelgę į juos pamatysime, kad šie kūriniai turi teisinga forma, gana panašios į didelio kristalo formą – jų tėvą. Tikriausiai, samprotavo mokslininkas, tolesnis kristalo suskaidymas vyks taip pat, kol pasieksime mažiausią, akiai nematomą plytą, vaizduojančią tam tikros medžiagos kristalą. Šios plytos tokios mažos, kad iš jų sumūryti laiptuoti „laiptai“ – krištolo kraštai – mums atrodo nepriekaištingai lygūs. Na, o kas yra ši „paskutinė“ plyta? To meto mokslininkas į tokį klausimą atsakyti negalėjo.

Ryžiai. 2.9

„Plytų“ kristalų struktūros teorija atnešė daug naudos mokslui. Ji paaiškino tiesių krištolo briaunų ir veidų kilmę: krištolui augant vienos plytos telpa į kitas, o kraštas auga kaip mūrininko rankomis išklota namo siena.

Taigi, atsakymas į klausimą apie kristalų formos teisingumo ir grožio priežastį buvo pateiktas seniai. Šios aplinkybės priežastis – vidinis teisingumas. O teisingumas slypi pakartotiniame tų pačių elementariųjų dalių kartojime.

Įsivaizduokite parko groteles, pagamintas iš skirtingo ilgio strypų ir išdėstytas atsitiktine tvarka. Bjaurus paveikslas. Gera grotelė yra pastatyta iš identiškų strypų, išdėstytų teisinga seka vienodais atstumais vienas nuo kito. Tą patį savaime pasikartojantį raštą randame ir tapetuose. Čia piešinio elementas – tarkim, mergina žaidžianti su kamuoliu – nebe kartojasi viena kryptimi, kaip parko grotelėje, o užpildo plokštumą.

Ką bendro turi parko grotelės ir tapetai su krištolu? Pats tiesiausias. Parko grotelės susideda iš nuorodų, besikartojančių išilgai linijos, tapetą sudaro paveikslėliai, besikartojantys išilgai plokštumos, o kristalas susideda iš atomų grupių, besikartojančių erdvėje. Štai kodėl jie sako, kad kristalo atomai sudaro erdvinę (arba kristalinę) gardelę.

Reikia aptarti nemažai detalių, susijusių su erdviniu tinkleliu, tačiau kad menininkui nebūtų sunku konstruoti sudėtingus tūrinius brėžinius, tapeto gabalo pavyzdžiu paaiškinsime, ko mums reikia.

Fig. 2.10, paryškinamas mažiausias gabalėlis, tiesiog jį pertvarkydami galite sudaryti visą tapetą. Norėdami pasirinkti tokią figūrą, nubrėžkite dvi linijas iš bet kurio paveikslėlio taško, pavyzdžiui, nuo rutulio centro, sujungdami pasirinktą rutulį su dviem gretimais. Šiose tiesėse galima sukonstruoti lygiagretainį, kaip matyti mūsų paveiksle. Perkeldami šią dalį pagrindinių originalių linijų kryptimi, galite sukurti visą tapetų raštą. Šį mažiausią gabalėlį galima pasirinkti įvairiais būdais: iš paveikslo matyti, kad galima pasirinkti kelis skirtingus lygiagretainius, kurių kiekviename yra viena figūra. Pabrėžiame, kad šiuo atveju mums nėra jokio skirtumo, ar ši figūra yra visa pasirinkto kūrinio viduje, ar padalinta į dalis jį ribojančiomis linijomis.

Ryžiai. 2.10

Būtų klaidinga manyti, kad ant tapetų padaręs pasikartojančią figūrą, menininkas gali laikyti savo užduotį atlikta. Taip būtų tik tuo atveju, jei tapeto kompoziciją būtų galima padaryti vieninteliu būdu – prie tam tikros detalės, kurioje yra viena figūra, pritvirtinant kitą panašią, lygiagrečiai paslinktą.

Tačiau, be šio paprasčiausio būdo, yra dar šešiolika būdų, kaip užpildyti tapetus natūraliai pasikartojančiu raštu, tai yra, iš viso yra 17 tipų abipusių figūrų išdėstymo plokštumoje. Jie parodyti pav. 2.11. Kaip pasikartojantis modelis čia pasirenkamas paprastesnis, bet, kaip ir pav. 2.10, figūra, neturinti savo simetrijos. Tačiau iš jo pagaminti raštai yra simetriški, o jų skirtumą lemia figūrų išdėstymo simetrijos skirtumas.

Ryžiai. 2.11

Tą matome, pavyzdžiui, pirmaisiais trimis atvejais. piešinys neturi veidrodinės simetrijos plokštumos - tokio vertikalaus veidrodžio pastatyti neįmanoma; kad viena piešinio dalis būtų kitos dalies „atspindys“. Priešingai, 4 ir 5 atvejais yra simetrijos plokštumos. 8 ir 9 atvejais gali būti „įmontuoti“ du vienas kitam statmeni veidrodžiai. 10 atveju yra 4 eilės ašys, statmenos brėžiniui, 11 atveju yra 3 eilės ašys. 13 ir 15 atvejais yra 6 eilės ašys ir kt.

Mūsų piešinių plokštumos ir simetrijos ašys pasirodo ne pavieniui, o kaip lygiagrečios „šeimos“. Jei radome vieną tašką, per kurį galime nubrėžti simetrijos ašį (arba plokštumą), tai greitai surasime gretimą, o tada tuo pačiu atstumu trečią ir ketvirtą ir tt taškus, per kuriuos tos pačios ašys (arba plokštumos) ) simetrijos pralaidumas .

17 plokščio rašto simetrijos tipų, žinoma, neišsemia visos iš tos pačios figūros sudarytų raštų įvairovės; menininkas turi nurodyti dar vieną aplinkybę: kaip išdėstyti figūrą ląstelės ribinių linijų atžvilgiu. Fig. 2.12 paveiksle pavaizduoti du tapetų raštai su ta pačia originalia figūra, išdėstyta skirtingai veidrodžių atžvilgiu. Abu šie modeliai priklauso 8 atvejui.

Ryžiai. 2.12

Kiekvienas kūnas, įskaitant kristalą, susideda iš atomų. Paprastos medžiagos susideda iš identiškų atomų, sudėtingos – iš dviejų ar daugiau tipų atomų. Tarkime, kad galėtume panaudoti itin galingą mikroskopą, norėdami ištirti valgomosios druskos kristalo paviršių ir pamatyti atomų centrus. Ryžiai. 2.13 paveiksle parodyta, kad atomai išsidėstę išilgai kristalo krašto, kaip tapetų raštas. Dabar galite lengvai suprasti, kaip pastatytas kristalas. Kristalas simbolizuoja „erdvinį tapetą“. Erdvinės, t.y., tūrinės, o ne plokščios elementarios ląstelės yra „plytos“, jas pritaikant viena prie kitos erdvėje, statomas kristalas.

Ryžiai. 2.13

Kiek yra būdų, kaip sukurti „erdvinius tapetus“ iš elementarių dalių? Šią sudėtingą matematinę problemą praėjusio amžiaus pabaigoje išsprendė Evgrafas Stepanovičius Fiodorovas. Jis įrodė; kad turi būti 230 kristalo konstravimo būdų.

Visa aktuali informacija apie vidinė struktūra kristalai buvo gauti naudojant rentgeno spindulių difrakcijos analizę, kurią aptarsime 4 knygoje.

Yra paprasti kristalai, pagaminti iš vieno tipo atomų. Pavyzdžiui, deimantas yra gryna anglis. Stalo druskos kristalai susideda iš dviejų tipų jonų: natrio ir chloro. Sudėtingesni kristalai gali būti sukurti iš molekulių, kurios savo ruožtu yra sudarytos iš daugelio rūšių atomų.

Tačiau kristale visada galima identifikuoti mažiausią pasikartojančią atomų grupę (paprasčiausiu atveju tai bus vienas atomas), kitaip tariant, vienetinę ląstelę.

Ląstelių dydžiai gali labai skirtis. Mažiausi atstumai tarp gretimų mazgų (ląstelių viršūnių) yra paprasčiausiuose kristaluose, pastatytuose iš to paties tipo atomų, didžiausi - sudėtinguose baltymų kristaluose. Atstumai svyruoja nuo 2–3 iki kelių šimtų angstremų (šimto milijonųjų centimetro dalių).

