Artículo sobre la teoría atómica y la teoría cinética.
Teoría atómica
Durante miles de años, los antiguos griegos creyeron que toda sustancia pura (como el oro, el hierro, etc.) estaba compuesta de átomos. Según ellos, si una sustancia pura se corta en pequeños trozos, y luego esos trozos se vuelven a cortar, y así sucesivamente, entonces quedarán las partículas más pequeñas que no se pueden volver a cortar. Estas partículas más pequeñas que no se pueden volver a cortar se llaman átomos. Átomo significa «indivisible» (en griego).
En aquel entonces, se creía que el átomo ya no se podía dividir. Sin embargo, más tarde, algunos científicos descubrieron los electrones y los núcleos atómicos (protones y neutrones), demostrando que la suposición de que los átomos no podían subdividirse era errónea. Así pues, los átomos constan de electrones (con carga negativa) y núcleos atómicos. Los electrones orbitan alrededor del núcleo. Dentro del núcleo se encuentran los protones (con carga positiva) y los neutrones (neutros o sin carga).
Existe otra teoría, la teoría continua. Esta teoría afirma que las sustancias puras pueden dividirse hasta el infinito. Según esta teoría, no existe la partícula más pequeña. Las partículas más pequeñas pueden dividirse en partículas aún más pequeñas. Por lo tanto, el número de partículas es infinito. ¿Cuál de estas dos teorías es correcta? ¿La teoría atómica o la teoría continua?
En física, toda teoría será reconocida científicamente si puede ser probada experimentalmente. En los siglos XVIII, XIX y XX, gracias a los experimentos realizados por científicos, la teoría atómica resultó ser cierta.
Primero, comprenda las siguientes revisiones. Los elementos son sustancias puras que no se pueden subdividir químicamente en otras sustancias, por ejemplo, oro (Au), hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn), sodio (Na), calcio (Ca), cloro (Cl), nitrógeno (N), oxígeno (O), hidrógeno (H), etc. Además de los elementos, también existen compuestos. Los compuestos están formados por elementos. Debido a que están formados por elementos, los compuestos aún se pueden dividir en elementos. Un ejemplo de compuesto es el agua.
La parte más pequeña de un elemento es un átomo, mientras que la parte más pequeña de un compuesto es una molécula. Las moléculas están formadas por átomos unidos. El oro puro es un ejemplo de elemento. El oro puro está compuesto por átomos de oro (Au). El hierro también es un ejemplo de elemento. El hierro está compuesto por átomos de hierro (Fe). Por lo tanto, un elemento es una sustancia pura formada por átomos similares.
El agua que vemos, sostenemos y bebemos habitualmente está compuesta por moléculas de agua (su fórmula química es H₂O ) . Las moléculas de agua constan de dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O).
Aquí hay algunas pruebas de la teoría atómica:
Primero, la ley de comparación constante.
La ley de comparación establece que si los elementos se combinan para formar compuestos, estos tendrán la misma proporción en masa. Por ejemplo, la sal. La sal que vemos es un compuesto formado por moléculas de sal (NaCl). Naturalmente, las moléculas de sal siempre se forman a partir de 23 partes de sodio (Na) y 35 partes de cloro (Cl).
La teoría continua no puede explicarlo, pero la teoría atómica sí. Según la teoría atómica, los átomos son las partes más pequeñas de un elemento, por lo que poseen masa. La proporción de masas de los elementos de un compuesto debe estar relacionada con la masa relativa de los átomos que lo componen. Los científicos determinan la masa relativa de los átomos a partir del número de átomos de cada elemento que forma los compuestos. Se denomina relativa porque la masa relativa de un elemento se compara con la masa relativa de los átomos de otros elementos.
El hidrógeno es el átomo más ligero, por lo que se utiliza como referencia. A la masa relativa de un átomo de hidrógeno (H) se le asigna un valor de 1. Al utilizar la masa relativa de un átomo de hidrógeno como referencia, a la masa relativa del átomo de carbono (C) se le asigna un valor de 12.
La masa relativa del átomo de oxígeno (O) se asigna a un valor de 16, y así sucesivamente (véase la tabla periódica de los elementos). La masa relativa de un átomo de carbono = 12 significa que la masa de un átomo de carbono es 12 veces mayor que la masa de un átomo de hidrógeno (H). La masa relativa de un átomo de oxígeno = 16 significa que la masa de un átomo de oxígeno es 16 veces mayor que la masa de un átomo de hidrógeno (H).
