અણુ સિદ્ધાંત અને ગતિ સિદ્ધાંત વિશે લેખ
અણુ સિદ્ધાંત
હજારો વર્ષોથી, પ્રાચીન ગ્રીક લોકો માનતા હતા કે દરેક શુદ્ધ પદાર્થ (જેમ કે સોનું, લોખંડ, વગેરે) પરમાણુઓનો બનેલો હોય છે. તેમના મતે, જો શુદ્ધ પદાર્થને નાના ટુકડાઓમાં કાપવામાં આવે છે, તો નાના ભાગોને ફરીથી કાપવામાં આવે છે, પછી પાછા કાપવામાં આવે છે... વગેરે, પછી સૌથી નાના ટુકડાઓ હશે જે ફરીથી કાપી શકાતા નથી. સૌથી નાના ટુકડાઓ જે ફરીથી કાપી શકાતા નથી તેને પરમાણુ કહેવામાં આવે છે. પરમાણુનો અર્થ "વિભાજિત કરી શકાતો નથી" (ગ્રીક ભાષા)
તે સમયે, અણુ હવે વિભાજિત નથી માનવામાં આવતું. પરંતુ પાછળથી કેટલાક વૈજ્ઞાનિકોએ ઇલેક્ટ્રોન અને અણુ ન્યુક્લી (પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન) શોધી કાઢ્યા જેથી અણુઓને વિભાજિત કરી શકાતા નથી તેવી ધારણા ખોટી પડી. તેથી, અણુઓમાં ઇલેક્ટ્રોન (ઋણભારિત) અને અણુ ન્યુક્લીનો સમાવેશ થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લીઅસને ગોળ ફરે છે. ન્યુક્લીઅસની અંદર, પ્રોટોન (ધનભારિત) અને ન્યુટ્રોન (તટસ્થ અથવા બિનભારિત) હોય છે.
બીજો એક સિદ્ધાંત છે; નામ સતત સિદ્ધાંત છે. આ સિદ્ધાંત જણાવે છે કે શુદ્ધ પદાર્થોને અનંતમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. આ સિદ્ધાંત મુજબ, સૌથી નાના ટુકડા જેવી કોઈ વસ્તુ નથી. નાના ટુકડાઓને પણ નાના ટુકડાઓમાં કાપી શકાય છે. તેથી, તે અનંત બને છે. આ બે સિદ્ધાંતોમાંથી કયો સાચો છે? સાચો અણુ સિદ્ધાંત કે સતત સિદ્ધાંત?
ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, જો સિદ્ધાંત પ્રયોગોમાં સાબિત થઈ શકે તો દરેક સિદ્ધાંતને વૈજ્ઞાનિક રીતે માન્યતા આપવામાં આવશે. ૧૮મી, ૧૯મી અને ૨૦મી સદીમાં, વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા કરવામાં આવેલા પ્રયોગો દ્વારા, અણુ સિદ્ધાંત સાચો સાબિત થયો.
સૌ પ્રથમ, નીચેની સમીક્ષાઓ સમજો. તત્વો શુદ્ધ પદાર્થો છે જેને રાસાયણિક રીતે અન્ય પદાર્થોમાં વિભાજિત કરી શકાતા નથી, ઉદાહરણ તરીકે સોનું (Au), લોખંડ (Fe), તાંબુ (Cu), ઝીંક (Zn), સોડિયમ (Na), કેલ્શિયમ (Ca), ક્લોરિન (Cl), નાઇટ્રોજન (N), ઓક્સિજન (O), હાઇડ્રોજન (H) વગેરે. તત્વો ઉપરાંત, સંયોજનો પણ છે. સંયોજનોમાં તત્વોનો સમાવેશ થાય છે. કારણ કે તેમાં તત્વોનો સમાવેશ થાય છે, સંયોજનને હજુ પણ તત્વોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. સંયોજનોના ઉદાહરણો પાણી છે.
