بخش اول – ماده و تغييرات آن
فصل اول – ماده و ويژگي هاي آن : ساختار ماده

همه ي مواد از ذره هاي بسيار كوچكي به نام اتم ساخته شده اند. اين سخن را نخستين بار دموكريت دانشمند يوناني حدود 2300 سال پيش گفته است او با انديشيدن به آنچه در پيرامون خود مشاهده مي كرد، نتيجه گرفت كه ماده از كنار هم قرار گرفتن تعداد زيادي ذره هاي بسيار كوچك ساخته مي شود. دموكريت اين ذره هاي بسيار كوچك را اتم ناميد (اتم در زبان يوناني به معناي تجزيه ناپذير است) چون دموكريت عقيده داشت اتم ما از ذره هاي كوچكتر ديگري ساخته نشده اند، بنابراين نمي توان آن ها را شكست به اين علت اين ذره ها را غيرقابل شكستن يا اتم نام نهاد. دموكريت براي هر اتم شكلي نيز در نظر گرفت.

شكل اتم هاي سازنده مواد مختلف با هم فرق دارند. براي مثال اتم هاي مواد ترش به شكل لوزي هستند و لبه هاي تيز و برنده اي دارند. در حالي كه اتم هاي آب كروي شكل هستند.
دو هزار سال پيش پس از دموكريت، يك دانشمند انگليسي به نام جان دالتون مطالعه پيرامون ماده را دنبال كرد . او پس از آشنايي با عقايد دموكريت، ضمن اجراي چندين آزمايش روي مواد گوناگون در عمل به ذره اي بودن ساختار ماده پي برد. دالتون با پذيرش اتم با عنوان كوچكترين ذره سازنده مواد و با اين فرض كه اتم ها، گوي هاي توپري هستند، به توجيه علت تفاوت در رفتار مواد مختلف پرداخت و به نتايج مهمي نيز دست يافت.
1 – جرم و حجم اتم هاي يك عنصر با جرم و حجم اتم هي ديگر عنصرها تفاوت دارند.
2 – اتم هاي يك عنصر را نمي توان شكست و به اتم عنصرهاي ديگر تبديل كرد
3 – اتم ها را نمي توان به وجود آورد و نمي توان از ميان برد
4 – اتم عنصرهاي مختلف با يكديگر مي پيوندند و تركيب ها را به وجود مي آورند دالتون عنصر را ماده اي تصور مي كرد كه از يك نوع اتم ساخته شده است و تركيب را ماده اي مي دانست كه ذره هاي آن را از اتصال دو يا چند نوع اتم مختلف تشكيل شده اند.
امروزه نادرست بودن برخي از نتيجه گيريهاي دالتون آشكار شده است. با اين حال نظريه ي او توانست زمينه پيشرفت چشم گيري را در شناخت ساختار ماده فراهم آورد.

  اندازه يك اتم :

در اطراف ما چيزهاي كوچك و بزرگ بسياري وجود دارد. آيا مي توانيد كوچكترين چيزي را نام ببريد كه تا به حال در دور و برخود ديده ايد؟ بي ترديد تصور چيزي به كوچكي يك اتم بسيار دشوارتر است . فكر مي كنيد اتم چه اندازه باشد؟
اگر چه اندازه گيري قطر يك اتم به سادگي اندازه گيري قطر يك توپ فوتبال نيست، با اين حال دانشمندان موفق شده اند به روش هاي پيچيده از اتم ها عكس برداري كنند و قطر آن ها را نيز اندازه بگيرند.

  اتم و مولكول:

ذره هاي سازنده برخي از عنصرها اتم است. مس عنصري است كه از اتم هاي مس تشكيل شده است. در حاليكه مولكول ها ذره هاي سازنده برخي ديگر از عنصرها و بسياري از تركيب ها هستند. مولكول به گروهي از اتم ها مي گويند كه از اتصال دو يا چند اتم به يكديگر به وجود مي آيند.

مولكول كربن دي اكسيد از گردهم آيي سه اتم (دو اتم اكسيژن و يك اتم كربن) ساخته شده است.
مولكول آب از گردهمايي سه اتم (دو اتم هيدروژن و يك اتم اكسيژن) ساخته شده است. اتم هاي سازنده ي مولكول ها ممكن است يكسان يا متفاوت باشند. در مولكول آب دو نوع اتم مختلف به هم وصل شده اند. اين اتم ها كدامند؟ در مولكول كربن دي اكسيد (شكل بالا – راست) هم دو نوع اتم ديده مي شود.
مولكول هاي سازنده برخي از مواد از اتصال اتم هاي يكساني ساخته شده اند . مولكول هاي سازنده دو عنصر را در شكل زير مي بينيد.

