Artikel oor atoomteorie en kinetiese teorie
Atoomteorie
Vir duisende jare het die antieke Grieke geglo dat elke suiwer stof (soos goud, yster, ens.) uit atome bestaan. Volgens hulle, as 'n suiwer stof in klein stukkies gesny word, word die klein dele weer gesny, dan teruggesny ... ensovoorts, dan sal daar die kleinste stukkies wees wat nie weer gesny kan word nie. Die kleinste stukkies wat nie weer gesny kan word nie, word atome genoem. Atoom beteken "kan nie verdeel word nie" (Grieks).
In daardie tyd is die atoom as nie meer verdeel beskou nie. Maar later het sommige wetenskaplikes elektrone en atoomkerne (protone en neutrone) ontdek, sodat die aanname dat atome nie onderverdeel kon word nie, verkeerd was. Dus bestaan atome uit elektrone (negatief gelaai) en atoomkerne. Elektrone sirkel om die kern. Binne die kern is daar protone (positief gelaai) en neutrone (neutraal of ongelaai).
Daar is nog 'n teorie; die naam is die kontinue teorie. Hierdie teorie beweer dat suiwer stowwe tot oneindig verdeel kan word. Volgens hierdie teorie bestaan daar nie so iets soos die kleinste stukkie nie. Die kleinste stukkies kan steeds in kleiner stukkies gesny word. Dus word dit oneindig. Watter van hierdie twee teorieë is korrek? Die korrekte atoomteorie of kontinue teorie?
In fisika sal elke teorie wetenskaplik erken word indien die teorie in eksperimente bewys kan word. In die 18de, 19de en 20ste eeue, deur middel van eksperimente wat deur wetenskaplikes uitgevoer is, was die atoomteorie waar.
Verstaan eers die volgende oorsigte. Elemente is suiwer stowwe wat nie chemies in ander stowwe onderverdeel kan word nie, byvoorbeeld goud (Au), yster (Fe), koper (Cu), sink (Zn), natrium (Na), kalsium (Ca), chloor (Cl), stikstof (N), suurstof (O), waterstof (H) ens. Behalwe die elemente, is daar ook verbindings. Verbindings bestaan uit elemente. Omdat dit uit elemente bestaan, kan die verbinding steeds in elemente verdeel word. Voorbeelde van verbindings is water.
Die kleinste deel van 'n element is 'n atoom, terwyl die kleinste deel van 'n verbinding 'n molekule is. Molekules bestaan uit atome wat aan mekaar vassit. Suiwer goud is 'n voorbeeld van 'n element. Suiwer goud bestaan uit goud (Au) atome. Ysterstukke is ook 'n voorbeeld van elemente. Yster bestaan uit yster (Fe) atome. Dus, die element is 'n suiwer stof wat uit soortgelyke atome bestaan.
Die water wat jy dikwels sien, vashou en drink, bestaan uit watermolekules (die chemiese formule is H₂O ) . Watermolekules bestaan uit twee waterstofatome (H) en een suurstofatoom (O).
Hier is 'n paar bewyse van atoomteorie:
Eerstens, die wet van konstante vergelyking.
Die wet van vergelyking bepaal dat as die elemente saamsmelt om verbindings te vorm, die gevormde verbindings dieselfde massaverhouding het. Byvoorbeeld, sout. Die sout wat ons sien, is 'n verbinding wat bestaan uit soutmolekules (NaCl). Natuurlik word soutmolekules altyd gevorm uit 23 dele natrium (Na) en 35 dele chloor (Cl).
Kontinue teorie kan dit nie verduidelik nie, maar die atoomteorie kan dit wel verduidelik. Volgens atoomteorie is atome die kleinste dele van 'n element sodat atome massa het. Die massaverhouding van die elemente van 'n verbinding moet verband hou met die relatiewe massa van die atome wat die element vorm. Gebaseer op die aantal van elke element wat verbindings vorm, bepaal wetenskaplikes die relatiewe massa van atome. Dit word relatief genoem omdat die relatiewe massa van 'n element vergelyk word met die relatiewe massa van ander elementatome.
Waterstof is die ligste atoom, daarom word dit as 'n maatstaf gebruik. Die relatiewe massa van 'n waterstofatoom (H) word 'n waarde van 1 gegee. Deur die relatiewe massa van 'n waterstofatoom as 'n maatstaf te gebruik, word die relatiewe massa van die koolstofatoom (C) 'n waarde van 12 gegee,
Die relatiewe massa van die suurstofatoom (O) word 'n waarde van 16 toegeken, ensovoorts (sien die periodieke tabel van elemente). Die relatiewe massa van 'n koolstofatoom = 12 beteken dat die massa van een koolstofatoom 12 keer groter is as die massa van een waterstofatoom (H). Die relatiewe massa van 'n suurstofatoom = 16 beteken dat die massa van 'n suurstofatoom 16 keer hoër is as die massa van een waterstofatoom (H).
