Article sobre teoria atòmica i teoria cinètica
Teoria atòmica
Durant milers d'anys, els antics grecs creien que totes les substàncies pures (com l'or, el ferro, etc.) consistien en àtoms. Segons ells, si una substància pura es talla en trossos petits, les parts més petites es tornen a tallar, després es tornen a tallar... i així successivament, fins que hi haurà els trossos més petits que no es poden tornar a tallar. Els trossos més petits que no es poden tornar a tallar s'anomenen àtoms. Àtom significa "no es pot dividir" (en grec).
En aquella època, es considerava que l'àtom ja no estava dividit. Però més tard, alguns científics van descobrir electrons i nuclis atòmics (protons i neutrons), de manera que la suposició que els àtoms no es podien subdividir era errònia. Per tant, els àtoms consten d'electrons (amb càrrega negativa) i nuclis atòmics. Els electrons envolten el nucli. Dins del nucli, hi ha protons (amb càrrega positiva) i neutrons (neutres o sense càrrega).
Hi ha una altra teoria; es diu teoria contínua. Aquesta teoria afirma que les substàncies pures es poden dividir fins a l'infinit. Segons aquesta teoria, no existeix el tros més petit. Els trossos més petits encara es poden tallar en trossos més petits. Per tant, esdevé infinit. Quina d'aquestes dues teories és correcta? La teoria atòmica correcta o la teoria contínua?
En física, tota teoria serà reconeguda científicament si es pot demostrar experimentalment. Als segles XVIII, XIX i XX, a través d'experiments realitzats per científics, la teoria atòmica va ser certa.
Primer, enteneu les següents ressenyes. Els elements són substàncies pures que no es poden subdividir químicament en altres substàncies, per exemple, or (Au), ferro (Fe), coure (Cu), zinc (Zn), sodi (Na), calci (Ca), clor (Cl), nitrogen (N), oxigen (O), hidrogen (H), etc. A més dels elements, també hi ha compostos. Els compostos estan formats per elements. Com que estan formats per elements, el compost encara es pot dividir en elements. Exemples de compostos són l'aigua.
La part més petita d'un element és un àtom, mentre que la part més petita d'un compost és una molècula. Les molècules consisteixen en àtoms enganxats entre si. L'or pur és un exemple d'element. L'or pur consisteix en àtoms d'or (Au). Els trossos de ferro també són un exemple d'elements. El ferro consisteix en àtoms de ferro (Fe). Per tant, l'element és una substància pura que consisteix en àtoms similars.
L'aigua que sovint veieu, reteneu i beveu està composta de molècules d'aigua (la fórmula química és H2O ) . Les molècules d'aigua consten de dos àtoms d'hidrogen (H) i un àtom d'oxigen (O).
Aquí teniu algunes proves de la teoria atòmica:
Primer, la llei de la comparació constant.
La llei de la comparació estableix que si els elements es combinen per convertir-se en compostos, els compostos formats tenen la mateixa proporció de masses. Per exemple, la sal. La sal que veiem és un compost que consta de molècules de sal (NaCl). Naturalment, les molècules de sal sempre es formen a partir de 23 parts de sodi (Na) i 35 parts de clor (Cl).
La teoria contínua no ho pot explicar, però la teoria atòmica sí que ho pot explicar. Segons la teoria atòmica, els àtoms són les parts més petites d'un element, de manera que els àtoms tenen massa. La relació de masses dels elements d'un compost ha d'estar relacionada amb la massa relativa dels àtoms que creen l'element. En funció del nombre de cada element que crea els compostos, els científics determinen la massa relativa dels àtoms. Es diu que és relativa perquè la massa relativa d'un element es compara amb la massa relativa d'altres àtoms elementals.
L'hidrogen és l'àtom més lleuger, per la qual cosa s'utilitza com a referència. La massa relativa d'un àtom d'hidrogen (H) rep un valor d'1. Si utilitzem la massa relativa d'un àtom d'hidrogen com a referència, la massa relativa de l'àtom de carboni (C) rep un valor de 12.
A la massa relativa de l'àtom d'oxigen (O) se li assigna un valor de 16 i així successivament (vegeu la taula periòdica dels elements). La massa relativa d'un àtom de carboni = 12 significa que la massa d'un àtom de carboni és 12 vegades més gran que la massa d'un àtom d'hidrogen (H). La massa relativa d'un àtom d'oxigen = 16 significa que la massa d'un àtom d'oxigen és 16 vegades més gran que la massa d'un àtom d'hidrogen (H).
