Атомын онол ба кинетик онолын тухай нийтлэл
Атомын онол
Эртний Грекчүүд хэдэн мянган жилийн турш цэвэр бодис (алт, төмөр гэх мэт) бүр атомуудаас бүрддэг гэж үздэг байжээ. Тэдний үзэж байгаагаар, хэрэв цэвэр бодисыг жижиг хэсгүүдэд хуваавал жижиг хэсгүүдийг нь дахин хувааж, дараа нь буцааж хуваадаг... гэх мэтчилэн дахин огтлох боломжгүй хамгийн жижиг хэсгүүд үлдэнэ. Дахин огтлох боломжгүй хамгийн жижиг хэсгүүдийг атом гэж нэрлэдэг. Атом гэдэг нь "хувааж болохгүй" гэсэн утгатай (Грек хэл).
Тухайн үед атом хуваагдахаа больсон гэж үздэг байв. Гэвч хожим нь зарим эрдэмтэд электрон ба атомын цөм (протон ба нейтрон)-ийг нээсэн тул атомуудыг хувааж болохгүй гэсэн таамаглал буруу байв. Тиймээс атомууд нь электрон (сөрөг цэнэгтэй) ба атомын цөмөөс бүрдэнэ. Электронууд цөмийг тойрон эргэлддэг. Цөмийн дотор протон (эерэг цэнэгтэй) ба нейтрон (төвийг сахисан эсвэл цэнэггүй) байдаг.
Өөр нэг онол байдаг; нэр нь тасралтгүй онол юм. Энэ онол нь цэвэр бодисыг хязгааргүй хувааж болно гэж үздэг. Энэ онолын дагуу хамгийн жижиг хэсэг гэж байдаггүй. Хамгийн жижиг хэсгүүдийг жижиг хэсгүүд болгон хувааж болно. Тиймээс энэ нь хязгааргүй болдог. Эдгээр хоёр онолын аль нь зөв бэ? Зөв атомын онол уу эсвэл тасралтгүй онол уу?
Физикийн хувьд хэрэв онолыг туршилтаар баталж чадвал бүх онол шинжлэх ухааны хувьд хүлээн зөвшөөрөгдөнө. 18, 19, 20-р зуунд эрдэмтдийн хийсэн туршилтаар атомын онол үнэн байсан.
Эхлээд дараах тоймуудыг ойлгоорой. Элементүүд нь химийн хувьд бусад бодис болгон хувааж болохгүй цэвэр бодисууд юм, жишээлбэл алт (Au), төмөр (Fe), зэс (Cu), цайр (Zn), натри (Na), кальци (Ca), хлор (Cl), азот (N), хүчилтөрөгч (O), устөрөгч (H) гэх мэт. Элементүүдээс гадна нэгдлүүд бас байдаг. Нэгдлүүд нь элементүүдээс бүрддэг. Энэ нь элементүүдээс бүрддэг тул нэгдлийг элементүүдэд хувааж болно. Нэгдлүүдийн жишээ бол ус юм.
Элементийн хамгийн жижиг хэсэг нь атом бол нэгдлийн хамгийн жижиг хэсэг нь молекул юм. Молекулууд нь хоорондоо наалдсан атомуудаас бүрдэнэ. Цэвэр алт бол элементийн жишээ юм. Цэвэр алт нь алтны (Au) атомуудаас бүрдэнэ. Төмрийн хэсгүүд нь мөн элементүүдийн жишээ юм. Төмөр нь төмрийн (Fe) атомуудаас бүрдэнэ. Тиймээс элемент нь ижил төстэй атомуудаас бүрдсэн цэвэр бодис юм.
Таны байнга харж, барьж, уудаг ус нь усны молекулуудаас бүрддэг (химийн томъёо нь H₂O ) . Усны молекулууд нь хоёр устөрөгчийн атом (H) болон нэг хүчилтөрөгчийн атом (O)-оос бүрдэнэ.
Атомын онолын зарим нотолгоо энд байна:
Нэгдүгээрт, тогтмол харьцуулалтын хууль.
