Artikel om atomteori og kinetisk teori
Atomteori
I tusinder af år troede de gamle grækere, at ethvert rent stof (såsom guld, jern osv.) bestod af atomer. Ifølge dem, hvis et rent stof skæres i små stykker, skæres de små dele igen, derefter skæres tilbage ... og så videre, så vil der være de mindste stykker, der ikke kan skæres igen. De mindste stykker, der ikke kan skæres igen, kaldes atomer. Atom betyder "kan ikke deles" (græsk).
På det tidspunkt betragtede man atomet som uopdelt. Men senere opdagede nogle forskere elektroner og atomkerner (protoner og neutroner), så antagelsen om, at atomer ikke kunne opdeles, var forkert. Atomer består altså af elektroner (negativt ladede) og atomkerner. Elektroner kredser om kernen. Inde i kernen er der protoner (positivt ladede) og neutroner (neutrale eller uladede).
Der er en anden teori; navnet er den kontinuerte teori. Denne teori hævder, at rene stoffer kan deles til uendeligheden. Ifølge denne teori findes der ikke sådan noget som det mindste stykke. De mindste stykker kan stadig skæres i mindre stykker. Så det bliver uendeligt. Hvilken af disse to teorier er korrekt? Den korrekte atomteori eller den kontinuerte teori?
Inden for fysik vil enhver teori blive anerkendt videnskabeligt, hvis teorien kan bevises i eksperimenter. I det 18., 19. og 20. århundrede var atomteorien sand gennem eksperimenter udført af forskere.
Forstå først følgende gennemgange. Grundstoffer er rene stoffer, der ikke kemisk kan opdeles i andre stoffer, for eksempel guld (Au), jern (Fe), kobber (Cu), zink (Zn), natrium (Na), calcium (Ca), klor (Cl), nitrogen (N), ilt (O), hydrogen (H) osv. Udover grundstofferne findes der også forbindelser. Forbindelser består af grundstoffer. Fordi den består af grundstoffer, kan forbindelsen stadig opdeles i grundstoffer. Eksempler på forbindelser er vand.
Den mindste del af et grundstof er et atom, mens den mindste del af en forbindelse er et molekyle. Molekyler består af atomer, der klæber sammen. Rent guld er et eksempel på et grundstof. Rent guld består af guldatomer (Au). Jernstykker er også et eksempel på grundstoffer. Jern består af jernatomer (Fe). Grundstoffet er altså et rent stof bestående af lignende atomer.
Det vand, du ofte ser, holder og drikker, er sammensat af vandmolekyler (den kemiske formel er H₂O ) . Vandmolekyler består af to hydrogenatomer (H) og et iltatom (O).
Her er nogle beviser for atomteorien:
For det første, loven om konstant sammenligning.
Sammenligningsloven siger, at hvis elementerne kombineres og bliver til forbindelser, har de dannede forbindelser samme masseforhold. For eksempel salt. Det salt, vi ser, er en forbindelse bestående af saltmolekyler (NaCl). Naturligvis dannes saltmolekyler altid af 23 dele natrium (Na) og 35 dele klor (Cl).
Kontinuerlig teori kan ikke forklare det, men atomteorien kan forklare det. Ifølge atomteorien er atomer de mindste dele af et element, så atomer har masse. Masseforholdet mellem elementerne i en forbindelse skal være relateret til den relative masse af de atomer, der danner elementet. Baseret på antallet af hvert element, der danner forbindelser, bestemmer forskere den relative masse af atomer. Det siges at være relativt, fordi den relative masse af et element sammenlignes med den relative masse af andre elementære atomer.
Hydrogen er det letteste atom, så det bruges som benchmark. Den relative masse af et hydrogenatom (H) gives en værdi på 1. Ved at bruge den relative masse af et hydrogenatom som benchmark, gives den relative masse af kulstofatomet (C) en værdi på 12,
Den relative masse af iltatomet (O) tildeles værdien 16 og så videre (se det periodiske system). Den relative masse af et kulstofatom = 12 betyder, at massen af ét kulstofatom er 12 gange større end massen af ét hydrogenatom (H). Den relative masse af et iltatom = 16 betyder, at massen af et iltatom er 16 gange højere end massen af ét hydrogenatom (H).
