Явление диффузии доказывает, что частицы, из которых состоит вещество, находятся в непрерывном движении. Это обусловливает еще одно интересное физическое явление – броуновское движение.

Английский ботаник Роберт Броун в 1827 г. изучал строение пыльцы растений. Наблюдая в микроскоп за крупинками пыльцы в капле воды, ученый с удивлением заметил, что пылинки хаотически перемещаются, словно живые. Беспорядочное движение мельчайших частиц в жидкой или газообразной среде называется броуновским движением.

Может быть, крупинки цветочной пыльцы и вправду могут двигаться без посторонней помощи? Давайте проверим это с помощью лабораторного эксперимента. Для этого вам понадобится микроскоп и немного черной туши.

Нанесите на предметное стекло каплю чистой воды и с помощью кисточки подкрасьте ее очень небольшим количеством черной туши, предварительно разведенной водой до светло-серого цвета. Накройте каплю покровным стеклом. Перемещая тубус микроскопа, добейтесь четкого изображения. Вы увидите, как черные частицы туши совершают самопроизвольное движение. Но ведь их-то точно нельзя назвать живыми! Подобный опыт поставил выдающийся французский ученый Ж.Б.Перрен. Он зарисовал движение частиц примерно так, как показано на рис. 36.

Рис. 36. Броуновское движение частиц туши в воде

Опыт Перрена стал еще одним убедительным доказательством существования молекул. Он показал, что причина броуновского движения состоит в непрерывном, никогда не прекращающемся движении молекул жидкости или газа. Разумеется, что крупинки твердого вещества во много раз больше молекул, которые нельзя увидеть в микроскоп. Однако они испытывают постоянные столкновения с молекулами жидкости, что и заставляет их перемещаться.

Молекулы веществ состоят из еще более мелких частиц – атомов. Атомы – это мельчайшие электронейтральные частицы, из которых состоят молекулы веществ.

Есть вещества, которые состоят не из молекул, а из атомов. К ним относятся алмаз, графит, кремний, кварц, сапфир и рубин. Из отдельных атомов состоят газы, которые называют благородными (гелий, неон). Модели кристаллических решеток некоторых веществ атомного строения и их образцы изображены на рис. 37.

Рис. 37. Кристаллические решетки и образцы: а – алмаз; б – графит; в – кварц

Многие вещества состоят не из молекул или атомов, а из ионов. Ионы – это положительно или отрицательно заряженные частицы, образовавшиеся из атомов. Поваренная соль, сода, марганцовка – это вещества, состоящие из ионов.

Модели кристаллических решеток веществ ионного строения и образцы соответствующих природных минералов вы можете рассмотреть на рис. 38.

Рис. 38. Модели кристаллических решеток и образцы природных минералов: а – фторид кальция (минерал флюорит); б – хлорид натрия (минерал галит)

В предыдущем эксперименте вы наблюдали диффузию «ароматных» молекул в воздухе. Нетрудно увидеть диффузию в водном растворе веществ, состоящих из ионов.

Задание-эксперимент. В стеклянный стакан или пол-литровую банку с водой бросьте несколько кристалликов марганцовки. Вскоре появятся малиновые разводы: вещество при растворении вызывает окраску воды (рис. 39). Через некоторое время цвет жидкости станет совершенно однородным.

Рис. 39. Диффузия окрашенных ионов вещества в водном растворе

На скорость диффузии веществ существенное влияние оказывает температура. Предыдущий эксперимент можно провести в двух сосудах, один из которых поместить в холодильник, второй оставить в комнате. Как вы думаете, в каком из сосудов раствор станет однородным быстрее?

Таким образом, по составу различают вещества молекулярного и немолекулярного строения.

1. Какие частицы называют молекулами, а какие – атомами?

Что такое диффузия? Как обнаруживается диффузия пахучих веществ? Почему мы чувствуем запахи на расстоянии?

Что такое ионы? Какие вещества состоят из ионов? Характерна ли диффузия для таких веществ?

Что такое броуновское движение? Как опытным путем смоделировать броуновское движение? Что доказывает это движение?

5. Какое оборудование нужно использовать для наблюдения броуновского движения?

Возьмите полстакана кипяченой воды и добавьте чайную ложку сахара. Не перемешивая содержимого стакана, попробуйте воду на вкус.

Постепенно при растворении кристалликов сахара молекулы этого вещества проникают между молекулами воды. Процессы растворения и диффузии ускоряются при перемешивании. Периодически пробуйте вкус раствора. Как он изменяется?