તત્વનો સૌથી નાનો ભાગ પરમાણુ હોય છે, જ્યારે સંયોજનનો સૌથી નાનો ભાગ પરમાણુ હોય છે. પરમાણુઓમાં એકબીજા સાથે ચોંટેલા પરમાણુઓ હોય છે. શુદ્ધ સોનું એ તત્વનું ઉદાહરણ છે. શુદ્ધ સોનામાં સોના (Au) પરમાણુઓ હોય છે. લોખંડના ટુકડા પણ તત્વોનું ઉદાહરણ છે. લોખંડમાં લોખંડ (Fe) પરમાણુઓ હોય છે. તેથી, તત્વ એ સમાન પરમાણુઓથી બનેલો શુદ્ધ પદાર્થ છે.
તમે જે પાણી વારંવાર જુઓ છો, પકડી રાખો છો અને પીઓ છો તે પાણીના અણુઓથી બનેલું છે (રાસાયણિક સૂત્ર H 2 O છે). પાણીના અણુઓમાં બે હાઇડ્રોજન અણુ (H) અને એક ઓક્સિજન અણુ (O) હોય છે.
અહીં અણુ સિદ્ધાંતના કેટલાક પુરાવા છે:
પ્રથમ, સતત સરખામણીનો નિયમ.
સરખામણીનો નિયમ જણાવે છે કે જો તત્વો ભેગા થઈને સંયોજનો બને છે, તો બનેલા સંયોજનોનો સમૂહ ગુણોત્તર સમાન હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, મીઠું. આપણે જે મીઠું જોઈએ છીએ તે મીઠાના અણુઓ (NaCl) થી બનેલું સંયોજન છે. સ્વાભાવિક રીતે, મીઠાના અણુઓ હંમેશા સોડિયમ (Na) ના 23 ભાગ અને ક્લોરિન (Cl) ના 35 ભાગમાંથી બને છે.
સતત સિદ્ધાંત તેને સમજાવી શકતો નથી, પરંતુ અણુ સિદ્ધાંત તેને સમજાવી શકે છે. અણુ સિદ્ધાંત મુજબ, અણુઓ એ તત્વના સૌથી નાના ભાગો છે જેથી અણુઓમાં દળ હોય છે. સંયોજનના તત્વોનો દળ ગુણોત્તર તત્વ બનાવતા અણુઓના સાપેક્ષ દળ સાથે સંબંધિત હોવો જોઈએ. સંયોજનો બનાવતા દરેક તત્વની સંખ્યાના આધારે, વૈજ્ઞાનિકો અણુઓના સાપેક્ષ દળ નક્કી કરે છે. તેને સાપેક્ષ કહેવામાં આવે છે કારણ કે તત્વના સાપેક્ષ દળની તુલના અન્ય તત્વ પરમાણુઓના સાપેક્ષ દળ સાથે કરવામાં આવે છે.
હાઇડ્રોજન સૌથી હલકો અણુ છે, તેથી તેનો ઉપયોગ બેન્ચમાર્ક તરીકે થાય છે. હાઇડ્રોજન અણુ (H) ના સંબંધિત દળનું મૂલ્ય 1 આપવામાં આવે છે. હાઇડ્રોજન અણુના સંબંધિત દળનો ઉપયોગ બેન્ચમાર્ક તરીકે કરીને, કાર્બન અણુ (C) ના સંબંધિત દળનું મૂલ્ય 12 આપવામાં આવે છે,
ઓક્સિજન અણુ (O) ના સાપેક્ષ દળને 16 અને તેથી વધુ મૂલ્ય આપવામાં આવ્યું છે (તત્વોનું સામયિક કોષ્ટક જુઓ). કાર્બન અણુનું સાપેક્ષ દળ = 12 એટલે કે એક કાર્બન અણુનું દળ એક હાઇડ્રોજન અણુ (H) ના દળ કરતા 12 ગણું વધારે છે. ઓક્સિજન અણુનું સાપેક્ષ દળ = 16 એટલે કે ઓક્સિજન અણુનું દળ એક હાઇડ્રોજન અણુ (H) ના દળ કરતા 16 ગણું વધારે છે.
આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રણાલી (SI) માં આપણી પાસે એક દળ ધોરણ છે, એટલે કે ઇરિડિયમ પ્લેટિનમ, જે ફ્રાન્સમાં આંતરરાષ્ટ્રીય વજન અને કદ સંસ્થાઓમાં સંગ્રહિત છે. આંતરરાષ્ટ્રીય કરાર હેઠળ, ઇરિડિયમ પ્લેટિનમ દળ 1 કિલો છે, આ એક પ્રમાણભૂત કિલોગ્રામ છે. પરમાણુ સ્કેલ પર, આપણી પાસે બીજું દળ ધોરણ પણ છે, જે 12 C કાર્બન અણુઓ છે. આંતરરાષ્ટ્રીય કરારોના આધારે, 1 કાર્બન અણુ 12 C નું દળ 12,0000 એકીકૃત અણુ દળ એકમો (સંક્ષિપ્ત u) છે.
૧ યુ = ૧.૬૬ x ૧૦ -૨૭ કિગ્રા.
૧ કાર્બન અણુ (C) નું દળ = ૧૨.૦૦૦ u, ૧ હાઇડ્રોજન અણુ (H) નું દળ = ૧.૦૦૭૮ u, ૧ ઓક્સિજન અણુ (O) નું દળ = ૧૫.૯૯૯૪ u, ૧ સોડિયમ અણુનું દળ = ૨૨.૯૮૯૭ u વગેરે. અણુ દળની વાત કરીએ તો, તે તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં સંપૂર્ણ રીતે જોઈ શકાય છે.
અણુ દળ ઉપરાંત, એક આણ્વિક દળ પણ હોય છે. આણ્વિક દળ એ અણુના પરમાણુઓનું કુલ દળ છે. ઉદાહરણ તરીકે, મીઠાના પરમાણુ (NaCl) નું દળ = સોડિયમના એક અણુ (Na) નું દળ + ક્લોરિનના એક અણુ (Cl) નું દળ. પાણીના અણુઓનું દળ (H 2 O) = 2 હાઇડ્રોજન અણુ (H) નું દળ + એક ઓક્સિજન અણુ (O) નું દળ.
બીજું, ભૂરા રંગની ગતિ
પ્રાચીન સમયમાં, રોબર્ટ બ્રાઉન નામના એક અંગ્રેજ જીવવિજ્ઞાની રહેતા હતા. તેઓ પાણીમાં પરાગ નાખવા પર સંશોધન કરી રહ્યા હતા (૧૮૨૭). પાણી અને પરાગ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને દેખાય છે. રોબર્ટ બ્રાઉનને પરાગને પોતાની જાતે જ ફરતા જોયા પછી તે વિચિત્ર લાગ્યું. તે વિચિત્ર છે કારણ કે પરાગ ફરે છે. પરાગની ગતિની દિશા મનસ્વી છે, પરંતુ સતત છે. તેમને શંકા છે કે આ ગતિ એક જીવન છે, જ્યાં પરાગ રહે છે જેથી તે ખસેડી શકે. પરંતુ તેમનો અનુમાન ખોટો છે કારણ કે પરાગ જેવા નાના કાર્બનિક કણો પણ પાણીમાં નાખવા પર ગતિ કરે છે. આ ગતિને બ્રાઉનિયન ગતિ કહેવામાં આવે છે.
ગતિ સિદ્ધાંતના વિકાસ સુધી આ શોધ સમજાવી શકાતી નથી.