Kristalinės grotelės yra labai įvairios. Tačiau visiems kristalams būdingas savybes puikiai paaiškina kristalų gardelės struktūra. Visų pirma, nesunku suprasti, kad idealiai plokšti paviršiai yra plokštumos, einančios per mazgus, kuriuose sėdi atomai. Tačiau mazginių plokštumų galima nubrėžti tiek, kiek norite, įvairiomis kryptimis. Kuri iš šių mazginių plokštumų surišo išaugusį kristalą?

Pirmiausia atkreipkime dėmesį į tokią aplinkybę: skirtingos mazgų plokštumos ir linijos nėra vienodai tankiai užpildytos mazgais. Patirtis rodo, kad kristalą sudaro plokštumos, kurios yra tankiausiai apgyvendintos mazgų, o plokštumos susikerta išilgai kraštų, kurie, savo ruožtu, yra tankiausiai apgyvendinti mazgų.

Ryžiai. 2.14 rodo kristalinės gardelės vaizdą statmenai jos paviršiui; nubrėžiami kai kurių mazgų plokštumų, statmenų brėžiniui, pėdsakai. Iš to, kas išdėstyta pirmiau, aišku, kad kristalas gali sukurti lygiagrečius I ir III mazgų plokštumų paviršius, o neturės lygiagrečių II retai išbarstytų mazgų plokštumų.

Ryžiai. 2.14

Šiuo metu žinoma daugelio šimtų kristalų struktūra. Pakalbėkime apie paprasčiausių kristalų sandarą ir pirmiausia tų, kurie pagaminti iš to paties tipo atomų.

Labiausiai paplitusios yra trijų tipų grotelės. Jie parodyti pav. 2.15. Taškai žymi atomų centrus; taškus jungiančios linijos neturi tikros reikšmės. Jie buvo atlikti tik tam, kad skaitytojui būtų aiškesnis atomų erdvinio išdėstymo pobūdis.

Ryžiai. 2.15

Ryžiai. 2.15, A ir 2.15, b vaizduoti kubines groteles. Norėdami aiškiau įsivaizduoti šias groteles, įsivaizduokite, kad sudėjote paprasčiausiu būdu – nuo krašto iki krašto, akis į akį – vaikiškus kubelius. Jei dabar mintyse padėsite taškus kubelių tūrių viršūnėse ir centruose, atsiras kubinė grotelė, parodyta kairiajame paveikslėlyje. Ši struktūra vadinama į kūną orientuota kubine. Jei įdėsite taškus kubelių viršūnėse ir jų veidų centruose, gausite kubinę gardelę, parodytą viduriniame paveikslėlyje. Jis vadinamas kubiniu veidu.

Trečiasis tinklelis (2.15 pav., V) vadinamas tankesniu šešiakampiu (t. y. šešiakampiu). Norėdami suprasti šio termino kilmę ir aiškiau įsivaizduoti atomų išsidėstymą šioje grotelėje, paimkime biliardo kamuoliukus ir pradėkite juos kuo sandariau supakuoti. Pirmiausia sukurkime tankų sluoksnį – jis atrodo kaip biliardo kamuoliukai, surinkti į „trikampį“ prieš žaidimo pradžią (2.16 pav.). Atkreipkite dėmesį, kad trikampio viduje esantis rutulys turi šešis kaimynus, kurie jį liečia, ir šie šeši kaimynai sudaro šešiakampį. Tęskime klojimą perdengdami sluoksnius vienas ant kito. Jei kito sluoksnio rutuliukai būtų dedami tiesiai virš pirmojo sluoksnio rutuliukų, toks įpakavimas būtų laisvas. Bandoma įdėti jį į tam tikrą tūrį didžiausias skaičius rutulius, antrojo sluoksnio rutulius turime įdėti į pirmojo sluoksnio skylutes, trečio sluoksnio - į antrojo angas ir tt Šešiakampėje sandarioje pakuotėje trečiojo sluoksnio rutuliai dedami taip, kad jų centrai būtų šie rutuliai yra virš pirmojo sluoksnio rutuliukų centrų.

Ryžiai. 2.16

Šešiakampėje tankioje gardelėje atomų centrai išsidėstę kaip aprašytu būdu sandariai supakuotų rutuliukų centrai.

Trijose aprašytose gardelėse kristalizuojasi daug elementų:

Šešiakampis sandarus sandariklis..... Be, Co, Hf, Ti, Zn, Zr

Į veidą orientuotas kubinis......... A1, Cu, Co, Fe, Au, Ge, Ni, Ti

Kūno centre kubinis........ Cr, Fe, Li, Mo, Ta§ Ti, U, V

Paminėsime tik keletą kitų struktūrų. Fig. 2.17 paveiksle parodyta deimanto struktūra. Šiai struktūrai būdinga tai, kad deimantinis anglies atomas turi keturis artimiausius kaimynus. Palyginkime šį skaičių su atitinkamais trijų dažniausiai aprašytų struktūrų skaičiais. Kaip matyti iš paveikslų, tankiausiame šešiakampiame pakete kiekvienas atomas turi 12 artimiausių kaimynų, tiek pat kaimynų atomams, sudarančius į paviršių nukreiptą kubinę gardelę; Kūno centre esančioje grotelėje kiekvienas atomas turi 8 kaimynus.

Ryžiai. 2.17

Pakalbėkime keletą žodžių apie grafitą, kurio struktūra parodyta fig. 2.18. Šios struktūros ypatumai stebina. Grafitas susideda iš atomų sluoksnių, o vieno sluoksnio atomai yra stipriau sujungti vienas su kitu nei gretimų sluoksnių atomai. Taip yra dėl tarpatominių atstumų dydžio: atstumas tarp kaimynų viename sluoksnyje yra 2,5 karto mažesnis nei trumpiausias atstumas tarp sluoksnių.

Ryžiai. 2.18

Silpnai sujungtų atominių sluoksnių buvimas lemia tai, kad grafito kristalai lengvai skyla išilgai šių sluoksnių. Todėl kietasis grafitas gali tarnauti kaip tepalas tais atvejais, kai neįmanoma naudoti tepalinių alyvų, pavyzdžiui, esant labai žemai arba labai aukštai temperatūrai. Grafitas yra kietas tepalas.

Trintis tarp dviejų kūnų, grubiai tariant, atsiranda dėl to, kad vieno kūno mikroskopiniai išsikišimai patenka į kito kūno įdubas. Jėga, kurios pakanka mikroskopiniam grafito kristalui suskaidyti, yra daug mažesnė už trinties jėgas, todėl grafito tepalo buvimas labai palengvina vieno kūno slydimą ant kito.

Be galo įvairios kristalų struktūros cheminiai junginiai. Ekstremalūs – kalbant apie skirtumus – pavyzdžiai yra akmens druskos ir anglies dioksido struktūros, parodytos fig. 2.19 ir 2.20.

Akmens druskos kristalai (2.19 pav.) susideda iš natrio atomų (maži tamsūs rutuliukai) ir chloro atomai (dideli šviesūs rutuliukai), besikeičiantys išilgai kubo ašių. Kiekvienas natrio atomas turi šešis vienodai išdėstytus skirtingos rūšies kaimynus. Tas pats pasakytina ir apie chlorą. Bet kur yra natrio chlorido molekulė? Jos nėra; Kristale ne tik nėra vieno natrio atomo ir vieno chloro atomo grupės, bet apskritai jokia atomų grupė neišsiskiria iš kitų savo artumu.

Ryžiai. 2.19

Cheminė NaCl formulė nesuteikia jokios priežasties sakyti, kad „medžiaga yra sukurta iš NaCl molekulių“. Cheminė formulė tik nurodo, kad medžiaga yra sudaryta tas pats numeris natrio ir chloro atomai.

Molekulių egzistavimo medžiagoje klausimą išsprendžia jos struktūra. Jeigu joje neišsiskiria artimų atomų grupė, vadinasi, nėra molekulių.

Anglies dioksido C0 2 kristalas (sausas ledas, kuris guli ledų pardavėjų dėžėse) yra molekulinio kristalo pavyzdys (2.20 pav.). CO 2 molekulės deguonies ir anglies atomų centrai išsidėstę tiesia linija (žr. 2.2 pav.). Atstumas N-O yra lygus 1,3 A, o atstumas tarp gretimų molekulių deguonies atomų yra apie 3 A. Aišku, kad tokiomis sąlygomis mes iš karto „atpažįstame“ molekulę kristale.

Ryžiai. 2.20

Molekuliniai kristalai yra tankūs molekulių paketai. Norėdami tai pamatyti, turite nubrėžti molekulių kontūrus. Tai daroma pav. 2.20.

