Cząsteczkowa budowa

materii

• Z lekcji przyrody czy chemii wiecie,

że wszystko to co nas otacza
zbudowane jest z atomów lub
cząsteczek (połączonych atomów).

Doświadczenie 1

Zbadajmy mieszające się ciecze.

•Do doświadczenia potrzebujemy:

Wodę, denaturat, wąską szklankę.

•Przebieg doświadczenia:

Do wąskiej szklanki wlewamy wodę ( trochę mniej niż połowa jej
objętości), a następnie taką samą objętość denaturatu (tak aby
ciecze się nie wymieszały). Zaznacz pisakiem górny poziom
cieczy. Teraz możesz wymieszać ciecze. Co zaobserwowałeś?

W wyniku wymieszania
poziom cieczy obniżył się.
Jak wam się wydaje co się
stało?
Jeśli nie potraficie
wyjaśnić tego zjawiska
zróbcie jeszcze jedno
doświadczenie.

Doświadczenie 2

•Potrzebne pomoce:

Kasza (bądź mąka), groch, szklanka.

•Przebieg doświadczenia:

Do szklanki wsypujemy groch i podobną objętość kaszy. Zaznacz górną poziom,
a następnie wymieszaj wszystko. Co zaobserwowałeś?
Groch i kasza wymieszały się tak że objętość mieszaniny jest mniejsza niż przed
wymieszaniem.

•Dlaczego tak się stało?

Ponieważ puste miejsca miedzy ziarnami
Grochu zajęły ziarna kaszy.
To doświadczenie tłumaczy
wynik doświadczenia poprzedniego.

- kasza

- groch

Wnioski z doświadczeń:

• Ciecze mieszające się (woda i denaturat)

zachowują się podobnie jak kasza i groch,
przypuszczamy więc, że denaturat i woda
zbudowane są z ziarenek które
nazywamy cząsteczkami. Cząsteczki o
mniejszych wymiarach wypełniają
przestrzenie pomiędzy cząsteczkami o
większych rozmiarach dlatego ich
objętość po wymieszaniu jest mniejsza.

Hipoteza istnienia

cząsteczek

• Substancje zbudowane są z

cząsteczek

• Cząsteczki są bardzo małe – bo ani w

cieczach czystych, ani w mieszaninie
nie można ich zaobserwować pod
mikroskopem.

• Cząsteczki różnych substancji są

różnej wielkości

Jakie są rozmiary

cząsteczek?

• Cząsteczki są bardzo małe – mierzy się

ich średnicę w nanometrach (nm). I tak
np.

• średnica cząsteczki wody wynosi ok.

0,3nm

• średnica cząsteczki denaturatu to ok.

0,6nm

• a średnica oleju wynosi kilka

nanometrów

Uwaga: 1nanometr to 0,000000001metra!

Dyfuzja

DOŚWIADCZENIE 3:

• Potrzebne pomoce: szklanka wody, esencja

herbaty, szklanka.

• Przebieg doświadczenia:
Do szklanki z wodą wlej esencję herbaty

i zaobserwuj co się stało?

• Początkowo tylko część cząsteczek herbaty

i wody wymieszało się. Jednak z upływem

czasu rozprzestrzenianie się cząsteczek

wody między cząsteczkami herbaty jest

coraz większe, aż wreszcie obejmuje całą

objętość cieczy.

Dyfuzja

• DOŚWIADCZENIE 4:
• Pomoce: Dezodorant lub perfumy.
• Przebieg doświadczenia:
W jednym końcu pokoju rozpylcie

dezodorant lub perfumy. Po chwili zapach
będziecie czuć w całym pomieszczeniu.
Cząsteczki dezodorantu rozprzestrzeniają
się między cząsteczkami powietrza i
przemieszczają się po całym pomieszczeniu
we wszystkich kierunkach.

Dyfuzja

• Powyższe doświadczenia opisują proces

DYFUZJI czyli samorzutnego mieszania się

różnych substancji.

• Dyfuzja może zachodzić w cieczach, gazach

oraz w ciałach stałych (bardzo wolno).

• Występowanie dyfuzji świadczy o

cząsteczkowej budowie materii i

nieustannym ruchu cząsteczek.

Przykłady dyfuzji:

• Spaliny samochodów z powietrzem

• Dym z kominów z powietrzem

• Sok malinowy z wodą

• Parzenie herbaty

• Atrament z wodą

• Woda z solą

• Tlen i woda (dzięki takiej dyfuzji możliwe jest

natlenianie zbiorników wodnych)

Rola dyfuzji dla życia ludzkiego i zwierząt:

• Dzięki dyfuzji możliwa jest wymiana gazowa przez

skórę oraz przenikanie substancji odżywczych z

układu trawiennego do krwi czy tlenu do pęcherzyków

płucnych.

Ciekawostka:

• Jednym ze zjawisk świadczącym o tym że

cząsteczki są w ciągłym ruchu jest zjawisko
zaobserwowane w 1827r. przez
angielskiego uczonego Roberta Browna.

