Номер 12, страница 299 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 7. Электрические взаимодействия. Параграф 36. Природа электричества - номер 12, страница 299.

Условие.

12. Расскажите о роли электрических взаимодействий в строении вещества.

Решение.

Электрические взаимодействия играют фундаментальную, определяющую роль в строении вещества на всех уровнях организации, от субатомного до макроскопического. По сути, почти все силы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, за исключением гравитации, являются проявлениями электромагнитных (электрических) сил.

На атомном уровне существование самого атома как стабильной системы обязано электрическому притяжению. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся вокруг него. Сила Кулона, описывающая взаимодействие между электрическими зарядами, удерживает электроны на своих орбитах, не давая им покинуть атом. Эта сила притяжения между ядром (заряд $+Ze$, где $\text{Z}$ – число протонов, $\text{e}$ – элементарный заряд) и электроном (заряд $-e$) описывается законом Кулона: $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$. Именно это взаимодействие определяет размеры атомов и их электронную структуру.

На молекулярном уровне электрические силы ответственны за образование химических связей, которые объединяют атомы в молекулы. Существуют различные типы химических связей, и все они имеют электрическую природу. Например, ионная связь возникает в результате электростатического притяжения между разноименно заряженными ионами, образующимися при передаче электронов. Ковалентная связь образуется, когда атомы "делят" одну или несколько пар электронов, которые притягиваются к ядрам обоих атомов. Металлическая связь характерна для металлов, где обобществленные электроны удерживают вместе положительные ионы металла в кристаллической решетке.

На макроскопическом уровне электрические взаимодействия проявляются как межмолекулярные силы. Эти силы слабее химических связей, но именно они определяют агрегатное состояние вещества (твердое, жидкое, газообразное) и многие его физические свойства, такие как температура кипения и плавления, вязкость, поверхностное натяжение. К таким силам относятся силы Ван-дер-Ваальса и водородные связи, которые возникают из-за взаимодействия между постоянными или наведенными диполями молекул. Например, в твердых телах (кристаллах) межмолекулярные силы удерживают молекулы в строго определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. В жидкостях эти силы позволяют молекулам находиться близко друг к другу, но при этом свободно перемещаться.

Таким образом, вся структура вещества, от стабильности отдельных атомов до формирования твердых тел и жидкостей, обусловлена электрическими взаимодействиями между составляющими его частицами: электронами и атомными ядрами.

Ответ: Электрические взаимодействия играют ключевую роль в строении вещества. На атомном уровне они удерживают электроны вокруг ядра, обеспечивая стабильность атомов. На молекулярном уровне электрические силы лежат в основе всех типов химических связей (ионных, ковалентных, металлических), объединяя атомы в молекулы и кристаллы. На макроскопическом уровне более слабые межмолекулярные электрические силы определяют агрегатное состояние вещества (твердое, жидкое, газообразное) и его физические свойства.