Мақола дар бораи назарияи атомӣ ва назарияи кинетикӣ
Назарияи атомӣ
Дар тӯли ҳазорсолаҳо юнониёни қадим боварӣ доштанд, ки ҳар як моддаи холис (ба монанди тилло, оҳан ва ғайра) аз атомҳо иборат аст. Ба гуфтаи онҳо, агар моддаи холис ба қисмҳои хурд бурида шавад, қисмҳои хурд дубора бурида мешаванд ва сипас дубора бурида мешаванд... ва ғайра, пас қисмҳои хурдтарине хоҳанд буд, ки дубора бурида намешаванд. Қисмҳои хурдтарине, ки дубора бурида намешаванд, атомҳо номида мешаванд. Атом маънои "тақсим кардан мумкин нест"-ро дорад (забони юнонӣ).
Дар он вақт, атом дигар тақсим нашудааст ҳисобида мешуд. Аммо баъдтар баъзе олимон электронҳо ва ядроҳои атомӣ (протонҳо ва нейтронҳо)-ро кашф карданд, то фарзияе, ки атомҳоро тақсим кардан мумкин нест, нодуруст бошад. Пас, атомҳо аз электронҳо (заряди манфӣ) ва ядроҳои атомӣ иборатанд. Электронҳо ядроро давр мезананд. Дар дохили ядро протонҳо (заряди мусбат) ва нейтронҳо (заряди бетараф ё безаряд) мавҷуданд.
Назарияи дигаре ҳам вуҷуд дорад; номаш назарияи пайваста аст. Ин назария мегӯяд, ки моддаҳои холисро метавон то беохир тақсим кард. Мувофиқи ин назария, чизе ба монанди хурдтарин пора вуҷуд надорад. Хурдтарин пораҳоро ба қисмҳои хурдтар буридан мумкин аст. Пас, он беохир мешавад. Кадоме аз ин ду назария дуруст аст? Назарияи дурусти атомӣ ё назарияи пайваста?
Дар физика, ҳар як назария аз ҷиҳати илмӣ эътироф карда мешавад, агар он дар таҷрибаҳо исбот карда шавад. Дар асрҳои 18, 19 ва 20, тавассути таҷрибаҳои гузаронидаи олимон, назарияи атомӣ дуруст буд.
Аввалан, баррасиҳои зеринро фаҳмед. Унсурҳо моддаҳои холис мебошанд, ки аз ҷиҳати кимиёвӣ ба дигар моддаҳо тақсим карда намешаванд, масалан, тилло (Au), оҳан (Fe), мис (Cu), руҳ (Zn), натрий (Na), калсий (Ca), хлор (Cl), нитроген (N), оксиген (O), гидроген (H) ва ғайра. Ғайр аз унсурҳо, пайвастагиҳо низ мавҷуданд. Пайвастҳо аз унсурҳо иборатанд. Азбаски он аз унсурҳо иборат аст, пайвастагиро ба элементҳо тақсим кардан мумкин аст. Мисолҳои пайвастагиҳо об мебошанд.
Қисми хурдтарини унсур атом аст, дар ҳоле ки қисми хурдтарини пайвастагӣ молекула аст. Молекулаҳо аз атомҳои ба ҳам часпида иборатанд. Тилои холис мисоли унсур аст. Тилои холис аз атомҳои тилло (Au) иборат аст. Пораҳои оҳан низ мисоли унсурҳо мебошанд. Оҳан аз атомҳои оҳан (Fe) иборат аст. Пас, унсур як моддаи холис аст, ки аз атомҳои монанд иборат аст.
Обе, ки шумо аксар вақт мебинед, нигоҳ медоред ва менӯшед, аз молекулаҳои об иборат аст (формулаи химиявӣ H₂O аст ) . Молекулаҳои об аз ду атоми гидроген (H) ва як атоми оксиген (O) иборатанд.
Инҳоянд чанд далели назарияи атомӣ:
Аввалан, қонуни муқоисаи доимӣ.
