1 Właściwości i budowa materiiTemat: Trzy stany skupienia substancji. Budowa materii. Po lekcji: potrafisz podać co najmniej 3 przykłady ciał stałych, cieczy i gazów, wiesz, że materia zbudowana jest z atomów i cząsteczek, znasz dowody na istnienie atomów i cząsteczek, potrafisz podać różnice w budowie ciał stałych, cieczy i gazów.

2 Stany skupienia substancjiKoncepcje budowy materii na przestrzeni wieków. Starożytność: Materia powstała z jednego z czterech żywiołów: Wody - Tales z Miletu ( p.n.e.) Ognia - Heraklit z Efezu, Powietrza - Anaksymenes z Miletu ( p.n.e.) Połączenia wody, ognia, powietrza i ziemi - Arystoteles Materia zbudowana jest z atomów: Istnieje najmniejsza niepodzielna cząstka zwana atomem. („Atomos” – gr. Niepodzielny) – Demokryt

3 Stany skupienia substancjiKoncepcje budowy materii na przestrzeni wieków. Średniowiecze: Koncepcja Arystotelesa XIX wiek Prawo stałych stosunków wagowych - John Dalton – powrót do koncepcji Demokryta.

4 Stany skupienia substancjiZnane (mam nadzieję) fakty: Istnieją trzy stany skupienia (często nazywane fazami): stały, ciekły i gazowy. Stany te mogą przechodzić w siebie wzajemnie. Wszystkie substancje mogą istnieć w tych trzech stanach skupienia (zależy to tylko od temperatury i ciśnienia, w którym się aktualnie znajdują).

5 Stany skupienia substancjiJak rozróżniamy stany skupienia? Podstawą określenia stanu skupienia ciała są obserwowane własności mechaniczne a w szczególności zachowywanie (lub nie) kształtu i objętości. Zachowywanie (lub nie) kształtu i objętości wynika z mikroskopowej budowy ciał i sił działających pomiędzy cząsteczkami. Z budowy wewnętrznej wynika także łatwość lub trudność zmiany kształtu i objętości.

6 Stany skupienia substancjiStan skupienia Własny kształt Własna objętość Ciało stałe Ma Ciało ciekłe Nie ma (przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje ale ma powierzchnię swobodną) Ciało gazowe Nie ma (przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje wypełniając go całkowicie) Nie ma (wypełnia całą dostępną objętość)

7 Stany skupienia substancjiStan skupienia Zmiana posiadanego kształtu Zmiana zajmowanej objętości Ciało stałe Trudna Ciało ciekłe Łatwa Ciało gazowe

8 Stany skupienia substancji

9 Stany skupienia substancjiDowody atomowej budowy materii Kontrakcja objętości. Doświadczenie 1 (analogia makroskopowa) Mieszamy 100 ml grochu oraz 100 ml kaszy manny. Mieszanina zajmuje objętość ok. 160 ml. Wnioski: Drobne ziarenka kaszy zapełniają przestrzenie pomiędzy większymi ziarnami grochu Doświadczenie 2 Mieszamy 50 ml czystego bezwodnego etanolu i 50 ml wody. Po zmieszaniu uzyskujemy zaledwie ok. 96 ml mieszaniny. Wnioski: Przyczyną kontrakcji jest możliwość ściślejszego upakowania cząsteczek w mieszaninie dwóch cieczy.

10 Stany skupienia substancjiDowody atomowej budowy materii. Dyfuzja Pytanie: Co to jest dyfuzja? Gdyby materia była ciągła, wówczas nie występowałoby zjawisko dyfuzji. W wyniku samorzutnego przemieszczania się cząsteczek obu substancji następuje wyrównanie ich stężeń w każdej z dwóch warstw. Dyfuzja jest wywołana ruchem termicznym cząsteczek. Podczas dyfuzji stężenia wyrównują się i otrzymujemy mieszaninę jednorodną.

11 Stany skupienia substancjiDowody atomowej budowy materii. Ruchy Browna Brown oglądał pod mikroskopem drobniutkie pyłki roślin. Pyłki te zawieszone w wodzie cały czas powoli, chaotycznie się poruszały. Wyjaśnienie zjawiska podał w 1905 roku Albert Einstein i niezależnie Marian Smoluchowski. Zgodnie z nim malutkie pyłki unoszące się w wodzie są bez przerwy bombardowane ze wszystkich stron wieloma znacznie mniejszymi od nich niewidocznymi pod mikroskopem, szybko poruszającymi się cząsteczkami wody. To wywołuje ruch pyłków roślin.

12 Stany skupienia substancjiFakty: Istnieje ponad 100 różnych atomów. Z atomów tego samego rodzaju zbudowane są pierwiastki. Łącząc atomy na różne sposoby można otrzymać tysiące cząsteczek. Z cząsteczek zbudowanych z różnych atomów zbudowane są związki chemiczne. Zarówno atomy jak i cząsteczki mogą tworzyć substancje we wszystkich stanach skupienia. Gdybyśmy powiększyli atom wodoru do rozmiaru jabłka wówczas jabłko miałoby wielkość Ziemi.

13 Stany skupienia substancjiDowody na cząsteczkową budowę materii: Kontrakcja objętości Dyfuzja Ruchy Browna