Badał on, przez mikroskop, zawieszone w

wodzie pyłki kwiatów. Brown zauważył, że
pyłki kwiatów wykonywały ciągły i
chaotyczny ruch. Ruch pyłków
spowodowany był ruchem cząsteczek wody
(których nie było widać pod mikroskopem).

Ruch cząsteczek

1

v

3

v

4

v



5

v

6

v

7

v

2

v

• Materia jest zbudowana z cząsteczek, które

znajdują się w ciągłym ruchu.

• Na skutek wzajemnych zderzeń, w dowolnej chwili

różne cząsteczki mają różne prędkości. Jak na
rysunku prędkości te mają różne zwroty, kierunki i
wartości, które ciągle się zmieniają.

• Wykorzystując średnią arytmetyczną

możemy wyliczyć szybkość średnią
cząsteczek z następującego wzoru:

n

v

v

v

v

v

n

śr











...

3

2

1

Gdzie: , , , - szybkości poszczególnych cząsteczek w danej chwili,
n – liczba cząsteczek.

1

v

2

v

3

v

n

v

Średnia energia kinetyczna

• Jak wiesz z doświadczenia szybciej

zaparzy się herbata którą zalejesz

ciepłą wodą, niż ta którą będziesz

chciał zaparzyć w zimnej wodzie.

• Dlaczego tak się dzieje?
• Ponieważ cząsteczki herbaty szybciej

poruszają się w wyższej temperaturze,

zatem średnia energia kinetyczna

cząsteczek będzie większa.

Temperatura

• Temperatura jest ściśle związana ze

średnią energią kinetyczną cząsteczek.

• Temperatura jest miarą średniej

energii kinetycznej cząsteczek.

• Do tej pory temperaturę wyrażaliście

w stopniach Celsjusza, jednakże w

nauce często używa się innej skali

temperatury, zwanej skalą Kelvina.

Skala Kelwina

• Temperaturę w skali Kelvina

będziemy oznaczać literą T, a jej
jednostką jest 1kelwin (1K).

Porównanie skali Celsjusza ze

skalą Kelvina

Skala Celsjusza

Skala Kelvina

Temperatura wrzenia wody

Temperatura zamarzania wody

Zero absolutne

0 K

273 K

373 K

-273

0

C

0

0

C

100

0

C

• Na pewno zauważyliście, że w skali

Kelvina nie ma wartości ujemnych
temperatury, dlatego nazywana jest
skalą bezwzględną, a najmniejszą
wartością jest tzw. zero absolutne.
Zero w skali Kelvina odpowiada
-273

0

C, a 273K to 0

0

C.

Porównanie skali Celsjusza ze

skalą Kelvina

Przeliczenia temperatury

podanej w stopniach Celsjusza

na stopnie Kelvina i odwrotnie.

• Zamiana stopni Celsjusza (t) na

stopnie Kelvina (T):

T = t + 273

0

• Zamiana stopni Kelvina (T) na

stopnie Celsjusza (t):

t = T - 273

0

Przykłady

a) 20

0

C ile to kelwinów?

20

0

C = (20+273)K= 293K

b) 50

0

C ile to kelwinów?

50

0

C = (50+273)K= 323K

c) 20K ile to stopni Celsjusza?
20K= (20-273)

0

C= -253

0

C

d) 50K ile to stopni Celsjusza?
50K= (50-273)

0

C= -223

0

C

Przykład

e) Różnica temperatur:
Δt= 60

0

C – 20

0

C=40

0

C. Ile to Kelvinów?

ΔT=(60+273)K-(20+273)K =333K+293K=30K
f) Różnica temperatur:
Δt= 40

0

C – 10

0

C=30

0

C. Ile to Kelvinów?

ΔT=(40+273)K-(10+273)K =313K+283K=20K

Jak widać z powyższych przykładów różnica

temperatur w obu skalach jest taka

sama!

Δt = ΔT

Skala Fahrenheita

• W Stanach Zjednoczonych używa się skali

Fahrenheita.

• Jednostką temperatury w tej skali jest

jeden stopień Fahrenheita. Związek
pomiędzy temperaturą w skali Celsjusza
(t) i Fahrenheita (T

f

) ma postać:

t

T

f

5

9

32

0





Przykład

• Wyraź temperaturę 20

0

C w skali Fahrenheita.

• Wyraź temperaturę 50

0

C w skali Fahrenheita.

• Choremu człowiekowi zmierzono temperaturę w skali

Fahrenheita
i wynosiła 102

0

F. Wyraź tę temperaturę w skali Celsjusza.

F

F

F

t

T

f

0

0

0

0

68

)

36

32

(

)

20

5

9

32

(

5

9

32

















F

F

F

t

T

f

0

0

0

0

122

)

90

32

(

)

50

5

9

32

(

5

9

32





















9

5

32

32

5

9

5

9

32















f

f

f

T

t

T

t

t

T









C

t

t

t

T

t

f

0

9

,

38

9

5

70

9

5

32

102

9

5

32



















Odp.: Człowiek ten
ma temperaturę
38,9

0

C.

Koniec