Artikkel om atomteori og kinetisk teori
Atomteori
I tusenvis av år trodde de gamle grekerne at alle rene stoffer (som gull, jern osv.) besto av atomer. Ifølge dem, hvis et rent stoff kuttes i små biter, kuttes de små delene igjen, deretter kuttes tilbake ... og så videre, da vil det være de minste bitene som ikke kan kuttes igjen. De minste bitene som ikke kan kuttes igjen kalles atomer. Atom betyr «kan ikke deles» (gresk språk).
På den tiden ble atomet ansett for å være udelt. Men senere oppdaget noen forskere elektroner og atomkjerner (protoner og nøytroner), slik at antagelsen om at atomer ikke kunne deles opp var feil. Atomer består altså av elektroner (negativt ladede) og atomkjerner. Elektroner sirkler rundt kjernen. Inne i kjernen er det protoner (positivt ladede) og nøytroner (nøytrale eller uladede).
Det finnes en annen teori; navnet er den kontinuerlige teorien. Denne teorien sier at rene stoffer kan deles til uendelig. I følge denne teorien finnes det ikke noe slikt som den minste biten. De minste bitene kan fortsatt deles i mindre biter. Så det blir uendelig. Hvilken av disse to teoriene er riktig? Den riktige atomteorien eller den kontinuerlige teorien?
I fysikk vil enhver teori bli anerkjent vitenskapelig hvis teorien kan bevises i eksperimenter. På 18-, 19- og 20-tallet var atomteorien sann gjennom eksperimenter utført av forskere.
Først, forstå de følgende gjennomgangene. Elementer er rene stoffer som ikke kan deles inn i andre stoffer kjemisk, for eksempel gull (Au), jern (Fe), kobber (Cu), sink (Zn), natrium (Na), kalsium (Ca), klor (Cl), nitrogen (N), oksygen (O), hydrogen (H) osv. Foruten elementene finnes det også forbindelser. Forbindelser består av elementer. Fordi den består av elementer, kan forbindelsen fortsatt deles inn i elementer. Eksempler på forbindelser er vann.
Den minste delen av et grunnstoff er et atom, mens den minste delen av en forbindelse er et molekyl. Molekyler består av atomer som kleber seg sammen. Rent gull er et eksempel på et grunnstoff. Rent gull består av gullatomer (Au). Jernbiter er også et eksempel på grunnstoffer. Jern består av jernatomer (Fe). Grunnstoffet er altså et rent stoff som består av lignende atomer.
Vannet du ofte ser, holder og drikker er bygd opp av vannmolekyler (den kjemiske formelen er H₂O ) . Vannmolekyler består av to hydrogenatomer (H) og ett oksygenatom (O).
Her er noen bevis for atomteorien:
Først, loven om konstant sammenligning.
Sammenligningsloven sier at hvis elementene kombineres til forbindelser, har de dannede forbindelsene samme masseforhold. For eksempel salt. Saltet vi ser er en forbindelse som består av saltmolekyler (NaCl). Naturligvis dannes saltmolekyler alltid fra 23 deler natrium (Na) og 35 deler klor (Cl).
Kontinuerlig teori kan ikke forklare det, men atomteorien kan forklare det. I følge atomteorien er atomer de minste delene av et grunnstoff, slik at atomer har masse. Masseforholdet mellom grunnstoffene i en forbindelse må være relatert til den relative massen til atomene som danner grunnstoffet. Basert på antallet av hvert grunnstoff som danner forbindelser, bestemmer forskere den relative massen til atomer. Det sies å være relativt fordi den relative massen til et grunnstoff sammenlignes med den relative massen til andre grunnstoffatomer.
Hydrogen er det letteste atomet, så det brukes som referanse. Den relative massen til et hydrogenatom (H) gis verdien 1. Ved å bruke den relative massen til et hydrogenatom som referanse, gis den relative massen til karbonatomet (C) verdien 12.
Den relative massen til oksygenatomet (O) tildeles verdien 16 og så videre (se periodens system). Den relative massen til et karbonatom = 12 betyr at massen til ett karbonatom er 12 ganger større enn massen til ett hydrogenatom (H). Den relative massen til et oksygenatom = 16 betyr at massen til et oksygenatom er 16 ganger høyere enn massen til ett hydrogenatom (H).
