Artykuł o teorii atomu i teorii kinetycznej
Teoria atomowa
Przez tysiące lat starożytni Grecy wierzyli, że każda czysta substancja (taka jak złoto, żelazo itp.) składa się z atomów. Według nich, jeśli pokroimy czystą substancję na małe kawałki, to te drobne części zostaną ponownie pocięte, a potem znowu… i tak dalej, to pozostaną najmniejsze kawałki, których nie da się już pociąć. Najmniejsze kawałki, których nie da się ponownie pociąć, nazywane są atomami. Atom oznacza „nie da się podzielić” (z języka greckiego).
W tamtym czasie uważano, że atom nie jest już podzielony. Jednak później niektórzy naukowcy odkryli elektrony i jądra atomowe (protony i neutrony), co sprawiło, że założenie, iż atomy nie mogą być podzielone, było błędne. Zatem atomy składają się z elektronów (o ładunku ujemnym) i jąder atomowych. Elektrony krążą wokół jądra. Wewnątrz jądra znajdują się protony (o ładunku dodatnim) i neutrony (obojętne lub nienaładowane).
Istnieje inna teoria; nazywa się ona teorią ciągłą. Teoria ta głosi, że czyste substancje można dzielić w nieskończoność. Zgodnie z tą teorią nie istnieje coś takiego jak najmniejszy element. Najmniejsze elementy można nadal ciąć na mniejsze części. W ten sposób staje się to nieskończone. Która z tych dwóch teorii jest poprawna? Prawidłowa teoria atomowa czy teoria ciągła?
W fizyce każda teoria zostanie uznana naukowo, jeśli uda się ją udowodnić eksperymentalnie. W XVIII, XIX i XX wieku, dzięki eksperymentom przeprowadzonym przez naukowców, teoria atomowa okazała się prawdziwa.
Najpierw zapoznaj się z poniższymi recenzjami. Pierwiastki to substancje czyste, których nie da się chemicznie podzielić na inne, na przykład złoto (Au), żelazo (Fe), miedź (Cu), cynk (Zn), sód (Na), wapń (Ca), chlor (Cl), azot (N), tlen (O), wodór (H) itd. Oprócz pierwiastków istnieją również związki chemiczne. Związki chemiczne składają się z pierwiastków. Ponieważ składają się z pierwiastków, związek chemiczny można podzielić na pierwiastki. Przykładami związków chemicznych są woda.
Najmniejszą częścią pierwiastka jest atom, a najmniejszą częścią związku chemicznego jest cząsteczka. Cząsteczki składają się z atomów połączonych ze sobą. Czyste złoto jest przykładem pierwiastka. Czyste złoto składa się z atomów złota (Au). Kawałki żelaza również są przykładem pierwiastków. Żelazo składa się z atomów żelaza (Fe). Zatem pierwiastek jest czystą substancją składającą się z podobnych atomów.
Woda, którą często widzisz, trzymasz w dłoniach i pijesz, składa się z cząsteczek wody (wzór chemiczny to H2O ) . Cząsteczki wody składają się z dwóch atomów wodoru (H) i jednego atomu tlenu (O).
Oto kilka dowodów na słuszność teorii atomowej:
Po pierwsze, prawo ciągłego porównywania.
Prawo porównania głosi, że jeśli pierwiastki połączą się w związki chemiczne, utworzone związki będą miały ten sam stosunek mas. Na przykład sól. Sól, którą widzimy, jest związkiem chemicznym składającym się z cząsteczek soli (NaCl). Naturalnie, cząsteczki soli zawsze składają się z 23 części sodu (Na) i 35 części chloru (Cl).
Teoria ciągła nie potrafi tego wyjaśnić, ale teoria atomowa potrafi. Zgodnie z teorią atomową, atomy są najmniejszymi częściami pierwiastka, dzięki czemu atomy mają masę. Stosunek mas pierwiastków związku chemicznego musi być powiązany ze względną masą atomów tworzących ten pierwiastek. Na podstawie liczby pierwiastków tworzących związki chemiczne naukowcy określają względną masę atomów. Mówi się, że jest ona względna, ponieważ względna masa pierwiastka jest porównywana ze względną masą atomów innych pierwiastków.
Wodór jest najlżejszym atomem, dlatego służy jako punkt odniesienia. Masa względna atomu wodoru (H) wynosi 1. Używając masy względnej atomu wodoru jako punktu odniesienia, masa względna atomu węgla (C) wynosi 12.
Masa względna atomu tlenu (O) jest równa 16 i tak dalej (patrz układ okresowy pierwiastków). Masa względna atomu węgla = 12 oznacza, że masa jednego atomu węgla jest 12 razy większa niż masa jednego atomu wodoru (H). Masa względna atomu tlenu = 16 oznacza, że masa atomu tlenu jest 16 razy większa niż masa jednego atomu wodoru (H).
