Հոդված ատոմային տեսության և կինետիկ տեսության մասին
Ատոմային տեսություն
Հազարամյակներ շարունակ հին հույները կարծում էին, որ յուրաքանչյուր մաքուր նյութ (օրինակ՝ ոսկի, երկաթ և այլն) բաղկացած է ատոմներից: Նրանց կարծիքով, եթե մաքուր նյութը կտրվի փոքր կտորների, ապա այդ փոքր մասերը կրկին կտրվեն, ապա կրկին կտրվեն… և այլն, ապա կլինեն ամենափոքր կտորները, որոնք կրկին չեն կարող կտրվել: Ամենափոքր կտորները, որոնք կրկին չեն կարող կտրվել, կոչվում են ատոմներ: Ատոմ նշանակում է «չի կարող բաժանվել» (հունարեն):
Այդ ժամանակ ատոմը համարվում էր այլևս չբաժանված։ Սակայն ավելի ուշ որոշ գիտնականներ հայտնաբերեցին էլեկտրոններ և ատոմային միջուկներ (պրոտոններ և նեյտրոններ), ուստի այն ենթադրությունը, որ ատոմները չեն կարող բաժանվել, սխալ էր։ Այսպիսով, ատոմները կազմված են էլեկտրոններից (բացասական լիցքավորված) և ատոմային միջուկներից։ Էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջը։ Միջուկի ներսում կան պրոտոններ (դրական լիցքավորված) և նեյտրոններ (չեզոք կամ ոչ լիցքավորված)։
Կա մեկ այլ տեսություն՝ անվանումը՝ անընդհատության տեսություն։ Այս տեսությունը պնդում է, որ մաքուր նյութերը կարող են բաժանվել անվերջության։ Այս տեսության համաձայն՝ գոյություն չունի այնպիսի բան, ինչպիսին է ամենափոքր կտորը։ Ամենափոքր կտորները դեռ կարելի է կտրել ավելի փոքր կտորների։ Այսպիսով, այն դառնում է անվերջ։ Այս երկու տեսություններից որն է ճիշտ՝ ճիշտ ատոմային տեսությունը, թե՞ անընդհատության տեսությունը։
Ֆիզիկայում յուրաքանչյուր տեսություն կճանաչվի գիտականորեն, եթե այն կարող է ապացուցվել փորձերի միջոցով։ 18-րդ, 19-րդ և 20-րդ դարերում գիտնականների կողմից անցկացված փորձերի միջոցով ատոմային տեսությունը ճշմարիտ էր։
Նախ, հասկացեք հետևյալ ակնարկները։ Տարրերը մաքուր նյութեր են, որոնք քիմիապես չեն կարող բաժանվել այլ նյութերի, օրինակ՝ ոսկի (Au), երկաթ (Fe), պղինձ (Cu), ցինկ (Zn), նատրիում (Na), կալցիում (Ca), քլոր (Cl), ազոտ (N), թթվածին (O), ջրածին (H) և այլն։ Տարրերից բացի, կան նաև միացություններ։ Միացությունները կազմված են տարրերից։ Քանի որ այն կազմված է տարրերից, այն դեռ կարելի է բաժանել տարրերի։ Միացությունների օրինակներ են ջուրը։
Տարրերի ամենափոքր մասը ատոմն է, մինչդեռ միացությունների ամենափոքր մասը՝ մոլեկուլը։ Մոլեկուլները կազմված են միմյանց կպած ատոմներից։ Մաքուր ոսկին տարրի օրինակ է։ Մաքուր ոսկին կազմված է ոսկու (Au) ատոմներից։ Երկաթի կտորները նույնպես տարրերի օրինակ են։ Երկաթը կազմված է երկաթի (Fe) ատոմներից։ Այսպիսով, տարրը մաքուր նյութ է, որը կազմված է նմանատիպ ատոմներից։
Ջուրը, որը դուք հաճախ տեսնում, պահում և խմում եք, կազմված է ջրի մոլեկուլներից (քիմիական բանաձևը՝ H 2 O): Ջրի մոլեկուլները կազմված են երկու ջրածնի ատոմներից (H) և մեկ թթվածնի ատոմից (O):
Ահա ատոմային տեսության մի քանի ապացույցներ.
