Рух і взаємодія атомів і молекул

Всі речовини складаються з надзвичайно дрібних часток - молекул й атомів. Атоми й молекули перебувають у безперервному хаотичному русі.

Частки взаємодіють один з одним силами, що мають електричну природу. Гравітаційна взаємодія між частками дуже мала.

Рух молекул у різних тілах відбувається по-різному.

Молекули газів безладно рухаються з більшими швидкостями (сотні м/с) по всьому обсязі газу. Зіштовхуючись, вони відскакують друг від друга, змінюючи величину й напрямок швидкостей.

Молекули рідини коливаються біля рівноважних положень ( тому що розташований майже впритул друг до друга) і порівняно рідко перескакують із одного рівноважного положення в інше. Рух молекул у рідинах є менш вільним, чим у газах, але більше вільним, чим у твердих тілах.

У твердих тілах частки коливаються біля положення рівноваги.

Броунівський рух

З ростом температури швидкість часток збільшується, тому хаотичний рух часток прийнятий називати тепловим. Найбільш яскравим експериментальним підтвердженням подань теорії про безладний рух атомів і молекул є броуновскій рух. Це тепловий рух дрібних мікроскопічних часток, зважених у рідині або газі. Воно було відкрито англійським ботаніком Р. Броуном в 1827 р. Броуновскі частки рухаються під впливом безладних ударів молекул. Через хаотичний тепловий рух молекул ці удари ніколи не врівноважують один одного.

Броуновскій рух часток можна спостерігати навіч, цей дослід можна побачити на наступному відео:

Дифузія

Дифузія - це взаємне проникнення дотичних речовин друг у друга внаслідок теплового руху часток речовини дифузія відбувається в напрямку падіння концентрації речовини й веде до рівномірного розподілу речовини по всьому займаному їм обсягу (до вирівнювання хімічного потенціалу речовини).

Дифузія має місце в газах, рідинах і твердих тілах, причому дифундувати можуть як перебувають у них частки сторонніх речовин, так і власні частки (самодифузія).

Дифузія великих часток, зважених у газі або рідині (наприклад, часток диму або суспензії), здійснюється завдяки їх броунівському руху. Надалі, якщо спеціально не обговорено, мається на увазі молекулярна дифузія.

Найбільше швидко дифузія відбувається в газах, повільніше в рідинах, ще повільніше у твердих тілах, що обумовлено характером теплового руху часток у цих середовищах. На наступному відео можно побачити, як зміщуються дві рідини протягом  часу.

До дифузії відносять і розчинення  речовин

Поняття розчину

Розчинами називаються однорідні суміші, що містять не менш двох речовин. Можуть існувати розчини твердих, рідких і газоподібних речовин у рідких розчинниках, а також однорідні суміші (розчини) твердих, рідких і газоподібних речовин. Як правило, речовина, узята в надлишку, прийнято вважати розчинником, а компонент, узятий у недоліку - розчиненою речовиною.

Залежно від агрегатного стану розчинника розрізняють газоподібні, рідкі й тверді розчини.

Газоподібними розчинами є повітря й інші суміші газів.

До рідких розчинів відносять гомогенні суміші газів, рідин і твердих тіл з рідинами.

Твердими розчинами є багато сплавів, наприклад, металів один з одним, скла. Найбільше значення мають рідкі суміші, у яких розчинником є рідина. Найпоширенішим розчинником з неорганічних речовин, звичайно ж, є вода. З органічних речовин як розчинники використають метанол, этанол, диэтиловый ефір, ацетон, бензол й ін.

У процесі розчинення частки речовини, що розчиняється, під дією хаотично рухаючихся часток розчинника переходять у розчин, утворюючі в результаті безладного руху часток якісно нову однорідну систему. Здатність до утворення розчинів виражена в різних речовин у різному ступені. Одні речовини здатні змішуватися один з одним у будь-яких кількостях (вода й спирт), інші - в обмежені (хлорид натрію й вода).

Сутність процесу утворення розчину можна показати на прикладі розчинення твердої речовини в рідині.На відео можна побачини,як розчиняеться кристал перманганату калію у воді.

Розчинення протікає в такий спосіб: при внесенні в розчинник якої-небудь твердої речовини, наприклад, марганцівки, молекули, що перебувають на поверхні, у результаті коливального руху, що збільшується при зіткненні із частками розчинника, можуть відриватися й переходити в розчинник. Цей процес поширюється на наступні шари часток, які оголюються в кристалі після видалення поверхневого шару. Так поступово частки, що утворять кристал переходять у розчин.

Частки, що перейшли в розчин, внаслідок дифузії розподіляються по всьому обсязі розчинника.

На швидкість процесу дифузії впливає температура, тому що при збільшенні температури збільшується швидкість руху молекул.

Подібне явища спостерігається при розчиненні цукру в чаї - у холодному чаї це процес займає набагато більше часу.

Дифузія металів була доведена таким досвідом: 2 відшліфовані пластинки (свинцева і золота) були покладені одна на іншу й залишені під вантажем. Через кілька років у всіх частинах свинцевої пластинки були знайдені частки золота (і навпаки).