موقعیت اصلی MTKs. اثبات وجود مولکول ها

1. موقعیت های اصلی MTKs. اثبات وجود مولکول ها. ابعاد و وزن مولکول ها.

مقررات اصلی تئوری مولکولی جنبشی.

یکی) هر ماده دارای یک ساختار گسسته (متناوب) است. این شامل کوچکترین ذرات است - مولکول ها و اتم های جدا شده توسط فواصل. مولکول ها کوچکترین ذرات با خواص شیمیایی این ماده هستند. اتم ها کوچکترین ذرات با خواص عناصر شیمیایی هستند که بخشی از این ماده هستند.

2). مولکول ها در حالت جنبش هرج و مرج مداوم هستند، به نام حرارتی. هنگامی که ماده گرم می شود، سرعت حرکت گرما و انرژی جنبشی ذرات آن افزایش می یابد و در طول خنک سازی کاهش می یابد. درجه حرارت بدنی با درجه حرارت آن مشخص می شود که اندازه گیری انرژی جنبشی متوسط \u200b\u200bحرکت ترجمه مولکول های این بدن است.

3). بین مولکول ها در روند تعامل آنها، نیروهای جاذبه و انفجار بوجود می آیند.

^ منطق تجربی برای نظریه جنبشی مولکولی

حضور نفوذپذیری، فشرده سازی و حلالیت در مواد نشان می دهد که آنها جامد نیستند و از ذرات جداگانه جدا شده از فواصل تشکیل شده اند. با کمک روش های تحقیق مدرن (میکروسکوپ های الکترونیکی و یونیک)، ممکن بود تصاویری از بزرگترین مولکول ها را بدست آورید.

مشاهدات حرکت براون و انتشار ذرات نشان داد که مولکول ها در حرکت مداوم هستند.

وجود قدرت و کشش بدن، مرطوب بودن، چسبندگی، چسبندگی، تنش سطحی در مایعات و غیره - این همه نشان می دهد وجود نیروهای متقابل بین مولکول ها.

^ حرکت براون

در سال 1827، Brownist انگلستان براون، تماشای گرده گل به میکروسکوپ در آب، کشف کرد که دانه های گرده به طور مداوم به طور مختصر حرکت می کنند. ناسازگاری در ذرات جامد جامد مایع به حالت تعلیق درآمده و نام جنبش براونیا را به دست آورد. مشخص شد که جنبش براون به مدت طولانی به طور نامحدود رخ می دهد. شدت حرکت ذرات وزن در مایع به ماده این ذرات وابسته نیست و بستگی به اندازه آنها دارد. ذرات بزرگ همچنان بی حرکت هستند. شدت جنبش Brownian با افزایش دمای مایع افزایش می یابد و با کاهش آن کاهش می یابد. ذرات با وزن مایع تحت عمل مولکول های مایع که با آنها مواجه هستند، حرکت می کنند. مولکول ها هرج و مرج را متحمل می شوند، بنابراین نیروهایی که آنها بر روی ذرات معلق عمل می کنند به طور مداوم توسط ماژول و جهت تغییر می کنند. این منجر به یک حرکت بی نظیر ذرات معلق می شود. بنابراین، جنبش Brownian به صورت بصری از وجود مولکول ها و شخصیت هرج و مرج حرکت حرارتی آنها را تایید می کند. (نظریه کمی جنبش براونیا در سال 1905 انیشتین توسعه یافت.)
انتشارآنها پدیده نفوذ متقابل خودبخودی مولکول هایی را که در میان مواد خود به یکدیگر در فواصل بین مولکولی یکدیگر قرار دارند، می نامند. (انتشار ناشی از پارتیشن های نیمه نفوذ پذیر، اسمز نامیده می شود.) نمونه ای از انتشار در گازها گسترش بوها است. در مایعات، تظاهرات بصری انتشار در برابر گرانش گرانش مایعات تراکم مختلف مخلوط می شود (با مولکول های مایع سنگین تر افزایش می یابد و راحت تر کاهش می یابد). انتشار در جامدات رخ می دهد. این چنین تجربه ای را ثابت می کند: دو صفحه تخت جلا از طلا و سرب، بر روی یکدیگر قرار داده شده، در دمای اتاق به مدت 5 سال نگهداری می شود. در این زمان، صفحات رشد کرده اند، تشکیل یک کل کل، و مولکول های طلای نفوذ به سرب، و مولکول های سرب - در طلا به عمق 1 سانتی متر. 1 میزان انتشار بستگی به حالت کل ماده و درجه حرارت دارد. با افزایش دما، میزان انتشار افزایش می یابد و با کاهش کاهش می یابد.

^ ابعاد و وزن مولکول ها

اندازه مولکول ارزش شرطی است. این به شرح زیر ارزیابی می شود. همچنین دارای نقاط قوت انزوای بین مولکول ها همراه با نیروهای جاذبه وجود دارد، بنابراین مولکول ها می توانند تنها به یک فاصله مشخص نزدیک شوند. فاصله حداکثر نزدیک شدن مراکز دو مولکول، یک قطر موثر مولکول نامیده می شود و در حدود (در عین حال به طور معمول معتقد است که مولکول ها شکل کروی دارند). به استثنای مولکول های مواد آلی حاوی تعداد زیادی از اتم ها، بیشتر مولکول ها به ترتیب مقدار قطر 10-10 متر و جرم 10 -26 کیلوگرم دارند.

^ وزن مولکولی نسبی

از آنجا که توده اتم ها و مولکول ها بسیار کوچک هستند، محاسبات معمولا مطلق نیستند و مقادیر نسبی توده ها به دست آمده از مقایسه توده اتم ها و مولکول ها با واحد اتمی توده ای است که بخش 1/12 را انتخاب می کند از جرم اتم کربن (یعنی مقیاس کربن توده های اتمی) استفاده می شود. مولکول نسبی (یا اتمی) جرم M. r. (یا ولی r.) مواد به ارزش برابر با نسبت جرم مولکول (یا اتم) این ماده به 1/12 جرم اتم کربن 12 C می گویند. توده مولکولی نسبی (اتمی) یک مقدار است که ابعاد ندارد. توده اتمی نسبی هر عنصر شیمیایی در جدول مندلیف نشان داده شده است. اگر ماده شامل مولکول هایی باشد که از اتم های عناصر شیمیایی مختلف تشکیل شده است، وزن مولکولی نسبی این ماده برابر با مجموع توده های اتمی نسبی عناصر است که بخشی از این ماده است.

^ تعداد مواد

مقدار ماده موجود در بدن توسط تعداد مولکول ها در این بدن (یا تعداد اتم ها) تعیین می شود. از آنجایی که تعداد مولکول ها در بدن های ماکروسکوپی بسیار بزرگ است، برای تعیین مقدار ماده در بدن، تعداد مولکول ها را در این بدن با تعداد اتم ها در 0.012 کیلوگرم کربن مقایسه می کند. به عبارت دیگر، مقدار ماده v. آنها ارزش برابر با نسبت تعداد مولکول ها (یا اتم ها) N را در این بدن به تعداد اتم های n a در 12 گرم کربن، I.E.

v. \u003d n / n آ. . مقدار ماده در مول بیان می شود. MOL برابر با تعداد مواد سیستم حاوی بسیاری از عناصر ساختاری (اتم ها، مولکول ها، یون ها)، به عنوان حاوی اتم ها در کربن -12 وزن 0.012 کیلوگرم است.

^ Avogadro دائمی توده مولر

با توجه به تعریف مفهوم مول، در 1 مول از هر ماده حاوی همان تعداد مولکول ها یا اتم ها است. این شماره N A است، برابر با تعداد اتم ها در 0.012 کیلوگرم (I.E. در 1 mol) کربن، ثابت Avogadro نامیده می شود. توده مولر m از هر ماده، جرم 1 مول از این ماده نامیده می شود. توده مولر ماده در کیلوگرم در مول بیان می شود.

مقدار ماده را می توان به عنوان

توده یک مولکول را می توان یافت
یا با توجه به اینکه وزن مولکولی نسبی عددی برابر با جرم یک مولکول بیان شده در a.e.m است. (1 صبح \u003d 1.66 € 10 -27 کیلوگرم).

