Artikel om atomteori och kinetisk teori
Atomteori
I tusentals år trodde de gamla grekerna att varje rent ämne (som guld, järn etc.) bestod av atomer. Enligt dem, om ett rent ämne delas i små bitar, så delas de små delarna igen, sedan delas tillbaka ... och så vidare, då finns det de minsta bitarna som inte kan delas igen. De minsta bitarna som inte kan delas igen kallas atomer. Atom betyder "kan inte delas" (grekiska).
Vid den tiden ansågs atomen inte längre vara delad. Men senare upptäckte vissa forskare elektroner och atomkärnor (protoner och neutroner) så antagandet att atomer inte kunde delas upp var felaktigt. Atomer består alltså av elektroner (negativt laddade) och atomkärnor. Elektroner kretsar runt kärnan. Inuti kärnan finns protoner (positivt laddade) och neutroner (neutrala eller oladdade).
Det finns en annan teori; namnet är den kontinuerliga teorin. Denna teori säger att rena ämnen kan delas till oändligheten. Enligt denna teori finns det inget sådant som den minsta biten. De minsta bitarna kan fortfarande delas i mindre bitar. Så det blir oändligt. Vilken av dessa två teorier är korrekt? Den korrekta atomteorin eller den kontinuerliga teorin?
Inom fysiken kommer varje teori att erkännas vetenskapligt om teorin kan bevisas i experiment. Under 18-, 19- och 20-talen, genom experiment utförda av forskare, var atomteorin sann.
Först, förstå följande översikter. Grundämnen är rena ämnen som inte kemiskt kan delas upp i andra ämnen, till exempel guld (Au), järn (Fe), koppar (Cu), zink (Zn), natrium (Na), kalcium (Ca), klor (Cl), kväve (N), syre (O), väte (H) etc. Förutom grundämnen finns det även föreningar. Föreningar består av grundämnen. Eftersom de består av grundämnen kan föreningen fortfarande delas in i grundämnen. Exempel på föreningar är vatten.
Den minsta delen av ett grundämne är en atom, medan den minsta delen av en förening är en molekyl. Molekyler består av atomer som klibbar ihop. Rent guld är ett exempel på ett grundämne. Rent guld består av guldatomer (Au). Järnbitar är också ett exempel på grundämnen. Järn består av järnatomer (Fe). Grundämnet är alltså ett rent ämne som består av liknande atomer.
Vattnet som du ofta ser, håller och dricker består av vattenmolekyler (den kemiska formeln är H₂O ) . Vattenmolekyler består av två väteatomer (H) och en syreatom (O).
Här är några bevis för atomteorin:
Först, lagen om konstant jämförelse.
Jämförelselagen säger att om elementen kombineras till föreningar, har de bildade föreningarna samma massförhållande. Till exempel salt. Saltet vi ser är en förening som består av saltmolekyler (NaCl). Naturligtvis bildas saltmolekyler alltid av 23 delar natrium (Na) och 35 delar klor (Cl).
Kontinuerlig teori kan inte förklara det, men atomteorin kan förklara det. Enligt atomteorin är atomer de minsta delarna av ett grundämne, så atomer har massa. Massförhållandet mellan grundämnena i en förening måste vara relaterat till den relativa massan av de atomer som bildar grundämnet. Baserat på antalet av varje grundämne som bildar föreningar bestämmer forskare den relativa massan av atomer. Den sägs vara relativ eftersom den relativa massan av ett grundämne jämförs med den relativa massan av andra grundämnesatomer.
Väte är den lättaste atomen, så den används som riktmärke. Den relativa massan av en väteatom (H) ges värdet 1. Genom att använda den relativa massan av en väteatom som riktmärke ges den relativa massan av kolatomen (C) värdet 12.
Syreatomens (O) relativa massa tilldelas värdet 16 och så vidare (se det periodiska systemet). En kolatoms relativa massa = 12 betyder att massan av en kolatom är 12 gånger större än massan av en väteatom (H). En syreatoms relativa massa = 16 betyder att massan av en syreatom är 16 gånger högre än massan av en väteatom (H).
