Чланак о атомској теорији и кинетичкој теорији
Атомска теорија
Хиљадама година, стари Грци су веровали да се свака чиста супстанца (као што су злато, гвожђе итд.) састоји од атома. Према њима, ако се чиста супстанца исече на мале делове, онда се ситни делови поново исеку, па поново исеку... и тако даље, онда ће постојати најмањи делови који се не могу поново исећи. Најмањи делови који се не могу поново исећи називају се атоми. Атом значи „не може се поделити“ (грчки језик)
У то време, атом се сматра неподељеним. Али касније су неки научници открили електроне и атомска језгра (протоне и неутроне), тако да је претпоставка да се атоми не могу даље делити била погрешна. Дакле, атоми се састоје од електрона (негативно наелектрисаних) и атомских језгара. Електрони круже око језгра. Унутар језгра налазе се протони (позитивно наелектрисани) и неутрони (неутрални или ненаелектрисани).
Постоји још једна теорија; зове се континуирана теорија. Ова теорија тврди да се чисте супстанце могу делити до бесконачности. Према овој теорији, не постоји тако нешто као најмањи део. Најмањи делови се и даље могу исећи на мање делове. Дакле, постаје бесконачно. Која је од ове две теорије тачна? Тачна атомска теорија или континуирана теорија?
У физици, свака теорија ће бити научно призната ако се може доказати експериментима. У 18., 19. и 20. веку, кроз експерименте које су спроводили научници, атомска теорија је била тачна.
Прво, разумејте следеће прегледе. Елементи су чисте супстанце које се хемијски не могу поделити на друге супстанце, на пример злато (Au), гвожђе (Fe), бакар (Cu), цинк (Zn), натријум (Na), калцијум (Ca), хлор (Cl), азот (N), кисеоник (O), водоник (H) итд. Поред елемената, постоје и једињења. Једињења се састоје од елемената. Пошто се састоји од елемената, једињење се и даље може поделити на елементе. Примери једињења су вода.
Најмањи део елемента је атом, док је најмањи део једињења молекул. Молекули се састоје од атома који се лепе заједно. Чисто злато је пример елемента. Чисто злато се састоји од атома злата (Au). Комадићи гвожђа су такође пример елемената. Гвожђе се састоји од атома гвожђа (Fe). Дакле, елемент је чиста супстанца која се састоји од сличних атома.
Вода коју често видите, држите у рукама и пијете састоји се од молекула воде (хемијска формула је H₂O ) . Молекули воде се састоје од два атома водоника (H) и једног атома кисеоника (O).
Ево неких доказа атомске теорије:
Прво, закон сталног поређења.
Закон поређења каже да ако се елементи комбинују и постану једињења, формирана једињења имају исти масени однос. На пример, со. Со коју видимо је једињење које се састоји од молекула соли (NaCl). Природно, молекули соли се увек формирају од 23 дела натријума (Na) и 35 делова хлора (Cl).
Континуирана теорија то не може објаснити, али атомска теорија може. Према атомској теорији, атоми су најмањи делови елемента, тако да атоми имају масу. Однос маса елемената једињења мора бити повезан са релативном масом атома који чине елемент. На основу броја сваког елемента који ствара једињења, научници одређују релативну масу атома. Каже се да је релативна јер се релативна маса елемента упоређује са релативном масом других елементарних атома.
Водоник је најлакши атом, па се користи као референтна вредност. Релативној маси атома водоника (H) дата је вредност 1. Коришћењем релативне масе атома водоника као референтне вредности, релативна маса атома угљеника (C) добија вредност 12.
релативној маси атома кисеоника (O) додељује се вредност 16 и тако даље (видети периодни систем елемената). Релативна маса атома угљеника = 12 значи да је маса једног атома угљеника 12 пута већа од масе једног атома водоника (H). Релативна маса атома кисеоника = 16 значи да је маса атома кисеоника 16 пута већа од масе једног атома водоника (H).
У Међународном систему (СИ) имамо стандард масе, наиме иридијум-платину, која се чува у међународним институцијама за тежину и величину у Француској. Према међународном споразуму, маса иридијум-платине је 1 кг, што је стандардни килограм. На атомској скали имамо и други стандард масе, а то су атоми угљеника 12C. На основу међународних споразума, маса 1 атома угљеника 12C је 12.0000 уједињених атомских јединица масе (скраћено u).
1 у = 1.66 x 10⁻²⁻² кг.
Маса 1 атома угљеника (C) = 12,0000 u, маса 1 атома водоника (H) = 1,0078 u, маса 1 атома кисеоника (O) = 15,9994 u, маса 1 атома натријума = 22,9897 u и тако даље. Што се тиче атомске масе, она се може видети у целости на периодном систему елемената.
Поред атомске масе, постоји и молекулска маса. Молекулска маса је укупна маса атома молекула. На пример, маса молекула соли (NaCl) = маса једног атома натријума (Na) + маса једног атома хлора (Cl). Маса молекула воде (H 2 O) = маса 2 атома водоника (H) + маса једног атома кисеоника (O).
Друго, смеђе кретање
У давна времена живео је енглески биолог по имену Роберт Браун. Истраживао је полен стављен у воду (1827). Вода и полен су видљиви помоћу микроскопа. Роберту Брауну је то било чудно након што је видео како се полен креће сам од себе. Чудно је јер се полен креће. Смер кретања полена је произвољан, али континуиран. Сумњао је да је кретање живот, где полен живи да би се могао кретати. Али његова претпоставка је погрешна јер се мале органске честице попут полена такође крећу када се ставе у воду. Ово кретање се назива Брауново кретање.
Ово откриће се не може објаснити све до развоја кинетичке теорије.
Кинетичка теорија
Кинетички значи кретати се (грчки). Кинетичка теорија тврди да се свака супстанца састоји од атома или молекула и да се атоми или молекули крећу континуирано насумично.
Приликом кретања, атоми или молекули морају да се крећу брзином. Атоми или молекули такође имају масу. Пошто имају масу (m) и брзину (v), онда атом или молекул имају кинетичку енергију (EK) и импулс (p). Кинетичка енергија: EK = 1/2 mv 2 . Док је импулс: p = m v. Поред импулса, постоје и силе. Приликом кретања постоји могућност судара. Дакле, силе настају због промена импулса када дође до судара.
Можемо рећи да се кинетичка теорија заснива на кинетичкој енергији, моментусу и сили. Ове три ствари се проучавају у оквиру предмета динамика кретања (Њутнови закони, импулс и моментум). Разлика је у томе што у кинетичкој теорији примењујемо динамику на нивоу атома или молекула. Кинетичку теорију су развили Бојл (1627-1691), Данијел Бернули (1700-1782), Џул (1818-1889), Крониг (1822-1879), Рудолф Клаузијус (1822-1888) и Клерк Максвел (1831-1879).
Постојање ове кинетичке теорије могло би да објасни Брауново откриће. Према кинетичкој теорији, полен се креће зато што га покрећу брзи молекули воде. Број молекула воде је огроман, па се полен гурне из различитих праваца.
На основу закона сталног поређења и открића Брауновог кретања, научници све више верују у атомску теорију. Атоми су најмањи делови било које супстанце. Дакле, атом има величину. Колика је величина атома?
Године 1905, Ајнштајн је теоретски истраживао величину атома. На основу атомске теорије, кинетичке теорије и података добијених експериментима, открио је да је пречник атома око 10 -10 m. Дакле, пречник атома се добија прорачуном. Величина атома је откривена, па је атомска теорија призната, као и кинетичка теорија.
