Атомдар мен молекулалар. Заттардың молекулалы-кинетикалық теориясы

Сабақтың тақырыбы: §8. Атомдар мен молекулалар. Заттардың молекулалы-кинетикалық

теориясы

§9. Молекулалардың қозғалысы. Диффузия. Дене температурасының

молекулалар жылдамдығына тәуелділігі

Сабақтың мақсаты:

Білімділік: оқушыларға заттарды құрайтын бөлшектер туралы түсінік алуға жағдай жасау,

атомдар мен молекулалар заттардың молекулалық құрылысы туралы танымдық

белсенділікпен түсіндіру

Дамытушылық: оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, ой-өрісін кеңейту

Тәрбиелік: жауапкершілікке, еңбекқорлыққа тәрбиелеу

Сабақтың түрі: дәстүрлі

Сабақтың әдіс-тәсілдері: әңгіме, баяндау, сұрақ-жауап

Құрал-жабдықтары: плакаттар, суреттер, шыны түтік, резеңке тығын, стакан, су

Сабақтың барысы:

І. Ұйымдастыру кезеңі

Сәлемдесу, отырғызу, түгендеу

ІІ. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау

А) теориялық білімдерін тексеру

Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру

Б) есептерін тексеру

ІІІ. Жаңа сабақ

Заттың құрылысы. Физикалық құбылыстармен денелердің қасиеттерін байқап қана қоймай, олардың неге бұлай емес басқаша жүретінін түсіндіруге тырысады. Мысалы, еденге төгілген су неге жайылады, ал ыстық табада ол тамшылар құрайды? Неге газ оңай сығылады, ал қатты дене мен сұйықты сығу қиын. Неге қызған болат кесегін ию, жаншу оңай, ал суық болатты қиын? Осы және көптеген басқа сұрақтарға жауап беруге болады, бірақ ол үшін заттың құрылысын білу керек. Заттың құрылысын білу көптеген физикалық құбылыстарды түсіндіреді және оны болжауға, оны тездету мен баяулату үшін не істеу керектігін, яғни құбылыстарды басқаруға көмектеседі.Денелердің құрылысын зерттеу, олардың қасиеттерін түсіндіруге, керекті қасиеттері бар - қатты жєне берік құйманы, ыстыққа төзімді материалдарды, каучук, капрон, лавсан жєне т.б. жаңа заттарды алуға көмектеседі. Бұл материалдардың барлығы техникада, медицинада, өмірде кең қолданысқа ие. Заттың құрылысын түсінуге кейбір құбылыстар мен тєжірибелер көмектеседі. Егер допты қолмен қысса, ішіндегі ауаның көлемі кішірейеді. Күш салып, резеңкенің, воскінің көлемін кемітуге болады. Бірақ көлем өзгерісі денеге түсетін механикалық єсерден ғана болмайды. Сақинадан еркін өтетін болат шар, қыздырғанда ұлғайып сақинада кептеліп қалады (65, б-сурет). Суығанда ол сақинадан қайта еркін өте алады (65, а-сурет). Қыздырғанда қатты денелер ғана емес сұйықтар да ұлғаяды. 66-суреттегі тәжірибе, қыздырғанда колбадағы сұйық деңгейі қалай өзгеретінін көрсетеді. Сонымен тәжірибелер дененің көлемінің өзгеретінін: кемитінін немесе өсетінін көрсетеді. Дененнің көлемін өзгерту қабілетін қалай түсіндіруге болады? Бұл заттар жеке бөлшектерден құралып, олардың арасы бос болатынымен түсіндіріледі. Бұл бөлшектер бір-бірінен қашықтаса дене көлемін ұлғайтады. Бөлшектері жақындағанда дененің көлемі кемиді.

Барлық заттар кіші бөлшектерден құралатыны туралы болжамды ерте грек ғалымдары айтқан. Олар иістің тарауын,сұйықтардың булануын, толқындардың әсерінен тастың көлемінің кемуін олардан кіші бөлшектердің бөлінуімен түсіндірген. Онда неге барлық заттар - су, болат, ағаш - бізге тұтас болып көрінеді. Себебі, денені құрайтын бөлшектер, өте кіші жєне олар бір-біріне өте жақын орналасқан.Бұл бөлшектердің өлшемдері туралы мағлұмат мына тәжірибеден көрінеді (67-сурет). Кішігірім бояуды ыдыстағы суда ерітеді. Сосын біршама боялған суды басқа ыдысқа құйып, оған таза су құяды. Екінші ыдыста ерітінді, бірінші ыдысқа қарағанда әлсіздеу боялған. Екінші ыдыстағы ерітіндіні үшінші ыдысқа құйып, оған тағы да таза су құяды. Осылай етіп бірнеше рет жасаған кезде ерітіндінің ағара түсетіні байқалады.Соңғы ерітіндіні қарастырайық. Ол әлсіз болғанымен біртекті боялған. Оның әр тамшысында бояудың бөлшектері болады. Біз бояудың кішігірім мөлшерін ғана еріттік, ал оның тек өте аз бөлігі ғана соңғы ерітіндіге ауысты. Олай болса, бояу, өлшемдері өте кіші, орасан зор бөлшектер санынан құралған.Осы және көптеген басқа құбылыстар, тәжірибелер дене өте кіші бөлшектерден құралады деген тұжырымды, болжамды дәлелдейді. Бұл не бөлшектер? Осы туралы келесі параграфта айтылады.