I det internationale system (SI) har vi en massestandard, nemlig iridiumplatin, som opbevares i internationale vægt- og størrelsesinstitutioner i Frankrig. I henhold til den internationale aftale er iridiumplatins masse 1 kg, hvilket er et standardkilogram. På atomar skala har vi også en anden massestandard, det vil sige 12 C-kulstofatomer. Baseret på internationale aftaler er massen af 1 kulstofatom *12 C* 12.0000 unified atomic masseenheder (forkortet u).
1 u = 1.66 x 10-27 kg.
Massen af 1 kulstofatom (C) = 12,0000 u, massen af 1 hydrogenatom (H) = 1,0078 u, massen af 1 oxygenatom (O) = 15,9994 u, massen af 1 natriumatom = 22,9897 u osv. Med hensyn til atommassen kan den ses i sin helhed i det periodiske system.
Udover atommasse er der også en molekylmasse. Molekylmasse er den samlede masse af atomerne i et molekyle. For eksempel er massen af et saltmolekyle (NaCl) = massen af ét natriumatom (Na) + massen af ét kloratom (Cl). Massen af vandmolekyler (H₂O ) = massen af 2 hydrogenatomer (H) + massen af ét oxygenatom (O).
For det andet, brun bevægelse
I oldtiden levede der en engelsk biolog ved navn Robert Brown. Han forskede i pollen i vand (1827). Vand og pollen kan ses ved hjælp af et mikroskop. Robert Brown fandt det mærkeligt, efter at have set pollen bevæge sig af sig selv. Det er mærkeligt, fordi pollen bevæger sig. Pollenbevægelsens retning er vilkårlig, men kontinuerlig. Han har mistanke om, at bevægelsen er et liv, hvor pollen lever, så det kan bevæge sig. Men hans gæt er forkert, fordi små organiske partikler som pollen også bevæger sig, når de placeres i vand. Denne bevægelse kaldes Brownsk bevægelse.
Denne opdagelse kan ikke forklares før udviklingen af kinetisk teori.
Kinetisk teori
Kinetisk betyder at bevæge sig (græsk). Den kinetiske teori siger, at ethvert stof består af atomer eller molekyler, og at atomer eller molekyler bevæger sig kontinuerligt tilfældigt.
Når atomer eller molekyler bevæger sig, skal de have hastighed. Atomer eller molekyler har også masse. Fordi atomet eller molekylet har masse (m) og hastighed (v), har det kinetisk energi (EK) og momentum (p). Kinetisk energi: EK = 1/2 mv 2. Momentum: p = m v. Ud over momentum er der kræfter. Når man bevæger sig, er der mulighed for kollisioner. Kræfter opstår derfor på grund af ændringer i momentum, når en kollision sker.
Vi kan sige, at den kinetiske teori er baseret på kinetisk energi, momentum og kraft. Disse tre ting studeres i faget bevægelsesdynamik (Newtons love, impuls og momentum). Forskellen er, at vi i kinetisk teori anvender dynamik på atom- eller molekylniveau. Den kinetiske teori blev udviklet af Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) og Clerk Maxwell (1831-1879).
Eksistensen af denne kinetiske teori kunne forklare Browns opdagelse. Ifølge kinetisk teori bevæger pollen sig, fordi hurtigt bevægende vandmolekyler driver det. Antallet af vandmolekyler er enormt, så pollen skubbes fra forskellige retninger.
Baseret på loven om konstant sammenligning og opdagelsen af brun bevægelse, bliver atomteorien i stigende grad antaget af forskere. Atomer er de mindste dele af ethvert stof. Derfor har atomet en størrelse. Hvad er størrelsen på et atom?
I 1905 undersøgte Einstein teoretisk størrelsen af atomer. Baseret på atomteori, kinetisk teori og data opnået gennem eksperimenter fandt han, at atomdiameteren var omkring 10-10 m . Således er atomdiameteren beregnet gennem beregning. Atomstørrelsen er blevet opdaget, så atomteorien er anerkendt, såvel som kinetisk teori.