En el Sistema Internacional (SI) contamos con un patrón de masa, el iridio-platino, que se almacena en instituciones internacionales de pesaje y dimensionamiento en Francia. Según el acuerdo internacional, la masa del iridio-platino es de 1 kg, que corresponde a un kilogramo estándar. A escala atómica, también disponemos de un segundo patrón de masa: los átomos de carbono ¹²C. De acuerdo con los acuerdos internacionales, la masa de un átomo de carbono ¹²C es de 12 000 unidades de masa atómica unificada (u).
1 u = 1.66 x 10 -27 kg.
La masa de un átomo de carbono (C) es de 12,0000 u, la de un átomo de hidrógeno (H) es de 1,0078 u, la de un átomo de oxígeno (O) es de 15,9994 u, la de un átomo de sodio es de 22,9897 u, y así sucesivamente. La masa atómica completa se puede consultar en la tabla periódica de los elementos.
Además de la masa atómica, existe la masa molecular. La masa molecular es la suma de las masas de los átomos que componen una molécula. Por ejemplo, la masa de una molécula de sal (NaCl) es igual a la masa de un átomo de sodio (Na) más la masa de un átomo de cloro (Cl). La masa de una molécula de agua (H₂O ) es igual a la masa de dos átomos de hidrógeno (H) más la masa de un átomo de oxígeno (O).
Segundo, movimiento marrón
En la antigüedad, vivió un biólogo inglés llamado Robert Brown. Investigaba el polen en agua (1827). El agua y el polen se pueden observar con un microscopio. A Robert Brown le pareció extraño ver que el polen se movía por sí solo. Era raro porque el polen se movía. La dirección del movimiento del polen era aleatoria, pero continua. Sospechaba que este movimiento era una forma de vida, donde el polen vivía para poder moverse. Pero su suposición era errónea, ya que pequeñas partículas orgánicas como el polen también se mueven al sumergirse en agua. Este movimiento se conoce como movimiento browniano.
Este descubrimiento no puede explicarse hasta el desarrollo de la teoría cinética.
Teoría cinética
Cinético significa movimiento (del griego). La teoría cinética establece que toda sustancia está compuesta de átomos o moléculas y que estos se mueven continuamente de forma aleatoria.
Al moverse, los átomos o moléculas deben tener velocidad. Los átomos o moléculas también tienen masa. Debido a que tienen masa (m) y velocidad (v), entonces el átomo o molécula tiene energía cinética (EK) y momento (p). Energía cinética: EK = 1/2 mv² . Momento: p = mv. Además del momento, existen fuerzas. Al moverse, existe la posibilidad de colisiones. Por lo tanto, las fuerzas surgen debido a los cambios en el momento cuando ocurre una colisión.
Podemos decir que la teoría cinética se basa en la energía cinética, el momento lineal y la fuerza. Estos tres elementos se estudian en la dinámica del movimiento (las leyes de Newton, el impulso y el momento lineal). La diferencia radica en que, en la teoría cinética, aplicamos la dinámica a nivel atómico o molecular. La teoría cinética fue desarrollada por Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) y Clerk Maxwell (1831-1879).
La existencia de esta teoría cinética podría explicar el descubrimiento de Brown. Según la teoría cinética, el polen se mueve impulsado por moléculas de agua que se desplazan rápidamente. La cantidad de moléculas de agua es enorme, por lo que el polen es empujado desde diversas direcciones.
Basándose en la ley de comparación constante y el descubrimiento del movimiento browniano, la teoría atómica goza de creciente aceptación entre los científicos. Los átomos son las partículas más pequeñas de cualquier sustancia. Por lo tanto, el átomo tiene un tamaño. ¿Cuál es el tamaño de un átomo?
En 1905, Einstein investigó teóricamente el tamaño de los átomos. Basándose en la teoría atómica, la teoría cinética y los datos obtenidos experimentalmente, determinó que el diámetro atómico era de aproximadamente 10⁻¹⁰ m . Así, el diámetro del átomo se obtiene mediante cálculo. Una vez descubierto el tamaño de los átomos, se reconocen tanto la teoría atómica como la teoría cinética.