W Międzynarodowym Układzie Miar (SI) mamy wzorzec masy, a mianowicie iryd-platynę, który jest przechowywany w międzynarodowych instytucjach wag i miar we Francji. Zgodnie z porozumieniem międzynarodowym masa irydu-platyny wynosi 1 kg, co stanowi kilogram standardowy. W skali atomowej mamy również drugi wzorzec masy, czyli 12 atomów węgla C. Zgodnie z porozumieniami międzynarodowymi masa 1 atomu węgla C wynosi 12 000 zunifikowanych jednostek masy atomowej (w skrócie u).
1 jednostka = 1.66 x 10 -27 kg.
Masa 1 atomu węgla (C) = 12,0000 u, masa 1 atomu wodoru (H) = 1,0078 u, masa 1 atomu tlenu (O) = 15,9994 u, masa 1 atomu sodu = 22,9897 u itd. Jeśli chodzi o masę atomową, można ją w pełni zobaczyć w układzie okresowym pierwiastków.
Oprócz masy atomowej istnieje również masa cząsteczkowa. Masa cząsteczkowa to całkowita masa atomów w cząsteczce. Na przykład, masa cząsteczki soli (NaCl) = masa jednego atomu sodu (Na) + masa jednego atomu chloru (Cl). Masa cząsteczek wody (H₂O ) = masa 2 atomów wodoru (H) + masa jednego atomu tlenu (O).
Drugi, brązowy ruch
W starożytności żył angielski biolog Robert Brown. Badał on pyłek zawieszony w wodzie (1827). Wodę i pyłek można zobaczyć pod mikroskopem. Robert Brown uznał to za dziwne, gdy zobaczył, jak pyłek porusza się sam. To dziwne, ponieważ pyłek się porusza. Kierunek ruchu pyłku jest dowolny, ale ciągły. Podejrzewa, że ruch ten jest efektem życia, w którym pyłek żyje, aby móc się poruszać. Jednak jego przypuszczenie jest błędne, ponieważ małe cząsteczki organiczne, takie jak pyłek, również poruszają się po umieszczeniu w wodzie. Ten ruch nazywa się ruchami Browna.
Odkrycia tego nie da się wyjaśnić do czasu opracowania teorii kinetycznej.
Teoria kinetyczna
Kinetyka oznacza ruch (z greckiego). Teoria kinetyczna zakłada, że każda substancja składa się z atomów lub cząsteczek, a atomy lub cząsteczki poruszają się w sposób ciągły i losowy.
W ruchu atomy lub cząsteczki muszą przyspieszać. Atomy lub cząsteczki mają również masę. Ponieważ mają masę (m) i prędkość (v), atom lub cząsteczka ma energię kinetyczną (EK) i pęd (p). Energia kinetyczna: EK = 1/2 mv 2 . Natomiast pęd: p = mv . Oprócz pędu istnieją siły. Podczas ruchu istnieje możliwość zderzeń. Zatem siły powstają w wyniku zmian pędu w momencie zderzenia.
Można powiedzieć, że teoria kinetyczna opiera się na energii kinetycznej, pędzie i sile. Te trzy elementy są badane w ramach dynamiki ruchu (prawa Newtona, popędu i pędu). Różnica polega na tym, że w teorii kinetycznej stosujemy dynamikę na poziomie atomów lub cząsteczek. Teorię kinetyczną opracowali Boyle (1627–1691), Daniel Bernoulli (1700–1782), Joule (1818–1889), Kronig (1822–1879), Rudolph Clausius (1822–1888) i Clerk Maxwell (1831–1879).
Istnienie tej teorii kinetycznej mogłoby wyjaśnić odkrycie Browna. Zgodnie z teorią kinetyczną, pyłek porusza się, ponieważ napędzają go szybko poruszające się cząsteczki wody. Liczba cząsteczek wody jest ogromna, więc pyłek jest popychany z różnych kierunków.
Opierając się na prawie stałego porównania i odkryciu ruchu brązowego, naukowcy coraz częściej wierzą w teorię atomową. Atomy to najmniejsze cząstki dowolnej substancji. Dlatego atom ma określony rozmiar. Jaki jest rozmiar atomu?
W 1905 roku Einstein teoretycznie zbadał rozmiar atomów. Opierając się na teorii atomu, teorii kinetycznej i danych uzyskanych eksperymentalnie, stwierdził, że średnica atomu wynosi około 10-10 m . Zatem średnicę atomu oblicza się poprzez obliczenia. Rozmiar atomów został odkryty, co oznacza, że teoria atomu, a także teoria kinetyczna, zostały uznane.