I det internationella systemet (SI) har vi en massstandard, nämligen iridiumplatina, som lagras i internationella vikt- och storleksinstitut i Frankrike. Enligt det internationella avtalet är iridiumplatinas massa 1 kg, vilket är ett standardkilogram. På atomär skala har vi också en andra massstandard, det vill säga 12 C-kolatomer. Baserat på internationella avtal är massan av 1 kolatom *12 C* 12 0000 enhetliga atommassenheter (förkortat u).
1 u = 1.66 x 10⁻²⁷ kg.
Massan av 1 kolatom (C) = 12,0000 u, massan av 1 väteatom (H) = 1,0078 u, massan av 1 syreatom (O) = 15,9994 u, massan av 1 natriumatom = 22,9897 u och så vidare. Atommassan kan ses i sin helhet i det periodiska systemet.
Förutom atommassan finns det också en molekylmassa. Molekylmassan är den totala massan av atomerna i en molekyl. Till exempel är massan av en saltmolekyl (NaCl) = massan av en natriumatom (Na) + massan av en kloratom (Cl). Massan av vattenmolekylerna (H₂O ) = massan av 2 väteatomer (H) + massan av en syreatom (O).
För det andra, brun rörelse
I forntiden levde en engelsk biolog vid namn Robert Brown. Han forskade om pollen som placerats i vatten (1827). Vatten och pollen är synliga med hjälp av ett mikroskop. Robert Brown tyckte det var konstigt efter att ha sett pollenet röra sig av sig självt. Det är konstigt eftersom pollenet rör sig. Pollenrörelsens riktning är godtycklig, men kontinuerlig. Han misstänker att rörelsen är ett liv, där pollen lever så att det kan röra sig. Men hans gissning är fel eftersom små organiska partiklar som pollen också rör sig när de placeras i vatten. Denna rörelse kallas Brownsk rörelse.
Denna upptäckt kan inte förklaras förrän den kinetiska teorin utvecklats.
Kinetisk teori
Kinetisk betyder att röra sig (grekiska). Den kinetiska teorin säger att varje ämne består av atomer eller molekyler och att atomer eller molekyler rör sig kontinuerligt och slumpmässigt.
När atomer eller molekyler rör sig måste de ha en hastighet. Atomer eller molekyler har också massa. Eftersom atomen eller molekylen har massa (m) och hastighet (v) har den kinetisk energi (EK) och rörelsemängd (p). Kinetisk energi: EK = 1/2 mv² . Momentum: p = mv. Förutom rörelsemängd finns det krafter. När man rör sig finns det en risk för kollisioner. Krafter uppstår alltså på grund av förändringar i rörelsemängden när en kollision inträffar.
Vi kan säga att den kinetiska teorin är baserad på kinetisk energi, rörelsemängd och kraft. Dessa tre saker studeras inom ämnet rörelsedynamik (Newtons lagar, impuls och rörelsemängd). Skillnaden är att vi inom kinetisk teori tillämpar dynamik på atom- eller molekylnivå. Den kinetiska teorin utvecklades av Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) och Clerk Maxwell (1831-1879).
Existensen av denna kinetiska teori skulle kunna förklara Browns upptäckt. Enligt kinetisk teori rör sig pollen eftersom det drivs av snabbrörliga vattenmolekyler. Antalet vattenmolekyler är enormt, så pollen trycks från olika håll.
Baserat på lagen om konstant jämförelse och upptäckten av brun rörelse, får forskare allt större tro på atomteorin. Atomer är de minsta delarna av alla ämnen. Således har atomen en storlek. Vilken är storleken på en atom?
År 1905 undersökte Einstein teoretiskt atomernas storlek. Baserat på atomteori, kinetisk teori och data som erhållits genom experiment fann han att atomdiametern var cirka 10⁻⁴⁻¹⁰⁰ m . Således erhölls atomens diameter genom beräkning. Atomernas storlek har upptäckts, så atomteorin är erkänd, liksom kinetisk teori.
