Определение притяжения и отталкивания молекул в физике в 7 классе

Все материальные объекты состоят из устойчивых, электрически нейтральных частиц — молекул. Они способны притягиваться и отталкиваться, не позволяя физическому телу распасться на отдельные атомы. От межмолекулярного взаимодействия зависят основные свойства материального строения. Тема «Притяжение и отталкивание молекул» изучается в 7 классе на уроках физики.

Оглавление:

• Зависимость притяжения от расстояния
• Краткое описание межмолекулярного взаимодействия
• Основные разновидности
• Явление смачивания
• Практические опыты

Зависимость притяжения от расстояния

Для определения сил притяжения важно знать, на каком расстоянии находятся молекулы. Если частицы расположены на большой дистанции, возникают 3 эффекта:

1. Дисперсионный. Во время вращения электронов вокруг ядра возникают диполи — идеализированные системы, состоящие из разноименных точечных зарядов. Если эти структуры обращены друг к другу положительными и отрицательными зарядами, между молекулами появляется магнитное поле. В результате образуется сила притяжения, укрепляющая связи между диполями.
2. Ориентационный. Если молекулы состоят из ионов с разноименными зарядами, они обращены друг к другу противоположно заряженными частями. В результате возникает диполь-дипольное взаимодействие. Ориентационный эффект притяжения характерен для кислот, состоящих из иона водорода и неметалла с отрицательным зарядом.
3. Индукционный. Частица, находящаяся в электромагнитном поле, поляризуется. Изменяется направление колебания излучения, что приводит к сосредоточению электронов на 1 стороне. В результате взаимодействия поляризованных частиц образуется индуцированный диполь. Увеличение энергии дипольного взаимодействия обуславливается зарядом электрически нейтральных частиц.

Если молекулы находятся на близком расстоянии, их электронные облака перекрываются. В результате частицы начинаются отталкиваться друг от друга.

По принципу взаимодействия одноименных зарядов расстояние между молекулами постепенно увеличивается. Примерами отталкивания молекул являются штамповка, ковка, сжатие рессора в машине и натяжения тетивы.

Краткое описание межмолекулярного взаимодействия

Чтобы понять, почему молекулы притягиваются и отталкиваются, нужно знать строение физических тел. Мельчайшие частицы вещества состоят из атомов. Их количество зависит от вещества, из которого состоит материальный объект. Количество атомов основных химических элементов указано в периодической таблице Д. И. Менделеева. Молекулы вещества постоянно перемещаются. Скорость движения частиц зависит от температуры физического тела.

В зависимости от характера межмолекулярных связей, выделяют следующие разновидности веществ:

1. Твердые: молекулы расположены на близком расстоянии. В результате их взаимодействия могут возникать интенсивные колебания вокруг положения равновесия. Атомы образуют кристаллическую решетку, где частицы расположены в закономерном порядке. По этой причине твердые вещества называются кристаллами. Если молекулы расположены не по порядку, физическое тело будет являться аморфным. В кристаллической решетке между частицами наблюдается сильное притяжение, поэтому твердые вещества способны сохранять свою форму и объем.
2. Жидкие: расстояние между мельчайшими частицами выше, чем в телах с кристаллической решеткой. Молекулы жидкостей способны совершать колебательные движения и изменять положение равновесия. В жидких веществах частицы расположены на разных позициях. Между ними возникают промежутки разного размера. Из-за постоянной смены положения равновесия жидкости имеют форму вытянутой капли.
3. Газообразные: мельчайшие частицы размещены на дальнем расстоянии. Благодаря наличию большого количества свободного пространства они могут двигаться, сталкиваясь друг с другом. По этой причине газы могут легко сжиматься. Притяжение в газообразных веществах практически отсутствует. По этой причине они не сохраняют свою форму и объем.

Во всех средах может возникать диффузия. Это явление представляет собой смешивание молекул тел, состоящих из различных химических элементов. В результате расстояние между мельчайшими частицами изменяется. Чем меньше дистанция между молекулами, тем сильнее они притягиваются.

Притяжение между мельчайшими частицами проявляется заметно, если выполняется следующее условие: расстояние между молекулами меньше, чем их размеры.

Основные разновидности

Выделяют следующие виды притяжения между частицами веществ:

1. Электростатическое: проявляется на большом расстоянии. Является одним из самых слабых разновидностей межмолекулярного взаимодействия. Электростатическое притяжение характеризуется полярностью и поляризуемостью частиц.
2. Донорно-акцепторное: проявляется во время химических реакций и при смене агрегатного состояния. Оно лежит в основе каталитических процессов и определяется количеством ионов в веществе. В результате донорно-акцепторного взаимодействия образуются новые растворы.

Для определения разновидности притяжения необходимо знать основные типы межмолекулярного взаимодействия и учитывать заряд поляризованных атомов.

Сильное притяжение возникает при взаимодействии водорода и неметаллов. В этом случае возникает молекулярная водородная связь. Ее энергия составляет 40 кДж/моль. Этот параметр зависит от содержания водорода в веществе и электроотрицательности неметалла. Водородная связь является одной из основных тем для доклада по химии в 7 классе. Ученикам необходимо знать ее роль в ассоциации частиц, процессах кристаллизации и растворения, электрической диссоциации и формировании кристаллогидратов.

Явление смачивания

Примером притяжения и отталкивания молекул может служить явления смачивания. Если смочить стеклянные поверхности 2 физических тел и плотно прижать их друг к другу, возникнет сила притяжения. Для демонстрации явления смачивания можно использовать 2 стеклянных рамы, смоченные несколькими каплями воды. После отсоединения физических тел на обеих поверхностях будет присутствовать жидкость. Это значит, что между частицами стекла и воды возникло взаимное притяжение. При отсутствии смачивания молекулы жидкостей и твердых тел не могут притягиваться друг к другу. В этом случае стеклянные поверхности останутся сухими.

Практические опыты

Явления взаимного притяжения и отталкивания молекул можно наблюдать при помощи практических опытов. Самым популярным из них является эксперимент с сухой одеждой. Если ткань не наэлектризована, она не будет плотно прилегать к коже человека. Мокрая одежда прилипает к человеческому телу. Аналогичный эффект наблюдается при смачивании листов бумаги и расплавлении листов железа.

Существование взаимного притяжения между частицами можно доказать при помощи сцепления свинцовых цилиндров. Если прижать тела друг другу, они не будут притягиваться. Чтобы притяжение между молекулами возникло, нужно обработать поверхность свинцовых цилиндров стругом — изогнутым ножом с рукояткой. С помощью этого инструмента нужно заточить торцы физических тел. После этого процесса необходимо отполировать свинцы и повторно прижать их друг к другу. Возникают силы притяжения.