Visos organinės medžiagos gamina molekulinius kristalus. Organinėse molekulėse dažnai yra daug dešimčių ir šimtų atomų (o apie tuos, kurie susideda iš dešimčių tūkstančių atomų, kalbėsime atskirame skyriuje). Grafiškai pavaizduoti jų pakuočių neįmanoma. Štai kodėl knygose galite pamatyti paveikslėlius, kaip pav. 2.21.

Ryžiai. 2.21

Šios organinės medžiagos molekulės sudarytos iš anglies atomų. Strypai simbolizuoja valentinius ryšius. Atrodo, kad molekulės kabo ore. Bet netikėkite savo akimis. Piešinys padarytas tik tam, kad būtų galima pamatyti, kaip kristale išsidėsčiusios molekulės. Paprastumo dėlei paveikslo autoriai net nevaizdavo vandenilio atomų, prisijungusių prie išorinių anglies atomų (tačiau chemikai tai daro labai dažnai). Be to, autoriai nemanė, kad būtina „nubrėžti“ molekulės kontūrą - suteikti jai formą. Jei tai padarytume, pamatytume, kad šiuo atveju, kaip ir kituose panašiuose, veikia molekulinio pakavimo principas – raktas nuo spynos.

Polikristalinės medžiagos

Jau sakėme, kad amorfiniai kūnai kietųjų kūnų pasaulyje yra retenybė. Daugumą mus supančių objektų sudaro maži kristaliniai grūdeliai, kurių dydis yra maždaug tūkstantoji milimetro dalis.

Dar praėjusiame amžiuje granuliuotą metalų struktūrą atrado mokslininkai. Padėjo paprasčiausias mikroskopas. Teko jį pritaikyti, kad būtų galima nagrinėti ne „perdavimu“, o apmąstymu. Štai kaip jie tai daro šiandien.

Vaizdas, kuris pasirodo akiai, parodytas fig. 2.22. Grūdų ribos dažniausiai matomos gana aiškiai. Paprastai šiose ribose kaupiasi priemaišos.

Ryžiai. 2.22

Medžiagos savybės labai priklauso nuo grūdelių dydžio, nuo to, kas daroma jų ribose, ir nuo grūdelių orientacijos. Todėl fizikai daug dirbo tirdami polikristalines medžiagas. Tai, kad kiekvienas grūdelis yra kristalas, buvo įrodyta naudojant rentgeno spindulių difrakcijos analizę, apie kurią jau pažadėjome papasakoti skaitytojui.

Bet koks metalo apdirbimas turi įtakos jo grūdams. Štai lieto metalo gabalas: jo grūdeliai išsidėstę atsitiktinai, jų dydis gana didelis. Jie gamina vielą iš metalo ir ją ištempia. Kaip šiuo atveju elgiasi kristalų grūdeliai? Tyrimai parodė, kad vielos tempimo ar kitokio mechaninio apdorojimo metu keičiant kietosios medžiagos formą kristalų grūdeliai suskaidomi. Tuo pačiu metu, veikiant mechaninėms jėgoms, jų išdėstyme atsiranda tam tikra tvarka. Apie kokią tvarką čia galima kalbėti? Juk grūdų fragmentai yra visiškai beformiai.

Tai tiesa, išorinė fragmento forma gali būti bet kokia, tačiau kristalo fragmentas vis tiek yra kristalas: jo gardelės atomai susitelkę taip pat reguliariai, kaip ir gerai išpjautame kristale. Todėl kiekviename fragmente galima nurodyti, kaip yra jo vieneto langelis. Prieš apdorojimą ląstelės griežtai sutvarkomos tik kiekvienoje atskiroje ląstelėje – bendros tvarkos paprastai nėra. Po apdorojimo grūdai išsidėsto taip, kad jų ląstelių išdėstyme atsirastų tam tikra bendra tvarka, vadinama tekstūra; pavyzdžiui, visų grūdelių ląstelių įstrižainės nustatomos maždaug lygiagrečiai apdorojimo krypčiai.

Ryžiai. 2.23 padeda suprasti, kas yra tekstūra. Taškų eilės grūdelių viduje simbolizuoja atomines plokštumas. Kairė – be tekstūros. Dešinėje yra tvarka.

Ryžiai. 2.23

Skirtingi apdirbimo būdai (valcavimas, kalimas, piešimas) lemia skirtingų tipų tekstūras. Kai kuriais atvejais grūdeliai pasukami taip, kad jų elementarios ląstelės išsirikiuotų išilgai apdorojimo krypties įstrižai, kitais atvejais - išilgai kubo krašto ir pan. Kuo tobulesnis valcavimas ar pramušimas, tuo tobulesnė kristalo tekstūra metalo grūdeliai. Tekstūros buvimas labai įtakoja gaminio mechanines savybes. Kristalinių grūdelių vietos ir dydžio metalo gaminiuose tyrimas atskleidė mechaninio metalų apdirbimo esmę ir nurodė, kaip tai reikia atlikti teisingai.

Kitas svarbus techninis procesas – atkaitinimas – taip pat susijęs su kristalų grūdelių restruktūrizavimu. Jei kaitinate valcuotą ar temptą metalą, tada esant pakankamai aukštai temperatūrai, senų kristalų sąskaita pradeda augti nauji kristalai. Dėl atkaitinimo tekstūra palaipsniui sunaikinama; nauji kristalai išsidėsto atsitiktinai. Kylant temperatūrai (arba tiesiog ilgėjant atkaitinimo trukmei), auga nauji grūdai, o senieji išnyksta. Grūdai gali užaugti iki matomo dydžio. Atkaitinimas dramatiškai pakeičia metalo savybes. Metalas tampa lankstesnis ir mažiau kietas. Taip atsitinka todėl, kad grūdeliai tampa didesni ir dingsta tekstūra.

Pamokos raida (pamokų pastabos)

Line UMK A.V. Peryshkin. Fizika (7–9)

Dėmesio! Svetainės administracija neatsako už turinį metodologinius pokyčius, taip pat už tai, kad būtų laikomasi federalinio valstybinio išsilavinimo standarto.

Klasė: 7 klasė.

Pamokos tema: Materijos struktūra. Molekulė.

Pamokos tikslas: Apsvarstykite materijos sandaros, molekulių sandaros klausimus.

Ugdyti mokiniuose naujus veikimo būdus (gebėjimas užduoti efektyvius klausimus ir atsakyti į juos; probleminių situacijų aptarimas grupėse; gebėjimas vertinti savo veiklą ir žinias).

Pamokos tikslai:

Švietimas:

Supažindinkite mokinius su pagrindine informacija apie materijos sandarą.
Nustatyti daiktų ir daiktų medžiagiškumą.
Įveskite naujas sąvokas: „molekulė“, „atomas“.
Supažindinkite mokinius su molekulių savybėmis.
Ugdykite gebėjimą analizuoti, lyginti, perkelti žinias į naujas situacijas, planuoti savo veiklą konstruojant atsakymą, atliekant užduotis ir paieškos veiklas.

Švietimas:

Ugdyti mokinių susidomėjimą mokymusi,
Plėsti jų akiratį, atmintį, vaizduotę.
Ugdykite gebėjimą kurti nepriklausomus teiginius žodinė kalba remiantis išmokta edukacine medžiaga.
Loginio mąstymo ugdymas.

Švietimas:

Mokslinio pasaulio vaizdo ir pasaulėžiūros formavimas tarp studentų,
Sudaryti sąlygas teigiamai motyvacijai studijuojant fiziką, naudojant įvairias veiklos technikas, teikiant įdomią informaciją.
Ugdykite pagarbos pašnekovui jausmą, individualią bendravimo kultūrą.

Pamokos tipas: naujos medžiagos mokymosi pamoka naudojant multimedijos technologijas, pristatymai.

Įranga: kompiuteris, multimedijos projektorius, pristatymas „Materijos sandara. Molekulė“, vadovėlis „Fizika -7“, A.V.Peryshkin.

Laboratorinė įranga eksperimentams demonstruoti: obuolys, peilis, guminis rutulys (pripūstas balionas), elastinių spyruoklių maketas, dvi knygos su puslapiais vienas kito viduje, stiklinė vandens, stiklinė vandens, stiklinė spalvoto vandens, stiklinė spirito , uždara dūmų kolba,

Laboratorinė įranga, skirta eksperimentams ant studentų stalų atlikti: metalinė viela, sąsiuvinio lapai, kolba su vandeniu, stiklas, dažikliai, plastilinas, guma, nailonas.

Tarpdisciplininiai ryšiai: biologija, istorija, matematika, technologijos.

