Ein Stück Zucker, das ins Wasser geworfen wird, verschwindet nach einer Weile - es wird unsichtbar. Aber was bedeuten diese vertrauten Wörter?

Der süße Geschmack von Wasser und der Geruch, der sich im ganzen Raum ausbreitete, zeigen deutlich, dass weder Zucker noch die aromatischen Substanzen des Kölns verschwunden sind. Was ist mit dem gelösten Zucker und dem eingedampften Köln passiert?

Ähnliche Fragen stellten sich vor den Menschen, sobald sie lernten, über die um sie herum auftretenden Naturphänomene nachzudenken. Was passiert mit einer Flüssigkeit, wenn sie verdunstet? Warum verwandeln sich Feststoffe beim Erhitzen in Flüssigkeiten und verfestigen sich beim Abkühlen wieder? Wie kann man erklären, dass sich die Körper beim Erhitzen ausdehnen und an Volumen zunehmen? All dies erforderte eine Antwort, die den forschenden Geist des Menschen beschäftigte. Und schon vor vielen Jahrtausenden entstand die Idee, dass alle Substanzen aus den kleinsten und damit unsichtbaren Partikeln bestehen.

Beim Auflösen zerfällt die Substanz in unsichtbare Partikel, die mit denselben unsichtbaren Wasserpartikeln gemischt werden. Flüssigkeitsteilchen lösen sich von ihrer Oberfläche und fliegen weg, zerstreuen sich im umgebenden Raum - die Flüssigkeit verdunstet. Das gleiche passiert mit jeder verdampfenden Flüssigkeit.

Bei Festkörpern sind die Partikel fest miteinander verbunden, aber unter dem Einfluss von Wärme schwächt sich die Bindung zwischen ihnen ab und der Feststoff verwandelt sich in eine Flüssigkeit. Körper dehnen sich beim Erhitzen aus, weil der Abstand zwischen den unsichtbaren Partikeln, aus denen sie bestehen, zunimmt.Die Annahme einer solchen „körnigen“ Struktur von Substanzen ermöglichte es, sehr viele und sehr unterschiedliche Phänomene zu erklären.

Anfangs war es nur eine kühne Vermutung. Damals steckte die Wissenschaft noch in den Kinderschuhen und konnte weder die Existenz unsichtbarer Teilchen beweisen noch untersuchen. Aber Jahrhunderte vergingen und die Vermutung wurde zu einer streng fundierten wissenschaftlichen Theorie. Nun ist die Lehre von unsichtbaren Teilchen die Grundlage aller Materiewissenschaften. Wissenschaftler haben völlig unbestreitbare Beweise für die Existenz dieser Partikel gefunden und geniale, genaue und zuverlässige Methoden entwickelt, um sie zu untersuchen.

In Wasser geworfener Zucker zerfällt also in unsichtbare Partikel. Diese Teilchen werden Moleküle genannt. Die Moleküle sind sehr klein. Das Messen mit den üblichen Längenmaßen - Zentimeter oder Millimeter - entspricht dem Messen der Haardicke in Kilometern. In der Welt der unsichtbaren Teilchen werden ihre Einheiten akzeptiert. Dieses Längenmaß wird Angström genannt (mit dem Namen des Wissenschaftlers, der es angewendet hat) und mit A bezeichnet. Es entspricht einem Hundertmillionstel Zentimeter.

Die Anzahl der Moleküle selbst in einem winzigen Materiestück ist riesig. Stellen Sie sich vor, Sie haben ein einziges Körnchen Kristallzucker in den Baikalsee geworfen. Wenn Sie den See jetzt gründlich „umrühren“, damit die Zuckermoleküle gleichmäßig über das gesamte Volumen verteilt sind, enthält jeder Liter Baikalwasser mehr als zweihundert Zuckermoleküle. Und wenn die Moleküle, aus denen derselbe winzige Kristall besteht, gleichmäßig auf alle auf der Erde lebenden Menschen verteilt werden könnten, hätte jedes zwei Milliarden Moleküle.

Warum unterscheiden sich die Eigenschaften von Substanzen?

Wir kennen viele verschiedene Substanzen: Salz, Kreide, Zucker, Wasser, Kupfer, Eisen, Alkohol, Essig und so weiter. Wir unterscheiden diese Substanzen in Aussehen, Geschmack, Geruch und anderen charakteristischen Zeichen, Eigenschaften. Es stellt sich die Frage: Warum unterscheiden sich die Eigenschaften von Substanzen? Warum ist beispielsweise Alkohol brennbar und Wasser nicht brennbar? Warum ist Zucker beim Erhitzen verkohlt, aber kein Salz?

Wenn wir Moleküle betrachten könnten, die zig Millionen Mal vergrößert wurden, würden wir sehen, dass die Moleküle, egal wie klein sie sind, wiederum aus noch kleineren Teilchen - Atomen - aufgebaut sind. Die Atome, aus denen das Molekül besteht, sind eng miteinander verbunden und in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet.

Vergleichen Sie ein Wassermolekül mit einem Zuckermolekül

Ein Wassermolekül besteht nur aus drei Atomen, und in einem sehr komplexen Zuckermolekül gibt es viel mehr, die Größen dieser Moleküle, ihr Gewicht und die gegenseitige Anordnung der Atome in ihnen sind unterschiedlich. Dies ist der Grund für den Unterschied zwischen Substanzen; Ihre Eigenschaften sind unterschiedlich, da jede Substanz aus anderen Molekülen besteht als alle anderen Substanzen. Und nur solange die Moleküle der Substanz unverändert bleiben, bis sich ihre Struktur ändert, bleibt die Substanz selbst.

Wenn wir Zucker auflösen, zerlegen wir ihn in separate Moleküle, zerstören ihn jedoch nicht, beschädigen die Moleküle selbst nicht und Zucker bleibt Zucker, behält seine Eigenschaften (z. B. süßer Geschmack). Nun, und wenn Sie weiter gehen und die Moleküle aufbrechen? Was wird dann aus Zucker?

Nun, es kann getan werden!

Dazu einfach den Zucker erhitzen. Es wird schmelzen, dunkler werden, unangenehm riechende Gase werden von ihm freigesetzt, und bald wird nur noch wenig leichte poröse Kohle aus Zucker übrig sein.Unter dem Einfluss hoher Temperaturen zerfallen Zuckermoleküle und Zucker wird zu mehreren anderen Substanzen, deren Eigenschaften sich von denen von Zucker völlig unterscheiden. Einige von ihnen fliegen in Form von Dämpfen und Gasen weg, während andere in Form eines kohlenstoffhaltigen Rückstands verbleiben. Die Zerstörung von Molekülen führte zur Zerstörung von Zucker, zu seiner Umwandlung in andere Substanzen.

Moleküle sind nicht nur vernachlässigbare Körner oder Tröpfchen einer Substanz, die sich von großen Stücken und Tröpfchen nur in der Größe unterscheiden. Es gibt einen signifikanten Unterschied zwischen dem kleinsten Korn einer Substanz, das nur aus wenigen Molekülen besteht, und einem Molekül: Ein Korn kann in Teile geteilt werden, ohne die Substanz selbst zu zerstören, dies kann nicht mit einem Molekül erfolgen.