§ 2. Atom i cząsteczka

Substancje takie, jak woda, szkło, powietrze, wydają się pozornie jednolite. Nie dostrzegamy w nich żadnych cząstek składowych ani luk, nawet pod mikroskopem. Opierając się na takich obserwacjach można by uznać materię jako coś ciągłego.

Przy tym założeniu wiele zjawisk nie dałoby się jednak wytłumaczyć.

Dlaczego odrobina barwnika może zabarwić dużą ilość wody w kolbie ?

Dlaczego zapach perfum rozchodzi się po całym pokoju, gdy pozostawimy otwartą butelkę ?

Jak to się dzieje, że gazy poddane ciśnieniu zmniejszają swoją objętość i w pewnych warunkach mogą zamieniać się w ciecze ?

Te zjawiska, jak również wiele innych, możemy łatwo wytłumaczyć, jeżeli przyjmiemy, że materia ma budowę ziarnistą. Wszystkie substancje składają się z oddzielnych, niezmiernie małych cząsteczek, jakby ziarenek, pomiędzy którymi znajdują się puste miejsca. Cząsteczki te są w ustawicznym ruchu. Cząsteczki barwnika rozchodzą się między cząsteczkami wody i dlatego zabarwiają dużą jej ilość. Cząsteczki par perfum rozchodzą się w powietrzu i można wyczuć ich zapach daleko od naczynia z cieczą. Cząsteczki gazu poddanego ciśnieniu zbliżają się do siebie i dlatego objętość gazu się zmniejsza.

Już w starożytności, w V w. p.n.e., filozof grecki Demokryt, zastanawiając się nad budową materii, wyraził przypuszczenie, czyli hipotezę, że wszystkie substancje składają się z cząstek niewidzialnych i już dalej niepodzielnych. Te najdrobniejsze składowe cząstki materii nazwano atomami (z greckiego — niepodzielne). Ta genialna myśl Demokryta, rozwijana przez innych filozofów materialistycznych starożytności, stała się podstawą nauk przyrodniczych.

W roku 1808 uczony angielski John Dalton *) (czyt. Dżon Dalton; rys. 3) sformułował teorię atomistyczną, opartą już na wynikach wielu doświadczeń.

*) John Dalton, wielki fizyk i chemik angielski, był synem rzemieślnika. Już w 12 roku życia zaczął pracować zarobkowo. Nie mógł otrzymać systematycznego wykształcenia i był raczej samoukiem. Ogłosił wiele prac o gazach i parach. Był twórcą teorii atomistycznej.

-v. i

Założenia teorii atomistycznej Daltona brzmią: materia nie jest ciągła, lecz składa się z niezliczonej ilości pojedynczych, niezmiernie drobnych cząstek, zwanych atomami. Atom jest niepodzielny i trwały. Tylko całe atomy mogą łączyć się ze sobą. Każdy atom posiada określoną wielkość, masę i właściwości. Wszystkie atomy jednego rodzaju, np. atomy żelaza, są do siebie bliźniaczo podobne. Atomy różnych substancji są różne: inne są atomy siarki, a inne atomy miedzi.

Dalton przedstawiał atomy graficznie w postaci kółek opatrzonych różnymi znakami. Każdemu atomowi odpowiada pewna określona masa.

Wskutek połączenia atomów "* powstają cząsteczki, zwane ina- <*

czej drobinami lub molekułami. ----------

Nazwy te zostały wprowadzone          Rys. 3. John Dalton (1766—1844)

już przez następców Daltona.

1'oslugując się graficznym oznaczeniem atomów Dalton przedstawiał także sposób ich łączenia się, gdy tworzą cząsteczki (rys. 4).

CD • O ©. ©

Azot Węgiel Tlen Siarka Ołów

Tlenek węgla           Dwutlenek węgla

Rys. 4. Oznaczenia atomów i cząsteczek przez Daltona

Cząsteczka może składać się z dwu lub więcej atomów, zależnie od rodzaju substancji. Cząsteczki danej substancji posiadają wszystkie właściwości chemiczne tej substancji. Jedna cząsteczka wody posiada takie same właściwości chemiczne, jak każda ilość wody. Gdy jednak cząsteczkę tę rozdzielić na jej składniki: atomy wodoru i atom tlenu, żaden z nich już nie posiada właściwości wody.

6