Darbo formos: frontalinis, grupinis, individualus.

Planuojamarezultatas

Asmeninis UUD:

atsakingo požiūrio į mokymąsi, pasirengimo saviugdai ir saviugdai formavimas;
komunikacinės kompetencijos formavimas bendraujant ir bendradarbiaujant su bendraamžiais.
tvarios edukacinės ir pažintinės motyvacijos bei susidomėjimo mokymusi formavimas.

Reguliuojantis UUD:

savęs stebėjimo, savikontrolės, įsivertinimo norminių veiksmų įgyvendinimas pamokos metu;
ugdyti gebėjimą savarankiškai kontroliuoti ir valdyti savo laiką.

savarankiškai kelti naujus ugdymo tikslus ir uždavinius;
tinkamai įvertinti savo galimybes pasiekti savo tikslą.

Komunikacinis UUD:

organizuoti ir planuoti švietimo bendradarbiavimą su mokytoju ir bendraamžiais,
tinkama kalba išreikšti savo jausmus, mintis, motyvus ir poreikius.
žodinių ir rašytinių pasisakymų konstravimas pagal pavestą komunikacinę užduotį;

Mokiniai turės galimybę išmokti:

atsižvelgti į skirtingas nuomones ir interesus bei pagrįsti savo poziciją; imtis iniciatyvos organizuojant bendrus veiksmus;
dalyvauti kolektyvinėje problemos diskusijoje.

Kognityvinis UUD: loginio samprotavimo kūrimas, įskaitant priežasties ir pasekmės ryšių nustatymą;

Mokiniai turės galimybę išmokti:

kelti problemą, argumentuoti jos aktualumą;
ieškoti efektyviausių priemonių užduočiai pasiekti.

Technologinių pamokų žemėlapis

Pamokos etapas	Mokytojų veikla	Studentų veikla	Rezultatas	Universali mokymosi veikla
Organizacinis	Organizuoja užsiėmimus ruošiantis pamokai	Maisto gaminimas darbo vieta	Pasiruošę pamokai	Asmeninis UUD: Komunikacinis UUD: klausymo įgūdžiai
Anksčiau studijuotos medžiagos kartojimas	Organizuoja veiklą, kad išbandytų studijuojamą medžiagą testo forma	Jie dirba su bandomąja medžiaga anksčiau išnagrinėta tema.	Savęs testo klausimai.	Kognityvinis UUD: Asmeninis UUD: moralinis ir etinis vertinimas
Tikslų nustatymas ir motyvacija	Sukuria probleminę situaciją, reikalingą mokymosi užduočiai nustatyti	Prisiminkite, ką jie žino apie tiriamą problemą Sisteminti informaciją Darant prielaidas Suformuluokite: ką reikia žinoti	Mokiniai formuluoja pamokos temą ir nustato pamokos tikslus	Kognityvinis UUD: Analizuoti ir dirbti savarankiškai
Pirminis naujų žinių įsisavinimas (naujų žinių „atradimas“)	Organizuoja eksperimentą ir rezultatų aptarimą	Stebėti eksperimentą, atlikti savo eksperimentus, iškelti hipotezes, jas aptarti, formuluoti išvadas ir jas taisyti	Atlikti eksperimentai, fiksuojamos išvados; Mokiniai patys daro išvadas apie materijos būseną.	Asmeninis UUD: Gebėjimas naršyti socialiniuose vaidmenyse ir tarpasmeniniuose santykiuose Reguliavimo UUD: Tarpinių tikslų eilės nustatymas, atsižvelgiant į galutinį rezultatą; veiksmo būdo ir jo rezultato kontrolė; atlikti reikiamus papildymus ir patikslinimus Kognityvinis UUD: Plano ir veiksmų sekos sudarymas; numatant rezultatą ir pasirenkant efektyviausius problemų sprendimo būdus priklausomai nuo konkrečiomis sąlygomis Komunikacinis UUD: Ugdomojo bendradarbiavimo su mokytoju ir bendraamžiais planavimas, sąveikos būdai; gebėjimas reikšti savo mintis pagal bendravimo užduotis ir sąlygas; monologinių ir dialoginių kalbos formų įvaldymas
Pradinis supratimo patikrinimas	Organizuoja priekinį naujos medžiagos supratimo patikrinimą	Atsakykite į klausimus: apie apimties, formos išlaikymą, apie perėjimą į kitą būseną (jei reikia, aptarkite atsakymų variantus grupėse)	Pagrindinių sąvokų ir pamokos medžiagos supratimas	Kognityvinis UUD: Komunikacinis UUD: Gebėjimas išreikšti savo mintis
Pirminis naujų žinių įtvirtinimas	Sukuria probleminę situaciją, kurią reikia spręsti pagal pamokoje išstudijuotą mokomąją medžiagą	Atlikite užduotį, prisiminkite, atkartokite frazes raštu, koreliuokite su tikslu (jei reikia, aptarkite atsakymų variantus grupėse)	Organizuodami savarankišką praktinį darbą, studentai savarankiškai daro išvadas ir paaiškina gautus rezultatus	Reguliavimo UUD: Savarankiškas mąstymo procesų aktyvinimas, informacijos palyginimo teisingumo stebėjimas, savo samprotavimų koregavimas Kognityvinis UUD: Savarankiškas kūrybinių problemų sprendimo būdų kūrimas Komunikacinis UUD: Gebėjimas išreikšti savo mintis
Pamokos apibendrinimas (ugdomųjų žinių atspindys)	Organizuoja pamokos rezultatų aptarimą	Dirba su padalomąja medžiaga, atsako į klausimus (jei reikia, aptaria atsakymų variantus grupėse). Suformuluokite išvadas apie pamokos tikslo pasiekimą	Mokinių formuluotė: kokie pamokos tikslai buvo pasiekti per pamoką	Asmeninis UUD: Pamokoje gautos informacijos asmeninės reikšmės vertinimas praktiniu požiūriu Kognityvinis UUD: Gebėjimas apibendrinti ir formuluoti išvadas
Informacija apie namų darbus, instrukcijos, kaip juos atlikti	Skelbia D/Z: §§ 11-12; klausimai; darbas su stalu	Suvokimas, D/Z suvokimas, įrašymas	Mokiniai dienoraščiuose rašantys D/Z	Asmeninis UUD: Užduoties sudėtingumo lygio įvertinimas renkantis ją mokiniams savarankiškai atlikti Reguliuojantis UUD: Mokinių mokymosi veiklos organizavimas
Atspindys švietėjiška veikla	Kviečia mokinius pasirinkti frazių galūnes: Šiandien sužinojau... Tai buvo įdomu… Buvo sunku… Aš supratau, kad... Aš išmokau… Buvau nustebęs...	Jie pasirenka frazių galūnes pagal savo vidinį įvertinimą	Savo veiklos rezultatų analizė; esamų įgytų žinių spragų nustatymas	Asmeninis UUD: Gebėjimas analizuoti savo veiklos rezultatus; nustatyti esamas įgytų žinių spragas. Reguliuojantis UUD: Studentų mokymosi veiklos organizavimas, atsižvelgiant į nustatytas įgytų naujų žinių spragas; gebėjimas valdyti save ir savigarbą

Per užsiėmimus

I. Organizacinė dalis

(Sveikinimasis, pasirengimo pamokai tikrinimas, emocinė nuotaika.)

Sveiki bičiuliai! Sveikinkite vieni kitus. Ir man malonu pasveikinti jus į pamoką, kurioje ir toliau atversime mus supančio pasaulio pažinimo puslapius. Jie laukia mūsų priekyje įdomių atradimų. Pasiruošę? Taip! Tada pradėkime...

II. Anksčiau studijuotos medžiagos kartojimas

Vaikinai, prisiminkime, apie ką kalbėjome praėjusioje pamokoje.

Siūlau testą tema: „Fiziniai reiškiniai“ (klausimai spausdinami ant mokinių stalų, studentai atsako raštu, su savikontrolės testu)

1. Kuris iš šių yra fizinis kūnas?

šaukštas
akmuo
Saulė
lietus
popierius
Uraganas.

2. Kuri iš šių medžiagų yra medžiaga?

popierius
medis
geležies
pieštukas
virvė
oro
rašiklis
stiklo.

3. Kokie žodžiai žymi fizikinius dydžius?

greitis
valdovas.

4. Kokie reiškiniai laikomi mechaniniais?

Paukščio skrydis
saulės radiacija
krintantys lietaus lašai

5. Kokie reiškiniai laikomi fiziniais?

vaivorykštė
pageltę lapai
krintantys lietaus lašai.