^ 2. ساختار گاز، مایع و جامدات

چهار حالت کل ماده وجود دارد - جامد، مایع، گاز و پلاسما.

اگر حداقل انرژی بالقوه از مولکول های ماده بسیار کمتر از انرژی سینتیکی متوسط \u200b\u200bحرکت حرارتی آنها باشد (i.e. w p\u003e w k، سپس ماده در حالت جامد است.

در گازها بدون فشار بالا و درجه حرارت پایین، مولکول از یکدیگر در فاصله ها، چندین بار بالاتر از ابعاد آنهاست. در چنین شرایطی، مولکول گاز مربوط به نیروهای بین مولکولی جاذبه نیست. آنها هرج و مرج به طور مداوم در سراسر حجم اشغال شده توسط گاز حرکت می کنند. تعامل مولکول های گاز تنها در برخورد خود در میان خود و دیوارهای کشتی که در آن گاز واقع شده است رخ می دهد. انتقال تحریک تحت این برخورد باعث فشار تولید گاز می شود. فاصله ای که مولکول بین دو درگیری متوالی عبور می کند، طول مسافت پیموده شده آزاد مولکول ها نامیده می شود. اگر مولکول های گاز شامل دو یا چند اتم باشند، پس هنگامی که یک برخورد، آنها یک حرکت چرخشی را به دست می آورند. بنابراین، در گازها، مولکول ها به طور عمده جنبش پیشرونده و چرخشی را تشکیل می دهند.

در مایعات، فاصله بین مولکول ها با قطر موثر آنها قابل مقایسه است. نیروهای متقابل مولکول ها با یکدیگر به اندازه کافی بزرگ است. مولکول های مایع در نزدیکی موقعیت های زمانی تعادل قرار می گیرند. با این حال، در مایعات w p ~ w k، به دست آمده از برخورد های هرج و مرج به دست آمده از مصرف هرج و مرج بیش از انرژی جنبشی، مولکول های فردی غلبه بر جذب مولکول های همسایه و رفتن به موقعیت های تعادلی جدید، که در آن حرکت نوسان دوباره. زمان مولکول های مایع مایع در نزدیکی موقعیت های تعادلی بسیار کوچک است (حدود 10 تا 10 تا 10 -12 درجه سانتیگراد)، پس از آن مولکول ها انتقال به موقعیت های جدید را انجام می دهند. در نتیجه، مولکول های مایع یک حرکت نوسان را در اطراف مراکز تعادل قرار می دهند و از برخی موقعیت های تعادلی به دیگران پریدن می کنند (با توجه به چنین حرکات، مایع مایع دارای مایع است و به شکل کشتی که در آن واقع شده است). مایع شامل تعدادی از مناطق میکروسکوپی است که در آن یک نظم خاص در محل مولکول های مجاور وجود دارد که در طول حجم مایع و متغیرها در طول زمان تکرار نمی شود. این نوع پارتیشن بندی ذرات تقریبا به ترتیب نامیده می شود.

در جامدات، فاصله بین مولکول ها حتی کمتر از مایعات است. نیروهای تعامل مولکول های جامدات بین خودشان بسیار بزرگ هستند که مولکول ها نسبت به یکدیگر در موقعیت های خاصی نگهداری می شوند و در مورد مراکز تعادل دائمی نوسان می کنند. بدن های جامد به بلورین و آمورف تقسیم می شوند. برای بدن بلورین، به اصطلاح کریستال، شبکه های کریستال مشخص هستند - مرتب شده و به صورت دوره ای در ترتیب فضا مولکول ها، اتم ها یا یون ها تکرار می شود. اگر شما به طور مستقیم به هر جهت از طریق یک گره دلخواه از شبکه کریستال صرف می کنید، دیگر گره های این شبکه با فاصله مساوی مواجه خواهند شد، به عنوان مثال، این ساختار در طول حجم بدن بلورین تکرار می شود. این نوع نظم ذرات، نظم بلند مدت نامیده می شود. در بدن های آمورف (شیشه، رزین و تعدادی از مواد دیگر) هیچ شبکه ای طولانی و کریستال وجود ندارد، که خواص بدن های آمورف را با مایعات به ارمغان می آورد. با این حال، در بدن های آمورف مولکول، در نزدیکی موقعیت موقتی تعادل، بسیار طولانی تر از مایعات است. در جامدات، مولکول عمدتا حرکت نوسان را ایجاد می کند (هرچند مولکول های فردی نیز به تدریج حرکت می کنند، همانطور که توسط پدیده انتشار نشان داده می شود).

^ 3. تجربه Stern. توزیع مولکول ها

مولکول های گاز با سرعت بالا به سرعت قبل از برخورد حرکت می کنند. در دمای اتاق، سرعت مولکول های هوا به چند صد متر در ثانیه می رسد. فاصله ای که مولکول ها به طور متوسط \u200b\u200bاز یک برخورد به دیگران عمل می کنند، به طور متوسط \u200b\u200bمسیر آزاد مولکول ها نامیده می شود. در مولکول های هوا در دمای اتاق، طول متوسط \u200b\u200bمسافت پیموده شده آزاد حدود 10 تا 7 متر است. با توجه به حرکت هرج و مرج مولکول، آنها سرعت های مختلفی دارند. اما در این دما شما می توانید سرعت نزدیک را تعیین کنید که بیشترین تعداد مولکول ها را دارد.

سرعت  که در آن نزدیک به آن است که بیشترین تعداد مولکول ها به احتمال زیاد به احتمال زیاد به دست می آید.

فقط مقدار بسیار کمی از مولکول ها سرعت نزدیک به صفر یا نزدیک به یک مقدار بی نهایت بزرگ است، چندین بار بیشتر از سرعت به احتمال زیاد برتر است. و البته، مولکول هایی وجود ندارد که سرعت آن صفر یا بی نهایت بزرگ باشد. اما بیشتر مولکول ها به احتمال زیاد به احتمال زیاد نزدیک می شوند.

با افزایش دمای مولکول ها افزایش می یابد. اما مقدار مولکول ها با سرعت نزدیک به احتمال بیشتر کاهش می یابد، همانطور که گسترش در سرعت ها افزایش می یابد، مقدار مولکول ها افزایش می یابد، که سرعت آنها به طور قابل توجهی از حد قابل توجهی متفاوت است. تعداد مولکول های متحرک با سرعت بالا افزایش می یابد و کوچکتر - کاهش می یابد. و z - برای مقدار زیادی از مولکول ها در هر حجم گاز جهت حرکت آنها در طول هر محور مختصات، به همان اندازه حتی اگر گاز در حالت تعادل باشد، به همین ترتیب، هیچ جریان وجود ندارد. این به این معنی است که هر حرکت جهت یک مولکول مربوط به حرکت ضد هدایت مولکول دیگری با همان سرعت است، به عنوان مثال، اگر یک مولکول حرکت کند، به عنوان مثال، به جلو، یک مولکول متفاوت است که با همان سرعت حرکت می کند. بنابراین، سرعت حرکت مولکول ها، با توجه به جهت آنها، نمی تواند با میانگین کل مولکول ها مشخص شود، همیشه صفر خواهد بود، زیرا سرعت مثبت، مختصات، با یکی از محورهای مختصات هماهنگ شده است نرخ منفی این محور ضد رسوب شده است. اگر مقادیر سرعت تمام مولکول ها به یک مربع نصب شود، تمام منفی ها ناپدید می شوند. اگر، سپس مربع از میزان تمام مولکول ها را بشویید و سپس با تعداد مولکول های N، IE، به طور متوسط، اندازه مربع تمام مولکول ها را تعیین کنید، سپس ریشه مربع را از این مقدار حذف کنید، سپس آن را حذف کنید صفر نخواهد بود و ممکن است سرعت حرکت مولکول ها را توصیف کند. ریشه مربع از مقادیر متوسط \u200b\u200bسرعت تمام مولکول ها به طور متوسط \u200b\u200bدرجه دوم آنها نامیده می شود.
. از معادلات فیزیک مولکولی آن را دنبال می کند
.

^ تجربه استرن

اولین تعیین آزمایشی سرعت مولکول ها در سال 1920 توسط فیزیکدان آلمان O. Stern ساخته شد. این سرعت متوسط \u200b\u200bاتم ها را تعیین کرد. طرح آزمایشی در شکل نشان داده شده است.