I Det internasjonale systemet (SI) har vi en massestandard, nemlig iridiumplatina, som lagres i internasjonale vekt- og størrelsesinstitusjoner i Frankrike. I henhold til den internasjonale avtalen er iridiumplatinas masse 1 kg, dette er et standardkilogram. På atomær skala har vi også en andre massestandard, det vil si 12 C-karbonatomer. Basert på internasjonale avtaler er massen til 1 karbonatom *12 C* 12 0000 enhetlige atommasseenheter (forkortet u).
1 u = 1.66 x 10⁻⁷ kg.
Massen til 1 karbonatom (C) = 12,0000 u, massen til 1 hydrogenatom (H) = 1,0078 u, massen til 1 oksygenatom (O) = 15,9994 u, massen til 1 natriumatom = 22,9897 u og så videre. Når det gjelder atommasse, kan den sees i sin helhet i det periodiske systemet.
I tillegg til atommasse finnes det også en molekylmasse. Molekylmasse er den totale massen av atomene i et molekyl. For eksempel er massen av et saltmolekyl (NaCl) = massen av ett natriumatom (Na) + massen av ett kloratom (Cl). Massen av vannmolekyler (H₂O ) = massen av 2 hydrogenatomer (H) + massen av ett oksygenatom (O).
For det andre, brun bevegelse
I oldtiden levde en engelsk biolog ved navn Robert Brown. Han forsket på pollen i vann (1827). Vann og pollen er synlige ved hjelp av et mikroskop. Robert Brown syntes det var merkelig etter å ha sett pollen bevege seg av seg selv. Det er rart fordi pollen beveger seg. Retningen på pollenbevegelsen er vilkårlig, men kontinuerlig. Han mistenker at bevegelsen er et liv, der pollen lever slik at det kan bevege seg. Men gjetningen hans er feil fordi små organiske partikler som pollen også beveger seg når de legges i vann. Denne bevegelsen kalles Brownsk bevegelse.
Denne oppdagelsen kan ikke forklares før utviklingen av kinetisk teori.
Kinetisk teori
Kinetisk betyr å bevege seg (gresk). Den kinetiske teorien sier at ethvert stoff består av atomer eller molekyler, og at atomer eller molekyler beveger seg kontinuerlig og tilfeldig.
Når atomer eller molekyler beveger seg, må de bevege seg mot en viss hastighet. Atomer eller molekyler har også masse. Fordi atomene eller molekylene har masse (m) og hastighet (v), har de kinetisk energi (EK) og momentum (p). Kinetisk energi: EK = 1/2 mv² . Momentum: p = mv. I tillegg til momentum finnes det krefter. Når man beveger seg, er det en mulighet for kollisjoner. Krefter oppstår derfor på grunn av endringer i momentum når en kollisjon inntreffer.
Vi kan si at kinetisk teori er basert på kinetisk energi, momentum og kraft. Disse tre tingene studeres i faget bevegelsesdynamikk (Newtons lover, impuls og momentum). Forskjellen er at i kinetisk teori anvender vi dynamikk på atom- eller molekylnivå. Kinetisk teori ble utviklet av Boyle (1627–1691), Daniel Bernoulli (1700–1782), Joule (1818–1889), Kronig (1822–1879), Rudolph Clausius (1822–1888) og Clerk Maxwell (1831–1879).
Eksistensen av denne kinetiske teorien kan forklare Browns oppdagelse. I følge kinetisk teori beveger pollen seg fordi det drives av hurtigbevegelige vannmolekyler. Antallet vannmolekyler er enormt, så pollen skyves fra forskjellige retninger.
Basert på loven om konstant sammenligning og oppdagelsen av brun bevegelse, blir atomteorien stadig mer ansett av forskere. Atomer er de minste delene av ethvert stoff. Dermed har atomet en størrelse. Hva er størrelsen på et atom?
I 1905 undersøkte Einstein teoretisk størrelsen på atomer. Basert på atomteori, kinetisk teori og data innhentet gjennom eksperimenter, fant han at atomdiameteren var omtrent 10⁻⁴⁻¹⁰⁴⁻¹⁰ m . Dermed er atomdiameteren beregnet. Størrelsen på atomene er oppdaget, så atomteorien er anerkjent, i likhet med kinetisk teori.