III. Tikslų nustatymas ir motyvacija

Žmogus nuo seno bandė paaiškinti gamtoje vykstančius reiškinius, pažinti ne tik girdimą, bet ir negirdimą, ne tik regimą, bet ir nematomą.

Visi žinome, kad vanduo gali būti skystas (tokia jo natūrali būsena), ir kietas – ledas (žemesnėje nei 0 °C temperatūroje), ir dujinis – vandens garai (skaidr. Nr. 1). Ar skiriasi vandens, ledo ir vandens garų savybės? Gal kam nors sunku atsakyti. Todėl panagrinėkime kitą pavyzdį: deimantas ir grafitas, du kūnai, susidedantys iš anglies (skaidr. Nr. 2). Ar skiriasi jų savybės? Žinoma, grafitas lengvai pleiskanoja – pieštuko švinas yra vienas iš kiečiausių uolienų. Kaip galima paaiškinti šį skirtumą?

Šauniai padirbėta! Norėdami atsakyti į šį ir daugelį kitų klausimų, turite žinoti vidinę kūnų „struktūrą“.

Kaip manote, kokia pamokos tema mūsų „laukia“ šiandien?

Pamokos tema: Materijos struktūra. Molekulės ir atomai.

Tikslas, kurią šiandien nustatome sau: susidaryti supratimą apie vidinę materijos sandarą, atsakyti į klausimus

Kaip įrodyti, kad visos medžiagos yra sudarytos iš dalelių?
Kokie yra medžiagos dalelių dydžiai ir masės?
Kodėl materiją sudarančios dalelės yra nematomos?
Kodėl iš dalelių sudarytos kietosios medžiagos atrodo kietos?

Atsiverskite darbaknyges ir užsirašykite šios dienos pamokos temą „Materijos struktūra. Molekulės ir atomai“ (skaidr. Nr. 3)

IV. Pirminis naujų žinių įsisavinimas

Nepatikėsite, bet žmonija nuo senų senovės kelia klausimus apie vidinę kūnų „struktūrą“. Legenda sako, kad in Senovės Graikija IV–V amžiuje prieš Kristų. Mokslininkas Demokritas (skaidr. Nr. 4), laikydamas rankoje obuolį, pagalvojo: kiek kartų galima obuolį supjaustyti į gabalus?

Teisingai, obuolį galima padalyti iki mažos dalies. Demokritas šią mažą ir nedalomą dalį pavadino atomu, kuris išvertus iš senovės graikų kalba Taip verčiamas „nedalomas“. XVIII amžiaus mokslininkai toliau tyrinėjo materijos struktūrą. Tačiau nuo seniausių laikų iki šių dienų teiginys apie materijos sandarą yra vienas teisingiausių ir reikšmingiausių šiluminių, elektrinių ir kvantinių reiškinių tyrimams. Kaip jūs ir aš galime suformuluoti šį teiginį?

Teisingai. Visos medžiagos susideda iš mažyčių dalelių – molekulių.

Vaikinai, paimkite lapą Nr. 1 „Materijos struktūra“

Jūsų tikslas: pamokos metu užpildykite šią lentelę. Užsirašykime pirmąjį teiginį. Dabar pagalvokime, kaip galima įrodyti šį teiginį. Yra du būdai: tiesioginis (skaidr. Nr. 5) ir eksperimentinis (skaidr. Nr. 6). Senovės Graikijoje nebuvo mikroskopų, nei tu, nei aš, ir ne kiekviename fizinė laboratorija Tokia įranga yra, todėl naudosime antrąjį molekulių egzistavimo įrodinėjimo būdą.

Galiu pademonstruoti tokį eksperimentą: eksperimentas su stiklinėmis su nedideliu kiekiu vandens ir stikline su spalvotu vandeniu. Pilant vandenį iš stiklinės į stiklinę Nr.1, iš stiklinės Nr.1 į stiklinę Nr. stiklo.

Šauniai padirbėta! Molekulių pasaulis yra unikalus ir nuostabus. Štai dar viena patirtis (7 skaidrė). Į vieną stiklinę supilkite 100 ml vandens, o į kitą - 100 ml spalvoto alkoholio. Skystį iš šių stiklinių pilame į trečią (žr. paveikslėlį). Keista, kad mišinio tūris bus ne 200 ml, o mažesnis: 190 ml. Tačiau mišinio masė lygiai lygi vandens ir alkoholio masių sumai. (Eksperimente alkoholį galima pakeisti rafinuotu cukrumi.)

Kodėl tai vyksta?

Arba balioną galima išspausti be didelių sunkumų. Kodėl?

Tarp molekulių yra tarpų. Lentelėje parašykite antrąjį teiginį. Pažiūrėkite į įrangą, kurią turite ant savo stalo, ir pagalvokite, kokia įranga galėtumėte įrodyti antrąjį teiginį. Galvojome, diskutavome poromis, darėme, surašėme į lentelę.

Išvada: visos medžiagos yra sudarytos iš molekulių ir tarp molekulių yra tarpai! Bet mes matome visus kūnus kaip tvirtus. (skaidr. 8) Faktas yra tas, kad molekulės yra tokios mažos, kad akies optinės galios nepakanka molekulėms pamatyti. Eksperimentas padės nustatyti molekulių dydį. (skaidr. 9) Aliejaus molekulės dydis

d = 1,6 10–9 m = 1,6 nm ( nano metras).

Nepaisant mažo dydžio, molekulės susideda iš dar mažesnių dalelių – atomų. Pavyzdžiui, mažiausia vandens dalelė yra vandens molekulė. (skaidr. Nr. 10) Jį sudaro trys atomai: du H atomai – vandenilis ir vienas O atomas – deguonis. Šiandien mokslo žinios apie atomus leidžia sukurti ne tik automobilius ar elektromobilius, bet ir nanomobilius. (skaidrės numeris 11)

Mokslininkai įrodė, kad skirtingų medžiagų molekulės skiriasi viena nuo kitos, tačiau tos pačios medžiagos molekulės yra vienodos. Vandens molekulės yra vienodos, anglies molekulės grafite ir deimantuose yra vienodos. Į klausimą: kodėl skiriasi šių kūnų savybės, atsakysime kitose mūsų pamokose...

V. Pirminis supratimo patikrinimas

Dar turime neužpildytą paskutinę lentelės stulpelį. Pagalvokite, kas nutiktų, jei nebūtų molekulių? Kas atsitiktų, jei tarp molekulių nebūtų tarpų?

Galvojome apie tai, aptarėme poromis ir surašėme į lentelę. .

Vaikinai, atsistokite, tie, kurie visiškai susidorojo su šia užduotimi.

VI. Kūno kultūros minutė

Pratimai raumenų įtampai sumažinti. Žaidimas „Molekulės“. Žaidimo metu vaikai suskirstomi į grupes po 1, 2, 3 ir t.t. Žmogus.

VII. Pirminis naujų žinių įtvirtinimas

Vaizdo įrašo klausimas “ Šiluminis plėtimasis kietas kūnas“ (skaidr. Nr. 12)

Žiūrėkite vaizdo įrašą išjungę garsą. Vaikinai prašomi atsakyti į klausimus: kas bus toliau? (vaizdo įrašas sustoja tuo metu, kai kamuolys įkaista); Komentuokite vaizdo įrašą.

Galvojome ir diskutavome poromis .

VIII. Apibendrinant pamoką

„Jei aš norėčiau skaityti dar nežinodamas raidžių, tai būtų nesąmonė. Lygiai taip pat, jei aš norėčiau vertinti gamtos reiškinius neturėdamas supratimo apie dalykų pradžią, tai būtų ta pati nesąmonė. Šie žodžiai priklauso rusų mokslininkui M. V. Lomonosovui.

Apibendrinkime pamoką. Norėdami tai padaryti, atliksime šias užduotis:

Šiandien žinios apie materijos molekules sudaro atominės ir branduolinė fizika, kuri leido sukurti nanotechnologijas (skaidr. Nr. 15) Toliau nagrinėsime molekulių charakteristikas ir galėsime atsakyti į klausimus: kodėl susideda vanduo, vandens garai ir ledas (deimantas ir grafitas). identiškų molekulių, tačiau turi skirtingas savybes, todėl skleidžia kvapus ir spalvotus skysčius. O lentelę Nr.1 galėsime užpildyti pilnai.

IX. Informacija apie namų darbus, instrukcijos, kaip juos atlikti

Namų darbai:

7–8 dalys; klausimai;
žinutė šia tema “ Įdomūs faktai apie molekules“.

