Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.5: Докази атомів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    25364

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Важливо зазначити, що з того часу, як виникли перші ідеї атомів, і протягом тисяч років після цього не було жодного доказу доказів твердої природи речовини або фізичного існування атомів. Ідея атомів була чисто продуктом уяви, і хоча йшли бурхливі суперечки про природу матерії, ця дискусія не могла бути врегульована науково, поки не з'являться об'єктивні емпіричні докази так чи інакше.

    Так виникає питання, як вчені в дев'ятнадцятому столітті в кінцевому підсумку дали чіткі докази існування атомів? Ми вже говорили, що атоми занадто малі, щоб їх можна було побачити будь-яким прямим методом. Так що ж призведе вчених до неминучого висновку, що матерія складається з дискретних атомів? Часто буває, що для пояснення результатів наукових спостережень необхідно зробити величезний інтуїтивний стрибок. Наприклад, розповідь про Ісаака Ньютона (1643—1727) і падаючого яблука фіксує цю істину, а саме чудове припущення про те, що рух Землі навколо Сонця, траєкторія гарматного кулі і падіння яблука на Землю - все це обумовлено загальним базовим фактором, силою тяжіння, який діє на відстані і підпорядковується зворотному квадратному співвідношенню,\(\frac{1}{r^{2}}\) де\(r\) знаходиться відстань між двома об'єктами. Це здається досить дивним і досить надмірно роздутим спекуляцією; як працює ця «дія на відстані» між двома об'єктами? Проте, слідуючи науково, він виявився дуже потужним і надзвичайно точним. Справа в тому, що Ньютон зміг зрозуміти дані, що ні в якому разі не є тривіальним. Це вимагає здатності до глибокої, оригінальної та складної думки. Тим не менш, лише до тих пір, поки Альберт Ейнштейн (1874-1955) запропонував свою загальну теорію відносності в 1915 році, було когерентне механістичне пояснення гравітаційних сил.

    Першу наукову теорію атомної будови запропонував Джон Далтон (1766—1844), квакер-самоучка [11], який проживає в Манчестері, Англія. [12] У 1805 році Далтон опублікував свою атомну теорію, щоб пояснити спостережуваний закон множинних або певних пропорцій, який коротко заявив, що «коли елементи об'єднуються, вони роблять це у співвідношенні малих цілих чисел», ми повернемося до цієї ідеї пізніше, набагато докладніше. [13] Досить дивно, що Далтон ніколи насправді не пояснював, що змусило його запропонувати свою атомну теорію, хоча він, безумовно, використовував її для пояснення існуючих правил про те, як поєднуються різні елементи. Серед цих правил було спостереження, що загальна речовина, присутня в системі, не змінюється під час хімічної реакції, хоча реакція може призвести до зміни твердого тіла на газ або навпаки. Атомна теорія Далтона (1805 р.) мала ряд важливих складових:

    • Елементи складаються з дрібних неподільних, незнищуваних частинок, званих атомами.
    • Всі атоми елемента ідентичні і мають однакову масу і властивості.
    • Атоми даного елемента відрізняються від атомів інших елементів.
    • Сполуки утворюються комбінаціями атомів двох і більше елементів.
    • Хімічні реакції обумовлені перебудовою атомів, а атоми (матерія) не створюються і не руйнуються під час реакції.

    Виходячи з цих догматів, він зміг пояснити багато спостережень, які були зроблені ним самим та іншими, про те, як матерія поводиться і реагує. Більш сучасні атомні теорії внесли деякі модифікації, наприклад, щоб включити існування атомних ізотопів, тобто атомів з різною кількістю нейтронів, але однаковою кількістю протонів і електронів, і перетворення енергії в речовину і навпаки, але основні ідеї Дальтона залишаються дійсними.

    Питання

    Питання, на які потрібно відповісти

    • Чим атомна теорія Дальтона відрізняється від ідей грецьких філософів?
    • Які принципи теорії Дальтона дотримуються і сьогодні?
    • Розробіть експеримент, щоб дослідити, чи відбувається зміна маси, коли вода змінює фазу. Які дані ви б збирали? Як би ви це проаналізували?

    Питання для роздумів

    • Як Далтон зробив висновок, що не було піватомів?
    • Які частини теорії Дальтона були необгрунтованими домислами, а які частини базувалися на безпосередньому спостереженні?