Նախ՝ հաստատուն համեմատության օրենքը։
Համեմատության օրենքը նշում է, որ եթե տարրերը միանում են՝ դառնալով միացություններ, ապա առաջացող միացությունները ունեն նույն զանգվածային հարաբերակցությունը։ Օրինակ՝ աղը։ Մեր տեսած աղը միացություն է, որը բաղկացած է աղի մոլեկուլներից (NaCl): Բնականաբար, աղի մոլեկուլները միշտ առաջանում են նատրիումի (Na) 23 մասից և քլորի (Cl) 35 մասից։
Անընդհատ տեսությունը չի կարող բացատրել այն, բայց ատոմային տեսությունը կարող է բացատրել այն: Ատոմային տեսության համաձայն՝ ատոմները տարրի ամենափոքր մասնիկներն են, ուստի ատոմներն ունեն զանգված: Միացության տարրերի զանգվածային հարաբերակցությունը պետք է կապված լինի տարրը ստեղծող ատոմների հարաբերական զանգվածի հետ: Հիմնվելով միացություններ ստեղծող յուրաքանչյուր տարրի քանակի վրա՝ գիտնականները որոշում են ատոմների հարաբերական զանգվածը: Այն կոչվում է հարաբերական, քանի որ տարրի հարաբերական զանգվածը համեմատվում է մյուս տարրական ատոմների հարաբերական զանգվածի հետ:
Ջրածինը ամենաթեթև ատոմն է, ուստի այն օգտագործվում է որպես չափանիշ։ Ջրածնի ատոմի (H) հարաբերական զանգվածին տրվում է 1 արժեք։ Ջրածնի ատոմի հարաբերական զանգվածը որպես չափանիշ օգտագործելով՝ ածխածնի ատոմի (C) հարաբերական զանգվածին տրվում է 12 արժեք,
Թթվածնի ատոմի (O) հարաբերական զանգվածին տրվում է 16 արժեք և այլն (տե՛ս տարրերի պարբերական աղյուսակը): Ածխածնի ատոմի հարաբերական զանգվածը = 12 նշանակում է, որ մեկ ածխածնի ատոմի զանգվածը 12 անգամ մեծ է մեկ ջրածնի ատոմի զանգվածից (H): Թթվածնի ատոմի հարաբերական զանգվածը = 16 նշանակում է, որ թթվածնի ատոմի զանգվածը 16 անգամ մեծ է մեկ ջրածնի ատոմի զանգվածից (H):
Միջազգային համակարգում (ՄՀ) մենք ունենք զանգվածի էտալոն՝ իրիդիում պլատին, որը պահվում է Ֆրանսիայի միջազգային կշռի և չափսերի հաստատություններում: Միջազգային համաձայնագրի համաձայն՝ իրիդիում պլատինի զանգվածը 1 կգ է, սա ստանդարտ կիլոգրամ է: Ատոմային մասշտաբով մենք ունենք նաև երկրորդ զանգվածի էտալոն՝ 12C ածխածնի ատոմներ: Միջազգային համաձայնագրերի հիման վրա՝ 12C ածխածնի ատոմի զանգվածը կազմում է 12,0000 միասնական ատոմային զանգվածի միավոր (կրճատ՝ u):
1 u = 1.66 x 10 -27 կգ։
1 ածխածնի ատոմի զանգվածը (C) = 12.0000 միլիմետր է, 1 ջրածնի ատոմի զանգվածը (H) = 1,0078 միլիմետր է, 1 թթվածնի ատոմի զանգվածը (O) = 15.9994 միլիմետր է, 1 նատրիումի ատոմի զանգվածը = 22.9897 միլիմետր է և այլն: Ինչ վերաբերում է ատոմային զանգվածին, այն ամբողջությամբ կարելի է տեսնել տարրերի պարբերական աղյուսակում:
Ատոմային զանգվածից բացի, կա նաև մոլեկուլային զանգված։ Մոլեկուլային զանգվածը մոլեկուլի ատոմների ընդհանուր զանգվածն է։ Օրինակ՝ աղի մոլեկուլի զանգվածը (NaCl) = նատրիումի մեկ ատոմի զանգվածը (Na) + քլորի մեկ ատոմի զանգվածը (Cl)։ Ջրի մոլեկուլների զանգվածը (H2O) = ջրածնի 2 ատոմների զանգվածը (H) + թթվածնի մեկ ատոմի զանգվածը (O)։
Երկրորդ, շագանակագույն շարժում
