При наблюдениях за явлениями природы, а также при изучении свойств различных видов вещества наше воображение поражает необыкновенное многообразие видов вещества и различие его свойств. Почему свойства вещества так разнообразны, можно понять, если изучить его внутреннее строение.

В начале прошлого столетия английский ученый Д. Дальтон показал, что многие закономерности явлений природы можно объяснить, используя представления об атомах и молекулах, и научно обосновал молекулярное строение вещества. К началу нашего столетия была окончательно создана и подтверждена множеством опытов молекулярно-кинетическая теория строения вещества. В чем же заключается сущность этой теории?

 Всякое вещество состоит из м о л е к у л (от латинского «мо-лес» — масса, «кула» — уменьшительный суффикс). Молекулой называют наименьшую частичку вещества, способную к самостоятельному существованию и сохраняющую химические свойства этого вещества.

Молекулы состоят из атомов (от греческого «атомос» — неделимый); например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, это записывают так: Н20. Если при каком-либо явлении природы молекулы остаются неизменными, то вещество сохраняет свои химические свойства. Если же молекулы изменяют свое строение или распадаются на отдельные атомы, то получаются новые виды вещества с другими химическими и физическими свойствами. Например, молекулы воды можно разложить на атомы водорода и кислорода. Тогда вместо воды получаются газы водород и кислород. Попытки химически разложить эти газы на более простые вещества не увенчались успехом.

Такие вещества, которые нельзя разложить на более простые составные части, называются химическими элементами, например: кислород, азот, свинец и т. д. Каждому химическому элементу соответствуют атомы, которые имеют определенное место (определенный номер) в таблице Менделеева. Соединение атомов в группу образует молекулу вещества. Совокупность одинаковых молекул составляет определенный вид вещества. Химические и физические свойства этого вещества определяются числом и видом атомов в его молекулах.

Свойства вещества зависят также от внутреннего расположения атомов относительно друг друга. Например, графит и алмаз состоят из атомов углерода и сточки зрения их внутреннего строения отличаются только относительным расположением этих атомов. Между тем физические свойства этих веществ резко отличаются друг от друга: алмаз обладает большой твердостью, прозрачен для лучей света, очень хороший изолятор, а графит — очень мягкий, непрозрачный материал, проводник.

Наконец, свойства вещества определяются еще и внешними условиями. Все это обусловлено тем, что молекулы и атомы всегда взаимодействуют друг с другом и обладают химической энергией. Именно движением и взаимодействием атомов и молекул объясняется все неисчерпаемое разнообразие огромного большинства наблюдаемых нами явлений природы.

Сформулируем основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества.

1) все виды вещества состоят из молекул, между которыми имеются межмолекулярные промежутки;

2) молекулы в любом веществе непрерывно и хаотически (беспорядочно) движутся;

3) на небольших расстояниях между молекулами (атомами) действуют как силы притяжения, так и силы отталкивания; природа этих сил электромагнитная.

Вспомним некоторые явления, подтверждающие эти положения.

Как показывает опыт, все газы легко сжимаемы. Это доказывает, что между молекулами газа имеются значительные свободные промежутки. Жидкости и твердые тела также сжимаемы, но значительно меньше, чем газы. Это означает, что в жидкостях и твердых телах также имеются межмолекулярные промежутки, но они значительно меньше, чем в газах.

В результате взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого вещества происходит смешивание различных газов или жидкостей, растворение твердых тел в жидкостях, испарение жидкостей и твердых тел.

Стремление молекул газа занять весь предоставленный ему объем показывает, что молекулы газа находятся в непрерывном хаотическом движении.

Хаотическое движение молекул часто называют тепловым, так как оно тесно связано с понятием температуры: чем выше температура тела, тем интенсивнее тепловое движение его молекул, тем больше кинетической энергии приходится в среднем на одну его молекулу. Поскольку кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости движения, то при нагревании тела средняя скорость движения его молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается.

Следует отметить, что явления, изучаемые в молекулярной физике, определяются движением и взаимодействием огромного числа молекул; поэтому для описания таких явлений пользуются только средними значениями величин, характеризующих молекулярный мир.