In die Internasionale Stelsel (SI) het ons 'n massastandaard, naamlik iridiumplatinum, wat in internasionale gewig- en grootte-instellings in Frankryk gestoor word. Ingevolge die internasionale ooreenkoms is iridiumplatinum se massa 1 kg, dit is 'n standaardkilogram. Op 'n atoomskaal het ons ook 'n tweede massastandaard, dit is 12 C koolstofatome. Gebaseer op internasionale ooreenkomste is die massa van 1 koolstofatoom 12 C 12 0000 verenigde atoommassa-eenhede (afgekort u).
1 u = 1.66 x 10⁻⁹ kg.
Massa van 1 Koolstofatoom (C) = 12.0000 u, massa van 1 Waterstofatoom (H) = 1,0078 u, massa van 1 Suurstofatoom (O) = 15.9994 u, massa van 1 Natriumatoom = 22.9897 u en so aan. Wat atoommassa betref, kan dit volledig op die periodieke tabel van elemente gesien word.
Benewens atoommassa, is daar ook 'n molekulêre massa. Molekulêre massa is die totale massa van die atome van 'n molekule. Byvoorbeeld, die massa van 'n soutmolekule (NaCl) = die massa van een atoom natrium (Na) + die massa van een atoom chloor (Cl). Die massa van watermolekules (H2O ) = die massa van 2 waterstofatome (H) + die massa van een suurstofatoom (O).
Tweedens, bruin beweging
In antieke tye het 'n Engelse bioloog met die naam Robert Brown geleef. Hy het navorsing gedoen oor stuifmeel wat in water geplaas is (1827). Water en stuifmeel is sigbaar met 'n mikroskoop. Robert Brown het dit vreemd gevind nadat hy die stuifmeel op sy eie sien beweeg het. Dis vreemd, want die stuifmeel beweeg. Die rigting van stuifmeelbeweging is arbitrêr, maar aanhoudend. Hy vermoed dat die beweging 'n lewe is, waar stuifmeel leef sodat dit kan beweeg. Maar sy raaiskoot is verkeerd, want klein organiese deeltjies soos stuifmeel beweeg ook wanneer dit in water geplaas word. Hierdie beweging word Brownse beweging genoem.
Hierdie ontdekking kan nie verklaar word tot die ontwikkeling van kinetiese teorie nie.
Kinetiese teorie
Kineties beteken om te beweeg (Grieks). Die kinetiese teorie stel dat elke stof uit atome of molekules bestaan en dat atome of molekules voortdurend lukraak beweeg.
Wanneer atome of molekules beweeg, moet hulle spoed hê. Atome of molekules het ook massa. Omdat dit massa (m) en snelheid (v) het, het die atoom of molekule kinetiese energie (EK) en momentum (p). Kinetiese energie: EK = 1/2 mv 2. Terwyl momentum: p = m v. Benewens momentum is daar kragte. Wanneer beweeg, is daar 'n moontlikheid van botsings. Dus ontstaan kragte as gevolg van veranderinge in momentum wanneer 'n botsing plaasvind.
Ons kan sê dat die kinetiese teorie gebaseer is op kinetiese energie, momentum en krag. Hierdie drie dinge word bestudeer in die vak van bewegingsdinamika (die wette van Newton, impuls en momentum). Die verskil is dat ons in kinetiese teorie dinamika op die vlak van atome of molekules toepas. Die kinetiese teorie is ontwikkel deur Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) en Clerk Maxwell (1831-1879).
Die bestaan van hierdie kinetiese teorie kan Brown se ontdekking verklaar. Volgens die kinetiese teorie beweeg stuifmeel omdat vinnig bewegende watermolekules dit aandryf. Die aantal watermolekules is enorm, daarom word stuifmeel uit verskillende rigtings gestoot.
Gebaseer op die wet van konstante vergelyking en die ontdekking van bruin beweging, word die atoomteorie toenemend deur wetenskaplikes geglo. Atome is die kleinste stukkies van enige stof. Dus het die atoom 'n grootte. Wat is die grootte van 'n atoom?
In 1905 het Einstein teoreties die grootte van atome ondersoek. Gebaseer op atoomteorie, kinetiese teorie en data wat deur eksperimente verkry is, het hy bevind dat die atoomdeursnee ongeveer 10⁻⁹⁰⁰⁰ m was . Dus word die deursnee van die atoom deur berekening verkry. Die grootte van atome is ontdek, dus word die atoomteorie sowel as die kinetiese teorie erken.
