น้ำตาลที่ถูกโยนลงไปในน้ำจะหายไปหลังจากผ่านไปครู่หนึ่ง แต่คำที่คุ้นเคยเหล่านี้หมายความว่าอย่างไร
รสหวานของน้ำและกลิ่นที่แพร่กระจายไปทั่วห้องอย่างชัดเจนบอกว่าไม่มีน้ำตาลหรือสารอะโรมาติกของโคโลญหายไป เกิดอะไรขึ้นกับน้ำตาลละลายและโคโลญจ์ระเหย
คำถามที่คล้ายกันเกิดขึ้นต่อหน้าผู้คนทันทีที่พวกเขาเรียนรู้ที่จะสะท้อนปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นรอบตัวพวกเขา จะเกิดอะไรขึ้นกับของเหลวเมื่อระเหย? ทำไมของแข็งกลายเป็นของเหลวเมื่อถูกความร้อนและแข็งตัวอีกครั้งเมื่อเย็นลง? จะอธิบายได้อย่างไรว่าเมื่อถูกความร้อนร่างกายจะขยายตัวเพิ่มปริมาณ ทั้งหมดนี้ต้องการคำตอบครอบครองจิตใจของมนุษย์ และเมื่อหลายพันปีที่ผ่านมาแนวคิดนี้เกิดขึ้นว่าสารทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดและมองไม่เห็นดังนั้น
การละลายสารสลายตัวเป็นอนุภาคที่มองไม่เห็นซึ่งผสมกับอนุภาคที่มองไม่เห็นเหมือนกันของน้ำ อนุภาคของของเหลวจะหลุดออกมาจากพื้นผิวและลอยไปกระจายไปในอวกาศโดยรอบ - ของเหลวจะระเหยไป สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับของเหลวที่ทำให้กลายเป็นไอ
ในของแข็งอนุภาคจะถูกเชื่อมต่ออย่างแน่นหนา แต่ภายใต้การกระทำของความร้อนพันธะระหว่างพวกมันจะอ่อนตัวลงและของแข็งจะกลายเป็นของเหลว ร่างกายขยายตัวเมื่อถูกความร้อนเนื่องจากระยะห่างระหว่างอนุภาคที่มองไม่เห็นซึ่งประกอบขึ้นจะเพิ่มขึ้นการสันนิษฐานของโครงสร้าง“ สาร” ดังกล่าวทำให้สามารถอธิบายปรากฏการณ์มากมายและแตกต่างกันมาก
ตอนแรกมันเป็นเพียงการคาดเดาตัวหนา ในสมัยนั้นวิทยาศาสตร์ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและไม่สามารถพิสูจน์การมีอยู่ของอนุภาคที่มองไม่เห็นหรือตรวจสอบพวกมัน แต่ผ่านไปหลายศตวรรษและลางสังหรณ์กลายเป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่มีเหตุผล ตอนนี้หลักคำสอนของอนุภาคที่มองไม่เห็นเป็นพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ทุกเรื่อง นักวิทยาศาสตร์ได้พบหลักฐานที่ปฏิเสธไม่ได้อย่างสมบูรณ์สำหรับการมีอยู่ของอนุภาคเหล่านี้และพัฒนาวิธีที่ชาญฉลาดแม่นยำและเชื่อถือได้ในการศึกษาพวกเขา
ดังนั้นน้ำตาลที่โยนลงไปในน้ำจะแตกเป็นอนุภาคที่มองไม่เห็น อนุภาคเหล่านี้เรียกว่าโมเลกุล โมเลกุลมีขนาดเล็กมาก การวัดพวกมันด้วยการวัดความยาวปกติ - เซนติเมตรหรือมิลลิเมตร - จะเหมือนกับการวัดความหนาของผมในกิโลเมตร ในโลกของอนุภาคที่มองไม่เห็นหน่วยของพวกเขาได้รับการยอมรับ การวัดความยาวนี้เรียกว่าอังสตรอม (ตามชื่อของนักวิทยาศาสตร์ที่ประยุกต์ใช้) และถูกกำหนดให้ก. มันเท่ากับหนึ่งร้อยล้านของเซนติเมตร