X. Refleksija

Per mūsų pamoką jūs parodėte, kad esate pastabūs eksperimentuotojai, gebantys ne tik pastebėti viską, kas nauja ir įdomaus aplinkui, bet ir savarankiškai atlikti mokslinius tyrimus.

Mūsų pamoka baigėsi. Atsakykime į klausimą: „Kas tau patiko pamokoje?

Ačiū vaikinai už Dirbdami kartu. Man buvo malonu susipažinti. Iki!

Atgal į priekį

Dėmesio! Peržiūra Skaidrės yra skirtos tik informaciniams tikslams ir gali neatspindėti visų pristatymo ypatybių. Jeigu tu susidomėjai Šis darbas, atsisiųskite pilną versiją.

Fizikos pamoka 7 klasėje tema „Materijos sandara. Molekulės ir atomai“, pagrįstą sistemos veiklos metodu, kaip Federalinės valstijos švietimo standartų LLC metodologiniu pagrindu. pamokos technologinio žemėlapio taikymas (4 priedas)

Pamokos tikslas: Medžiagos sandaros, molekulių sandaros klausimų svarstymas, objektyvaus poreikio tirti naują medžiagą formavimas.

edukacinis:

ugdyti gebėjimą analizuoti, lyginti, perkelti žinias į naujas situacijas, planuoti savo veiklą konstruojant atsakymą, atliekant užduotis ir ieškant veiklų.

besivystantis:

ugdyti gebėjimą pagal išmoktą mokomąją medžiagą statyti savarankiškus teiginius žodine kalba, ugdyti loginį mąstymą.

edukacinis:

sudaryti sąlygas teigiamai motyvacijai studijuojant fiziką, naudojant įvairius veiklos metodus,
įdomios informacijos teikimas; ugdyti pagarbos pašnekovui jausmą, individualią bendravimo kultūrą.

Pamokos tipas: naujų žinių „atradimo“ pamoka.

Mokymo metodai: euristinis, aiškinamasis ir iliustracinis, probleminis, demonstracinis ir praktines užduotis, sprendžiant fizinio turinio problemą.

Techninė įranga: kompiuteris su interneto prieiga, projektorius, ekranas.

Laboratorinė įranga eksperimentams demonstruoti ant mokytojo stalo: obuolys, peilis, guminis rutulys (pripūstas balionas), elastinių spyruoklių maketas, dvi knygos, kurių puslapiai įkišti vienas į kitą, stiklinė vandens, stiklinė vandens, stiklinė spalvoto vandens, stiklinė spirito, uždaryta kolba su dūmais,

Laboratorinė įranga eksperimentams ant mokinių stalų: metalinė viela, sąsiuvinio lapai, kolba su vandeniu, stiklas, dažai, plastilinas, guma, nailonas

Pamokoje naudojamos mokymosi struktūros (Singapūro programos „Transforming Learning for the 21st Century“ struktūros):

Single Relly Robin – galvok – aptark – daryk – užsirašyk;
Zoom In – pirminis žinių patikrinimas;

Veiksmingi klausimai:

Generatyvus (įsitraukimas į pažinimo procesą);
Konstruktyvus (kuriantis naujas žinias);
Palengvinimas (savo mąstymo ugdymas);
Išėjimo bilietas (mokymosi veiklos refleksija);
Take Of – Touch Down (norint gauti informaciją apie klasės atliekamų užduočių kokybę) /atsistoti – atsisėsti/.

PAMOKOS PLANAS:

Organizacinis momentas (1 min.);
Pamokos tikslo ir užduoties nustatymo etapas (4 min.);
Naujų žinių įgijimo etapas (8 min.);
Mokinių tiriamasis etapas (15 min.);
Naujos medžiagos apibendrinimo ir įtvirtinimo etapas (13 min.);
Galutinis etapas: namų darbai, pamokos santrauka (2 min.);
Atspindys (2 min.).

UŽSIĖMIMŲ LAIKOTARPIU

aš. Organizacinė dalis (sveikinimasis, pasirengimo pamokai tikrinimas, emocinė nuotaika)

Sveiki bičiuliai! Sveikinkite vieni kitus. Ir man malonu pasveikinti jus į pamoką, kurioje ir toliau atversime mus supančio pasaulio pažinimo puslapius. Mūsų laukia įdomūs atradimai. Pasiruošę? Taip! Tada pradėkime...

II. Tikslų nustatymas ir motyvacija

Žmogus nuo seno bandė paaiškinti gamtoje vykstančius reiškinius, pažinti ne tik girdimą, bet ir negirdimą, ne tik regimą, bet ir nematomą.

Šauniai padirbėta! Norėdami atsakyti į šį ir daugelį kitų klausimų, turite žinoti vidinę kūnų „struktūrą“.

Kaip manote, kokia pamokos tema mūsų „laukia“ šiandien?

Pamokos tema: Materijos sandara. Molekulės ir atomai.

Tikslas, kurį šiandien keliame sau: suprasti vidinę materijos sandarą, atsakyti į klausimus

3. Kodėl medžiagą sudarančios dalelės nėra matomos?

4. Kodėl iš dalelių sudarytos kietosios medžiagos atrodo kietos?

Atsiverskite darbaknyges ir užsirašykite šios dienos pamokos temą „Materijos struktūra. Molekulės ir atomai“ (skaidr. Nr. 3)

III. Pirminis naujų žinių įsisavinimas

Nepatikėsite, bet žmonija nuo senų senovės kelia klausimus apie vidinę kūnų „struktūrą“. Legenda pasakoja, kad senovės Graikijoje IV-V a pr. Kr. Mokslininkas Demokritas (skaidr. Nr. 4), laikydamas rankoje obuolį, pagalvojo: kiek kartų galima obuolį supjaustyti į gabalus? (Veiksmingi generatyvūs klausimai)

Teisingai, obuolį galima padalyti iki mažos dalies. Demokritas šią mažą ir nedalomą dalį pavadino atomu, kuris iš senovės graikų kalbos verčiamas kaip „nedalomas“. XVIII amžiaus mokslininkai toliau tyrinėjo materijos struktūrą. Tačiau nuo seniausių laikų iki šių dienų teiginys apie materijos sandarą yra vienas teisingiausių ir reikšmingiausių šiluminių, elektrinių ir kvantinių reiškinių tyrimams. Kaip jūs ir aš galime suformuluoti šį teiginį?

Teisingai. Visos medžiagos susideda iš mažyčių dalelių – molekulių.

Vaikinai, paimkite lapą Nr. 1 „Materijos struktūra“ (1 priedas). Jūsų tikslas: pamokos metu užpildykite šią lentelę. Užsirašykime pirmąjį teiginį. Dabar pagalvokime, kaip galima įrodyti šį teiginį. Yra du būdai: tiesioginis (skaidr. Nr. 5) ir eksperimentinis (skaidr. Nr. 6). Senovės Graikijoje nebuvo mikroskopų, nei tu, nei aš, o ne kiekviena fizikos laboratorija turi tokią įrangą, todėl naudosime antrąjį molekulių egzistavimo įrodinėjimo būdą.

Dabar pažiūrėkite į įrangą, kurią turite ant savo stalo, ir pagalvokite, kokia įranga galėtumėte įrodyti pirmąjį teiginį. Galvojome, diskutavome poromis, darėme, surašėme į lentelę. . (Singal Relly Robin: mokytojas klausia mokinio, ką jam pasakė jo pečių partnerė)

Šauniai padirbėta! Molekulių pasaulis yra unikalus ir nuostabus. Štai dar viena patirtis (7 skaidrė). Į vieną stiklinę supilkite 100 ml vandens, o į kitą - 100 ml spalvoto alkoholio. Skystį iš šių stiklinių pilame į trečią (žr. paveikslėlį). Keista, kad mišinio tūris bus ne 200 ml, o mažesnis: 190 ml. Tačiau mišinio masė lygiai lygi vandens ir alkoholio masių sumai. /Eksperimente alkoholį galima pakeisti rafinuotu cukrumi/

Kodėl tai vyksta? (Veiksmingi konstruktyvūs klausimai)

Arba balioną galima išspausti be didelių sunkumų. Kodėl?

Mokslininkai įrodė, kad skirtingų medžiagų molekulės skiriasi viena nuo kitos, tačiau tos pačios medžiagos molekulės yra vienodos. Vandens molekulės yra vienodos (skaidrės numeris 12), anglies molekulės grafite ir deimante yra vienodos (skaidrės numeris 13). Į klausimą: kodėl skiriasi šių kūnų savybės, atsakysime kitose mūsų pamokose...