Қонуни муқоиса мегӯяд, ки агар унсурҳо якҷоя шуда, ба пайвастагиҳо табдил ёбанд, пайвастагиҳои ҳосилшуда нисбати массаи якхела доранд. Масалан, намак. Намаке, ки мо мебинем, пайвастагиест, ки аз молекулаҳои намак (NaCl) иборат аст. Табиист, ки молекулаҳои намак ҳамеша аз 23 қисм натрий (Na) ва 35 қисм хлор (Cl) ташкил меёбанд.
Назарияи пайваста наметавонад онро шарҳ диҳад, аммо назарияи атомӣ метавонад онро шарҳ диҳад. Мувофиқи назарияи атомӣ, атомҳо хурдтарин қисмҳои унсур мебошанд, аз ин рӯ атомҳо масса доранд. Таносуби массаи унсурҳои пайвастагӣ бояд бо массаи нисбии атомҳое, ки унсурро ташкил медиҳанд, алоқаманд бошад. Бар асоси шумораи ҳар як унсуре, ки пайвастагиҳоро ташкил медиҳад, олимон массаи нисбии атомҳоро муайян мекунанд. Он нисбӣ гуфта мешавад, зеро массаи нисбии унсур бо массаи нисбии дигар атомҳои элементӣ муқоиса карда мешавад.
Водород сабуктарин атом аст, бинобар ин он ҳамчун меъёр истифода мешавад. Массаи нисбии атоми гидроген (H) ба 1 баробар аст. Бо истифода аз массаи нисбии атоми гидроген ҳамчун меъёр, массаи нисбии атоми карбон (C) ба 12 баробар аст.
ба массаи нисбии атоми оксиген (O) арзиши 16 дода мешавад ва ғайра (нигаред ба ҷадвали даврии элементҳо). Массаи нисбии атоми карбон = 12 маънои онро дорад, ки массаи як атоми карбон 12 маротиба аз массаи як атоми гидроген (H) зиёдтар аст. Массаи нисбии атоми оксиген = 16 маънои онро дорад, ки массаи атоми оксиген 16 маротиба аз массаи як атоми гидроген (H) зиёдтар аст.
Дар Системаи Байналмилалӣ (SI) мо як стандарти масса дорем, яъне платинаи иридий, ки дар муассисаҳои байналмилалии вазн ва андоза дар Фаронса нигоҳ дошта мешавад. Тибқи созишномаи байналмилалӣ, массаи платинаи иридий 1 кг аст, ки ин як килограмми стандартӣ аст. Дар миқёси атомӣ, мо инчунин як стандарти дуюми масса дорем, ки 12 атоми карбон C мебошад. Бар асоси созишномаҳои байналмилалӣ, массаи 1 атоми карбон 12 C 12,0000 воҳиди ягонаи массаи атомӣ (ихтисоршуда u) аст.
1 u = 1.66 x 10 -27 кг.
Массаи 1 атоми карбон (C) = 12.0000 u, массаи 1 атоми гидроген (H) = 1,0078 u, массаи 1 атоми оксиген (O) = 15.9994 u, массаи 1 атоми натрий = 22.9897 u ва ғайра. Дар мавриди массаи атомӣ, онро пурра дар ҷадвали даврии элементҳо дидан мумкин аст.
Илова бар массаи атомӣ, массаи молекулавӣ низ вуҷуд дорад. Массаи молекулавӣ массаи умумии атомҳои молекула аст. Масалан, массаи молекулаи намак (NaCl) = массаи як атоми натрий (Na) + массаи як атоми хлор (Cl). Массаи молекулаҳои об (H₂O ) = массаи 2 атоми гидроген (H) + массаи як атоми оксиген (O).
