Мыло. Здесь мы видим длинные молекулы стеариновой кислоты с головками, направленными наружу, и молекулы воды в виде галочек. Шарики мыла без труда 'растворяют' посторонние молекулы
Когда появляются посторонние молекулы, например молекулы частиц грязи на руках, они захватываются шариками молекул стеариновой кислоты. В самом деле, если посторонняя молекула органическая, ее углеродный остов находит уютное местечко среди углеродных цепей молекул мыла. Так частицы грязи растворяются мылом.
2.7. Каучук, найлон и дерево
Углеродный скелет молекулы полиизопрена (этот фрагмент повторяется бесконечное число раз)
Молекулы полимеров еще более длинные, чем молекулы МББА или стеариновой кислоты. В них атомы и связи выстраиваются в ряд и образуют столь длинные цепи, что их иногда можно видеть и невооруженным глазом. Например, в молекуле полиизопрена один и тот же фрагмент повторяется тысячи раз. Еще большее впечатление производит соединение такой цепи с ее молекулами-сестрами: ансамбль всех этих цепей полиизопрена образует... натуральный каучук.
Молекула полиизопрена, свернутая в клубок
Скелет молекулы найлона состоит в основном из атомов углерода; кроме того, там имеются атомы азота и кислорода
Молекулы полиизопрена любят беспорядок. В каучуке каждая молекула свернута в несколько раз, как шерсть в клубке. Но не пытайтесь исправить этот беспорядок! Если вы потянете за молекулу, как за нитку, она волей-неволей распрямится, но, как только вы ее отпустите — тут же снова свернется. Этим объясняются замечательные свойства каучука, который не ломается и вследствие своей эластичности самопроизвольно принимает первоначальную форму.
Человек сумел создать много разных молекул полимеров, ранее не существовавших в природе. Сцепляясь между собой, эти молекулы образуют материалы, которые сопровождают нас в повседневной жизни. Всем хорошо знаком, например, найлон — скопление молекул найлона.
Скелет молекулы целлюлозы состоит из атомов углерода и кислорода
Вернемся, однако, к природе и рассмотрим в микроскоп тонкий срез кусочка дерева. Мы увидим клетки, внутри которых находятся разнообразные полимерные молекулы. В частности, там находятся цепеобразные молекулы целлюлозы, звенья которых состоят из шести углеродных атомов, замкнутых на атом кислорода; между собой эти звенья соединяются тоже при помощи атомов кислорода. Вот они, стало быть, невидимые элементы древесины, и вот в чем красота древнего комода, перенесенная силой нашего воображения на уровень ее мельчайших составных частей!
2.8. Воздух, которым мы дышим
Молекулы, из которых состоит воздух
Как правило, наиболее простыми молекулами являются те, между которыми существуют самые слабые связи, т.е. никаких химических связей, никаких водородных мостиков и даже никакого притяжения между электрическими зарядами противоположного знака, которые могли бы нести две молекулы. Такие молекулы — среди них молекула азота (два атома азота, связанные тройной связью) и молекула кислорода (два атома кислорода, связанные двойной связью) — вообще нельзя упаковать. Они остаются на большом удалении друг от друга и образуют пар или газ.
Схематическое изображение расположения молекул в воздухе, которым мы дышим
Воздух, которым дышат обитатели Земли, — это смесь, в которой на три молекулы азота приходится одна молекула кислорода. Изредка попадаются более редкие атомы, например атомы аргона. В противоположность твердым телам и жидкостям, газы и воздух в основном пусты: расстояние между двумя соседними молекулами почти в пятьдесят раз превышает размеры самих молекул. И к тому же молекулы постоянно меняют свое положение, перемещаясь с большой скоростью.
3. Застывшие волны (электроны внутри атома)
3.1. Застывшая волна электрона — ключ к индивидуальности атома
Обратимся теперь к природе атома. Его можно представить себе в виде мясистого плода: если разрезать мякоть, то в центре мы увидим ядро. Хотя ядро очень мало (одна стотысячная диаметра атома), оно гораздо тяжелее, чем мякоть. И все же именно эта удивительная мякоть определяет почти все свойства атома.