Молекулалар мен атомдар. Барлық заттар өте кіші бөлшектерден құралады деген болжам ертеде, 2000 жылдан бұрын пайда болған. Бірақ тек 19-20 ғасырлар шегінде, бұл қандай бөлшектер және олар қандай қасиеттерге ие екендігі тағайындалған. Заттар құралатын бөлшектерді молекулалар деп атайды. Мысалы, ең кіші бөлшегі - судың молекуласы, ал қанттың ең кіші бөлшегі - қанттың молекуласы жєне т.б. Молекулалардың өлшемдері қандай?Қант кесегін өте майда етіп үгітуге болатыны белгілі, бидай дәнінен диірменмен тартып ұн алады. Май тамшысы су бетінде жайыла отырып, қалыңдығы адам шашының диаметрінен оңдаған мың есе кіші қабыршық түзеді. Бірақ ұнның түйіршігі мен май қабаты бір немесе көп молекулаға ие. Яғни, бұл заттардың молекулаларының өлшемі, ұн түйіршігі мен қабыршақтың қалыңдығынан кіші. Мынадай салыстыруды келтірейік: орташа алма жер шарынан қанша есе кіші болса, молекула алмадан сонша есе кіші. Егер барлық денелердің өлшемі миллион есе өссе (бұл кезде адамның саусағының қалыңдығы 10 км тең болар еді), онда молекуланың Ұлшемі осы оқулықтағы нүктенің жартысына теңелер еді.Қарусыз көзбен молекуланы көру мүмкін емес. Молекулалардың кішілігі сонша, олардың 1000 есе үлкейтетін микроскоппен де көруге болмайды.Биологтарға өлшемдері 0,001 мм микроорганизмдер (мысалы, бактериалар) белгілі. Молекулалар олардан жүздеген, мыңдаған есе кіші. Молекулалардың өлшемдерін анықтау үшін әр түрлі тєжірибелер жасалған. Олардың бірін келтірейік.Таза жуылған үлкен ыдысқа су құйылып, оның үстіне май тамшысы тамызылған. Май су бетіне жайылып қабыршақ түзеді және неғұрлым көп жайылған сайын оның қалыңдығы кеми береді. Біршама уақыттан соң майдың жайылуы тоқтаған.

Қабыршақтың қалыңдығы h оның көлемінің V ауданына S қатынасына тең. h = V/ SҚабыршақтың көлемі судың бетіне тамызылған тамшының көлемі. Оны алдын-ала өлшейді: ол үшін өлшеуіш цилиндрді - мензурканы падаланады. Пипеткамен бос мензуркаға ондаған тамшы май тамызып, олардың жалпы көлемін өлшейді. Осы көлемді тамшылар санына бөліп бір тамшының көлемін анықтайды.Келтірілген тәжірибеде тамшының көлемі V = 0,0009 см³, ал қабыршақтың ауданы

S = 5500 см² болған. Осы мәндерді формулаға (26.1) қойып h = 0,00000016 см екені табылған.Бұл сан, шамамен, май молекуласының өлшеміне тең. Молекулалар өте кіші болғандықтан, кез келген дене олардың өте көп мөлшеріне ие. Олардың саны жөнінде түсінік тудыру үшін мысал келтірейік. Егер, сутегімен толтырылған баланың резина добында өте тар тесік жасаса, одан єр секундтта миллион молекула шығатын болса, онда барлық молекула шығып бітуі үшін 30 миллиард жыл керек болар еді. Бұл кездегі шардағы сутегінің массасы бар болғаны 3 г екен. үте кіші екендігіне қарамастан молекулалар да бөлінеді. Олар құралатын бөлшектер атомдар деп аталады. Атомның кез-келген түрін арнайы символдармен белгілейді. Мысалы, оттегі атомы - О, сутек атомы - Н, көміртек атомы - С.

Арнайы символдар (химиялық формулалар) молекулаларды белгілеуге де қолданылады. Мысалы, оттегі молекуласы оның екі бірдей атомынан құралады, сондықтан оны белгілеу үшін мынадай химиялық формула қолданылады: О₂. Су молекуласы, үш атомнан құралады: бір оттек жєне екі сутек атомдарынан, сондықтан оны Н₂О деп белгілейді.

68-суретте екі су молекуласының шартты кескіні келтірілген. Судың екі молекуласын бөлгенде оттегінің екі жєне сутектің 4 атомдары пайда болады. Сутектің екі атомы бірігіп оның молекуласына, ал оттегі атомдары - оттегі молекулаларына айналады. Бұл сызба түрінде 69-суретте көрсетілген. Қазіргі техника жеке атомдар мен молекулалардың суретін алуға мүмкіндік береді. 70-суретте мышьяк фторидінің суреті келтірілген. Ол 70 миллион есе үлкейтетін электронды -голографиялық микроскоптың көмегімен алынған. Жеке атомның суретін 71-суреттен көруге болады. Аргон атомының бұл кескіні 260 миллион есе үлкейтілген.Атомдар өте кіші бөлшектер болғанымен, олар да күрделі құрылымға ие. Бұлардан да кіші бөлшектер болады. Олармен кейінірек танысасыңыздар.

