Artikolo pri atomteorio kaj kineta teorio
Atomteorio
Dum miloj da jaroj, la antikvaj grekoj kredis, ke ĉiu pura substanco (kiel oro, fero, ktp.) konsistas el atomoj. Laŭ ili, se pura substanco estas tranĉita en malgrandajn pecojn, tiam la etaj partoj estas tranĉitaj denove, poste tranĉitaj reen... kaj tiel plu, tiam estos la plej malgrandaj pecoj, kiujn oni ne povas tranĉi denove. La plej malgrandaj pecoj, kiujn oni ne povas tranĉi denove, nomiĝas atomoj. Atomo signifas "ne povas esti dividita" (greka lingvo).
Tiutempe, oni konsideras la atomon jam ne plu dividita. Sed poste kelkaj sciencistoj malkovris elektronojn kaj atomkernojn (protonojn kaj neŭtronojn), tiel ke la supozo, ke atomoj ne povus esti subdividitaj, estis malĝusta. Do, atomoj konsistas el elektronoj (negative ŝargitaj) kaj atomkernoj. Elektronoj ĉirkaŭas la nukleon. Ene de la nukleo, estas protonoj (pozitive ŝargitaj) kaj neŭtronoj (neŭtralaj aŭ ne ŝargitaj).
Ekzistas alia teorio; la nomo estas la kontinua teorio. Ĉi tiu teorio asertas, ke puraj substancoj povas esti dividitaj ĝis senfine. Laŭ ĉi tiu teorio, ne ekzistas io tia kiel la plej malgranda peco. La plej malgrandaj pecoj ankoraŭ povas esti tranĉitaj en pli malgrandajn pecojn. Do, ĝi fariĝas senfina. Kiu el ĉi tiuj du teorioj estas ĝusta? La ĝusta atomteorio aŭ la kontinua teorio?
En fiziko, ĉiu teorio estos agnoskita science se la teorio povas esti pruvita per eksperimentoj. En la 18-a, 19-a kaj 20-a jarcentoj, per eksperimentoj faritaj de sciencistoj, la atomteorio estis vera.
Unue, komprenu la jenajn recenzojn. Elementoj estas puraj substancoj, kiujn oni ne povas subdividi kemie en aliajn substancojn, ekzemple oro (Au), fero (Fe), kupro (Cu), zinko (Zn), natrio (Na), kalcio (Ca), kloro (Cl), nitrogeno (N), oksigeno (O), hidrogeno (H) ktp. Krom la elementoj, ekzistas ankaŭ kombinaĵoj. Kombinaĵoj konsistas el elementoj. Ĉar ĝi konsistas el elementoj, la kombinaĵo tamen povas esti dividita en elementojn. Ekzemploj de kombinaĵoj estas akvo.
La plej malgranda parto de elemento estas atomo, dum la plej malgranda parto de kombinaĵo estas molekulo. Molekuloj konsistas el atomoj kungluiĝantaj. Pura oro estas ekzemplo de elemento. Pura oro konsistas el oraj (Au) atomoj. Feraj pecoj ankaŭ estas ekzemplo de elementoj. Fero konsistas el feraj (Fe) atomoj. Do, la elemento estas pura substanco konsistanta el similaj atomoj.
La akvo, kiun vi ofte vidas, tenas kaj trinkas, konsistas el akvomolekuloj (la kemia formulo estas H₂O ) . Akvomolekuloj konsistas el du hidrogenatomoj (H) kaj unu oksigenatomo (O).
Jen kelkaj pruvoj de la atomteorio:
Unue, la leĝo de konstanta komparo.
La leĝo de komparo deklaras, ke se la elementoj kombiniĝas por fariĝi kombinaĵoj, la formitaj kombinaĵoj havas la saman masan proporcion. Ekzemple, salo. La salo, kiun ni vidas, estas kombinaĵo konsistanta el salmolekuloj (NaCl). Nature, salmolekuloj ĉiam formiĝas el 23 partoj de natrio (Na) kaj 35 partoj de kloro (Cl).
Kontinua teorio ne povas klarigi ĝin, sed la atomteorio povas klarigi ĝin. Laŭ atomteorio, atomoj estas la plej malgrandaj partoj de elemento, do atomoj havas mason. La masa proporcio de la elementoj de kombinaĵo devas esti rilata al la relativa maso de la atomoj kreantaj la elementon. Surbaze de la nombro de ĉiu elemento kiu kreas kombinaĵojn, sciencistoj determinas la relativan mason de atomoj. Oni diras, ke ĝi estas relativa ĉar la relativa maso de elemento estas komparata al la relativa maso de aliaj elementaj atomoj.
