У науки химии свой язык – язык знаков и формул. Ученые условились, что каждый из химических элементов должен иметь свое название и обозначаться особым знаком. Например, химический элемент водород обозначается латинской буквой Н, железо – Fe (рис. 32) и т. д. Сведения о химических элементах собраны в строго определенной системе в таблицу, созданную впервые русским ученым Д. И. Менделеевым.

Рис. 32. Два примера обозначения химических элементов. Каждый химический элемент имеет свой знак, состоящий из одной или двух букв его латинского названия

Представим такую ситуацию. В классной комнате закрыты все форточки, окна и двери. Кто-то капнул на стол немного духов или другого пахучего вещества. Через минуту-две запах достигнет каждого уголка класса.

Каким же образом, да еще так быстро?

Известно, что молекулы любого вещества находятся в постоянном беспорядочном движении. Движение есть естественное состояние молекул.

Молекулы пахучего вещества движутся. При движении они проникают в пространство между молекулами воздуха. Беспорядочно перемещаясь, они сталкиваются с молекулами воздуха и быстро перемешиваются с ними. Запах распространяется по комнате.

Взаимное проникновение соприкасающихся веществ, которое происходит вследствие беспорядочного движения частиц вещества, называют диффузией (в переводе с латинского «диффузия» означает распространение, растекание).

Диффузия происходит не только в газах (как это было в приведенном примере), но и в веществах, находящихся в жидком и твердом состоянии.

Рассмотрим диффузию в жидкостях. Представьте, что стакан наполовину заполнен концентрированным раствором медного купороса. Этот раствор имеет темно-голубой цвет; он тяжелее воды. Если осторожно влить в стакан чистой воды, то вначале наблюдается резкая граница раздела между водой и раствором медного купороса. Через несколько дней обнаружится, что голубая окраска распространилась вверх. С течением времени в стакане образуется однородная жидкость бледно-голубого цвета (рис. 33). Произошло взаимное перемешивание: молекулы тяжелого медного купороса проникли в пространство между молекулами воды, а молекулы воды проникли в пространство между молекулами медного купороса.

Рис. 33. Диффузия в жидкостях

В опыте с твердыми веществами гладко отшлифованные пластины свинца и золота положили одну на другую и сжали грузом. При обычной комнатной температуре за 5 лет золото и свинец взаимно проникли друг в друга примерно на 1 мм.

Следует сказать, что диффузия при более высокой температуре происходит быстрее.

Скорость движения молекул данного вещества связана с его температурой: чем выше температура вещества, тем быстрее движутся его молекулы.

Диффузия в жидкостях происходит медленнее, чем в газах, а в твердых телах еще медленнее. Почему? На этот вопрос мы ответим в следующем параграфе.

Вы знаете, что в телах частицы находятся в непрерывном беспорядочном движении. Почему же твердое тело не распадается на отдельные частицы? Это объясняется тем, что частицы (молекулы или атомы) большинства твердых тел расположены в определенном порядке и очень близко друг к другу.

Каждая частица притягивает к себе соседние частицы и сама притягивается к ним. Эти силы удерживают, например, атомы железа в куске металла, молекулы воды в куске льда или в капле воды. Иначе говоря, сила притяжения – это такая сила, которая удерживает частицы вместе.

Если разломать вязальную спицу на две части и составить их вместе, то они не будут удерживаться друг около друга. Оказывается, притяжение между частицами вещества становится возможным лишь тогда, когда они находятся на определенном расстоянии, достаточно близко одна от другой.

Опыт позволяет обнаружить притяжение частиц.

Берут небольшой свинцовый цилиндр, разрезают его на две половины и быстро сдвигают их свежими срезами. Если место среза не успело окислиться, то обе части свинцового цилиндра соединятся в одно целое. Это можно проверить, закрепив один из цилиндров в держатель, а к другому подвесив груз. Половинка цилиндра с грузом не падает. Следовательно, молекулы половинок цилиндра взаимодействуют друг с другом.