Ещё в древности люди задумывались о том, из чего всё состоит. Опустим самые примитивные гипотезы вроде четырёх стихий и перейдём сразу к мельчайшим частицам, из которых, как из конструктора, можно собрать любые макроскопические тела. По современным представлениям, хотя истоки теории о строении вещества идут в XIX век, молекулярно-кинетическая теория (МКТ) объясняет строение и взаимодествие частиц вещества. Под частицами в теории понимаются атомы, молекулы, ионы без разделения на типы (это пока не важно).

Основные положения МКТ:

1. Все вещества состоят из частиц (молекул, атомов), между которыми существуют промежутки.

2. Все частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом (беспорядочном) движении.

3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания.

Атомы и молекулы вещества настолько малы, что непосредственно увидеть их даже при помощи сильного оптического микроскопа невозможно. А в XIX веке, когда теория была разработана, других инструментов ещё не было. Поэтому доказательства этих положений теории могли быть только косвенными. Какие же они?

Доказательства положений МКТ

 1. Тепловое расширение тел

При нагревании все тела расширяются. Объяснить это явление можно, если предположить, что внутри тел есть крошечные частица (1), разделённые промежутками (1), которые беспорядочно двигаются (2). Если тело нагрели, то частицы будут двигаться быстрее, и расстояния между ними увеличатся. Что приведёт к увеличению размера тела.

2. Диффузия — явление проиникновения частиц одного вещества между частицами другого. Если бы не было частиц, то и явления бы не было. Самопроизвольное перемещение частиц при диффузии свидетельствует о том, что частицы движутся (2).

Симулятор скорости диффузии

Измените температуру с помощью ползунка и наблюдайте за скоростью перемешивания молекул

3. Броуновское движение. Не путайте с тепловым движением! (Тепловое — это когда движутся сами частицы вещества.) При броуновском движении движутся макроскопические частицы, которые находятся под ударами частиц среды. Например, споры растения в воде — их ударяют окружающие молекулы. Или пылинки в воздухе — они движутся под действием молекул окружающего воздуха.

Раз движутся, то доказывают верность (2) положения МКТ.

4. Упругие свойства тел. При растяжении тела его частицы стремяться вернуться в исходное состояние, то есть притягиваются друг к другу (3). При сжатии это же условие действует в обратную сторону — частицы отталкиваются и не дают сжать тело сверх меры.

5. Наблюдение в электронный микроскоп. В таких микроскопах при значительно большем увеличении, чем в оптическом микроскопе, получается компьютерное изображение атомов и молекул. И можно непосредственно убедиться в их существовании.

 Атомы и молекулы

Атом — наименьшая единица химического элемента, которая сохраняет его свойства. 

Молекула — это мельчайшая частица вещества. Молекулы могут состоять из нескольких атомов одного и того же или разных элементов.

В начале XX в. французский физик Жан Перрен смог вычислить массу самого лёгкого атома — водорода. Она оказалась равна 1,6·10^–27  кг.

Размеры атомов также определили. Они оказались очень маленькими, порядка 10^-10 м. Но молекулы могут включать в себя настолько большое число атомов, что становятся видимыми.

Молекула ДНК