จำนวนโมเลกุลแม้ในจุดเล็ก ๆ ของสสารมีขนาดใหญ่มาก ลองนึกภาพว่าคุณโยนน้ำตาลทรายเม็ดเดียวเข้าไปในทะเลสาบไบคาล ถ้าตอนนี้คุณ "กวน" ทะเลสาบอย่างทั่วถึงเพื่อให้โมเลกุลน้ำตาลกระจายอย่างทั่วถึงในปริมาตรจากนั้นในน้ำไบคาลทุกลิตรจะมีโมเลกุลน้ำตาลมากกว่าสองร้อยโมเลกุล และถ้าโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นผลึกเล็ก ๆ เดียวกันนั้นสามารถกระจายอย่างเท่าเทียมกันกับทุกคนที่อาศัยอยู่บนโลกดังนั้นแต่ละโมเลกุลก็จะมีสองพันล้านโมเลกุล
เหตุใดคุณสมบัติของสารจึงแตกต่างกัน
เรารู้สารต่าง ๆ มากมาย: เกลือ, ชอล์ก, น้ำตาล, น้ำ, ทองแดง, เหล็ก, แอลกอฮอล์, น้ำส้มสายชูและอื่น ๆ เราแยกความแตกต่างของสารเหล่านี้ในลักษณะรสชาติกลิ่นและสัญญาณลักษณะอื่น ๆ คุณสมบัติ คำถามเกิดขึ้น: ทำไมคุณสมบัติของสารถึงต่างกัน? ทำไมตัวอย่างเช่นแอลกอฮอล์ติดไฟได้และน้ำไม่ติดไฟ? ทำไมน้ำตาลถึงไหม้เกรียมเมื่อถูกความร้อน แต่ไม่ใช่เกลือ?
ถ้าเราสามารถพิจารณาโมเลกุลที่ขยายใหญ่ขึ้นหลายสิบล้านครั้งเราจะเห็นว่าโมเลกุลไม่ว่าจะถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคขนาดเล็ก - อะตอม อะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลนั้นเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดและจัดเรียงตามลำดับที่เฉพาะเจาะจง
เปรียบเทียบโมเลกุลน้ำกับโมเลกุลน้ำตาล
โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยอะตอมเพียงสามอะตอมเท่านั้นและในโมเลกุลน้ำตาลที่ซับซ้อนนั้นมีอีกมากมายขนาดของโมเลกุลเหล่านี้น้ำหนักของพวกมันและการจัดเรียงอะตอมของพวกมันต่างกัน นี่คือเหตุผลสำหรับความแตกต่างระหว่างสาร; คุณสมบัติของมันจะแตกต่างกันเนื่องจากแต่ละสสารประกอบด้วยโมเลกุลที่แตกต่างกันกว่าสารอื่น ๆ ทั้งหมด และตราบใดที่โมเลกุลของสารยังคงไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าโครงสร้างจะเปลี่ยนแปลง
เมื่อเราละลายน้ำตาลเราจะแบ่งมันออกเป็นโมเลกุลแยกกัน แต่อย่าทำลายอย่าทำลายโมเลกุลของตัวเองและน้ำตาลก็ยังคงเป็นน้ำตาลรักษาคุณสมบัติของมัน (เช่นรสหวาน) และถ้าคุณไปไกลกว่านี้และทำลายโมเลกุล? แล้วน้ำตาลจะเป็นอย่างไร?
ก็สามารถทำได้!
เมื่อต้องการทำเช่นนี้เพียงแค่ให้น้ำตาลร้อน มันจะละลายมืดและมีกลิ่นไม่พึงประสงค์จะถูกปล่อยออกมาจากมันและในไม่ช้าจะมีเพียงถ่านหินรูพรุนเล็ก ๆ ที่เหลือจากน้ำตาลเท่านั้นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงโมเลกุลน้ำตาลจะแตกตัวและน้ำตาลจะกลายเป็นสารอื่น ๆ อีกหลายคุณสมบัติที่แตกต่างจากน้ำตาลอย่างสิ้นเชิง บางคนก็บินไปในรูปแบบของไอระเหยและก๊าซในขณะที่คนอื่นยังคงอยู่ในรูปแบบของสารตกค้างที่เป็นคาร์บอน การทำลายโมเลกุลนำไปสู่การทำลายน้ำตาลเพื่อเปลี่ยนเป็นสารอื่น ๆ
โมเลกุลไม่ใช่แค่เพียงเศษเสี้ยวหรือหยดน้ำของสารที่แตกต่างจากชิ้นส่วนขนาดใหญ่และมีขนาดเพียงหยดเดียวเท่านั้น มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเม็ดเล็กที่สุดของสารประกอบด้วยโมเลกุลเพียงไม่กี่และโมเลกุล: เมล็ดสามารถแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนโดยไม่ทำลายสารตัวเองนี้ไม่สามารถทำได้ด้วยโมเลกุล