Молекулярная теория

Утверждение и развитие теории Джона Дальтона

Атомистическая теория после появления ее в печати нашла признание в Англии и других странах. Во Франции идеи Дж. Дальтона поддержал К. Бертоллé, идеи получили развитие в трудах ученых: Ж. Гей-Люссака, Ж. Дюма, Ш. Жерара.

Шведский ученый Якоб Берцелиус (1779-1848 г.г.) считал теорию Дж. Дальтона величайшим шагом вперед. Я. Берцелиус рассчитал и в 1814 г. опубликовал свою таблицу атомных масс 41 элемента; в 1818 г. определил атомные массы 45 элементов, проанализировал и рассчитал процентный состав 2000 соединений.

При определении атомных масс Я. Берцелиус использовал за единицу сравнения кислород (А_r(О) = 100). Только много лет спустя кислород был признан официально как эталон для сравнения (А_r(О) = 16).

В 1819 г. французские ученые Пьер Луи Дюлонг (1785-1838 г.г.) и Алексис Терез Пти (1791-1820 г.г.) определили теплоемкости большого числа простых веществ и обнаружили, что произведение атомной массы элемента на удельную теплоемкость образуемого им простого тела в твердом состоянии есть величина постоянная. Они составили таблицу для иллюстрации закона атомных теплоемкостей.

Закон Дюлонга и Пти утверждал постоянную величину произведения удельной теплоемкости (С) и атомной массы (А_r) элемента: С · А_r ≈ 6,4. На основании данного закона ученые правильно определили формулы оксидов: FeO; Fe₂O₃; Cu₂O; CuO.

Якоб Берцелиус был первым, кто применил закон Дюлонга и Пти для установления атомных масс. Он также использовал явление изоморфизма, открытое в 1819 г. Эйльхардом Митчерлихом (1794-1863 г.г.). В результате исследований Э. Митчерлих пришел к выводу, что равное число атомов, соединенных одинаковым образом, приводит к одинаковым кристаллическим формам. Эти формы не зависят от природы атомов, а только от их числа и способа соединения. Из закона (или явления) изоморфизма Якоб Берцелиус вывел правило: если одно вещество изоморфно другому, в котором число атомов известно, то можно узнать число атомов в другом веществе, так как изоморфизм есть лишь следствие одинакового атомного состава.

Используя закон Дюлонга и Пти, и явление изоморфизма, Якоб Берцелиус в 1826 г. разработал новую систему атомных масс элементов. В этой системе атомные массы большинства элементов оказались близкими к современным числовым значениям. Из 54-х элементов, известных к концу жизни Якоба Берцелиуса, неправильно числовые значения атомных масс были подсчитаны лишь для серебра, бора, бериллия, кремния, висмута, циркония, урана, церия, иттрия и тория. Многие числовые значения из атомных масс данных элементов были исправлены только после открытия Периодического закона.

В России основные положения теории Джона Дальтона впервые были изложены в 1813-1817 г.г. в учебнике Фердинанда Ивановича Гизé (1781-1821 г.г.) «Всеобщая химия для учáщих и учащихся». В 1827 г. было напечатано руководство Александра Алексеевича Иóвского (1796-1857 г.г.) «Химические уравнения…», написанное с позиций учения Дж. Дальтона. В 1831 г. в Петербурге Герман Иванович Гесс (1802-1850 г.г.) опубликовал учебник «Основания чистой химии». Он изложил учение Дж. Дальтона; для записи реакций использовал химические уравнения, что было большим нововведением для того времени. Учебник Г. И. Гесса выдержал семь изданий и до выхода учебника Д. И. Менделеева «Основы химии» был принят в России в качестве основного учебного пособия по химии.

Успехи химии газов и изобретение эвдиометра для измерения объемов взаимодействующих газов создали предпосылки для быстрого развития анализа газообразных веществ. Открытие газовых законов сыграло важную роль в молекулярной теории.

К. Шéеле был одним из первых, кто провел объемный анализ и синтез атмосферного воздуха. Затем А. Лавуазье и Ж. Менье осуществили синтез воды и определили соотношение газов, необходимое для реакции. В 1795 г. К. Бертолле определил состав аммиакá: объемы азота и водорода относятся друг к другу «приблизительно как 11:29». В 1805 г. немецкий ученый Александр Фридрих Гумбольдт (1769-1859 г.г.) и французский химик Жозéф –Луи Гей-Люссак (1778-1850 г.г.) установили состав атмосферного воздуха. Они изучали процесс взаимодействия водорода и кислорода при различном объемном соотношении данных газов. В результате исследований они определили, что оптимальное объемное соотношение газов кислород: водород = 1: 2.

В 1808 г. Ж. Гей-Люссак сделал сообщение об открытии им закона объемных отношений, согласно которому «взаимодействие газообразных веществ происходит всегда в наиболее простых отношениях, так что с одним объемом газообразного вещества всегда соединяется такой же объем, либо двойной, либо тройной объем другого газообразного вещества».

Дж. Дальтон отнесся к открытию Ж. Гей-Люссака скептически. Он писал: «Представления Гей-Люссака об объемах аналогично моему представлению об атомах. Если можно было бы доказать, что все газы имеют в одинаковых объемах равное число атомов, или их числа, кратны одному, двум, трем, то обе гипотезы стали бы одной». Но именно одинаковое число атомов в равных объемах газов и отвергал Дж. Дальтон, поскольку частицы газов неодинаковы по размерам. Из опытов Ж. Гей-Люссака следовало, что некоторые частицы газов в процессе реакции делятся, что противоречило постулату о неделимости атомов.

Того обстоятельства, что реагируют молекулы, а не атомы, Дж. Дальтон не учитывал. В те годы такие понятия, как «молекула» и «атом» ученые часто употребляли как синонимы. В конце XVIII - начале XIX в.в. французские химики предел делимости вещества называли molécule, а английские ученые atom. К. Бертолле для обозначения неделимых атомов применял термин «составляющие молекулы» или элементарные частицы; для сложной частицы – «составные молекулы» или молекулы. Дж. Дальтон называл молекулы «сложными атомами». Во взглядах Дж. Дальтона и Ж. Гей-Люссака обнаружилось противоречие в результате путаницы понятий.

В 1811 г. итальянский химик и физик Амедео Авогадро (1776-1856 г.г.) показал, что между учением Дж. Дальтона и открытием Ж. Гей-Люссака нет противоречий.

Амедео Авогадро родился в 1776 г. в Турине. Его полное имя Лорéнцо-Ромáно-Амедéо-Кáрло Авогáдро ди Кварéнья и ди Черéто. Он был сыном служащего. В двадцать лет после окончания юридического факультета Туринского университета стал доктором церковного законоведения. В 1823 г. Авогадро, физик-самоучка получил звание профессора «высшей физики» в Туринском университете, его также назначили старшим аудитором-контролером государственных расходов. В 1850 г. он стал директором отделения физики и математики Туринской Академии Наук. Он презирал роскошь и был безразличен к собственным заслугам и известности. Бóльшую часть дня он работал в своем уединенном кабинете в дальнем конце дома.

В статье «Изложение способа для определения относительных масс элементарных молекул веществ и пропорций, в которых они вступают в соединения» А. Авогадро высказал два основных положения молекулярной теории:

1.Как сложные, так и простые вещества образованы интегральными молекулами, которые состоят из двух или бóльшего числа элементарных атомов.

Дата добавления: 2014-01-20