Հին ժամանակներում ապրել է անգլիացի կենսաբան Ռոբերտ Բրաուն անունով։ Նա ուսումնասիրում էր ջրի մեջ դրված ծաղկափոշին (1827թ.): Ջուրը և ծաղկափոշին տեսանելի են մանրադիտակով։ Ռոբերտ Բրաունը տարօրինակ համարեց դա՝ տեսնելով, թե ինչպես է ծաղկափոշին ինքնուրույն շարժվում։ Դա տարօրինակ է, քանի որ ծաղկափոշին շարժվում է։ Ծաղկափոշու շարժման ուղղությունը կամայական է, բայց շարունակական։ Նա կասկածում է, որ շարժումը կյանք է, որտեղ ծաղկափոշին ապրում է, որպեսզի կարողանա շարժվել։ Սակայն նրա ենթադրությունը սխալ է, քանի որ ջրի մեջ դրված ծաղկափոշու նման փոքր օրգանական մասնիկները նույնպես շարժվում են։ Այս շարժումը կոչվում է Բրաունյան շարժում։
Այս հայտնագործությունը չի կարող բացատրվել մինչև կինետիկ տեսության զարգացումը։
Կինետիկ տեսություն
Կինետիկ նշանակում է շարժվել (հունարեն): Կինետիկ տեսությունը պնդում է, որ յուրաքանչյուր նյութ բաղկացած է ատոմներից կամ մոլեկուլներից, և որ ատոմները կամ մոլեկուլները անընդհատ շարժվում են պատահականորեն:
Շարժվելիս ատոմները կամ մոլեկուլները պետք է արագություն զարգացնեն։ Ատոմները կամ մոլեկուլները նույնպես ունեն զանգված։ Քանի որ այն ունի զանգված (m) և արագություն (v), ապա ատոմը կամ մոլեկուլը ունի կինետիկ էներգիա (EK) և իմպուլս (p)։ Կինետիկ էներգիա՝ EK = 1/2 մվ² ։ Մինչդեռ իմպուլսը՝ p = mv։ Իմպուլսից բացի, կան ուժեր։ Շարժվելիս կա բախումների հավանականություն։ Այսպիսով, ուժերը առաջանում են իմպուլսի փոփոխությունների պատճառով, երբ տեղի է ունենում բախում։
Կարող ենք ասել, որ կինետիկ տեսությունը հիմնված է կինետիկ էներգիայի, իմպուլսի և ուժի վրա: Այս երեք բաներն ուսումնասիրվում են շարժման դինամիկայի առարկայի շրջանակներում (Նյուտոնի օրենքները, իմպուլսը և իմպուլսը): Տարբերությունն այն է, որ կինետիկ տեսության մեջ մենք դինամիկան կիրառում ենք ատոմների կամ մոլեկուլների մակարդակում: Կինետիկ տեսությունը մշակել են Բոյլը (1627-1691), Դանիել Բեռնուլին (1700-1782), Ջոուլը (1818-1889), Քրոնիգը (1822-1879), Ռուդոլֆ Կլաուզիուսը (1822-1888) և Քլերկ Մաքսվելը (1831-1879):
Այս կինետիկ տեսության գոյությունը կարող է բացատրել Բրաունի հայտնագործությունը: Կինետիկ տեսության համաձայն՝ ծաղկափոշին շարժվում է, քանի որ այն շարժվում է արագ շարժվող ջրի մոլեկուլների կողմից: Ջրի մոլեկուլների քանակը հսկայական է, ուստի ծաղկափոշին մղվում է տարբեր ուղղություններից:
Հիմնվելով հաստատուն համեմատության օրենքի և շագանակագույն շարժման հայտնաբերման վրա, գիտնականները ավելի ու ավելի են հավատում ատոմային տեսությանը։ Ատոմները ցանկացած նյութի ամենափոքր մասնիկներն են։ Այսպիսով, ատոմն ունի չափ։ Որքա՞ն է ատոմի չափը։
1905 թվականին Այնշտայնը տեսականորեն ուսումնասիրեց ատոմների չափը։ Հիմնվելով ատոմային տեսության, կինետիկ տեսության և փորձերի միջոցով ստացված տվյալների վրա՝ նա պարզեց, որ ատոմի տրամագիծը մոտ 10-10 մ է ։ Այսպիսով, ատոմի տրամագիծը ստացվել է հաշվարկների միջոցով։ Հայտնաբերվել է ատոմների չափը, ուստի ճանաչվում է ատոմային տեսությունը, ինչպես նաև կինետիկ տեսությունը։