دو سطوح استوانه ای کواکسیال 1 و 2 بر پایه افقی صاف ثابت می شوند که همراه با پایه می تواند در اطراف محور عمودی OO 1 چرخش داشته باشد. سطح 1 جامد، و p
overcomes 2 دارای اسلات باریک 4، محور موازی OO 1 است. این محور سیم پلاتین نقره ای 3 است که از طریق آن جریان الکتریکی منتقل می شود. کل سیستم در محوطه است که از آن هوا تخلیه می شود (به عنوان مثال در واکسن). سیم گرم به دمای بالا. اتم های نقره ای، تبخیر از سطح آن، سیلندر داخلی را پر کنید 2. پرتو باریک این اتم ها، که از طریق اسلات 4 در دیواره سیلندر عبور کرده است، به سطح داخلی سیلندر منتقل می شود. 1. اگر سیلندر هنوز هم، اتم های نقره بر روی این سطح به عنوان یک شکاف موازی نوار باریک (نقطه B)، (مقطع سیلندر با یک صفحه افقی) سپرده می شود.

هنگامی که سیلندرها منجر به چرخش با سرعت زاویه ای ثابت  در اطراف محور OO 1 برای T، که طی آن اتم ها از شکاف به سطح سیلندر بیرونی پرواز می کنند (به همین ترتیب، فاصله ای برابر است
شعاع این سیلندرها)، سیلندرها به زاویه  تبدیل می شوند و اتم ها به صورت یک نوار در جای دیگر ذخیره می شوند (نقطه C، شکل B). فاصله بین قرار دادن مکان های رسوب اتم در اولین و در موارد دوم S است.

مشخص کن میانگین سرعت اتم ها و v \u003d R سرعت خطی سیلندر بیرونی است. سپس
. دانستن پارامترهای نصب و اندازه گیری آزمایش S، میانگین سرعت اتم ها را می توان به طور متوسط \u200b\u200bتعیین کرد. در این آزمایش، ستون فقرات یافت شد که میانگین سرعت اتم نقره 650 متر بر ثانیه است.

کوه ها، ستاره ها، مردم همه چیزهایی هستند که ما می بینیم، از اتم های کوچک تشکیل شده است. اتم ها کوچک هستند بسیار و بسیار. از دوران کودکی، ما می دانیم که تمام مواد شامل خوشه های این چیزهای کوچک است. ما همچنین می دانیم که آنها نمیتوانند با چشم غیر مسلح دیده شوند. ما مجبور به کورکورانه این اظهارات را بدون نیاز به بررسی می کنیم. اتم ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و در آجر ها جهان ما را تشکیل می دهند. چگونه می توانیم این را بدانیم؟ بسیاری دوست ندارند دانشمندان را برای سکه های خالص اتخاذ کنند. بیایید، همراه با علم، مسیر را از آگاهی اتم ها به اثبات فوری وجود خود منتقل می کند.

ممکن است به نظر برسد که یک راه آسان برای اثبات وجود اتم ها وجود دارد: آنها را تحت یک میکروسکوپ قرار دهید. اما این رویکرد کار نخواهد کرد. حتی قدرتمندترین میکروسکوپ های قدرتمند می توانند یک اتم را تجسم کنند. جسم قابل رویت می شود، زیرا امواج نور را نشان می دهد. اتم ها خیلی کوچکتر از طول موج نور قابل مشاهده هستند که در همه جا تعامل ندارند. به عبارت دیگر، اتم ها حتی برای نور نامرئی هستند. با این حال، اتم ها هنوز اثرات بر روی برخی از چیزهایی که ما می بینیم، مشاهده کرده ایم.

صدها سال پیش، در سال 1785، دانشمند هلندی یانگ Ingenhauz یک پدیده عجیب و غریب را مطالعه کرد که نمی توانست درک کند. کوچکترین ذرات گرد و غبار زغال سنگ بر روی سطح برخی از الکل در آزمایشگاه خود حرکت می کند.

50 سال بعد، در سال 1827، رابرت براون، گیاه شناس اسکاتلند، شگفت آور بود. براون مطالعه گرانول گرده در زیر میکروسکوپ، براون متوجه شد که برخی از گرانول ها ذرات کوچک را منتشر می کنند که پس از آن از گرده در یک رقص عصبی تصادفی حذف می شوند.

در ابتدا، Browney فکر کرد که ذرات برخی از ارگانیسم ناشناخته بودند. او یک آزمایش را با مواد دیگر، مانند گرد و غبار سنگی، که به وضوح نامشخص بود، تکرار کرد و دوباره یک جنبش عجیب و غریب را دید.

تقریبا یک صد سال طول کشید تا علم توضیح دهد. اینشتین آمد و یک فرمول ریاضی را توسعه داد که پیش بینی نوع خاصی از جنبش را پیش بینی کرد - پس از آن، به افتخار رابرت براون، جنبش براونیا نامیده شد. تئوری انیشتین این بود که ذرات گرانولهای گرده به طور مداوم منتقل شدند، زیرا میلیون ها مولکول های آب کوچک به آنها سقوط کردند - مولکول های متشکل از اتم ها.

"او توضیح داد که این یک جنبش عصبی است که شما مشاهده می کنید، در واقع باعث تاثیر مولکول های آب فردی بر ذرات گرد و غبار و یا آنچه شما در آن وجود دارد، توضیح می دهد هری صخره از دانشگاه کمبریج، همچنین مربی موزه علم در لندن .

تا سال 1908، مشاهدات، پشتیبانی شده توسط محاسبات، نشان داد که اتم ها واقعی هستند. برای ده سال، فیزیک به طور قابل توجهی پیشرفت کرده است. کشش اتم های فردی، آنها شروع به درک ساختار داخلی خود کردند.

تعجب این بود که اتم ها را می توان تقسیم کرد - به ویژه با توجه به این واقعیت که نام "اتم" از "اتم یونانی" بیرون آمد، به این معنی "غیر قابل تقسیم" بود. اما فیزیکدانان اکنون می دانند که اتم ها از آجرهای پایه دور هستند. آنها شامل سه بخش اصلی هستند: پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها. تصور کنید که پروتون ها و نوترون ها با هم "خورشید" یا هسته را در مرکز سیستم تشکیل می دهند. الکترون ها در مدار این هسته مانند سیارات هستند.

اگر اتم های غیر قابل تصور کوچک باشند، این ذرات زیر اتمی در همه هستند. این خنده دار است، اما برای اولین بار کوچکترین ذره از سه الکترون یافت شد. برای درک تفاوت در اندازه ها، به یاد داشته باشید که پروتون ها در هسته 1830 برابر الکترون هستند. تصور کنید Chup Chups در مدار هوا بالون - اختلاف تقریبا چنین خواهد بود.

اما چگونه متوجه شدیم که این ذرات وجود دارد؟ پاسخ این است که آنها کوچک هستند، اما نفوذ زیادی دارند. فیزیکدان بریتانیایی تامسون، که الکترونها را باز کرد، از یک روش عالی برای اثبات وجود خود در سال 1897 استفاده کرد.

او یک لوله Crox داشت - یک قطعه شیشه ای از یک فرم خنده دار، که از آن ماشین تقریبا تمام هوا را مکیده بود. به یک انتهای لوله، یک بار الکتریکی منفی خلاصه شد. این شارژ به اندازه کافی برای از دست دادن بخشی از الکترون های موجود در لوله گاز در مولکول ها بود. الکترونها منفی هستند، بنابراین به انتهای دیگر لوله پرواز می کنند. با تشکر از خلاء جزئی، الکترون ها از طریق لوله بدون مواجهه با اتم های بزرگ در راه خود پرواز کردند.

شارژ الکتریکی منجر به این واقعیت شد که الکترونها به سرعت حرکت می کردند - حدود 59،500 کیلومتر در ثانیه - تا زمانی که به شیشه ها سقوط کرد، از دست دادن الکترونهای بیشتری که در اتم های آن پنهان شده اند، از بین رفت. به طرز شگفتانگیزی، برخورد بین این ذرات کوچک نفس گیر تولید شده به همان اندازه انرژی تولید شده است که او به یک درخشش سبز زرد فوق العاده منجر شد.

