Фізичні тіла. Матеріали. Речовини. Молекули, атоми

Щоб про щось довідатися, потрібно вже щось знати.

Станіслав Лем

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

• розвинути уявлення про фізичні тіла, речовини, матеріали, молекули, атоми;

• наводити приклади фізичних тіл, матеріалів, з яких вони виготовлені, та речовин у їхньому складі.

Рис. 4.1. Терези - фізичне тіло. На їхніх шальках - цукерки. Поміркуйте, чи є цукерки фізичними тілами. За допомогою яких приладів та інструментів вимірюють розміри і масу тіл?

Що вам відомо з курсу природознавства та повсякденного життя про фізичні тіла, речовини, матеріали? Передусім те, що всі фізичні тіла (предмети) мають форму, розмір, об’єм, масу (рис. 4.1).

Порівняйте цукерки на шальках терезів за формою, розміром, об’ємом, масою. Чому, на вашу думку, льодяники мають різний колір і смак?

З давніх-давен людина виготовляє різноманітні предмети (фізичні тіла) з різних матеріалів. Деревина, мармур, глина, граніт, шкіра та багато інших - матеріали природного походження (рис. 4.2).

Рис. 4.2. 1. Дерев’яна еко-іграшка. 2. Пам’ятник княгині Ользі, святому апостолу Андрію Первозваному та просвітителям Кирилу і Мефодію (Київ). Фігури композиції виготовлено з мармуру

Кварц - поширена на нашій планеті корисна копалина. Це ви знаєте з курсу географії (рис. 4.3, 1). Його використовують у виробництві напівпровідників, елементів світлових діодів, рідкокристалічних панелей, волоконної оптики тощо (рис. 4.3, 2-5).

Рис. 4.3. 1. Природний кристал кварцу. 2. Монокристал кварцу, вирощений у штучних умовах, має високий ступінь чистоти й досконалу будову. 3. Волоконна оптика - одна з найсучасніших і високотехнологічних галузей промисловості. Елементи світлових діодів (4) та рідкокристалічні панелі телевізорів (5) виготовляють з використанням кварцу

Чавун, бронза, цемент, скло, папір, поліетилен, кевлар - матеріали, створені людиною (рис. 4.4). Тому їх називають штучними.

Рис. 4.4. 1. Новітні на той час (1901-1902) матеріали - цемент і бетон - було використано під час зведення будинку з химерами в Києві. 2. Міцність та еластичність кевлару зумовили його використання для виготовлення засобів індивідуального захисту, наприклад бронежилетів

Чому люди почали виготовляти штучні матеріали? Це зумовлено тим, що із часом кількість та якість природної сировини не могли задовольнити потреб промисловості, яка почала стрімко розвиватися. До того ж штучні матеріали багато в чому не поступаються природним, а за деякими властивостями - кращі за них. Приміром, нейлонові канати вдвічі міцніші за конопельні, не гниють. У матеріалів природного походження також є переваги порівняно зі штучними (які саме?).

Наведіть кілька прикладів матеріалів різного походження.

Із чого складаються матеріали? До їхнього складу входять речовини - одна або кілька. Наприклад, целюлоза - речовина, яка є головним складником деревини. Із целюлози виготовляють папір, вату, тканини. До складу паперу, окрім целюлози, можуть входити крохмаль, сполуки Алюмінію, Титану тощо.

ЦікаВо і пізнаВально

Лабораторія лісової продукції Лісової служби США відкрила дослідний завод із виробництва нанокристалічної целюлози з деревних відходів. Новий матеріал значно дешевший, міцніший і жорсткіший за кевлар і вуглеволокно, до того ж вироби з нього дуже легкі. Його використовуватимуть у виробництві легкої броні і броньованого скла, електроніки, медичної техніки, побутових товарів, у автомобіле- та авіабудуванні.

Будь-яка речовина має масу та об’єм. Речовини стають матеріалами тоді, коли з них виготовляють предмети (фізичні тіла). З одного й того самого матеріалу можна виготовити різні предмети. Також для виготовлення предмета можна використати різні матеріали (наведіть приклади).