Диффузия. Егер бөлмеге қайсыбір иісті зат єкелсе, мысалы эфирді, біраз уақыттан соң оның иісі бүкіл бөлмеге тарайды. Неге? Иістің таралуы молекулалардың қозғалысымен түсіндіріледі. Бұл қозғалыстың үздіксіз жєне бейберекет сипаты бар. Ауаның құрамына кіретін газ молекулаларымен соқтығыса отырып, эфир молекуласы өзінің қозғалыс бағытын көп рет өзгертеді және бейберекет орын ауыстырып, бүкіл бөлмеге тарайды. Барлық денелердің молекулаларының үздіксіз жєне бейберекет қозғалатыны басқада сан алуан тәжірибелермен дєлелденеді. Соның бірін қарастырайық. Шыны ыдысқа мыс купоросының судағы ерітіндісі құйылады. Бұл ерітінді қою көгілдір түске ие. Ерітіндінің үстіне сұйықтар араласпайтындай етіп, аса сақтықпен таза су құяды. Мыс купоросы судан ауыр болғандықтан ыдыстың түбінде қалады. Тәжірибенің басында екі сұйықтың арасындағы шекара анық көрінеді. Бірнеше күннен кейін ыдыстағы сұйықтарды бөлетін шекараның жайыла бастағаны байқалады. Екі аптадан соң шекара жойылады, ал ыдыста ашық көгілдір түсті біртекті сұйық пайда болады (72-сурет). Бұл сұйықтардың араласқандығын білдіреді. Заттардың өздігінен араласуы диффузия деп аталады.Диффузия былай түсіндіріледі (73-сурет). Бастапқыда, су мен мыс купоросының олардың шекарасына жақын орналасқан молекулалары бейберекет қозғала отырып, орын ауыстырады. Мыс купоросының молекуласы төменгі қабатына ал судың молекуласы-ерітіндінің үстіне орналасады. Осыдан шекара жайылады. "Бөтен сұйыққа енген молекулалар оның төменгі қабатындағы молекулалармен орын ауыса бастайды. Сұйықтардың шекарасын бөлетін шекара одан әрі жайылады. Бұл процесс, молекулалардың үздіксіз бейберекет қозғалысының арқасында, біршама уақыттан соң ыдыстағы барлық сұйықты біртекті күйге әкеледі."Сонымен диффузия, зат бөлшектерінің үздіксіз жєне бейберекет қозғалысының себебінен болады. Диффузияда бір заттың бөлшектері екінші зат бөлшектерінің арасына енеді де олар араласады.Диффузия газдарда да, сұйықтарда да, қатты денелерде де жүреді. Диффузия газдарда тез тарайды (сондықтан, ауада иіс өте тез тарайды). Сұйықтарда, диффузия газдарға қарағанда баяу жүреді, себебі, сұйық молекулалары жиі орналасқандықтан, олардан "өту" айтарлықтай қиындық тудырады.Қатты денелерде диффузия өте баяу жүреді. Тәжірибелердің бірінде, өте тегістелген қорғасын жєне алтын қабаттары бірінің үстіне бірі қойылып, сығылған. Бес жылдан соң ол екеуі бір-біріне 1 мм енген.Температура өскен сайын диффузияның жүру жылдамдығы артады. Адамның, жануарлардың, өсімдіктердің өмірінде жүретін процестерде диффузияның үлкен маңызы бар. Мысалы, диффузияның арқасында оттегі өкпеден адамның қанына, ал қаннан теріге енеді.

IV. Жаңа сабақты бекіту.

Пысықтау сұрақтары

• Әтір иісі бөлмеге не себептен тарайды? Бұл құбылыс нені дәлелдейді?

• Диффузия деген не?

• Газдарда, сұйықтарда және қатты денелерде диффузияның жүру жылдамдығы, өтімділік ауқымы бірдей бола ма? Не себептен денелерде жоғары температурада диффузия тез жүреді?

• Диффузияның пайдасы ма? Зияны ше?

• Диффузия құбылысынан заттың көлемі туралы, оны құрайтын молекулалар мен атомдардың ара қашықтығы туралы қандай қорытынды туындайды?

• Қыстыгүні өзен мен көлдің бетін қалың мұз басқанда судағы балықтардың қырылып қалатынын қалай түсіндіруге болады?

• Көкөністерді, азық-түлікті тұздау қандай құбылысқа негізделген?

• Диффузияның температураға байланысы бар ма?

• Дененің температурасы мен оның молекулаларының қозғалыс жылдамдығының байланысы бар ма?

V. Жаңа сабақты қорытындылау

VІ. Үйге тапсырма

VІІ. Бағалау

VІІІ. Қорытынды