صخره می گوید: "این به معنای یکی از اولین شتاب دهنده های ذرات بود." - این الکترونها را در یک انتهای لوله به سمت دیگر تسریع می کند و در انتهای دیگر به صفحه نمایش سقوط می کند و باعث ایجاد تابش فسفرسنت می شود. "

از آنجا که تامسون کشف کرد که او می تواند پرتوهای الکترون را با آهنرباهای و میدان های الکتریکی کنترل کند، می دانست که این فقط پرتوهای نور عجیب و غریب نیست، آنها ذرات شارژ شدند.

و اگر شما علاقه مند به اینکه چگونه این الکترون ها می توانند به طور مستقل از اتم های خود پرواز کنند، این به دلیل فرایند یونیزاسیون است که در این مورد، شارژ الکتریکی ساختار اتم را تغییر می دهد، الکترونها را به داخل فضای اطراف تغییر می دهد.

به طور خاص، به دلیل این واقعیت است که الکترونها بسیار آسان برای دستکاری و حرکت هستند، مدارهای الکتریکی امکان پذیر شده اند. الکترونها در سیم مسی مانند یک قطار از یک اتم مس به دیگری حرکت می کنند، بنابراین سیم بر روی سیم منتقل می شود. اتم ها، همانطور که قبلا گفته ایم، این قطعات مواد جامد نیستند، اما سیستم هایی که می توانند بر روی عناصر ساختاری اصلاح یا جدا شوند.

باز کردن الکترون نشان داد که شما باید در مورد اتم ها بیشتر یاد بگیرید. کار تامسون نشان داد که الکترونها منفی هستند - اما می دانست که اتم ها خودشان هزینه مشترک ندارند. او پیشنهاد کرد که آنها باید ذرات مرموز قابل قبول را برای جبران جبران الکترونهای متضاد مرموز داشته باشند.

آغاز قرن بیستم این ذرات مثبت شارژ را نشان داد و در عین حال ساختار داخلی اتم را نشان داد - شبیه به سیستم خورشیدی.

ارنست رادرفورد و همکارانش فویل فلز بسیار نازک را گرفتند و آن را تحت پرتو پرتوهای مثبت شارژ قرار دادند - جریان ذرات کوچک. با توجه به ضخامت فویل، بیشتر از تابش قدرتمند از بین رفت، همانطور که Refordford اعتقاد داشت. اما، به تعجب دانشمندان، بخشی از او را تکان داد.

رادرفورد پیشنهاد کرد که اتم ها در فویل فلزی باید دارای مناطق متراکم کوچک باشند با شارژ مثبت - هیچ چیز دیگری پتانسیل کافی برای انعکاس چنین تابش قدرتمند ندارد. او اتهامات مثبت در اتم را کشف کرد - و به طور همزمان ثابت کرد که همه آنها در توده متراکم، بر خلاف الکترون ها متصل هستند. به عبارت دیگر، او وجود هسته متراکم در اتم را نشان داد.

مشکلی بود. در آن زمان آنها می توانستند توده اتم را محاسبه کنند. اما با توجه به اطلاعات مربوط به آنچه که به شدت باید ذرات هسته وجود داشته باشد، ایده آنچه که همه آنها به طور مثبت شارژ شده اند، منطقی نیست.

"کربن دارای شش الکترون و شش پروتون در هسته - شش اتهام مثبت و شش اتهام منفی،" توضیح می دهد صخره. - اما هسته کربن 6 پروتون را وزن نمی کند، معادل 12 پروتون را وزن می کند. "

در ابتدا، آنها پیشنهاد کردند که شش ذرات هسته ای دیگر در هسته با توده پروتون وجود دارد، اما منفی شارژ: نوترون ها. اما هیچ کس نمی تواند آن را اثبات کند. در واقع، نوترون ها تا دهه 1930 یافت نشد.

جیمز چادویک فیزیک کمبریج، به شدت سعی کرد نوترون را باز کند. او سالها در این نظریه کار کرد. در سال 1932 او توانست پیشرفت بزرگی انجام دهد.

چند سال پیش، فیزیکدانان دیگر با تابش آزمایش کردند. آنها یک تابش مثبت شارژ را راه اندازی کردند - نوعی که بوتفورد مورد استفاده در جستجوی هسته - در اتم های بریلیوم استفاده می شود. بریلیم اشعه خود را منتشر کرد: تابش که به طور مثبت یا منفی شارژ نشده بود و می تواند عمیق به مواد نفوذ کند.

در این زمان، دیگران متوجه شدند که تابش گاما خنثی و به شدت نفوذ کرده است، بنابراین فیزیکدانان معتقد بودند که این اتم های بریلیوم منتشر شده است. اما چادویک چنین فکر نکرد.

او به طور مستقل تابش جدیدی را ساخت و آن را به یک ماده فرستاد که، همانطور که می دانست، پروتون ها غنی بود. ناگهان، معلوم شد که پروتون ها از مواد جدا شده اند، به طوری که ذرات با توده های یکسان مانند توپ های بیلیارد با توپ های دیگر.

تابش گاما نمی تواند پروتون ها را منعکس کند، بنابراین CEDWick تصمیم گرفت که ذرات مورد نظر باید یک توده پروتون داشته باشند، اما شارژ الکتریکی دیگری: و این نوترون ها هستند.

تمام ذرات اصلی اتم یافت شد، اما در این تاریخ پایان نمی یابد.

اگر چه ما در مورد اتم ها خیلی بیشتر از قبل از می دانیم، آنها را تجسم دشوار بود. در دهه 1930 هیچ کس از تصاویر خود عکس نداشت - و بسیاری از مردم می خواستند آنها را ببینند تا وجود خود را بگیرند.

مهم است که توجه داشته باشید، با این حال، روش های مورد استفاده توسط دانشمندان مانند تامسون، رادرفورد و چادویک، راه را به تجهیزات جدید، که در نهایت به ما کمک کرد این تصاویر را به ما کمک کرد. پرتوهای الکترونی که تامسون در آزمایش خود با لوله Crox تولید می شود، به ویژه مفید بود.

امروزه چنین بسته هایی از طریق میکروسکوپ های الکترونی تولید می شوند و قدرتمندترین آنها از این میکروسکوپ ها واقعا می توانند عکس های اتم های فردی را بگیرند. این به این دلیل است که پرتو الکترونی دارای طول موج در هزاران بار کوتاهتر از پرتو نور کوتاه است، در واقع، امواج الکترونی را می توان از اتم های کوچک منعکس کرد و به تصویر، که پرتوهای نور نمی تواند.

Skipper Neil از کالج دانشگاه در لندن می گوید که چنین تصاویری برای افرادی که می خواهند ساختار اتمی مواد خاص را مطالعه کنند مانند مواردی که در تولید باتری های وسایل نقلیه الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند مفید است. هرچه بیشتر ما در مورد ساختار اتمی خود می دانیم، بهتر است ما بتوانیم باتری ها را طراحی کنیم، آنها را موثر و قابل اعتماد کنیم.

شما همچنین می توانید درک کنید که چگونه اتم ها به نظر می رسد، فقط به آنها پمپ می شود. بنابراین، در واقع، میکروسکوپ نیروی اتمی کار می کند.

ایده این است که نوک یک پروب بسیار کوچک را به سطح مولکول یا ماده برسانید. با نزدیکی کافی، پروب به ساختار شیمیایی آنچه که نشان می دهد حساس خواهد بود و تغییر مقاومت به عنوان جنبش پروب به دانشمندان اجازه می دهد تا یک مولکول جداگانه را بگیرند.

Skipper می افزاید که بسیاری از دانشمندان هسته ای کشف می کنند که چگونه ساختار چیزها در معرض فشار بالا یا دمای بالا تغییر می کند. اکثر مردم می دانند که وقتی ماده گرم می شود، اغلب گسترش می یابد. در حال حاضر شما می توانید تغییرات اتمی را که در همان زمان رخ می دهد، پیدا کنید، که اغلب به نظر می رسد مفید است.

