Članak o atomskoj teoriji i kinetičkoj teoriji
Atomska teorija
Tisućama godina stari Grci vjerovali su da se svaka čista tvar (poput zlata, željeza itd.) sastoji od atoma. Prema njima, ako se čista tvar izreže na male komadiće, onda se sitni dijelovi ponovno izrežu, pa ponovno izrežu... i tako dalje, onda će postojati najmanji komadići koji se ne mogu ponovno rezati. Najmanji komadići koji se ne mogu ponovno rezati nazivaju se atomi. Atom znači „ne može se podijeliti“ (grčki)
U to vrijeme, atom se smatra nepodijeljenim. No kasnije su neki znanstvenici otkrili elektrone i atomske jezgre (protone i neutrone) tako da je pretpostavka da se atomi ne mogu podijeliti bila pogrešna. Dakle, atomi se sastoje od elektrona (negativno nabijenih) i atomskih jezgri. Elektroni kruže oko jezgre. Unutar jezgre nalaze se protoni (pozitivno nabijeni) i neutroni (neutralni ili nenabijeni).
Postoji još jedna teorija; zove se kontinuirana teorija. Ova teorija tvrdi da se čiste tvari mogu dijeliti do beskonačnosti. Prema toj teoriji, ne postoji nešto poput najmanjeg dijela. Najmanji dijelovi se i dalje mogu rezati na manje dijelove. Dakle, postaje beskonačno. Koja je od ove dvije teorije točna? Točna atomska teorija ili kontinuirana teorija?
U fizici će svaka teorija biti znanstveno priznata ako se teorija može dokazati eksperimentima. U 18., 19. i 20. stoljeću, kroz eksperimente koje su provodili znanstvenici, atomska teorija bila je istinita.
Prvo, shvatite sljedeće pojmove. Elementi su čiste tvari koje se kemijski ne mogu podijeliti na druge tvari, na primjer zlato (Au), željezo (Fe), bakar (Cu), cink (Zn), natrij (Na), kalcij (Ca), klor (Cl), dušik (N), kisik (O), vodik (H) itd. Osim elemenata, postoje i spojevi. Spojevi se sastoje od elemenata. Budući da se sastoji od elemenata, spoj se i dalje može podijeliti na elemente. Primjeri spojeva su voda.
Najmanji dio elementa je atom, dok je najmanji dio spoja molekula. Molekule se sastoje od atoma koji se lijepe zajedno. Čisto zlato je primjer elementa. Čisto zlato sastoji se od atoma zlata (Au). Komadi željeza također su primjer elemenata. Željezo se sastoji od atoma željeza (Fe). Dakle, element je čista tvar koja se sastoji od sličnih atoma.
Voda koju često vidite, držite u rukama i pijete sastoji se od molekula vode (kemijska formula je H₂O ) . Molekule vode sastoje se od dva atoma vodika (H) i jednog atoma kisika (O).
Evo nekoliko dokaza atomske teorije:
Prvo, zakon stalne usporedbe.
Zakon usporedbe kaže da ako se elementi kombiniraju i postanu spojevi, nastali spojevi imaju isti omjer masa. Na primjer, sol. Sol koju vidimo je spoj koji se sastoji od molekula soli (NaCl). Prirodno, molekule soli uvijek nastaju od 23 dijela natrija (Na) i 35 dijelova klora (Cl).
Kontinuirana teorija to ne može objasniti, ali atomska teorija može. Prema atomskoj teoriji, atomi su najmanji dijelovi elementa tako da atomi imaju masu. Omjer masa elemenata spoja mora biti povezan s relativnom masom atoma koji stvaraju element. Na temelju broja svakog elementa koji stvara spojeve, znanstvenici određuju relativnu masu atoma. Kaže se da je relativna jer se relativna masa elementa uspoređuje s relativnom masom drugih atoma elementa.
Vodik je najlakši atom, pa se koristi kao referentna vrijednost. Relativna masa atoma vodika (H) dobiva vrijednost 1. Korištenjem relativne mase atoma vodika kao referentne vrijednosti, relativna masa atoma ugljika (C) dobiva vrijednost 12.
relativnoj masi atoma kisika (O) dodjeljuje se vrijednost 16 i tako dalje (vidi periodni sustav elemenata). Relativna masa atoma ugljika = 12 znači da je masa jednog atoma ugljika 12 puta veća od mase jednog atoma vodika (H). Relativna masa atoma kisika = 16 znači da je masa atoma kisika 16 puta veća od mase jednog atoma vodika (H).