IV. Pradinis supratimo patikrinimas

Dar turime neužpildytą paskutinę lentelės stulpelį. Pagalvokite, kas nutiktų, jei nebūtų molekulių? Kas atsitiktų, jei tarp molekulių nebūtų tarpų? (Veiksmingi palengvinantys klausimai)

Galvojome apie tai, aptarėme poromis ir surašėme į lentelę. . (Singal Relly Robin)

Vaikinai, atsistokite, tie, kurie visiškai susidorojo su šia užduotimi. ( Prisilietimas žemyn). Ačiū!

V. Kūno kultūra: pratimai raumenų įtampai nuimti

VI. Pirminis naujų žinių įtvirtinimas: Vaizdo įrašo klausimas „Kietos medžiagos terminis plėtimasis“ http://class-fizika.narod.ru/vid.htm (skaidr. Nr. 14)

Žiūrėkite vaizdo įrašą išjungę garsą. Vaikinai prašomi atsakyti į klausimus: kas bus toliau? (vaizdo įrašas sustoja tuo metu, kai kamuolys įkaista); Komentuokite vaizdo įrašą. (Priartinti)

Galvojome ir diskutavome poromis . (Singal Relly Robin: mokytojas klausia mokinio, ką jis galvoja, kaip atsakė)

VII. Apibendrinant pamoką

Apibendrinkime pamoką. Norėdami tai padaryti, atliksime šias užduotis: (2 priedas) edukacinių žinių atspindys.(skaidr. Nr. 15-16)

Šiandien žinios apie materijos molekules yra atominės ir branduolinės fizikos pagrindas, o tai leido sukurti nanotechnologijas (skaidr. Nr. 17) Tolesnėse pamokose toliau tyrinėsime molekulių charakteristikas ir galėsime. atsakykite į klausimus: kodėl vanduo, vandens garai ir ledas (deimantas ir grafitas) susideda iš identiškų molekulių, bet turi skirtingas savybes, todėl sklinda kvapai, o skysčiai nusidažo. O lentelę Nr.1 galėsime užpildyti pilnai.

VIII. Informacija apie namų darbus, instrukcijos, kaip juos atlikti

Namų darbai:

– 7–8 dalys; klausimai;

– kryžiažodis – atvirkščiai;

– pranešimas tema „Įdomūs faktai apie molekules“.

IX. Atspindys

Per mūsų pamoką jūs parodėte, kad esate pastabūs eksperimentuotojai, gebantys ne tik pastebėti viską, kas nauja ir įdomaus aplinkui, bet ir savarankiškai atlikti mokslinius tyrimus.

Mūsų pamoka baigėsi. Atsakykime į klausimą: „Kas tau patiko pamokoje? Švietimo veiksmų atspindys (3 priedas) .

Ačiū, vaikinai, kad dirbate kartu. Man buvo malonu susipažinti. Iki!

Naudotos knygos

1. Visuotinės ugdomosios veiklos formavimas pradinėje mokykloje: nuo veiksmo iki minties. Užduočių sistema: vadovas mokytojams / (A.G. Asmolov, G.V. Burmenskaya, I.A. Volodarskaya ir kt.) Red. A.G. Asmolovas. – 2 leidimas. – M.: Švietimas, 2011 m.

2. Pamokų rengimo technologija šiuolaikinėje ugdymo aplinkoje: vadovas bendrojo lavinimo mokytojams. institucijos / E.V. Černobėjus. – M.: Švietimas, 2012. – (Dirbame pagal naujus standartus).

3. Razumovskis V.G., Majeris V.V. Federalinio valstybinio švietimo standarto ir moksleivių mokslinio raštingumo problemos arba naujas švietimo standartas: kūrybiškai mąstančio žmogaus mokymas ir ugdymas fizikos pamokose. // Fizika mokykloje. – 2012. – Nr.5.

4. Naydenovas A.M. Nauji ugdymo standartai kaip mokinio tobulėjimo priemonė. // Fizika mokykloje. – 2012. – Nr.5

5. Feščenka T.S., Churilovas V.I. Mokomės dirbti pagal naujus standartus. Nauja mokytojo darbo kokybė reiškia naujas sėkmes mokiniams. // Fizika. Viskas mokytojui. – 2012. – Nr.6.

6. Taip, I. Perelman. Pramoginė fizika: 1 knyga. - M.: AST Publishing House LLC, 2001 m.

7. A.V. Periškinas. Fizika. 7 klasė: Vadovėlis bendrojo ugdymo įstaigoms. – M.: „Drofa“, 2008 m.

Kokios mažos yra mažiausios medžiagos dalelės? Ar yra skirtumas tarp tos pačios medžiagos molekulių? Ar galite suskaičiuoti molekules smeigtuko galvutėje? Šiuos ir kitus klausimus aptarsime plačiau ir kartu rasime atsakymus.

1. Atskirkite atomą ir molekulę

Iš ankstesnio kurso „Gamtos istorija“ jau žinote, kad visos medžiagos susideda iš mažų dalelių – molekulių ir atomų. Taip pat žinote, kad pirminės materijos sudedamosios dalys – atomai – turi specialius pavadinimus ir simbolius, nurodančius kiekvieną atomo tipą. Pavyzdžiui: vandenilis (H), gyvsidabris (Hg), deguonis (O), anglis (C). Atomai skirtingi tipai skiriasi viena nuo kitos savo cheminėmis savybėmis ir mase. Su fizikiniu dydžiu, vadinamu „mase“, jau susipažinote § 9. Kas yra „cheminės savybės“, sužinosite chemijos kurse.

2005 m. mokslui žinoma tik 116 skirtingų tipų atomų. „Negali būti, – prieštarauji, – kaip tik 116? Kiekvienas iš mūsų gali nesunkiai išvardyti 200–300, o gal ir daugiau, skirtingų medžiagų“. Taip, iš tiesų, pasaulyje yra milijonai skirtingų medžiagų. Kaip galime sujungti tik 116 skirtingų tipų atomų su milijonais skirtingų medžiagų? Faktas yra tas, kad medžiagos didžiąją dalį sudaro molekulės.

Ryžiai. 2.11. Kai kurių medžiagų molekulių modeliai: a - metanas (CH 4); b - sieros rūgštis (H2SO4); c - vanduo (H 2 O). (Mėlyni rutuliukai yra vandenilio atomai, raudoni – deguonies atomai, žali – sieros atomai, geltoni – anglies atomai.)

Molekulė yra mažiausia medžiagos dalelė, turinti pagrindines chemines savybes ir susidedanti iš atomų.

Situacija su skirtingomis medžiagomis yra labai panaši į tūkstančius skirtingų žodžių sudarymą iš „tik“ 32 skirtingų abėcėlės raidžių. Šiame palyginime kiekviena raidė, galima sakyti, yra atskiras atomas, o kiekvienas žodis atitinka molekulę, t.y. tam tikra medžiaga.

Fig. 2.11, ir matote scheminį metano molekulės, susidedančios iš penkių atomų: keturių vandenilio atomų ir vieno anglies atomo, vaizdą. Remiantis mūsų analogija, tai yra penkių raidžių žodis. Fig. 2.11b paveiksle parodyta sudėtingesnės sieros rūgšties molekulės, susidedančios iš septynių atomų, diagrama. Šios molekulės analogas yra septynių raidžių žodis. Iš aukščiau pateiktų pavyzdžių aišku, kad kiekviena nauja molekulė (naujas atomų derinys) atitinka naują medžiagą.

2. Paprastų ir sudėtingų medžiagų pažinimas

Tęskime analogiją medžiagų palyginimui su žodžiais. Tikriausiai žinote, kad šalia įprastų žodžių, susidedančių iš kelių skirtingos raidės, kartais žodžius tariame naudodami tik vieną raidę (pavyzdžiui, „aš“, „ah-ah...“, „u-u-u...“)... Taip pat ir su medžiagomis. Kai kurie iš jų susideda tik iš vieno tipo atomų (vieno cheminis elementas) ir todėl vadinami paprastaisiais (žr. 2.12 pav.). Tokių medžiagų pavyzdžiai yra anglis, geležis ir kt.

Akivaizdu, kad kelių raidžių žodžių yra daug daugiau nei vienaradžių žodžių. Tas pats ir su medžiagomis. Dažniausiai į Kasdienybė Susiduriame su medžiagomis, kurių molekulės sudarytos iš kelių skirtingų tipų atomų. Šios medžiagos vadinamos kompleksinėmis (žr. 2.11 pav.).

