Articol despre teoria atomică și teoria cinetică
Teoria atomică
Timp de mii de ani, grecii antici credeau că fiecare substanță pură (cum ar fi aurul, fierul etc.) era formată din atomi. Potrivit lor, dacă o substanță pură este tăiată în bucăți mici, atunci părțile minuscule sunt tăiate din nou, apoi tăiate la loc... și așa mai departe, apoi vor exista cele mai mici bucăți care nu pot fi tăiate din nou. Cele mai mici bucăți care nu pot fi tăiate din nou se numesc atomi. Atom înseamnă „nu poate fi divizat” (în limba greacă).
La acea vreme, se considera că atomul nu mai este divizat. Dar mai târziu, unii oameni de știință au descoperit electroni și nuclee atomice (protoni și neutroni), astfel încât presupunerea că atomii nu pot fi subdivizați era greșită. Așadar, atomii sunt alcătuiți din electroni (încărcați negativ) și nuclee atomice. Electronii înconjoară nucleul. În interiorul nucleului, există protoni (încărcați pozitiv) și neutroni (neutri sau neîncărcați).
Există o altă teorie; numele este teoria continuă. Această teorie afirmă că substanțele pure pot fi divizate la infinit. Conform acestei teorii, nu există așa ceva ca cea mai mică bucată. Cele mai mici bucăți pot fi totuși tăiate în bucăți mai mici. Deci, devine infinit. Care dintre aceste două teorii este corectă? Teoria atomică corectă sau teoria continuă?
În fizică, fiecare teorie va fi recunoscută științific dacă poate fi dovedită prin experimente. În secolele al XVIII-lea, al XIX-lea și al XX-lea, prin experimente efectuate de oamenii de știință, teoria atomică a fost adevărată.
Mai întâi, înțelegeți următoarele recenzii. Elementele sunt substanțe pure care nu pot fi subdivizate chimic în alte substanțe, de exemplu aurul (Au), fierul (Fe), cuprul (Cu), zincul (Zn), sodiul (Na), calciul (Ca), clorul (Cl), azotul (N), oxigenul (O), hidrogenul (H) etc. Pe lângă elemente, există și compuși. Compușii sunt alcătuiți din elemente. Deoarece sunt alcătuiți din elemente, compusul poate fi totuși împărțit în elemente. Exemple de compuși sunt apa.
Cea mai mică parte a unui element este un atom, în timp ce cea mai mică parte a unui compus este o moleculă. Moleculele sunt formate din atomi lipiți între ei. Aurul pur este un exemplu de element. Aurul pur este format din atomi de aur (Au). Bucățile de fier sunt, de asemenea, un exemplu de element. Fierul este format din atomi de fier (Fe). Deci, elementul este o substanță pură formată din atomi similari.
Apa pe care o vedeți, o țineți în mână și o beți adesea este compusă din molecule de apă (formula chimică este H₂O ) . Moleculele de apă sunt formate din doi atomi de hidrogen (H) și un atom de oxigen (O).
Iată câteva demonstrații ale teoriei atomice:
În primul rând, legea comparației constante.
Legea comparației afirmă că, dacă elementele se combină pentru a deveni compuși, compușii formați au același raport de masă. De exemplu, sarea. Sarea pe care o vedem este un compus format din molecule de sare (NaCl). În mod natural, moleculele de sare sunt întotdeauna formate din 23 de părți de sodiu (Na) și 35 de părți de clor (Cl).
Teoria continuă nu poate explica acest lucru, dar teoria atomică poate. Conform teoriei atomice, atomii sunt cele mai mici părți ale unui element, astfel încât atomii au masă. Raportul de masă al elementelor unui compus trebuie să fie legat de masa relativă a atomilor care creează elementul. Pe baza numărului fiecărui element care creează compușii, oamenii de știință determină masa relativă a atomilor. Se spune că este relativă deoarece masa relativă a unui element este comparată cu masa relativă a altor atomi elementari.
Hidrogenul este cel mai ușor atom, așa că este folosit ca punct de referință. Masa relativă a unui atom de hidrogen (H) primește valoarea 1. Folosind masa relativă a unui atom de hidrogen ca punct de referință, masa relativă a atomului de carbon (C) primește valoarea 12.