U Međunarodnom sustavu (SI) imamo standard mase, naime iridij platinu, koji se pohranjuje u međunarodnim institucijama za vaganje i mjerenje u Francuskoj. Prema međunarodnom sporazumu, masa iridija platine iznosi 1 kg, što je standardni kilogram. Na atomskoj skali imamo i drugi standard mase, a to su atomi ugljika 12C. Na temelju međunarodnih sporazuma, masa 1 atoma ugljika 12C iznosi 12 0000 unificiranih atomskih jedinica mase (skraćeno u).
1 u = 1.66 x 10⁻²⁻² kg.
Masa 1 atoma ugljika (C) = 12,0000 u, masa 1 atoma vodika (H) = 1,0078 u, masa 1 atoma kisika (O) = 15,9994 u, masa 1 atoma natrija = 22,9897 u i tako dalje. Što se tiče atomske mase, ona se u cijelosti može vidjeti na periodnom sustavu elemenata.
Osim atomske mase, postoji i molekularna masa. Molekularna masa je ukupna masa atoma molekule. Na primjer, masa molekule soli (NaCl) = masa jednog atoma natrija (Na) + masa jednog atoma klora (Cl). Masa molekula vode (H2O ) = masa 2 atoma vodika (H) + masa jednog atoma kisika (O).
Drugo, smeđe gibanje
U davna vremena živio je engleski biolog po imenu Robert Brown. Istraživao je pelud stavljenu u vodu (1827.). Voda i pelud vidljivi su pod mikroskopom. Robertu Brownu je to bilo čudno nakon što je vidio kako se pelud kreće samostalno. Čudno je jer se pelud kreće. Smjer kretanja peludi je proizvoljan, ali kontinuiran. Sumnja da je kretanje život, gdje pelud živi kako bi se mogla kretati. Ali njegova je pretpostavka pogrešna jer se male organske čestice poput peludi također kreću kada se stave u vodu. To kretanje naziva se Brownovo gibanje.
Ovo otkriće ne može se objasniti sve do razvoja kinetičke teorije.
Kinetička teorija
Kinetičko znači kretati se (grčki). Kinetička teorija tvrdi da se svaka tvar sastoji od atoma ili molekula i da se atomi ili molekule kontinuirano i nasumično kreću.
Pri kretanju, atomi ili molekule moraju se kretati brzinom. Atomi ili molekule također imaju masu. Budući da imaju masu (m) i brzinu (v), atom ili molekula imaju kinetičku energiju (EK) i moment (p). Kinetička energija: EK = 1/2 mv 2 . Dok je moment: p = m v. Osim momenta, postoje i sile. Pri kretanju postoji mogućnost sudara. Dakle, sile nastaju zbog promjena momenta kada dođe do sudara.
Možemo reći da se kinetička teorija temelji na kinetičkoj energiji, momentu i sili. Ove tri stvari proučavaju se u okviru dinamike gibanja (Newtonovi zakoni, impuls i moment). Razlika je u tome što u kinetičkoj teoriji primjenjujemo dinamiku na razini atoma ili molekula. Kinetičku teoriju razvili su Boyle (1627.-1691.), Daniel Bernoulli (1700.-1782.), Joule (1818.-1889.), Kronig (1822.-1879.), Rudolph Clausius (1822.-1888.) i Clerk Maxwell (1831.-1879.).
Postojanje ove kinetičke teorije moglo bi objasniti Brownovo otkriće. Prema kinetičkoj teoriji, pelud se kreće jer ga pokreću brze molekule vode. Broj molekula vode je ogroman, pa se pelud gura iz raznih smjerova.
Na temelju zakona stalne usporedbe i otkrića smeđeg gibanja, znanstvenici sve više vjeruju u atomsku teoriju. Atomi su najmanji dijelovi bilo koje tvari. Dakle, atom ima veličinu. Kolika je veličina atoma?
Godine 1905. Einstein je teoretski istraživao veličinu atoma. Na temelju atomske teorije, kinetičke teorije i podataka dobivenih eksperimentima, otkrio je da je promjer atoma oko 10 -10 m. Dakle, promjer atoma dobiva se izračunom. Veličina atoma je otkrivena, pa je atomska teorija, kao i kinetička teorija, priznata.
