Самую малую часть воды, которая ещё сохраняет её свойства, называют молекулой воды. Она состоит из двух атомов водорода, соединённых с одним атомом кислорода. Самые простые молекулы содержат в себе всего два или три атома, иногда одного и того же элемента. Но самые крупные молекулы могут состоять из миллионов атомов. Многие молекулы растительных и животных организмов именно такие.

H

Молекулы трёх распространённых веществ

Молекула газа кислорода Молекула воды Молекула газа метана

Атом водорода

Атом кислорода

Атом углерода

Атомы состоят из ещё более мелких частиц – электронов, протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны соединяются вместе, образуя находящееся в центре атома ядро. Электроны, гораздо более лёгкие, вращаются вокруг этого ядра. Каждый электрон несёт на себе отрицательный (-) электрический заряд, а каждый протон – равный ему положительный (+) заряд. Нейтроны не несут электрического заряда. В каждом атоме содержится одинаковое количество электронов и протонов, и в результате атомы нейтральны.

Электроны открыл Дж. Дж. Томсон в 1897 г., когда обнаружил, что из атомов могут исходить очень мелкие электрически заряженные частицы. В 1911 г. Эрнест Резерфорд наблюдал, как золотая фольга отклоняет направленные на неё атомные частицы, и пришёл к заключению, что атом должен состоять главным образом из пустого пространства со сгустком концентрированной (сосредоточенной, скопленной) материи в центре. Этот сгусток он назвал ядром атома. Резерфорд предположил, что электроны должны вращаться вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца. Согласно взглядам современной науки, правильнее представить себе электроны как облака электрического заряда. Поведение электронов физики описывают с помощью математического аппарата квантовой механики. А протоны и нейтроны, по мнению учёных, сами состоят из ещё более мелких частиц – их называют кварками.

В атомах различных элементов содержится разное количество частиц. В ядре атома водорода, самого лёгкого элемента, только один протон. А в ядре урана, одного из самых тяжёлых элементов, 92 протона.

Во всех атомах любого конкретного элемента количество протонов (и электронов), одинаково, количество нейтронов может быть разное. Такие варианты одного и того же элемента называют изотопами. Чтобы обозначить изотоп, после названия элемента учёные ставят определённое число. Например, уран-235 – это изотоп урана, содержащий 235 нейтронов и протонов.