En el Sistema Internacional (SI) tenim un estàndard de massa, concretament el platí iridi, que s'emmagatzema en institucions internacionals de pes i mides a França. Segons l'acord internacional, la massa del platí iridi és d'1 kg, que és un quilogram estàndard. A escala atòmica, també tenim un segon estàndard de massa, que són 12 àtoms de carboni C. Segons els acords internacionals, la massa d'1 àtom de carboni 12 C és de 12.000 unitats de massa atòmica unificades (abreujada u).
1 u = 1.66 x 10⁻² kg.
Massa d'1 àtom de carboni (C) = 12.0000 u, massa d'1 àtom d'hidrogen (H) = 1,0078 u, massa d'1 àtom d'oxigen (O) = 15.9994 u, massa d'1 àtom de sodi = 22.9897 u, etc. Pel que fa a la massa atòmica, es pot veure completa a la taula periòdica dels elements.
A més de la massa atòmica, també hi ha una massa molecular. La massa molecular és la massa total dels àtoms d'una molècula. Per exemple, la massa d'una molècula de sal (NaCl) = la massa d'un àtom de sodi (Na) + la massa d'un àtom de clor (Cl). La massa de les molècules d'aigua (H2O ) = la massa de 2 àtoms d'hidrogen (H) + la massa d'un àtom d'oxigen (O).
En segon lloc, moviment marró
En l'antiguitat, hi vivia un biòleg anglès anomenat Robert Brown. Estava investigant el pol·len posat en aigua (1827). L'aigua i el pol·len són visibles amb un microscopi. Robert Brown ho va trobar estrany després de veure com el pol·len es movia pel seu compte. És estrany perquè el pol·len es mou. La direcció del moviment del pol·len és arbitrària, però contínua. Sospita que el moviment és una vida, on el pol·len viu per poder moure's. Però la seva conjectura és errònia perquè petites partícules orgàniques com el pol·len també es mouen quan es posen en aigua. Aquest moviment s'anomena moviment brownià.
Aquest descobriment no es pot explicar fins al desenvolupament de la teoria cinètica.
Teoria cinètica
Cinètic significa moure's (en grec). La teoria cinètica afirma que tota substància està formada per àtoms o molècules i que els àtoms o les molècules es mouen contínuament i aleatòriament.
Quan es mouen, els àtoms o les molècules han de tenir velocitat. Els àtoms o les molècules també tenen massa. Com que tenen massa (m) i velocitat (v), l'àtom o la molècula tenen energia cinètica (EK) i moment (p). Energia cinètica: EK = 1/2 mv² . Mentre que el moment: p = m/v. A més del moment, hi ha forces. Quan es mou, hi ha la possibilitat de col·lisions. Per tant, les forces sorgeixen a causa dels canvis en el moment quan es produeix una col·lisió.
Podem dir que la teoria cinètica es basa en l'energia cinètica, el moment i la força. Aquestes tres coses s'estudien en l'assignatura de dinàmica del moviment (les lleis de Newton, l'impuls i el moment). La diferència és que en la teoria cinètica apliquem la dinàmica a nivell d'àtoms o molècules. La teoria cinètica va ser desenvolupada per Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) i Clerk Maxwell (1831-1879).
L'existència d'aquesta teoria cinètica podria explicar el descobriment de Brown. Segons la teoria cinètica, el pol·len es mou perquè les molècules d'aigua que es mouen ràpidament l'impulsen. El nombre de molècules d'aigua és enorme, de manera que el pol·len és empès des de diverses direccions.
Basant-se en la llei de la comparació constant i el descobriment del moviment marró, els científics creuen cada cop més en la teoria atòmica. Els àtoms són les peces més petites de qualsevol substància. Per tant, l'àtom té una mida. Quina és la mida d'un àtom?
El 1905, Einstein va investigar teòricament la mida dels àtoms. Basant-se en la teoria atòmica, la teoria cinètica i les dades obtingudes mitjançant experiments, va descobrir que el diàmetre atòmic era d'uns 10⁻⁵ m . Per tant, el diàmetre de l'àtom s'obté mitjançant càlcul. S'ha descobert la mida dels àtoms, per la qual cosa es reconeix la teoria atòmica, així com la teoria cinètica.