Харьцуулалтын хуульд хэрэв элементүүд нэгдэж нэгдэл болвол үүссэн нэгдлүүд ижил массын харьцаатай байна гэж заасан байдаг. Жишээлбэл, давс. Бидний харж буй давс бол давсны молекулуудаас (NaCl) бүрдсэн нэгдэл юм. Мэдээжийн хэрэг, давсны молекулууд үргэлж 23 хэсэг натрийн (Na) болон 35 хэсэг хлорын (Cl) хэсгээс үүсдэг.
Тасралтгүй онол үүнийг тайлбарлаж чадахгүй ч атомын онол үүнийг тайлбарлаж чадна. Атомын онолын дагуу атомууд нь элементийн хамгийн жижиг хэсгүүд тул атомууд масстай байдаг. Нэгдлийн элементүүдийн массын харьцаа нь элементийг үүсгэсэн атомуудын харьцангуй масстай холбоотой байх ёстой. Нэгдлүүдийг үүсгэдэг элемент бүрийн тоонд үндэслэн эрдэмтэд атомуудын харьцангуй массыг тодорхойлдог. Үүнийг харьцангуй гэж нэрлэдэг, учир нь элементийн харьцангуй массыг бусад элементийн атомуудын харьцангуй масстай харьцуулдаг.
Устөрөгч нь хамгийн хөнгөн атом тул үүнийг жишиг болгон ашигладаг. Устөрөгчийн атомын харьцангуй массыг (H) 1 гэж өгнө. Устөрөгчийн атомын харьцангуй массыг жишиг болгон ашигласнаар нүүрстөрөгчийн атомын харьцангуй массыг (C) 12 гэж өгнө.
хүчилтөрөгчийн атомын харьцангуй масс (O)-д 16 гэх мэт утга оноогдсон (элементүүдийн үелэх хүснэгтийг үзнэ үү). Нүүрстөрөгчийн атомын харьцангуй масс = 12 гэдэг нь нэг нүүрстөрөгчийн атомын масс нь нэг устөрөгчийн атомын (H) массаас 12 дахин их гэсэн үг юм. хүчилтөрөгчийн атомын харьцангуй масс = 16 гэдэг нь хүчилтөрөгчийн атомын масс нь нэг устөрөгчийн атомын (H) массаас 16 дахин их гэсэн үг юм.
Олон улсын систем (SI)-д бид Францын олон улсын жин, хэмжээний байгууллагуудад хадгалагддаг иридий платинум хэмээх массын стандарттай. Олон улсын гэрээний дагуу иридий платинумын масс нь 1 кг бөгөөд энэ нь стандарт килограмм юм. Атомын хэмжээнд бид мөн 12 C нүүрстөрөгчийн атом болох хоёр дахь массын стандарттай. Олон улсын гэрээний дагуу 1 нүүрстөрөгчийн атом 12 C-ийн масс нь 12,0000 нэгдсэн атомын массын нэгж (товчлолоор u) байна.
1 u = 1.66 x 10 -27 кг.
1 нүүрстөрөгчийн атомын масс (C) = 12.0000 u, 1 устөрөгчийн атомын масс (H) = 1,0078 u, 1 хүчилтөрөгчийн атомын масс (O) = 15.9994 u, 1 натрийн атомын масс = 22.9897 u гэх мэт. Атомын массын хувьд үүнийг элементүүдийн үелэх хүснэгтээс бүрэн харж болно.
Атомын массаас гадна молекулын масс гэж бас байдаг. Молекулын масс гэдэг нь молекулын атомуудын нийт масс юм. Жишээлбэл, давсны молекулын масс (NaCl) = нэг натрийн атомын масс (Na) + нэг хлорын атомын масс (Cl). Усны молекулын масс (H₂O ) = 2 устөрөгчийн атомын масс (H₂O) + нэг хүчилтөрөгчийн атомын масс (O).