Skipper می گوید: "هنگامی که مایع گرم می شود، می توان اشاره کرد که اتم های آن پیکربندی نامناسب را می گیرند." - شما می توانید آن را به طور مستقیم از کارت ساختاری ببینید. "

Skipper و سایر فیزیکدانان همچنین می توانند با اتم های با استفاده از پرتوهای نوترون کار کنند، ابتدا توسط نمونه در دهه 1930 کشف شدند.

او می گوید: "ما بسیاری از پرتوهای نوترون را به نمونه های مواد، و از الگوی پراکندگی حاصل می کنیم، می توانید درک کنید که نوترون ها را در هسته ها از بین ببرید." - شما می توانید جرم و اندازه جسم را که ترجمه شده است، تقریبا تخمین بزنید. "

اما اتم ها همیشه فقط در آنجا وجود ندارد، در شرایط پایدار، منتظر آنها تا زمانی که تحصیل می کنند. گاهی اوقات آنها تجزیه می شوند - یعنی آنها رادیواکتیو هستند.

بسیاری از عناصر رادیواکتیو طبیعی وجود دارد. این فرآیند انرژی را تولید می کند که پایه انرژی هسته ای - و بمب های هسته ای را تشکیل داده است. سازندگان فیزیک-هسته ای تمایل دارند تا بهتر درک واکنش هایی شوند که هسته از طریق تغییرات اساسی مانند این ها عبور می کند.

لورا هارچس برنان از دانشگاه لیورپول متخصص در یادگیری اشعه گاما - نوع تابش منتشر شده توسط اتم های پوسیدگی. یک اتم رادیواکتیو یک نوع خاص، یک نوع خاص از پرتو گاما را منتشر می کند. این به این معنی است که شما می توانید اتم ها را شناسایی کنید، تنها با ثبت انرژی اشعه گاما - این، در واقع، Brennan Harkness و در آزمایشگاه خود مشغول به کار است.

او می گوید: "انواع آشکارسازهایی که باید استفاده کنید، توسط آشکارسازهایی که به شما امکان می دهد حضور تابش و انرژی تابش را به طور همزمان اندازه گیری کنید، نشان داده شده است که به تعویق افتاده است." "همه به این دلیل که تمام هسته ها یک اثر خاص دارند."

از آنجاییکه در ناحیه ای که در آن تابش تشخیص داده شد، تمام انواع اتم ها ممکن است حضور داشته باشند، به ویژه پس از یک واکنش هسته ای مهم، دقیقا می دانیم دقیقا کدام ایزوتوپ های رادیواکتیو وجود دارد. چنین تشخیصی معمولا در ایستگاه های هسته ای یا مناطقی که در آن یک فاجعه هسته ای رخ داده است انجام می شود.

Harkness Brennan و همکارانش در حال حاضر بر روی سیستم های کشف کار می کنند که می توانند در مکان هایی قرار بگیرند که در سه بعد نشان داده شوند که در آن تابش در یک اتاق خاص وجود دارد. او می گوید: "شما نیاز به تکنسین ها و ابزارهایی دارید که به شما امکان می دهد یک نقشه سه بعدی فضا را ایجاد کنید و در این اتاق، در این تابش لوله، در این اتاق، در این اتاق، سریعتر کنید."

شما همچنین می توانید تابش را در دوربین ویلسون تجسم کنید. به عنوان بخشی از این آزمایش خاص، بخار الکل Celsius به -40 درجه خنک شده با یک ابر بر روی یک منبع رادیواکتیو اسپری می شود. ذرات تابش شارژ که از منبع تابش پرواز می کنند، از الکترونها از مولکول های الکل خارج می شوند. الکل به مایع در کنار مسیر ذرات منتشر شده تبدیل می شود. نتایج این نوع تشخیص چشمگیر است.

ما به طور مستقیم با اتم ها کار کردیم - به جز اینکه این ساختارهای پیچیده زیبا هستند که می توانند تغییرات شگفت انگیزی را انجام دهند، که بسیاری از آنها در طبیعت رخ می دهند. مطالعه اتم ها به این ترتیب، ما تکنولوژی های خودمان را بهبود می بخشیم، انرژی را از واکنش های هسته ای حذف می کنیم و دنیای طبیعی طبیعی را درک می کنیم. ما همچنین فرصتی برای محافظت از خود را از تابش و مطالعه نحوه تغییر مواد در شرایط شدید داشتیم.

"با توجه به اینکه فضای کوچک به سادگی باور نکردنی است، به عنوان بسیاری از فیزیک ما می توانیم از آن استخراج،" Harkness-Brennan چیزی نیست. همه ما اطراف خود را می بینیم شامل این کوچکترین ذرات است. و خوب است بدانیم که آنها آنجا هستند، زیرا به لطف آنها از همه آنها امکان پذیر بود.

با توجه به بی بی سی.

تئوری جی دالتون

اولین اثبات علمی واقعا علمی تئوری اتمیستی، به طور قانع کننده ای با عقلانیت و سادگی فرضیه نشان داد که هر عنصر شیمیایی شامل کوچکترین ذرات است که کار معلم مدرسه انگلیسی ریاضیات جیمون (1766-1846) بود مقاله در مورد این مشکل در سال 1803 ظاهر شد. پیش بینی های اتمی دالتون، مزیتی نسبت به استدلال انتزاعی اتمیست های یونان باستان داشت، که قوانین آن مجاز به توضیح و پیوند نتایج آزمایش های واقعی و همچنین پیش بینی نتایج آزمایش های جدید بود. او معتقد بود که: 1) تمام اتم های یک عنصر مشابه در همه جهات، به ویژه توده های آنها یکسان هستند؛ 2) اتم های عناصر مختلف دارای خواص نابرابر، به ویژه توده آنها؛ 3) به ترکیب، در مقایسه با عنصر، شامل اتم های عدد صحیح خاصی از هر یک از اجزای عناصر آن است؛ 4) در واکنش های شیمیایی، توزیع مجدد اتم ها ممکن است رخ دهد، اما هیچ اتم نابود نمی شود و دوباره ایجاد نمی شود. (در واقع، همانطور که در ابتدای قرن بیستم معلوم شد، این پیش بینی ها کاملا به طور کامل انجام نمی شود، زیرا اتم های یک عنصر مشابه ممکن است توده های مختلفی داشته باشند، به عنوان مثال، هیدروژن دارای سه نوع، به نام ایزوتوپها است؛ علاوه بر این اتم ها می توانند تحولات رادیواکتیو را انجام دهند و حتی به طور کامل سقوط کنند، اما نه در واکنش های شیمیایی دالتون در نظر گرفته شده است.) تئوری اتمی دالتون بر اساس این چهار جلسه، ساده ترین توضیح قوانین روابط دائمی و چندگانه را ارائه داد. با این حال، او هیچ ایده ای در مورد ساختار اتم خود نداشت.

حرکت براون

اسکاتلند Nerd رابرت براون در سال 1827 گرده گیاهان را انجام داد. او به ویژه علاقه مند به چگونگی شرکت گرده در فرآیند لقاح بود. به نحوی، او به میکروسکوپ جدا شده از سلول های گرده ای که در دانه های سیتوپلاسمی بلند می شود، جدا شده است. به طور غیر منتظره، قهوه ای دید که کوچکترین دانه های جامد، که به سختی می تواند در یک قطره آب دیده شود، به طور مداوم لرزیدن و از محل به محل حرکت می کند. او متوجه شد که این جنبش ها، به گفته وی، "با جریان در مایع همراه نیست، و نه با تبخیر تدریجی آن، بلکه ذرات ذرات خود را تشکیل می دهند." این پدیده مشاهده شده در جنبش Brownian به نام "جنبش براونیا". توضیح جنبش Brownian توسط حرکت مولکول های نامرئی تنها در سه ماهه آخر قرن نوزدهم داده شد، اما نه بلافاصله توسط همه دانشمندان گرفته شد. در سال 1863، معلم هندسه توصیفی لودویگ مسیحی وینر (1826-1896) پیشنهاد کرد که این پدیده با حرکات نوسان ذرات نامرئی همراه است.

باز کردن الکترون

وجود واقعی مولکول ها در نهایت در سال 1906 توسط آزمایشات بر روی مطالعه الگوهای جنبش Brownian فیزیک فرانسه Jean Pereren تایید شد.

