Makala kuhusu nadharia ya Atomiki na nadharia ya kinetiki
Nadharia ya atomiki
Kwa maelfu ya miaka, Wagiriki wa kale waliamini kwamba kila kitu safi (kama vile dhahabu, chuma, n.k.) kilikuwa na atomi. Kulingana nao, ikiwa kitu safi kinakatwa vipande vidogo, basi sehemu ndogo hukatwa tena, kisha hukatwa tena… na kadhalika, basi kutakuwa na vipande vidogo zaidi ambavyo haviwezi kukatwa tena. Vipande vidogo zaidi ambavyo haviwezi kukatwa tena huitwa atomi. Atomu inamaanisha "haiwezi kugawanywa" (lugha ya Kigiriki)
Wakati huo, atomi inachukuliwa kuwa haijagawanyika tena. Lakini baadaye baadhi ya wanasayansi waligundua elektroni na viini vya atomiki (protoni na neutroni) hivyo dhana kwamba atomi haziwezi kugawanyika haikuwa sahihi. Kwa hivyo, atomi zinajumuisha elektroni (zilizochajiwa vibaya) na viini vya atomiki. Elektroni huzunguka kiini. Ndani ya kiini, kuna protoni (zilizochajiwa vyema) na neutroni (zisizochajiwa au zisizochajiwa).
Kuna nadharia nyingine; jina ni nadharia endelevu. Nadharia hii inasema kwamba vitu safi vinaweza kugawanywa kuwa visivyo na kikomo. Kulingana na nadharia hii, hakuna kitu kama kipande kidogo zaidi. Vipande vidogo zaidi bado vinaweza kukatwa vipande vidogo. Kwa hivyo, inakuwa isiyo na kikomo. Ni nadharia gani kati ya hizi mbili iliyo sahihi? Nadharia sahihi ya atomiki au nadharia endelevu?
Katika fizikia, kila nadharia itatambuliwa kisayansi ikiwa nadharia inaweza kuthibitishwa katika majaribio. Katika karne ya 18, 19 na 20, kupitia majaribio yaliyofanywa na wanasayansi, nadharia ya atomiki ilikuwa kweli.
Kwanza, elewa mapitio yafuatayo. Vipengele ni vitu safi ambavyo haviwezi kugawanywa katika vitu vingine kikemikali, kwa mfano dhahabu (Au), chuma (Fe), shaba (Cu), zinki (Zn), Sodiamu (Na), Kalsiamu (Ca), klorini (Cl), Nitrojeni (N), oksijeni (O), hidrojeni (H) n.k. Mbali na vipengele, pia kuna misombo. Misombo ina vipengele. Kwa sababu ina vipengele, misombo bado inaweza kugawanywa katika vipengele. Mifano ya misombo ni maji.
Sehemu ndogo zaidi ya kipengele ni atomi, huku sehemu ndogo zaidi ya kiwanja ikiwa molekuli. Molekuli zina atomi zinazoshikamana. Dhahabu safi ni mfano wa kipengele. Dhahabu safi ina atomi za dhahabu (Au). Vipande vya chuma pia ni mfano wa elementi. Chuma kina atomi za chuma (Fe). Kwa hivyo, elementi ni dutu safi inayojumuisha atomi zinazofanana.
Maji ambayo unaona, kushikilia na kunywa mara kwa mara yanaundwa na molekuli za maji (fomula ya kemikali ni H2O ) . Molekuli za maji zinajumuisha atomi mbili za Hidrojeni (H) na atomi moja ya oksijeni (O).
Hapa kuna baadhi ya ushahidi wa nadharia ya atomiki:
Kwanza, sheria ya kulinganisha mara kwa mara.
Sheria ya ulinganisho inasema kwamba ikiwa elementi zitaungana na kuwa misombo, misombo inayoundwa ina uwiano sawa wa uzito. Kwa mfano, chumvi. Chumvi tunayoiona ni misombo inayojumuisha molekuli za chumvi (NaCl). Kwa kawaida, molekuli za chumvi huundwa kila wakati kutoka sehemu 23 za sodiamu (Na) na sehemu 35 za klorini (Cl).
Nadharia endelevu haiwezi kuielezea, lakini nadharia ya atomiki inaweza kuielezea. Kulingana na nadharia ya atomiki, atomi ni sehemu ndogo zaidi za elementi ili atomi ziwe na uzito. Uwiano wa uzito wa elementi za kiwanja lazima uhusiane na uzito wa atomi zinazounda elementi. Kulingana na idadi ya kila elementi inayounda misombo, wanasayansi huamua uzito wa jamaa wa atomi. Inasemekana kuwa ni wa jamaa kwa sababu uzito wa jamaa wa elementi hulinganishwa na uzito wa jamaa wa atomi zingine za elementi.
Hidrojeni ndiyo atomi nyepesi zaidi, kwa hivyo hutumika kama kipimo. Uzito wa jamaa wa atomi ya hidrojeni (H) hupewa thamani ya 1. Kwa kutumia uzito wa jamaa wa atomi ya hidrojeni kama kipimo, uzito wa jamaa wa atomi ya kaboni (C) hupewa thamani ya 12,
Uzito wa jamaa wa atomi ya oksijeni (O) umepewa thamani ya 16 na kadhalika (tazama jedwali la vipengele vya mara kwa mara). Uzito wa jamaa wa atomi ya kaboni = 12 inamaanisha kwamba uzito wa atomi moja ya kaboni ni mkubwa mara 12 kuliko uzito wa atomi moja ya hidrojeni (H). Uzito wa jamaa wa atomi ya oksijeni = 16 inamaanisha kwamba uzito wa atomi ya oksijeni ni mkubwa mara 16 kuliko uzito wa atomi moja ya hidrojeni (H).