Хоёрдугаарт, бор хөдөлгөөн
Эрт дээр үед Роберт Браун гэгч Английн биологич амьдарч байжээ. Тэрээр усанд хийсэн цэцгийн тоосыг судалж байжээ (1827). Ус болон цэцгийн тоосыг микроскопоор харж болно. Роберт Браун цэцгийн тоос өөрөө хөдөлж байгааг харсны дараа үүнийг хачин гэж үзсэн. Энэ нь хачин юм, учир нь цэцгийн тоос хөдөлдөг. Тоосны хөдөлгөөний чиглэл нь дур зоргоороо боловч тасралтгүй байдаг. Тэрээр хөдөлгөөнийг цэцгийн тоос хөдөлж чадахын тулд амьдардаг амьдрал гэж сэжиглэж байна. Гэхдээ түүний таамаглал буруу байна, учир нь цэцгийн тоос гэх мэт жижиг органик хэсгүүд усанд хийх үед хөдөлдөг. Энэ хөдөлгөөнийг Брауны хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг.
Энэхүү нээлтийг кинетик онол хөгжих хүртэл тайлбарлах боломжгүй юм.
Кинетик онол
Кинетик гэдэг нь хөдлөх гэсэн утгатай (Грек). Кинетик онол нь бодис бүр атом эсвэл молекулуудаас бүрддэг бөгөөд атом эсвэл молекулууд тасралтгүй санамсаргүй байдлаар хөдөлдөг гэж үздэг.
Хөдөлж байх үед атом эсвэл молекулууд хурдлах ёстой. Атом эсвэл молекулууд нь мөн масстай байдаг. Учир нь энэ нь масс (m) ба хурд (v)-тай байдаг тул атом эсвэл молекул нь кинетик энерги (EK) ба импульс (p)-тэй байдаг. Кинетик энерги: EK = 1/2 mv 2. Харин импульс: p = mv. Импульсээс гадна хүч байдаг. Хөдөлж байх үед мөргөлдөөн гарах магадлалтай. Тиймээс мөргөлдөөн гарах үед импульсийн өөрчлөлтөөс болж хүч үүсдэг.
Кинетик онол нь кинетик энерги, импульс, хүч дээр суурилдаг гэж хэлж болно. Эдгээр гурван зүйлийг хөдөлгөөний динамикийн сэдвээр судалдаг (Ньютоны хууль, импульс, импульс). Ялгаа нь кинетик онолд бид динамикийг атом эсвэл молекулын түвшинд хэрэглэдэгт оршино. Кинетик онолыг Бойл (1627-1691), Даниел Бернулли (1700-1782), Жоуль (1818-1889), Крониг (1822-1879), Рудольф Клаузиус (1822-1888), Клерк Максвелл (1831-1879) нар боловсруулсан.
Энэхүү кинетик онолын оршин тогтнол нь Брауны нээлтийг тайлбарлаж болох юм. Кинетик онолын дагуу тоос нь хурдан хөдөлгөөнтэй усны молекулууд үүнийг хөдөлгөдөг тул хөдөлдөг. Усны молекулуудын тоо асар их тул тоос нь янз бүрийн чиглэлээс түлхэгддэг.
Тогтмол харьцуулалтын хууль болон бор хөдөлгөөнийг нээсэн дээр үндэслэн атомын онолд эрдэмтэд улам бүр итгэж байна. Атомууд бол аливаа бодисын хамгийн жижиг хэсгүүд юм. Тиймээс атом нь хэмжээстэй байдаг. Атомын хэмжээ хэд вэ?
1905 онд Эйнштейн атомын хэмжээг онолын хувьд судалсан. Атомын онол, кинетик онол болон туршилтаар олж авсан өгөгдөлд үндэслэн тэрээр атомын диаметр нь ойролцоогоор 10-10 м болохыг тогтоожээ . Тиймээс атомын диаметрийг тооцооллоор олж авсан болно. Атомын хэмжээг нээсэн тул кинетик онолыг хүлээн зөвшөөрсөн тул атомын онолыг хүлээн зөвшөөрсөн.