در دوره زمانی که پرن مطالعات خود را از کاتد و اشعه ایکس انجام داد، هنوز یک نظر واحد در مورد ماهیت اشعه کاتد منتشر شده توسط یک الکترود منفی (کاتد) در یک لوله خلاء با تخلیه الکتریکی وجود نداشت. بعضی از دانشمندان معتقد بودند که این اشعه ها یک نوع تابش نور هستند، اما در سال 1895، مطالعات پرنا نشان داده اند که آنها جریان ذرات شارژ منفی هستند. نظریه اتمی استدلال کرد که عناصر از ذرات گسسته به نام اتم تشکیل شده اند و ترکیبات شیمیایی شامل مولکول ها، ذرات اندازه بزرگتر شامل دو یا چند اتم است. در پایان قرن نوزدهم. تئوری اتمی به طور گسترده ای در میان دانشمندان، به ویژه در میان شیمیدانان به رسمیت شناخته شد. با این حال، برخی از فیزیکدانان معتقد بودند که اتم ها و مولکول ها بیش از اشیاء خیالی نیستند که از ملاحظات راحتی معرفی شده اند و در پردازش عددی نتایج واکنش های شیمیایی مفید هستند.

جوزف جان تامسون، اصلاح آزمایش پر، نتیجه گیری آن را تایید کرد و در سال 1897 مهمترین ویژگی این ذرات را تعیین کرد، اندازه گیری نسبت شارژ آنها به جرم برای جدا شدن در میدان های الکتریکی و مغناطیسی. جرم معلوم شد حدود 2 هزار بار کمتر از توده اتم هیدروژن، سبک ترین در میان تمام اتم ها است. به زودی اعتقاد به این که این ذرات منفی به نام الکترونها به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از اتم ها بودند، گسترش یافت.

فرایند دانش به گونه ای توسعه می یابد که حدس های درخشان و نظریه های بزرگ، ظاهری که ما موظف به نابغه های خلاقانه هستیم، پس از مدتی آنها به سختی به واقعیت های بی اهمیت تبدیل می شوند که اکثر مردم به ایمان گرفته اند. بسیاری از ما می توانیم به طور مستقل، بر اساس مشاهدات و بازتاب ها، حدس بزنند که زمین دور است یا زمین در اطراف خورشید چرخش می یابد و نه مخالف، و در نهایت، اتم ها و مولکول ها وجود دارد؟ از ارتفاع علم مدرن، موقعیت اصلی نظریه مولکولی اتمی با حقیقت سرمایه است. با این وجود، ما را از نتایج علمی شناخته شده دور می بینیم، خودمان را به محل دانشمندان گذشته منتقل می کنیم و سعی می کنیم به دو موضوع اصلی پاسخ دهیم. اول، ماده چیست؟ ثانیا، چرا مواد متفاوت هستند و چرا بعضی از مواد می توانند به دیگران تبدیل شوند؟ برای حل این مسائل پیچیده، علم بیش از 2000 سال صرف کرده است. در نتیجه، یک نظریه مولکولی اتمی ظاهر شد، مقررات اصلی که می تواند به صورت زیر فرموله شود.

• 1. تمام مواد شامل مولکول ها هستند. مولکول کوچکترین ذره ماده با خواص شیمیایی آن است.
• 2. مولکول ها از اتم ها تشکیل شده است. اتم کوچکترین ذره عنصر در ترکیبات شیمیایی است. عناصر مختلف به اتم های مختلف متصل می شوند.
• 3. مولکول ها و اتم ها در حال حرکت مداوم هستند.
• 4. در صورت واکنش های شیمیایی، مولکول های به تنهایی به مولکول های مواد دیگر تبدیل می شوند. اتم ها در طول واکنش های شیمیایی تغییر نمی کنند.

دانشمندان چگونه اتم ها را حدس زده اند؟

اتم ها در یونان در V C اختراع شدند. قبل از میلاد مسیح e فیلسوف Levkipp (500-440 پیش از میلاد) تعجب کرد که آیا هر قطعه ماده می تواند باشد، هرچند کوچک، آن را به ذرات کوچکتر تقسیم شده است. Levkipp معتقد بود که به عنوان یک نتیجه از این تقسیم، ممکن است چنین ذره ای کوچک را بدست آورید که بخش بیشتری غیرممکن خواهد شد.

یک دانش آموز دموکرات فیلسوف Levkipp (460-370 پیش از میلاد) این ذرات کوچک "اتم" (اتم - غیر قابل تقسیم) نامیده می شود. او معتقد بود که اتم های هر عنصر از ابعاد خاص و فرم هستند و تفاوت در خواص مواد توضیح داده شده است. مواد که ما می بینیم و احساس می کنیم زمانی تشکیل می شود که اتم ها بین اتم های عناصر مختلف متصل شوند و با تغییر ماهیت این ترکیب، یک ماده را می توان به دیگری تبدیل کرد.

دموکراتیک نظریه اتمی را تقریبا در فرم مدرن ایجاد کرد. با این حال، این نظریه تنها میوه بازتاب های فلسفی بود که مربوط به پدیده های طبیعی و فرآیندهای طبیعی نیست. این آزمایش به صورت آزمایشی تایید نشد، زیرا یونانیان باستان به طور کلی آزمایش ها را انجام ندادند، آنها بازتاب های بالا را از مشاهدات قرار دادند.

اولین آزمایش تایید ماهیت اتمی ماده تنها پس از 2000 سال انجام شد. در سال 1662، شیمیدان ایرلندی Robert Boyle (1627-1627-1691) هنگام فشرده سازی هوا در لوله U شکل تحت فشار ستون جیوه متوجه شد که حجم هوا در لوله به طور معکوس متناسب با فشار است:

فیزیکدان فرانسوی Edm Mariott (1620-1684) این نسبت را 14 سال پس از یک دیگ بخار تایید کرد و متوجه شد که تنها در دمای ثابت انجام می شود.

نتایج به دست آمده توسط یک دیگ بخار و ماریوت را می توان توضیح داد تنها اگر آنها متوجه شوند که هوا از اتم های بین آن فاصله ای خالی وجود دارد. فشرده سازی هوا به دلیل نزدیک شدن اتم ها و کاهش حجم فضای خالی است.

اگر گازها از اتم ها تشکیل شده باشد، می توان فرض کرد که جامدات و مایعات نیز از اتم ها تشکیل شده است. به عنوان مثال، آب با گرمایش جوش و تبدیل به یک جفت، که، مانند هوا، می تواند فشرده شود. بنابراین، بخار آب شامل اتم ها است. اما اگر بخار آب شامل اتم ها باشد، چرا آب مایع و یخ نمی تواند از اتم ها تشکیل شود؟ و اگر این برای آب درست باشد، می تواند برای مواد دیگر درست باشد.

بنابراین، آزمایش های بویل و مریوتا، وجود کوچکترین ذرات ماده را تایید کرد. این باقی مانده بود تا این ذرات را پیدا کند.

طی 150 سال آینده، تلاش های شیمیدانان عمدتا به منظور ایجاد ترکیب مواد مختلف به کار گرفته شد. مواد که مواد کم پیچیده را تجزیه می کنند، ترکیبات (مواد پیچیده) مانند آب، دی اکسید کربن، مقیاس آهن نامگذاری شدند. مواد که نمی توانند تجزیه شوند، عناصر (مواد ساده) مانند هیدروژن، اکسیژن، مس، طلا نامیده می شوند.

در سال 1789، شیمیدان بزرگ فرانسوی Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) کتاب معروف "دوره شیمی Elemental Elemental" (Elementaire De Chimie) را منتشر کرد، که در آن دانش انباشته شده توسط زمان شیمی به سیستم سیستماتیک شده است. به طور خاص، او لیستی از تمام عناصر شناخته شده را رهبری کرد، که شامل 33 ماده بود. دو نام در این لیست اساسا نادرست (نور و گرما) بود، و هشت نفر پس از آن مواد پیچیده (آهک، سیلیس و دیگران) بودند.

توسعه تکنیک های اندازه گیری های کمی و روش های تجزیه و تحلیل شیمیایی باعث کاهش نسبت عناصر در ترکیبات شیمیایی می شود. شیمیدان فرانسوی Joseph Louis Prost (1754-1826) پس از آزمایش کامل با تعدادی از مواد ثابت شده قانون پایداری ترکیب.