Katika Mfumo wa Kimataifa (SI) tuna kiwango cha uzito, yaani iridium platinum, ambayo huhifadhiwa katika taasisi za uzito na ukubwa wa kimataifa nchini Ufaransa. Chini ya makubaliano ya kimataifa, uzito wa iridium platinum ni kilo 1, hii ni kilo sanifu. Katika kipimo cha atomiki, pia tuna kiwango cha pili cha uzito, yaani atomi za kaboni 12 C. Kulingana na makubaliano ya kimataifa, uzito wa atomi 12 C ni vitengo 12,0000 vya uzito wa atomiki vilivyounganishwa (vifupisho u).
1 u = 1.66 x 10 -27 kg.
Uzito wa 1 Atomu ya kaboni (C) = 12.0000 u, uzito wa 1 Atomu ya hidrojeni (H) = 1,0078 u, uzito wa 1 Atomu ya oksijeni (O) = 15.9994 u, uzito wa 1 Atomu ya sodiamu = 22.9897 u na kadhalika. Kuhusu uzito wa atomiki, inaweza kuonekana kikamilifu kwenye jedwali la upimaji la elementi.
Mbali na uzito wa atomiki, pia kuna uzito wa molekuli. Uzito wa molekuli ni jumla ya uzito wa atomi za molekuli. Kwa mfano, uzito wa molekuli ya chumvi (NaCl) = uzito wa atomi moja ya sodiamu (Na) + uzito wa atomi moja ya klorini (Cl). Uzito wa molekuli za maji (H2O ) = uzito wa atomi 2 za hidrojeni (H) + uzito wa atomi moja ya oksijeni (O).
Pili, mwendo wa kahawia
Katika nyakati za kale, aliishi mwanabiolojia Mwingereza aitwaye Robert Brown. Alikuwa akitafiti chavua iliyowekwa ndani ya maji (1827). Maji na chavua huonekana kwa kutumia darubini. Robert Brown aliona ni jambo la ajabu baada ya kuona chavua ikisogea peke yake. Ni jambo la ajabu kwa sababu chavua husogea. Mwelekeo wa harakati za chavua ni wa kiholela, lakini unaendelea. Anashuku kwamba harakati hiyo ni uhai, ambapo chavua huishi ili iweze kusogea. Lakini dhana yake si sahihi kwa sababu chembe ndogo za kikaboni kama chavua pia husogea zinapowekwa ndani ya maji. Harakati hii inaitwa mwendo wa Brownian.
Ugunduzi huu hauwezi kuelezewa hadi maendeleo ya nadharia ya kinetiki.
Nadharia ya Kinetiki
Kinetiki inamaanisha kusogea (Kigiriki). Nadharia ya kinetiki inasema kwamba kila dutu ina atomi au molekuli na kwamba atomi au molekuli husogea mfululizo bila mpangilio.
Wakati wa kusonga, atomi au molekuli lazima ziende kwa kasi. Atomi au molekuli pia zina uzito. Kwa sababu ina uzito (m) na kasi (v), basi atomi au molekuli ina nishati ya kinetiki (EK) na kasi (p). Nishati ya kinetiki: EK = 1/2 mv 2 . Wakati kasi: p = m v. Mbali na kasi, kuna nguvu. Wakati wa kusonga, kuna uwezekano wa migongano. Kwa hivyo, nguvu huibuka kwa sababu ya mabadiliko ya kasi wakati mgongano unapotokea.
Tunaweza kusema kwamba nadharia ya kinetiki inategemea nishati ya kinetiki, kasi, na nguvu. Mambo haya matatu yanasomwa katika somo la mienendo ya mwendo (sheria za Newton, msukumo, na kasi). Tofauti ni kwamba katika nadharia ya kinetiki, tunatumia mienendo katika kiwango cha atomi au molekuli. Nadharia ya kinetiki ilitengenezwa na Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) na Clerk Maxwell (1831-1879).
Kuwepo kwa nadharia hii ya kinetiki kunaweza kuelezea ugunduzi wa Brown. Kulingana na nadharia ya kinetiki, chavua husogea kwa sababu molekuli za maji zinazosonga kwa kasi huiendesha. Idadi ya molekuli za maji ni kubwa sana, kwa hivyo chavua husukumwa kutoka pande mbalimbali.
Kwa kuzingatia sheria ya ulinganisho wa mara kwa mara na ugunduzi wa mwendo wa kahawia, nadharia ya atomiki inazidi kuaminiwa na wanasayansi. Atomu ni vipande vidogo zaidi vya dutu yoyote. Kwa hivyo, atomu ina ukubwa. Ukubwa wa atomu ni upi?
Mnamo 1905, Einstein alichunguza kinadharia ukubwa wa atomi. Kulingana na nadharia ya atomi, nadharia ya kinetiki na data iliyopatikana kupitia majaribio, aligundua kuwa kipenyo cha atomi kilikuwa kama mita 10 -10 . Kwa hivyo, kipenyo cha atomi kinapatikana kupitia hesabu. Ukubwa wa atomi umegunduliwa, kwa hivyo nadharia ya atomi inatambuliwa, pamoja na nadharia ya kinetiki.