Hidrogeno estas la plej malpeza atomo, do ĝi estas uzata kiel komparnormo. La relativa maso de hidrogena atomo (H) ricevas valoron de 1. Uzante la relativan mason de hidrogena atomo kiel komparnormo, la relativa maso de la karbona atomo (C) ricevas valoron de 12,
al la relativa maso de la oksigenatomo (O) estas asignita valoro de 16 kaj tiel plu (vidu la periodan tabelon de elementoj). La relativa maso de karbonatomo = 12 signifas, ke la maso de unu karbonatomo estas 12-oble pli granda ol la maso de unu hidrogenatomo (H). La relativa maso de oksigenatomo = 16 signifas, ke la maso de oksigenatomo estas 16-oble pli granda ol la maso de unu hidrogenatomo (H).
En la Internacia Sistemo (SI) ni havas masnormon, nome iridiumplatenon, kiu estas konservata en internaciaj pezaj kaj grandecaj institucioj en Francio. Laŭ la internacia interkonsento, la maso de iridiumplateno estas 1 kg, tio estas norma kilogramo. Je atomskalo, ni ankaŭ havas duan masnormon, tio estas 12C karbonatomoj. Surbaze de internaciaj interkonsentoj, la maso de 1 karbonatomo 12C estas 12,0000 unuigitaj atommasunuoj (mallongigita u).
1 u = 1.66 × 10⁻² kg.
Maso de 1 karbonatomo (C) = 12.0000 u, maso de 1 hidrogenatomo (H) = 1,0078 u, maso de 1 oksigenatomo (O) = 15.9994 u, maso de 1 natriatomo = 22.9897 u kaj tiel plu. Koncerne la atommason, ĝi videblas plene en la perioda tabelo de elementoj.
Aldone al atommaso, ekzistas ankaŭ molekula maso. Molekula maso estas la tuta maso de la atomoj de molekulo. Ekzemple, la maso de salmolekulo (NaCl) = la maso de unu atomo de natrio (Na) + la maso de unu atomo de kloro (Cl). La maso de akvomolekuloj (H₂O ) = la maso de 2 hidrogenatomoj (H) + la maso de unu oksigenatomo (O).
Due, bruna moviĝo
En antikvaj tempoj, vivis angla biologo nomita Robert Brown. Li esploris polenon metitan en akvon (1827). Akvo kaj poleno videblas per mikroskopo. Robert Brown trovis ĝin stranga post vidi la polenon moviĝi memstare. Estas strange ĉar la poleno moviĝas. La direkto de polena movado estas arbitra, sed kontinua. Li suspektas, ke la movado estas vivo, kie poleno vivas por povi moviĝi. Sed lia diveno estas malĝusta ĉar malgrandaj organikaj partikloj kiel poleno ankaŭ moviĝas kiam metitaj en akvon. Ĉi tiu movado nomiĝas Browna moviĝo.
Ĉi tiu malkovro ne povas esti klarigita ĝis la disvolviĝo de kineta teorio.
Kineta teorio
Kineta signifas moviĝi (greke). La kineta teorio asertas, ke ĉiu substanco konsistas el atomoj aŭ molekuloj kaj ke atomoj aŭ molekuloj moviĝas kontinue hazarde.
Kiam oni moviĝas, atomoj aŭ molekuloj devas rapidi. Atomoj aŭ molekuloj ankaŭ havas mason. Ĉar ĝi havas mason (m) kaj rapidon (v), tiam la atomo aŭ molekulo havas kinetan energion (EK) kaj movokvanton (p). Kineta energio: EK = 1/2 mv² . Dum movokvanto: p = m/v. Aldone al movokvanto, ekzistas fortoj. Kiam oni moviĝas, ekzistas ebleco de kolizioj. Do, fortoj ekestas pro ŝanĝoj en movokvanto kiam okazas kolizio.
Ni povas diri, ke la kineta teorio baziĝas sur kineta energio, movokvanto kaj forto. Ĉi tiuj tri aferoj estas studataj en la temo de movodinamiko (la leĝoj de Neŭtono, impulso kaj movokvanto). La diferenco estas, ke en kineta teorio ni aplikas dinamikon je la nivelo de atomoj aŭ molekuloj. La kinetan teorion disvolvis Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) kaj Clerk Maxwell (1831-1879).
La ekzisto de ĉi tiu kineta teorio povus klarigi la malkovron de Brown. Laŭ la kineta teorio, poleno moviĝas ĉar rapide moviĝantaj akvomolekuloj pelas ĝin. La nombro da akvomolekuloj estas grandega, do poleno estas puŝata el diversaj direktoj.
Surbaze de la leĝo de konstanta komparo kaj la malkovro de bruna moviĝo, la atomteorio estas pli kaj pli kredata de sciencistoj. Atomoj estas la plej malgrandaj pecoj de iu ajn substanco. Tiel, la atomo havas grandecon. Kio estas la grandeco de atomo?
En 1905, Einstein teorie esploris la grandecon de atomoj. Bazite sur atomteorio, kineta teorio kaj datumoj akiritaj per eksperimentoj, li trovis, ke la atomdiametro estas ĉirkaŭ 10⁻⁵ m . Do, la diametro de la atomo estas akirita per kalkulo. La grandeco de atomoj estas malkovrita, do la atomteorio estas agnoskita, same kiel la kineta teorio.
