Молекула чистого природного каучука, из которого получают резину, состоит примерно из 75 000 атомов углерода и 100 000 атомов водорода. Так что, как видите, молекулы различных веществ сильно отличаются по своей величине. Так, размер молекулы воды измеряется миллиардными долями сантиметра. Молекула резины в тысячи раз больше. Форма молекул может быть так же самой разной: одни из них свернуты в клубочек, напоминающий футбольный мяч, а другие представляют собой длинные нити. Практически невозможно наглядно представить себе истинные размеры молекул. Всего лишь в 10 куб. см льда содержится более 300 миллионов миллиардов молекул (если записать это число цифрами, то получится тройка, после которой 20 нулей). Вдобавок не следует забывать, что большую часть этого куска льда занимает пустое пространство.
Можно ли взвесить молекулу?
Вес молекулы определяется учеными по относительной шкале. Он зависит от веса атомов, из которых она состоит. Вес атомов, в свою очередь, определяется количеством элементарных частиц — протонов и нейтронов, находящихся в ядре атома. Вес каждой из этих частиц по относительной атомной шкале равен единице. Возьмем молекулу воды, состоящую из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Водород является самым простым элементом, в ядре которого имеется лишь один протон, и поэтому его атомный вес равен единице. Атом кислорода содержит в своем ядре 8 протонов и 8 нейтронов. Следовательно, его вес равен 16 единицам по относительной шкале. Чтобы определить вес молекулы воды, надо сложить вес всех трех атомов. Проделав эту операцию, мы получим в ответе 18 единиц по относительной атомной шкале весов.
Что такое воздух?
Воздух окружает нас со всех сторон. Каждая щель, дырка, вообще любое пространство, не занятое ничем другим, заполнено воздухом. Каждый раз, делая вдох, вы заполняете воздухом свои легкие. Несмотря на то, что вы не видите воздуха, не можете попробовать его на вкус или осязать (во всяком случае в безветренную погоду), воздух отнюдь не является пустотой. Воздух представляет собой часть окружающей нас материи. Материя может быть твердой, жидкой или газообразной. Воздух почти всегда находится в газообразном состоянии. Однако воздух нельзя назвать газом, потому что в действительности он состоит из смеси определенных газов. Причем на два из них приходится 99 процентов от всего объема воздуха. В любом месте на Земле воздух состоит на 78 процентов из азота, а на 21 процент — из кислорода.
Кроме того, в нем всегда присутствует небольшое количество углекислого газа, выделяемого при дыхании живыми существами, в том числе и человеком. Остаток — менее одного процента — занимают редкие газы: аргон, гелий, криптон, ксенон и другие. Огромный воздушный океан простирается на много километров вверх над поверхностью Земли. Поскольку воздух является материей, сила земного притяжения удерживает его возле поверхности, не давая раствориться в космическом пространстве. Таким образом, хотя мы и не ощущаем этого, у воздуха есть вес. Он проявляется в давлении, которое воздух оказывает на наше тело со всех сторон.
То же самое произошло бы с вами, если бы вы очутились на морском дне, с той лишь разницей, что на вас давил бы не воздух, а вода. Если подняться над поверхностью Земли, например, взобраться на высокую гору или взлететь на самолете, то можно обнаружить, что по мере удаления от нее давление воздуха уменьшается. На высоте примерно в 13 км оно в 8 раз меньше, чем над уровнем моря. Ну а на высоте более 30 км оно практически отсутствует.
Что такое элементы?
Вся материя состоит из элементов. Элементы — это вещества, состоящие из атомов только одного вида. Многие элементы имеют сходство друг с другом, иногда даже весьма значительное, однако среди них нет двух абсолютно одинаковых. Например, водород и гелий оба являются газами без цвета, запаха и вкуса. Однако водород легче, чем гелий. Он горит в присутствии кислорода, а гелий — нет.
Элементы отличаются друг от друга атомным весом. Одни из них в обычных условиях являются твердыми веществами, другие — жидкостями, третьи — газами. При нагревании или охлаждении многие из них (почти все) могут переходить из одного состояния в другое. Некоторые элементы растворяются в воде, другие — нет. Эти и многие другие характеристики элементов называются их физическими свойствами. Элементы могут взаимодействовать друг с другом (за единичными исключениями), образуя различные вещества. Подобные взаимодействия называются химическими реакциями. Способность элемента вступать в ту или иную реакцию определяется его химическими свойствами.
В соответствии со своими физическими и химическими свойствами все элементы разделены на несколько групп. В них входят элементы с похожими свойствами. Эти группы все вместе составляют периодическую таблицу элементов Д. И. Менделеева. Она названа так в честь русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева, которому принадлежит идея создания этой таблицы. Порядок расположения элементов в таблице Д. И. Менделеева определяется их порядковым атомным номером. Порядковый номер элемента зависит от числа протонов — положительно заряженных частиц — в ядре атома данного элемента. Атом водорода содержит всего один протон и поэтому занимает в периодической таблице первое место. Некоторые элементы были названы в честь великих ученых, например, эйнштейний (Эйнштейн). Другие — в честь стран или определенных областей на земном шаре: германий (Германия), рутений (Россия), калифорний (Калифорния), скандий (Скандинавия). Третьи получили название благодаря своим особым свойствам: индий (из-за его ярко-синего цвета — цвета индиго). Множество элементов хорошо знакомы каждому: медь, железо, свинец, серебро, золото, алюминий, сера, ртуть, йод и многие другие.
Что такое металл?
Не так-то легко дать точный ответ на вопрос: «Что такое металл?» С точки зрения физических свойств, металл — это вещество, обладающее ярким блеском и хорошей проводимостью тепла и электричества. Однако эти свойства могут иметь и вещества, отнюдь не являющиеся металлами. Металлы сильно отличаются друг от друга по твердости, плотности, ковкости и тягучести. (Ковкость означает способность обрабатывать металл кузнечными молотами или прессами, а тягучесть — вытягивать его в проволоку.) У каждого металла имеется определенная температура плавления, а также способность образовывать сплавы с другими металлами.
При обычной комнатной температуре все металлы, кроме ртути, являются твердыми веществами. Некоторые металлы (например, золото) удается иногда найти в природе в чистом виде, однако большинство из них существует в естественных условиях только в виде соединений с другими элементами. Чаще всего они встречаются в виде сульфидов, оксидов, карбонатов и силикатов, обычно с примесями гранита и других горных пород. Многие металлы находят в рудах в комбинациях друг с другом. К ним относятся свинец, цинк, железо, медь, хром, никель и другие.
Некоторые из металлов настолько редки в природе, что для получения совсем небольшого количества, например, чистого радия рения, требуется переработать иногда десятки тонн руды. Отрасль промышленности, занятая получением чистых металлов и их сплавов из природного сырья, называется металлургией. Многие металлы в чистом виде обладают свойствами, мешающими использовать их для той или иной цели. Вот почему большинство из них применяется в виде сплавов или химических соединений.
