Молекули і атоми
До кінця XIX в. в науці панувало переконання, що всі фізичні тіла складаються з дуже маленьких частинок - молекул, невидимих оку, але доступних спостереженню в потужний мікроскоп. Однак самі молекули складаються з ще більш дрібних частинок - атомів.
Атом (від грец. Atomos - неподільний) називають частина речовини мікроскопічних розмірів і маси, найменшу частку хімічного елемента, що зберігає його властивості. Атоми складаються з елементарних частинок і мають складну внутрішню структуру, представляючи собою цілісну ядерно-електронну систему. У центрі атома знаходиться позитивно заряджене ядро, в якому зосереджена майже вся маса атома, навколо рухаються електрони, що утворюють електронні оболонки, розміри яких (
10-8 см) визначають розміри атома.
Ядро атома складається з протонів і нейтронів. Число електронів в атомі дорівнює числу протонів в ядрі (заряд всіх електронів атома дорівнює заряду ядра), число протонів дорівнює порядковому номеру елемента в періодичній системі. Атоми можуть приєднувати або віддавати електрони, стаючи негативно або позитивно зарядженими іонами.
В самому кінці XIX ст. англійський фізик Джон Томсон відкрив існування в атомі негативно заряджених частинок, які отримали назву електронів. Оскільки атом в цілому електрично нейтральний, то було зроблено припущення, що крім електронів в ньому існують також позитивно заряджені частинки. Досліди англійського фізика Ернеста Резерфорда призвели його до висновку про те, що в будь-якому атомі існує ядро - позитивно заряджена частинка, розмір якої (10 -12 см або одна стомільярдну частина міліметра) дуже малий у порівнянні з розмірами всього атома (10 -8 см або одна десятимільйонна частина міліметра).
Ці відкриття переконливо показали, що атоми - це не прості, неподільні і незмінні частинки речовини, а складні, ділені і здатні до перетворення мікрооб'єкти, що мають певний пристрій.
Хімічні властивості атомів визначаються в основному числом електронів в зовнішній оболонці; з'єднуючись хімічно, атоми утворюють молекули.
Молекули - це черговий після атомів якісний рівень будови і еволюції речовини. Молекула (новолат. Molecula - зменшить. Від лат. Moles - маса) - мікрочастинка, утворена з атомів і здатна до самостійного існування, що володіє його головними хімічними властивостями. Має постійний склад входять до неї атомних ядер і фіксоване число електронів і має сукупність властивостей, що дозволяють відрізняти молекули одного виду від молекул іншого. Число атомів в молекулі може бути різним: від двох до сотень тисяч.
Молекули простих речовин складаються з однакових атомів, складних - з різних атомів. Існує велика кількість з'єднань, молекули яких складаються з багатьох тисяч атомів - макромолекули.
Підкреслюючи цілісність молекул, органічну єдність їх складових частин, сучасне природознавство характеризує рух молекул як рух самостійних і цілісних систем, а не як просту суму розрізнених рухів окремих утворюють їх часток (атомів, ядер і електронів). Ті взаємодії молекул, які не супроводжуються зміною їх структури, вивчаються фізикою і називаються фізичними. Взаємодії же молекул, що призводять до їх якісним взаимопревращениям, перебудові їх внутрішніх зв'язків, називаються хімічними і вивчаються хімією.
Відкриття у фізиці, зроблені на рубежі XIX і XX століть, зруйнували багатовікові уявлення про атомах, зробили справжню революцію в науці.