Masei relative a atomului de oxigen (O) i se atribuie valoarea 16 și așa mai departe (vezi tabelul periodic al elementelor). Masa relativă a unui atom de carbon = 12 înseamnă că masa unui atom de carbon este de 12 ori mai mare decât masa unui atom de hidrogen (H). Masa relativă a unui atom de oxigen = 16 înseamnă că masa unui atom de oxigen este de 16 ori mai mare decât masa unui atom de hidrogen (H).
În Sistemul Internațional (SI) avem un standard de masă, și anume iridiu-platină, care este stocat în instituțiile internaționale de greutate și mărime din Franța. Conform acordului internațional, masa iridiu-platină este de 1 kg, acesta fiind un kilogram standard. La scară atomică, avem și un al doilea standard de masă, și anume 12 atomi de carbon C. Pe baza acordurilor internaționale, masa unui atom de carbon 12 C este de 12.000 unități de masă atomică unificată (prescurtat u).
1 u = 1.66 x 10⁻² kg.
Masa unui atom de carbon (C) = 12,0000 u, masa unui atom de hidrogen (H) = 1,0078 u, masa unui atom de oxigen (O) = 15,9994 u, masa unui atom de sodiu = 22,9897 u și așa mai departe. În ceea ce privește masa atomică, aceasta poate fi consultată integral în tabelul periodic al elementelor.
Pe lângă masa atomică, există și o masă moleculară. Masa moleculară este masa totală a atomilor unei molecule. De exemplu, masa unei molecule de sare (NaCl) = masa unui atom de sodiu (Na) + masa unui atom de clor (Cl). Masa moleculelor de apă (H2O ) = masa a 2 atomi de hidrogen (H) + masa unui atom de oxigen (O).
În al doilea rând, mișcarea maro
În vremurile străvechi, trăia un biolog englez pe nume Robert Brown. Acesta cerceta polenul pus în apă (1827). Apa și polenul sunt vizibile la microscop. Robert Brown a considerat acest lucru ciudat după ce a văzut polenul mișcându-se singur. Este ciudat pentru că polenul se mișcă. Direcția de mișcare a polenului este arbitrară, dar continuă. El bănuiește că mișcarea este o formă de viață, în care polenul trăiește pentru a se putea mișca. Dar presupunerea sa este greșită, deoarece particulele organice mici, cum ar fi polenul, se mișcă și ele atunci când sunt puse în apă. Această mișcare se numește mișcare browniană.
Această descoperire nu poate fi explicată până la dezvoltarea teoriei cinetice.
Teoria cinetică
Kinetic înseamnă a se mișca (în greacă). Teoria cinetică afirmă că fiecare substanță este formată din atomi sau molecule și că atomii sau moleculele se mișcă continuu și aleatoriu.
Când se mișcă, atomii sau moleculele trebuie să își modifice viteza. Atomii sau moleculele au și masă. Deoarece au masă (m) și viteză (v), atunci atomul sau molecula are energie cinetică (EK) și impuls (p). Energie cinetică: EK = 1/2 mv² . În timp ce impulsul: p = m/v. Pe lângă impuls, există și forțe. În mișcare, există posibilitatea unor coliziuni. Deci, forțele apar din cauza modificărilor impulsului atunci când are loc o coliziune.
Putem spune că teoria cinetică se bazează pe energia cinetică, impulsul și forța. Aceste trei aspecte sunt studiate în cadrul dinamicii mișcării (legile lui Newton, impulsul și impulsul). Diferența constă în faptul că, în teoria cinetică, aplicăm dinamica la nivelul atomilor sau moleculelor. Teoria cinetică a fost dezvoltată de Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) și Clerk Maxwell (1831-1879).
Existența acestei teorii cinetice ar putea explica descoperirea lui Brown. Conform teoriei cinetice, polenul se mișcă deoarece moleculele de apă care se mișcă rapid îl antrenează. Numărul de molecule de apă este enorm, așa că polenul este împins din diverse direcții.
Pe baza legii comparației constante și a descoperirii mișcării maro, teoria atomică este din ce în ce mai mult acceptată de oamenii de știință. Atomii sunt cele mai mici părți ale oricărei substanțe. Prin urmare, atomul are o dimensiune. Care este dimensiunea unui atom?
În 1905, Einstein a investigat teoretic dimensiunea atomilor. Pe baza teoriei atomice, a teoriei cinetice și a datelor obținute prin experimente, el a descoperit că diametrul atomic era de aproximativ 10⁻⁵ m . Deci, diametrul atomului se obține prin calcul. Dimensiunea atomilor a fost descoperită, astfel încât teoria atomică este recunoscută, precum și teoria cinetică.