Kontroliniai klausimai

1. Kiek skirtingų atomų tipų yra žinoma mokslui? Kuo jie skiriasi vienas nuo kito?

2. Kokios medžiagos vadinamos paprastosiomis? Pateikite pavyzdžių.

3. Pateikite kai kurių pavyzdžių sudėtingos medžiagos. Iš kokių atomų jie susideda?

4. Kaip galite įrodyti, kad tarp medžiagos dalelių yra tarpų?

5. Kaip galite parodyti, kad atomai ir molekulės yra labai maži?

6. Išvertus iš graikų kalbos „atomas“ reiškia „nedalomas“. Ar taip yra?

Pratimai

1. Ar galime teigti, kad medžiagos tūris inde lygus molekulių, iš kurių ši medžiaga susideda, tūrių sumai?
2. Ar galime pakeisti kūno tūrį nekeisdami jame esančių molekulių skaičiaus? Kaip tai padaryti?
3. Yra žinoma, kad tomis pačiomis sąlygomis skirtingose dujose tame pačiame tūryje yra tiek pat molekulių, tačiau skiriasi dujų tankis. Kaip galime paaiškinti dujų tankio neatitikimą?
4. Apskaičiuokite apytiksliai, kiek molekulių galima išdėstyti išilgai 0,5 mm atkarpos. Laikoma, kad molekulės skersmuo lygus 0,0000000001 m.
5. Yra žinoma, kad mūsų galaktika paukščių takas turi apie 9 milijardus žvaigždžių. Kiek kartų molekulių skaičius 1 cm 3 oro, lygus (normaliomis sąlygomis) 3 10 10, yra didesnis už nurodytą žvaigždžių skaičių?
6*.Plėvelės plotas, kurį vandens paviršiuje susidaro 0,005 mm 3 tūrio aliejaus lašas, negali viršyti 50 cm 2. Kokią išvadą dėl aliejaus molekulių dydžio galima padaryti iš šio fakto?

Eksperimentinės užduotys

1. Į permatomą indą supiltame vandenyje ištirpinkite dažų grūdelį. Į kitą indą įpilkite šiek tiek spalvoto vandens ir įpilkite švaraus vandens. Palyginkite tirpalo spalvą pirmame ir antrame induose. Tokiu pat būdu tirpalą praskieskite dar keletą kartų. Paskutinio tirpalo spalvą palyginkite su grynu vandeniu. Paaiškinkite rezultatą.

2. Iš spalvoto plastilino padaryti dviejų vandens molekulių modelius. Iš šių modelių sukurkite vandenilio ir deguonies molekulių modelius.

Fizika ir technologijos Ukrainoje

Georgijus Viačeslavovičius Kurdumovas (1902-1996)- puikus metalo fizikas, profesorius, Rusijos ir Ukrainos mokslų akademijų akademikas. Ilgą laiką dirbo Dnepropetrovske ir Kijeve, kur kūrė modernų mokslines mokyklas dėl metalų ir lydinių fizikos tyrimo.

Svarbiausi jo rezultatai mokslinę veikląžvelgiant iš praktinės pusės, tai buvo metalų terminio apdorojimo mokslinio pagrindo sukūrimas – priemonė žymiai sustiprinti plieną ir sukurti naujas unikalias savybes turinčias medžiagas.

Akademikas Kurdumovas taip pat žinomas dėl savo fundamentinių plieno kristalinės struktūros tyrimų ir vadinamojo „Kurdyumovo efekto“ atradimo.

Ukrainos HAH prezidiumas pristatė vardo apdovanojimą. G. V. Kurdumova.

Fizika. 7 klasė: Vadovėlis / F. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: Leidykla "Ranok", 2007. - 192 p.: iliustr.

Pamokos turinys pamokų užrašai ir pagalbinis rėmelis pamokos pristatymas interaktyvių technologijų akceleratoriaus mokymo metodai Praktika testai, testavimo internetinės užduotys ir pratybos namų darbų seminarai ir mokymų klausimai klasės diskusijoms Iliustracijos vaizdo ir garso medžiaga nuotraukos, paveikslėliai, grafikai, lentelės, diagramos, komiksai, palyginimai, posakiai, kryžiažodžiai, anekdotai, anekdotai, citatos Priedai santraukos cheat sheets patarimai įdomiems straipsniams (MAN) literatūra pagrindinis ir papildomas terminų žodynas Vadovėlių ir pamokų tobulinimas klaidų taisymas vadovėlyje, pasenusių žinių keitimas naujomis Tik mokytojams kalendoriniai planai mokymosi programas Gairės

Medžiagas pradėjo aktyviai tyrinėti Lomonosovas. Rusų mokslininkas pirmasis chemijoje pritaikė teoriją, kurios esmė susiaurėjo iki tam tikrų nuostatų.

Visų medžiagų sudėtyje yra „kūnelių“. Lomonosovas šį terminą vartojo molekulėms vadinti.
Korpusuliai sudaryti iš „elementų“. Lomonosovas šį terminą vartojo atomams apibūdinti.
Visos dalelės (ir atomai, ir molekulės) nuolat juda. Šiluminė būsena visų kūnų yra juos sudarančių dalelių judėjimo rezultatas.
Identiški atomai sudaro molekules į skirtingus atomus – sudėtingų medžiagų molekules.

Daltonas vėliau pritaikė atominę teoriją. Anglų mokslininko teorijos, apibūdinančios materijos struktūrą, pagrindas pakartoja Lomonosovo teoriją. Tačiau Daltonas jį šiek tiek išplėtojo. Anglų mokslininkas bandė nustatyti tuo metu žinomų elementų atomines mases. Tuo pačiu metu Daltonas neigė turėjęs paprastos medžiagos molekulių, teigdamas, kad paprastoje medžiagoje yra tik atomai. Nors sudėtingi elementai apima „sudėtingus atomus“.

Medžiagų atominės-molekulinės sandaros doktrina galutinai įsitvirtino tik XIX amžiaus viduryje.

Molekulė yra mažiausia medžiagos dalelė. Jis turi visas chemines elemento savybes. Atomas yra mažiausia dalelė, įtraukta į sudėtingų ir paprastų medžiagų molekules. Atomo sudėtis lemia chemines elementų savybes. Pagal šią nuostatą būtina šiuolaikinis apibrėžimas mažiausia dalelė. Taigi atomas yra elektriškai neutrali dalelė. Jį sudaro teigiamai įkrautas branduolys ir neigiamai įkrauti elektronai.

Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, molekulės sudaro garus ir dujinius kūnus. Kietosiose medžiagose mažiausios dalelės (molekulės) yra dėl kristalinės gardelės, kuri, savo ruožtu,

Yra keletas pagrindinių doktrinos principų.

Teorija, aiškinanti materijos struktūrą, rodo tam tikrų tarpų tarp dalelių buvimą. Šių atstumų dydis priklauso nuo temperatūros ir objekto. Didžiausi tarpai tarp molekulių pastebimi dujiniuose kūnuose. Tai lemia dujų gebėjimą lengvai suspausti. Atstumas tarp molekulių skysčiuose yra daug mažesnis, todėl jas sunkiau suspausti. Kietosios medžiagos praktiškai nesuspaudžiamos dėl to, kad tarpai tarp dalelių yra maži.

Molekulės nuolat juda. Kuo didesnis greitis, tuo didesnis greitis. Tarp dalelių yra abipusės atstūmimo ir traukos jėgos.

Vienos rūšies atomai nuo kitų skiriasi savybėmis ir mase.

Kietos molekulinės struktūros medžiagos turi mazgus kristalinės grotelės kurios apima molekules. Ryšiai tarp dalelių yra silpni ir nutrūksta kaitinant. Todėl tokie kūnai turi žemą lydymosi temperatūrą.

Kūnai gali turėti skirtingą struktūrą. Medžiagos gali būti sudarytos iš atomų ir kitų dalelių, sudarančių kristalų gardelių mazgus (pavyzdžiui, geležyje, kituose metaluose). Tarp šių dalelių yra labai stiprūs ryšiai. Norint juos sunaikinti, reikia daug energijos. Tokia materijos struktūra rodo aukštos temperatūros tirpstantis.

Daugelis reiškinių paaiškinami remiantis mokymu. Pavyzdžiui, difuzija. remiantis dalelių, molekulių, atomų gebėjimu prasiskverbti į tarpus, esančius tarp kitoje medžiagoje esančių atomų ar molekulių. Tai, savo ruožtu, įmanoma dėl nuolatinis judėjimas dalelės, sudarančios kūną.