En bit socker som kastas i vattnet försvinner efter ett tag - det blir osynligt. Men vad betyder dessa bekanta ord?
Den söta smaken på vatten och lukten som spridit sig i hela rummet säger tydligt att varken socker eller de aromatiska ämnena i Köln försvann. Vad hände med det upplösta sockret och indunstade Köln?
Liknande frågor uppstod inför människor så fort de lärde sig att reflektera över de naturliga fenomenen som inträffade kring dem. Vad händer med en vätska när den förångas? Varför förvandlas fasta ämnen till vätskor när de värms upp och stelnar igen när de kyls? Hur förklarar jag att kropparna expanderar, när de värms upp, ökar i volym? Allt detta krävde ett svar, ockuperade människans undersökande sinne. Och redan för många årtusenden sedan uppstod idén att alla ämnen består av de minsta och därför osynliga partiklarna.
Upplösande, ämnet bryts upp i osynliga partiklar, som blandas med samma osynliga vattenpartiklar. Vätskepartiklar kommer från ytan och flyger bort och sprids i det omgivande utrymmet - vätskan avdunstar. Samma sak händer med eventuell förångningsvätska.
För fasta partiklar är partiklarna ordentligt sammankopplade, men under påverkan av värme försvagas bindningen mellan dem och det fasta ämnet förvandlas till en vätska. Kroppar expanderar vid uppvärmning eftersom avståndet mellan de osynliga partiklarna som de består av ökar.Antagandet av en sådan "granulär" struktur av ämnen gjorde det möjligt att förklara mycket många och mycket olika fenomen.
Först var det bara en djärv gissning. På dessa dagar var vetenskapen fortfarande i sin spädbarn och kunde varken bevisa förekomsten av osynliga partiklar eller undersöka dem. Men århundraden gick, och fönstret förvandlades till en grundlig vetenskaplig teori. Nu är läran om osynliga partiklar grunden för alla ämnesvetenskaper. Forskare har funnit helt obestridliga bevis för förekomsten av dessa partiklar och utvecklat geniala, exakta och tillförlitliga sätt att studera dem.
Så socker som kastas i vatten bryts upp i osynliga partiklar. Dessa partiklar kallas molekyler. Molekylerna är mycket små. Att mäta dem med vanliga mått på längd - centimeter eller millimeter - är detsamma som att mäta hårets tjocklek i kilometer. I en värld av osynliga partiklar accepteras deras enheter. Detta mått på längden kallas en Angstrom (med namnet på forskaren som använde den) och betecknas A. Det är lika med hundra miljoner centimeter.
Antalet molekyler även i en liten fläck av materia är enormt. Föreställ dig att du kastade ett enda korn med granulerat socker i Baikal-sjön. Om du nu "rör" sjön ordentligt så att sockermolekylerna är jämnt fördelade över dess volym, kommer det i varje liter Baikal-vatten att finnas mer än två hundra sockermolekyler. Och om molekylerna som utgör samma lilla kristall kunde fördelas lika till alla människor som bor på jorden, skulle alla ha två miljarder molekyler.
Varför är egenskaperna hos ämnen olika?
Vi känner till många olika ämnen: salt, krita, socker, vatten, koppar, järn, alkohol, vinäger och så vidare. Vi skiljer dessa ämnen i utseende, smak, lukt och andra karakteristiska tecken, egenskaper. Frågan uppstår: varför är egenskaperna hos ämnen olika? Varför är till exempel alkohol brandfarligt och vatten inte brännbart? Varför förgasas socker när den värms upp, men inte salt?
Om vi skulle kunna betrakta molekyler som har förstorats tiotals miljoner gånger, skulle vi se att molekylerna, oavsett hur små de är, i sin tur byggs från ännu mindre partiklar - atomer. Atomerna som utgör molekylen är nära sammankopplade och ordnade i en specifik ordning.
Jämför en vattenmolekyl med en sockermolekyl
En vattenmolekyl består av endast tre atomer, och i en mycket komplex sockermolekyl finns det mycket mer, storleken på dessa molekyler, deras vikt, det ömsesidiga arrangemanget av atomer i dem är olika. Detta är orsaken till skillnaden mellan ämnen; deras egenskaper är olika eftersom varje substans består av olika molekyler än alla andra ämnen. Och bara så länge som ämnets molekyler förblir oförändrade, tills deras struktur förändras, förblir substansen själv.
När vi löser upp socker bryter vi ner det i separata molekyler, men förstör inte det, skadar inte själva molekylerna och socker förblir socker, behåller dess egenskaper (till exempel söt smak). Tja, och om du går längre och bryter upp molekylerna? Vad blir då av socker?
Tja, det kan göras!
För att göra detta, värm bara sockret. Det kommer att smälta, mörkare, obehagligt luktande gaser kommer att släppas ut från det, och snart kommer bara lite litet poröst kol kvar från socker.Under påverkan av hög temperatur bryts sockermolekyler ner, och socker förvandlas till flera andra ämnen, vars egenskaper är helt annorlunda än sockers. Vissa av dem flyger bort i form av ångor och gaser, medan andra kvarstår i form av en kolhaltig rest. Förstörelsen av molekyler ledde till förstörelse av socker, till dess omvandling till andra ämnen.
Molekyler är inte bara försumbara korn eller droppar av ett ämne som skiljer sig från stora bitar och droppar endast i storlek. Det finns en signifikant skillnad mellan ett ämnes minsta korn, som endast består av ett fåtal molekyler, och en molekyl: ett korn kan delas in i delar utan att förstöra själva ämnet, detta kan inte göras med en molekyl.