ગતિ સિદ્ધાંત
ગતિનો અર્થ થાય છે ગતિ (ગ્રીક). ગતિ સિદ્ધાંત જણાવે છે કે દરેક પદાર્થમાં પરમાણુઓ અથવા પરમાણુઓ હોય છે અને પરમાણુઓ અથવા પરમાણુઓ સતત રેન્ડમ રીતે ફરે છે.
ગતિ કરતી વખતે, પરમાણુઓ અથવા પરમાણુઓને ગતિ કરવી પડે છે. પરમાણુઓ અથવા પરમાણુઓમાં પણ દળ હોય છે. કારણ કે તેમાં દળ (m) અને વેગ (v) હોય છે, તેથી પરમાણુ અથવા પરમાણુમાં ગતિ ઊર્જા (EK) અને ગતિ (p) હોય છે. ગતિ ઊર્જા: EK = 1/2 mv 2 . જ્યારે ગતિ: p = m v. ગતિ ઉપરાંત, બળો પણ હોય છે. ગતિ કરતી વખતે, અથડામણની શક્યતા રહે છે. તેથી, અથડામણ થાય ત્યારે વેગમાં ફેરફારને કારણે બળો ઉદ્ભવે છે.
આપણે કહી શકીએ કે ગતિ સિદ્ધાંત ગતિ ઊર્જા, ગતિ અને બળ પર આધારિત છે. ગતિ ગતિશાસ્ત્ર (ન્યુટનના નિયમો, આવેગ અને ગતિ) ના વિષયમાં આ ત્રણ બાબતોનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. તફાવત એ છે કે ગતિ સિદ્ધાંતમાં, આપણે પરમાણુઓ અથવા પરમાણુઓના સ્તરે ગતિશાસ્ત્ર લાગુ કરીએ છીએ. ગતિ સિદ્ધાંત બોયલ (૧૬૨૭-૧૬૯૧), ડેનિયલ બર્નૌલી (૧૭૦૦-૧૭૮૨), જુલ (૧૮૧૮-૧૮૮૯), ક્રોનિગ (૧૮૨૨-૧૮૭૯), રુડોલ્ફ ક્લોસિયસ (૧૮૨૨-૧૮૮૮) અને ક્લાર્ક મેક્સવેલ (૧૮૩૧-૧૮૭૯) દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યો હતો.
આ ગતિ સિદ્ધાંતનું અસ્તિત્વ બ્રાઉનની શોધને સમજાવી શકે છે. ગતિ સિદ્ધાંત મુજબ, પરાગ ગતિ કરે છે કારણ કે ઝડપથી ગતિશીલ પાણીના અણુઓ તેને ચલાવે છે. પાણીના અણુઓની સંખ્યા પ્રચંડ છે, તેથી પરાગ વિવિધ દિશાઓથી ધકેલવામાં આવે છે.
સતત સરખામણીના નિયમ અને ભૂરા ગતિની શોધના આધારે, વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા પરમાણુ સિદ્ધાંત વધુને વધુ માનવામાં આવે છે. પરમાણુઓ કોઈપણ પદાર્થના સૌથી નાના ટુકડા હોય છે. આમ, પરમાણુનું એક કદ હોય છે. પરમાણુનું કદ કેટલું હોય છે?
૧૯૦૫ માં, આઈન્સ્ટાઈને સૈદ્ધાંતિક રીતે અણુઓના કદની તપાસ કરી. અણુ સિદ્ધાંત, ગતિ સિદ્ધાંત અને પ્રયોગો દ્વારા મેળવેલા ડેટાના આધારે, તેમણે શોધી કાઢ્યું કે અણુ વ્યાસ લગભગ ૧૦ -૧૦ મીટર હતો. તેથી, અણુનો વ્યાસ ગણતરી દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. અણુઓનું કદ શોધાયું છે, તેથી અણુ સિદ્ધાંતને માન્યતા આપવામાં આવી છે, તેમજ ગતિ સિદ્ધાંતને પણ.