من همه ترکیبات را بدون در نظر گرفتن روش رسید، شامل ELE-. پلیس در نسبت وزن به شدت تعریف شده است.

به عنوان مثال، گاز گوگرد به دست آمده از سوزاندن گوگرد، عمل اسیدها به سولفیت ها و یا به هیچ وجه، همیشه شامل 1 بخش وزن (کسری توده ای) گوگرد و 1 وزن اکسیژن است.

حریف Pondan، Claude Louis Bertoll (1748-1828)، Claude Louis Bertoll (1748-1822)، استدلال کرد که ترکیب ترکیبات بستگی به روش رسید آنها دارد. او معتقد بود که اگر در واکنش دو عنصر، یکی از آنها بیش از حد گرفته شد، وزن این عنصر نیز در ترکیب بیشتر خواهد بود. پروست، با این حال، ثابت کرد که Bertoll به دلیل تجزیه و تحلیل نادرست و استفاده از مواد پاک ناکافی به دست آمده است.

به طور شگفت انگیز، یک ایده اشتباه از Bertolls در حال حاضر بر اساس یک جهت علمی بزرگ در شیمی است - مواد شیمیایی مواد شیمیایی. وظیفه اصلی دانشمندان مواد برای به دست آوردن مواد با خواص مشخص شده است، و روش اصلی استفاده از وابستگی ترکیب، ساختار و خواص مواد از روش به دست آوردن است.

قانون پایداری ترکیب، باز توسط پروست، معنای اساسی داشت. او منجر به فکر وجود مولکول ها شد و مانع از اتم ها شد. در حقیقت، چرا در نسبت گوگرد گاز S0 2 وزن (جرم) گوگرد و اکسیژن همیشه 1: 1، و نه 1.1: 0.9 یا 0.95: 1.05؟ می توان فرض کرد که در شکل گیری ذرات گاز گوگرد (پس از آن، این ذره یک مولکول نامیده می شود) یک اتم گوگرد با تعداد مشخصی از اتم های اکسیژن، با توده اتم های گوگرد برابر با توده اتم های اکسیژن متصل می شود.

چه اتفاقی می افتد اگر دو عنصر بتوانند چندین اتصال شیمیایی را در میان خود تشکیل دهند؟ John Dalton (1766-1844)، شیمیدان بزرگ انگلیسی، که از این آزمایش فرموله شده بود پاسخ داد قانون روابط چندگانه (عمل دالتون).

من اگر دو عنصر چندین اتصال را تشکیل می دهند، سپس. در این ترکیبات، جرم یک عنصر در هر واحد جرم یک عنصر دیگر متعلق به عدد صحیح کوچک است.

بنابراین، در سه اکسید آهن در هر واحد وزن (جرم) اکسیژن، به ترتیب 3.5، 2.625 و 2.333 قطعات وزن (فراکسیون های توده ای) آهن وجود دارد. روابط این اعداد به شرح زیر است: 3.5: 2.625 \u003d 4: 3؛ 3.5: 2.333 \u003d 3: 2.

از قانون روابط چندگانه، به این معنی است که اتم های عناصر به مولکول ها متصل می شوند و مولکول ها حاوی تعداد کمی از اتم ها هستند. اندازه گیری محتوای توده ای از عناصر اجازه می دهد تا از یک طرف برای تعیین فرمول های مولکولی ترکیبات، و از سوی دیگر، برای پیدا کردن توده های نسبی اتم ها.

به عنوان مثال، در شکل گیری آب، یک بخش وزن هیدروژن با 8 قسمت وزن اکسیژن ترکیب شده است. اگر فرض کنیم که مولکول آب شامل یک اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن است، به نظر می رسد که اتم اکسیژن 8 برابر سنگین تر از اتم هیدروژن است.

وظیفه معکوس را در نظر بگیرید. ما می دانیم که اتم آهن 3.5 برابر سنگین تر از اتم اکسیژن است. از رابطه

این به این معنی است که در این ترکیب، دو اتم اکسیژن برای سه اتم اکسیژن تشکیل شده است، I.E. فرمول ترکیبی - Fe 2 0 3.

بنابراین، دالتون اولین بار در تاریخ جدول وزن اتمی عناصر را تشکیل داد. متأسفانه، از بسیاری جهات نادرست بود، زیرا هنگام تعیین وزن اتمی، دالتون اغلب از فرمول های مولکولی اشتباه انجام شد. او معتقد بود که اتم های عناصر تقریبا همیشه (با استثناء نادر) در جفت ها متصل می شوند. فرمول آب در دالتون - اما. علاوه بر این، او اطمینان داشت که مولکول های تمام مواد ساده حاوی یک اتم هستند.

فرمول های صحیح آب و بسیاری از مواد دیگر در مطالعه واکنش های شیمیایی در فاز گاز تعیین شد. شیمی فرانسوی جوزف لوئیس گی-لوسک (1778-1850) کشف کرد که یک حجم هیدروژن با یک حجم کلر واکنش نشان می دهد و دو حجم تولید کلرید به دست می آید؛ با تجزیه الکترولیتی آب، یک حجم اکسیژن و دو حجم هیدروژن تشکیل شده است، و غیره. این قانون تجربی در سال 1808 منتشر شد و نامیده شد قانون روابط حجمی.

من حجم گاز واکنش متعلق به یکدیگر و به حجم گاز است. محصولات واکنش مد به عنوان عدد صحیح کوچک.

معنا از قانون روابط حجم پس از افتتاح بزرگ شیمیدان ایتالیایی Amedeo Avogadro (1776-1856)، که فرضیه (فرضیه) را مطرح کرد، معلوم شد که بعدا بعدا نامگذاری شد قانون Avogadro.

| در حجم برابر هر گازها در دمای ثابت و فشار؟ این شامل همان تعداد مولکول ها است.

این بدان معنی است که تمام گازها به طور یکسان رفتار می کنند و حجم گاز تحت شرایط داده شده به طبیعت (ترکیب) گاز بستگی دارد، اما تنها تعداد ذرات در این مقدار تعیین می شود. حجم اندازه گیری، ما می توانیم تعداد ذرات (اتم ها و مولکول ها) را در فاز گاز تعیین کنیم. شایستگی بزرگ Avogadro این است که قادر به ایجاد یک پیوند ساده بین ارزش ماکروسکوپی مشاهده شده (حجم) و خواص میکروسکوپی مواد گازی (تعداد ذرات) بود.

تجزیه و تحلیل نسبت حجمی های موجود توسط Gay Lussak، و با استفاده از فرضیه آن (که متعاقبا نامیده شد قانون Avhipa)، دانشمند دریافت که مولکول های گاز مایع مواد ساده (اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن هیدروژن، کلر). در واقع، با واکنش هیدروژن با کلر، حجم تغییر نمی کند، بنابراین تعداد ذرات نیز تغییر نمی کند. اگر فرض کنیم که هیدروژن و کلر موناتومین، به عنوان یک نتیجه از واکنش پیوست، حجم اولیه باید دو بار کاهش یابد. اما پس از واکنش، حجم تغییر نمی کند، به این معنی است که مولکول های هیدروژن و کلر حاوی دو اتم هستند و واکنش این معادله را دنبال می کند

به طور مشابه، فرمول های مولکولی مواد پیچیده - آب، آمونیاک، دی اکسید کربن و سایر مواد دیگر می تواند ایجاد شود.

چیزی عجیب و غریب، اما معاصران قدردانی نکردند و نتیجه گیری های Avogadro را به رسمیت نمی شناسند. شیمیدانان پیشرو در زمان جی. دالتون و جین جاکوب برزیلیوس (1779-1848) به این فرضیه اعتراض کردند که مولکول های مواد ساده ممکن است دی اکسید باشند، زیرا معتقد بود که مولکول ها تنها از اتم های مختلف تشکیل شده اند (به طور مثبت و متضاد متهم) . تحت فشار چنین مقامات، فرضیه Avogadro رد شد و به تدریج فراموش شد.