Дуюм, ҳаракати қаҳваранг
Дар замонҳои қадим, як биологи англис бо номи Роберт Браун зиндагӣ мекард. Ӯ гарди гулро, ки дар об андохта мешавад, таҳқиқ мекард (1827). Об ва гарди гулро бо истифода аз микроскоп дидан мумкин аст. Роберт Браун пас аз дидани ҳаракати гарди гул худ аз худ, инро аҷиб ёфт. Ин аҷиб аст, зеро гарди гул ҳаракат мекунад. Самти ҳаракати гарди гул худсарона, вале пайваста аст. Ӯ гумон мекунад, ки ин ҳаракат як ҳаёт аст, ки дар он гарди гул зиндагӣ мекунад, то ҳаракат кунад. Аммо тахмини ӯ нодуруст аст, зеро зарраҳои хурди органикӣ ба монанди гарди гул ҳангоми андохтан ба об низ ҳаракат мекунанд. Ин ҳаракатро ҳаракати браунӣ меноманд.
Ин кашфиётро то замони пайдоиши назарияи кинетикӣ шарҳ додан ғайриимкон аст.
Назарияи кинетикӣ
Кинетикӣ маънои ҳаракат карданро дорад (юнонӣ). Назарияи кинетикӣ изҳор медорад, ки ҳар як модда аз атомҳо ё молекулаҳо иборат аст ва атомҳо ё молекулаҳо пайваста ба таври тасодуфӣ ҳаракат мекунанд.
Ҳангоми ҳаракат, атомҳо ё молекулаҳо бояд суръат гиранд. Атомҳо ё молекулаҳо низ масса доранд. Азбаски он масса (m) ва суръат (v) дорад, пас атом ё молекула энергияи кинетикӣ (EK) ва импулс (p) дорад. Энергияи кинетикӣ: EK = 1/2 mv2 . Дар ҳоле ки импулс: p = mv. Илова бар импулс, қувваҳо низ мавҷуданд. Ҳангоми ҳаракат, эҳтимолияти бархӯрд вуҷуд дорад. Пас, қувваҳо аз сабаби тағирёбии импулс ҳангоми рух додани бархӯрд ба вуҷуд меоянд.
Мо метавонем бигӯем, ки назарияи кинетикӣ бар асоси энергияи кинетикӣ, импулс ва қувва асос ёфтааст. Ин се чиз дар мавзӯи динамикаи ҳаракат (қонунҳои Нютон, импулс ва импулс) омӯхта мешаванд. Фарқият дар он аст, ки дар назарияи кинетикӣ мо динамикаро дар сатҳи атомҳо ё молекулаҳо татбиқ мекунем. Назарияи кинетикӣ аз ҷониби Бойл (1627-1691), Даниел Бернулли (1700-1782), Ҷоул (1818-1889), Крониг (1822-1879), Рудолф Клаузиус (1822-1888) ва Клерк Максвелл (1831-1879) таҳия шудааст.
Мавҷудияти ин назарияи кинетикӣ метавонад кашфи Браунро шарҳ диҳад. Мувофиқи назарияи кинетикӣ, гардолуд ҳаракат мекунад, зеро молекулаҳои оби зудҳаракат онро ба ҳаракат меоранд. Шумораи молекулаҳои об хеле зиёд аст, аз ин рӯ гардолуд аз самтҳои гуногун тела дода мешавад.
Бар асоси қонуни муқоисаи доимӣ ва кашфи ҳаракати қаҳваранг, назарияи атомӣ аз ҷониби олимон бештар бовар карда мешавад. Атомҳо хурдтарин қисмҳои ҳар гуна модда мебошанд. Ҳамин тариқ, атом андоза дорад. Андозаи атом чанд аст?
Соли 1905, Эйнштейн андозаи атомҳоро аз ҷиҳати назариявӣ таҳқиқ кард. Бар асоси назарияи атомӣ, назарияи кинетикӣ ва маълумоте, ки тавассути таҷрибаҳо ба даст оварда шудаанд, ӯ муайян кард, ки диаметри атом тақрибан 10-10 м аст . Пас, диаметри атом тавассути ҳисоб ба даст оварда мешавад. Андозаи атомҳо кашф шудааст, аз ин рӯ, назарияи атомӣ ва инчунин назарияи кинетикӣ эътироф карда мешаванд.