عنصر مس از اتم هاي مس تشكيل شده است.
مولكول گوگرد از چند اتم گوگرد ساخته شده است.
مولكول اكسيژن از دو اتم اكسيژن ساخته شده است.

ويژگي هاي ماده:
در يك استكان كه تا نيمه پر از ماسه است مقدار كمي آب بريزيد ، چه روي مي دهد؟ ماسه ي درون استكان ويژگي هايي دارد كه علت مشاهده ي اين پديده را بايد در آن جست و جو كرد. ماسه ساختاري دانه اي دارد. يعني از كنار هم قرارگرفتن دانه هاي كوچكي تشكيل شده است.
اگر با يك ذره بين دانه هاي ماسه موجود در استكان نگاه كنيد، فضاهاي خالي بسياري را در لابه لاي آن خواهيد ديد.اين فضا همان جايي است كه آب درون آن ها وارد مي شود. همان گونه كه مي دانيد ماده نيز ساختاري ذره اي دارد و بنابراين حدس مي زنيم كه مانند ماسه بايد ميان ذره هاي سازنده آن فضاهاي خالي وجود داشته باشد.  

  جنبش ذره هاي سازنده ي ماده:

ذره هاي سازنده ماده، پيوسته در جنبش اند، به عبارت ديگر ممكن است كه ذره ها از جايي به جاي ديگر حركت كنند (حركت انتقالي) به دور خود بچرخند ( حركت چرخشي) يا لرزش داشته باشند (حركت ارتعاشي) هر يك از اين حركت ها با تركيبي از آن ها نيز ممكن است در ميان ذره هاي ماده مشاهده شود. اگر چه اين ذره ها ديده نمي شوند، اما به آساني مي توان بوجود حركت در آن ها پي برد.
نوع و ميزان جنبش ذره ها در سه حالت مختلف ماده يعني جامد، مايع و گاز متفاوت است. در واقع همين تفاوت است كه حالت هاي مختلف ماده را از يكديگر متمايز مي كند.  

  فكر كنيد فصل 1 صفحه 3
چه مشاهده هايي سبب شد تا دموكريت به ذره هاي سازنده مواد مختلف شكل هاي گوناگوني را نسبت دهد؟

دموكريت با مشاهده خواص ظاهري مواد از طريق مشاهده كردن، چشيدن ،‌لمس كردن و آثاري كه برروي حواس او ايجاد مي كرد، براي ذره هاي سازنده، مواد مختلف شكل هاي گوناگوني را در نظر گرفت. مثلاً هنگام چشيدن مواد ترش چون باعث سوزش زبان و لب ها مي شد تصور مي كرد به شكل لوزي هستند و لبه هاي تيز و برنده هستند و با مشاهده قطرات آب آن ها را كروي فرض مي كرد.  

  فكر كنيد صفحه 4
اگر امكان پرسيدن پرسش هاي زير از دالتون فراهم بود، شنيدن چه پاسخ هايي را انتظار داشتيد؟

1 – آثار جرم همه اتم هاي آهن با هم مساوي است؟
بله ، اتم هاي سازنده يك عنصر كاملاً شبيه يكديگر هستند بنابراين اتم هاي آهن همگي هم اندازه هستند و جرم آن ها با هم مساوي است.
2 – آيا مي توان عنصرهاي تازه اي را در آزمايشگاه ساخت؟
خير، زيرا دالتون عقيده داشت اتم ها را مي توان به وجود آورد و نمي توان از ميان برد. پس نمي توان اتمي را در آزمايشگاه ساخت.
3 – آيا مي توان مس را به طلا تبديل كرد؟
خير، زيرا اتم هيچ عنصري نمي تواند به اتم عنصرديگري تبديل شود  

  فكر كنيد :‌صفحه 7

امروزه، مس، گوگرد و اكسيژن را به عنوان عنصر مي شناسيم. با اين حال :
1 – آيا برداشت دالتون از مفهوم عنصر درست و كامل بوده است؟
برداشت دالتون تا حدودي درست بوده است. دالتون عنصر را ماده اي مي دانست كه از يك نوع اتم ساخته شده است.

2 – شما عنصر را چه تعريف مي كنيد؟
عنصر ماده اي است كه ذره هاي سازنده ي آن اتم يا مولكول هايي هستند كه از اتم هاي يكسان ساخته شده اند.  

  فكر كنيد صفحه 10
در هر عبارت به جاي نقطه چين واژه اي مناسب قراردهيد

كاهش يا افزايش – گرم كردن يا سرد كردن
با افزايش دما جنبش ذره هاي ماده افزايش مي يابد
با گرم كردن يك مايع مي توان آن را به بخار تبديل كرد
آيا از دو عبارت بالا مي توان نتيجه گرفت كه : «جنبش ذره ها در حالت گازي بيشتر از حالت مايع است، بله