Номер 3, страница 118 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

3. Какие доказательства существования молекул вы знаете?

Существование молекул — мельчайших частиц вещества, определяющих его химические свойства, — подтверждается большим количеством косвенных и прямых доказательств.

Броуновское движение

Это непрерывное, хаотичное движение микроскопических частиц (например, пыльцы растений), взвешенных в жидкости или газе. Наблюдать его можно в обычный микроскоп. Причиной этого движения являются постоянные и беспорядочные удары молекул среды (воды, воздуха) по частице. Поскольку молекул много и они движутся хаотично, их удары о частицу с разных сторон никогда не уравновешивают друг друга полностью. Это приводит к тому, что частица "скачет" в случайных направлениях. Броуновское движение — это прямое следствие и наглядное подтверждение теплового движения молекул.

Диффузия

Это явление самопроизвольного взаимного проникновения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого. В результате этого процесса происходит выравнивание концентраций веществ по всему объему. Примерами могут служить распространение запаха духов в комнате или постепенное окрашивание воды, в которую добавили каплю красителя, даже без перемешивания. Диффузия была бы невозможна, если бы вещество не состояло из отдельных, постоянно движущихся частиц — молекул.

Свойства газов

Газы обладают свойствами, которые легко объяснить с точки зрения молекулярной теории. Во-первых, они легко сжимаются, что свидетельствует о наличии значительных пустых пространств между их молекулами. Во-вторых, газы способны неограниченно расширяться, стремясь занять весь предоставленный им объем. Это доказывает, что их молекулы находятся в непрерывном беспорядочном движении и слабо связаны друг с другом.

Законы химии

Фундаментальные законы химии, установленные в XVIII–XIX веках, являются мощным косвенным доказательством. Закон постоянства состава утверждает, что любое чистое вещество всегда имеет один и тот же состав, независимо от способа его получения. Например, молекула воды всегда состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, что записывается формулой $H_2O$. Закон кратных отношений также находит простое объяснение только в том случае, если считать, что атомы соединяются в молекулы в простых целочисленных соотношениях.

Прямое наблюдение

В XX веке с изобретением приборов с высоким разрешением стало возможным "увидеть" отдельные атомы и молекулы. Электронные микроскопы позволяют получать изображения крупных макромолекул (белков, ДНК). Сканирующие туннельные микроскопы (СТМ) и атомно-силовые микроскопы (АСМ) дают возможность не только визуализировать отдельные атомы и молекулы на поверхности, но и манипулировать ими. Это самое прямое и неопровержимое доказательство реальности молекул.

Рентгеноструктурный анализ

Этот метод исследования позволяет с высокой точностью определять пространственное расположение атомов в кристаллическом веществе. Анализируя картину рассеяния рентгеновских лучей на кристалле, учёные строят трёхмерную модель его элементарной ячейки, что позволяет определить структуру молекул, длины химических связей и углы между ними. Этот метод дал знание о строении огромного количества веществ.

Ответ: Доказательствами существования молекул являются: броуновское движение, явление диффузии, физические свойства газов (сжимаемость, расширяемость), законы химии (закон постоянства состава, закон кратных отношений), а также данные современных экспериментальных методов, таких как прямые наблюдения в сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопах и рентгеноструктурный анализ.