فقط در حدود 50 سال، در سال 1858، شیمیدان ایتالیایی Stanislao Canniczaro (1826-1910) به طور تصادفی کار Avogadro را کشف کرد و متوجه شد که ما به ما اجازه می دهیم که مفهوم "اتم" و "مولکول" را برای مواد گازی تشخیص دهیم. Cannizaro بود که تعاریف اتم و مولکول ها را پیشنهاد کرد که در ابتدای این پاراگراف ارائه می شود و وضوح کامل را در مفهوم "وزن اتمی" و "وزن مولکولی" ارائه می دهد. در سال 1860، اولین کنگره بین المللی شیمی در کارلسروهه (آلمان) برگزار شد، که پس از بحث های طولانی، مقررات اصلی نظریه مولکولی اتمی توسط شناخت جهانی دریافت شد.

بیایید خلاصه کنیم در توسعه آموزه های مولکولی اتمی، سه مرحله اساسی را می توان تشخیص داد.

• 1. تولد تدریس اتمی، ظاهر ایده (فرضیه) بر وجود اتم ها (Levkipp و دموکرات).
• 2. اولین تایید تجربی تئوری اتمی در آزمایشات با هوای فشرده (قانون بویل مریوتا).
• 3. باز کردن یک الگوی مهم که در اتم های مولکول عناصر مختلف در نسبت وزن خاصی وجود دارد (قانون روابط چندگانه بین دالتون) و ایجاد فرمول های مواد ساده گازی (فرضیه Avogadro).

جالب توجه بود، زمانی که پیشنهاد شد که وجود اتم ها بیان شود، نظریه پیش از آزمایش پیش از این آزمایش بود (اولین اتم ها اختراع شدند و پس از سال 2000 ثابت شد). در مورد مولکول ها، آزمایش پیش از این نظریه پیش رفت: ایده وجود مولکول ها برای توضیح قانون تجربی روابط چندگانه نامزد شد. به این ترتیب، تاریخ تئوری مولکولی اتمی یک نمونه مشخص است که نشان دهنده مسیرهای مختلف اکتشافات علمی است.

آلبرت انیشتین

اغلب شایستگی آلبرت انیشتین، تنها ایجاد تئوری نسبیت در نظر گرفته شده است. از نقطه نظر تاریخ علم، چنین ارزیابی در ارتباط با دستاوردهای شگفت انگیز خود در زمینه های دیگر فیزیک نادرست و غیرمنصفانه است. "پدر نظریه نسبیت" یک دانشمند بود که منافع منحصرا چند جانبه بود.

در سال های سوزاندن، در زمان فعالیت خلاقانه ترین خلاقانه انیشتین، اولین نتایج تحقیقات او تقریبا در همان زمان بود که اهمیت زیادی برای توسعه بیشتر فیزیک داشت. به خصوص در سال 1905، زمانی که انیشتین 26 ساله بود، تبدیل شد. تحقیقات او در مورد فیزیک مولکولی اولین بار بود.

کار انیشتین بر روی حرکت حرارتی عمدتا به مسئله توصیف آماری حرکت اتم ها و مولکول ها و ارتباط بین حرکت و گرما اختصاص داده می شود. در این آثار، اینشتین به این نتیجه رسید که نتایج به دست آمده از نتایج به دست آمده توسط فیزیکدان هوشمند اتریشی لودویگ بولتزمن و آمریکایی ویلارد گیبس گسترش یافته است. شایستگی اصلی انیشتین در غلبه بر مشکلات ریاضی به عنوان یک فرمول عمیق تر مسائل فیزیکی نبود. او توسط ایده Boltzmanna هدایت شد که مفهوم احتمال باید بر مبنای تفسیر ریاضی تدریس در گرما (اصل بولتزمن) باشد.

تمام این سؤالات توسط انیشتین به تنهایی توسعه یافته است، بنابراین ما با حداکثر متولد شده، درست است که می توان گفت که "اینشتین تمام ویژگی های اساسی مکانیک آماری را رد کرد." محقق جوان کار خود را بر روی فیزیک مولکولی آغاز کرد با قصد جامع برای تایید با نتایج قابل اعتماد با نظریه اتمی، به درستی که او متقاعد شد، هرچند او به نظر می رسید بحث برانگیز بود.

در مرکز توجه انیشتین در کار تحقیقاتی خود بر تئوری گرما، جنبش مولکولی براون بود. در سال 1827، رابرت براون، گیاه شناس انگلیسی، گرده گل را تحت میکروسکوپ قرار می دهد؛ در عین حال، او متوجه شد که ذرات به حالت تعلیق در یک قطره مایع به طور مداوم به طور تصادفی، حرکات Zigzag را به حالت تعلیق درآمده اند. چنین جنبش ذرات بعدا به نام دانشمند خود "جنبش براونیا" نامیده می شود، به شدت از وزن کمتر ذرات و مایع گرمتر که در آن قرار دارد، به شدت اتفاق می افتد.

در طی چند دهه، دانشمندان ناموفق تلاش کردند تا توضیحات این پدیده مرموز را پیدا کنند. در دهه 1880 - در دو دهه به انیشتین - یک فیزیکدان فرانسوی پیشنهاد کرد که جنبش Brownian نتیجه یک ضربه ناسازگار است که ذرات معلق را با نامرئی تحت میکروسکوپ مولکول های مایع تجربه می کند. با این حال، این توضیح هوشمندانه هیچ توجیه ریاضی یا تایید تجربی نداشت.

انیشتین، با استفاده از روش های آماری، "بر روی حرکت یک ذره به حالت تعلیق در مایع استراحت، که از تئوری مولکولی-جنبشی خارج می شود، نشان داد که رابطه کمی بین سرعت حرکت ذرات معلق وجود دارد اندازه و ضریب ویسکوزیته مایع مورد استفاده، که می تواند به صورت آزمایشی تایید شود.

انیشتین، که هنوز با آثار قبلی در جنبش براوننی آشنا نبود، معتقد بود که حرکت ذرات قابل مشاهده در زیر میکروسکوپ، تظاهرات مولکول های مایع میکروسکوپی میکروسکوپی است. اینشتین به فرم ریاضی تکمیل شده به توضیح آماری از این پدیده، که قبلا توسط فیزیکدان لهستانی ماریان فون Smillukhovsky به او فرموله شده است. قانون انیشتین جنبش برانی در سال 1908 به طور کامل توسط آزمایشات ژان پرن پرن فیزیکدان فرانسه، که جایزه نوبل این آثار را در سال 1926 دریافت کرد، به طور کامل تایید شد.

کار انیشتین در فیزیک مولکولی، صحت این ایده را ثابت کرد که گرما به شکل انرژی از حرکت اختلال مولکول ها است. در عین حال، آنها فرضیه اتمی را تقویت کردند، بر اساس آن ماده - در درک فیزیکی، شامل مولکول ها و اتم ها می شود.

روش ارائه شده توسط انیشتین، روش تعیین ابعاد مولکول ها و فرمول آن برای جنبش Brownian به شما این امکان را می دهد که تعداد مولکول ها را تعیین کنید. قبل از این فیزیکدانان مجبور به مدیریت روش های تقریبی پیشنهاد شده در سال 1865 توسط فیزیکدان اتریشی اسب؛ در حال حاضر، به لطف تحقیق انیشتین، آنها می توانند با روش های دقیق ریاضی کار کنند.

همراه با ارزش صرفا علمی تحقیقات انیشتین در مورد حرکت حرارتی، معنای تئوری و آموزنده بزرگ بود. آنها نشان دادند که رابطه منفی یا شک و تردید برخی از منابع طبیعی به نظریه اتمی، توجیه نمی شود. اثبات اینشتین از صحت دیدگاه های اتومیستی بسیار متقاعد کننده بود که شیمیدان ویلهلم استوالد، که همراه با ارنست، یکی از مخالفان ستیزه جویان در مورد اتم ها بود، اکنون، با توجه به سخنان خود، "با ایمان هسته ای مواجه شد".

سهم قاطع که انیشتین به پیروزی اتمی کمک کرد، باید یکی از بزرگترین شایستگی های علمی آن باشد. در این راستا، او یک جانشین شایسته ای از ماتریالیست های بزرگ عتیقه است: دموکراتوس، اپیشورا و لوکرتیا.

فریدریش گرنک، 1984