Een stukje suiker dat in het water wordt gegooid, verdwijnt na een tijdje - het wordt onzichtbaar. Maar wat betekenen deze bekende woorden?
De zoete smaak van water en de geur die zich door de kamer verspreidde, laten duidelijk zien dat noch suiker, noch de aromatische stoffen van de cologne verdwenen. Wat is er gebeurd met de opgeloste suiker en verdampte eau de cologne?
Soortgelijke vragen kwamen bij mensen op zodra ze leerden na te denken over de natuurlijke verschijnselen die om hen heen plaatsvonden. Wat gebeurt er met een vloeistof als deze verdampt? Waarom worden vaste stoffen bij verhitting vloeibaar en stollen ze weer bij afkoeling? Hoe verklaar je dat de lichamen bij verhitting uitzetten, in volume toenemen? Dit alles vereiste een antwoord, bezet de onderzoekende geest van de mens. En al vele millennia geleden ontstond het idee dat alle stoffen bestaan uit de kleinste en dus onzichtbare deeltjes.
De stof lost op en breekt op in onzichtbare deeltjes, die worden vermengd met dezelfde onzichtbare waterdeeltjes. Vloeistofdeeltjes komen van het oppervlak en vliegen weg en verspreiden zich in de omringende ruimte - de vloeistof verdampt. Hetzelfde gebeurt met elke verdampende vloeistof.
In vaste stoffen zijn de deeltjes stevig met elkaar verbonden, maar onder invloed van warmte wordt de binding ertussen zwakker en verandert de vaste stof in een vloeistof. Lichamen zetten uit bij verhitting omdat de afstand tussen de onzichtbare deeltjes waaruit ze zijn samengesteld groter wordt.De aanname van zo'n 'korrelige' structuur van stoffen maakte het mogelijk om heel veel en heel verschillende verschijnselen te verklaren.
In eerste instantie was het slechts een gedurfde gok. De wetenschap stond in die tijd nog in de kinderschoenen en kon noch het bestaan van onzichtbare deeltjes bewijzen, noch onderzoeken. Maar er gingen eeuwen voorbij en het voorgevoel veranderde in een strikt gefundeerde wetenschappelijke theorie. Nu is de leer van onzichtbare deeltjes de basis van alle natuurwetenschappen. Wetenschappers hebben volkomen onbetwistbaar bewijs gevonden voor het bestaan van deze deeltjes en hebben ingenieuze, nauwkeurige en betrouwbare manieren ontwikkeld om ze te bestuderen.
Dus suiker die in water wordt gegooid, valt uiteen in onzichtbare deeltjes. Deze deeltjes worden moleculen genoemd. De moleculen zijn erg klein. Het meten met de gebruikelijke lengtematen - centimeters of millimeters - is hetzelfde als het meten van de dikte van het haar in kilometers. In de wereld van onzichtbare deeltjes worden hun eenheden geaccepteerd. Deze lengtemaat wordt een Angstrom genoemd (met de naam van de wetenschapper die hem heeft toegepast) en wordt A genoemd. Hij is gelijk aan honderd miljoenste centimeter.
Het aantal moleculen, zelfs in een klein stukje stof, is enorm. Stel je voor dat je één korrel kristalsuiker in het Baikalmeer hebt gegooid. Als je het meer nu grondig 'roert' zodat de suikermoleculen gelijkmatig over het volume verdeeld zijn, dan zullen er in elke liter Baikal-water meer dan tweehonderd suikermoleculen zitten. En als de moleculen waaruit hetzelfde kleine kristal bestaat, gelijkelijk zouden kunnen worden verdeeld onder alle mensen op aarde, dan zouden elk twee miljard moleculen hebben gekregen.
Waarom verschillen de eigenschappen van stoffen?
We kennen veel verschillende stoffen: zout, krijt, suiker, water, koper, ijzer, alcohol, azijn enzovoort. We onderscheiden deze stoffen in uiterlijk, smaak, geur en andere karakteristieke tekens, eigenschappen. De vraag rijst: waarom zijn de eigenschappen van stoffen anders? Waarom is alcohol bijvoorbeeld brandbaar en water niet brandbaar? Waarom wordt suiker bij verhitting verkoold, maar geen zout?
Als we moleculen tientallen miljoenen keren zouden kunnen beschouwen, zouden we zien dat de moleculen, hoe klein ook, op hun beurt worden opgebouwd uit nog kleinere deeltjes - atomen. De atomen waaruit het molecuul bestaat, zijn nauw met elkaar verbonden en in een bepaalde volgorde gerangschikt.
Vergelijk een watermolecuul met een suikermolecuul
Het watermolecuul bestaat uit slechts drie atomen, en in een zeer complex suikermolecuul zijn er veel meer, de grootte van deze moleculen, hun gewicht, de onderlinge rangschikking van atomen daarin is verschillend. Dit is de reden voor het verschil tussen stoffen; hun eigenschappen zijn verschillend omdat elke stof uit verschillende moleculen bestaat dan alle andere stoffen. En alleen zolang de moleculen van de stof ongewijzigd blijven, totdat hun structuur verandert, blijft de stof zichzelf.
Wanneer we suiker oplossen, splitsen we het op in afzonderlijke moleculen, maar vernietigen het niet, beschadigen de moleculen zelf niet, en suiker blijft suiker, behoudt zijn eigenschappen (bijvoorbeeld zoete smaak). Nou, en als je verder gaat en de moleculen breekt? Wat wordt er dan van suiker?
Nou, het kan!
Verwarm hiervoor de suiker. Het zal smelten, donker worden, er zullen onaangenaam ruikende gassen worden uitgestoten en al snel zal er slechts een klein beetje poreuze steenkool overblijven van suiker.Onder invloed van hoge temperatuur breken suikermoleculen af en verandert suiker in verschillende andere stoffen, waarvan de eigenschappen totaal verschillen van die van suiker. Sommigen vliegen weg in de vorm van dampen en gassen, anderen blijven in de vorm van een koolstofhoudend residu. De vernietiging van moleculen leidde tot de vernietiging van suiker, tot transformatie in andere stoffen.
Moleculen zijn niet alleen verwaarloosbare korrels of druppels van een stof die alleen in grootte verschillen van grote stukken en druppels. Er is een significant verschil tussen de kleinste korrel van een stof, bestaande uit slechts een paar moleculen, en een molecuul: een korrel kan in delen worden verdeeld zonder de stof zelf te vernietigen, dit kan niet met een molecuul.