Речовини можуть перебувати в різних агрегатних станах. Розглянемо їх на прикладі води. Ви добре знаєте, що за атмосферного тиску в певному

інтервалі температур ця речовина є рідиною. За 0 °С вона перетворюється на лід, за 100 °С - кипить і стає парою (рис. 4.5). Хмари - не лише газува-та вода. Окрім водяної пари, у хмарах є кристалики льоду і сконденсовані крапельки води.

З курсу природознавства вам відомо, що речовини у твердому стані зберігають форму та об’єм. Рідини - текучі, не зберігають форми, а лише об’єм, утворюють поверхню. Гази не зберігають форми і заповнюють увесь доступний їм простір. Чим це зумовлено? Агрегатний стан речовини залежить від розташування, особливостей руху і взаємодії її структурних частинок. У прикладі з водою - молекул, сили притягання між якими порівняно слабкі.

За рисунком 4.5 порівняйте розміри молекул води з відстанями між ними у різних агрегатних станах. Чи змінюється склад молекул води внаслідок переходу з одного агрегатного стану до іншого?

Кристали графіту та алмазу складаються з атомів Карбону, міцно сполучених один з одним (рис. 4.6). Унаслідок цього їхні температури плавлення

і кипіння становлять кілька тисяч градусів. Саме тому графіт є матеріалом для виготовлення плавильних тиглів.

Графіт легко розшаровується на лусочки. За рисунком 4.6 поясніть, для чого застосовують цю властивість.

Найтвердішу речовину - алмаз - використовують для виготовлення різальних і шліфувальних інструментів. Ці приклади доводять, що використання речовин як матеріалів зумовлено їхніми властивостями. Більше про атоми й молекули, властивості речовин і методи їх вивчення ви дізнаєтеся з наступних параграфів. Адже знаючи склад, будову і властивості речовин, зможете правильно їх використовувати в повсякденному житті.

ПРО ГОЛОВНЕ

Фізичні тіла (предмети) мають форму, розмір, об’єм, масу.

Предмети (фізичні тіла) виготовляють із матеріалів.

Штучні матеріали створює людина.

До складу матеріалів входять речовини - одна або кілька.

Будь-яка речовина має масу та об’єм.

Речовини можуть перебувати в різних агрегатних станах.

Унаслідок переходу з одного агрегатного стану до іншого склад речовин не змінюється.

Знання складу, будови і властивостей речовин потрібні для правильного використання їх у повсякденному житті.

Перевірте себе

1. Які характеристики притаманні фізичним тілам?

2. Наведіть приклади фізичних тіл.

3. Із чого складаються матеріали?

4. Яка істотна ознака речовини?

5. Коли речовина стає матеріалом?

6. У яких агрегатних станах можуть перебувати речовини?

7. Що змінюється внаслідок переходу речовини з одного агрегатного стану до іншого? (Щоб відповісти на це запитання, уважно роздивіться рисунок 4.5.)

8. Який склад молекул води? Чи міцні зв’язки між ними?

9. З яких частинок складаються кристали графіту й алмазу? Чи міцні зв’язки між цими частинками?

Застосуйте свої знання й уміння

10. Чому люди почали виготовляти штучні матеріали?

11. Які матеріали доцільніше використовувати - природного походження чи штучні? 12*. Чому температура плавлення води значно менша, ніж графіту?

13*. Чому за твердістю лід істотно поступається алмазу?

14. Чому графіт використовують як тверде мастило?

15*. Чому графіт і алмаз мають різні властивості? (Щоб відповісти на це запитання, уважно роздивіться рисунок 4.6.)

16. Чи може вода бути матеріалом? За якої умови?

17. Для чого потрібно вивчати склад, будову і властивості речовин?

Творча майстерня

18. Дослідіть предмети у вашій оселі. З’ясуйте, з яких матеріалів вони зроблені, які речовини є складниками цих матеріалів. Обґрунтуйте, чому саме ці речовини й матеріали використано для їхнього виготовлення. Підготуйте презентацію «У світі фізичних тіл, матеріалів, речовин».

19. Дізнайтеся про новітні матеріали та їхнє застосування і підготуйте для своїх однокласників стисле повідомлення.

Дізнайтеся більше про матеріали, речовини, молекули, атоми (с. 176).

Це матеріал з підручника Хімія 7 клас Лашевська