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阿佛加德羅分子論和微觀世界


實驗室k / 2018-12-21

       阿佛加德羅(1776-1856,意大利人)是19世紀初提出分子論的物理學家,他于1814年發(fā)表文章在物體和原子這兩種物質層次之間引進一個新的層次——分子,用以解釋當時的許多實驗事實。該理論對化學科學的發(fā)展起重大作用,使人們的眼光深入到微觀世界,了解分子由原子組成,了解分子的大小和質量等情況。

阿佛加德羅

       阿佛加德羅認為,對化合物而言,分子即相當于道爾頓所謂的“復雜原子”;對元素單質而言,同樣也包含這樣一個層次,只不過由幾個相同的原子結合成分子。氣體物質無論是元素單質還是化合物,其體積與分子數目之間存在著非常簡單的關系:相同體積的任何氣體,其中所含的分子數目總是相等的。所以在相同溫度和壓力下,同體積的氣體物質含有相同數目的分子。各種氣體的密度是度量分子質量的尺度。

       道爾頓的原子論一經發(fā)表,立即得到化學界的重視。然而阿佛加德羅的分子論提出后卻被冷落了近半個世紀。這期間經歷了原子論-當量-分子量等一系列的研究結果間相互矛盾引起的爭論。直至1867年,康尼查羅等化學家在分析歸納自己所測的分子量數據,才重視阿佛加德羅分子論的重要意義,并將它加以表述,作出原子-分子的現代定義:

       分子是原子的集合,是化學物質——無論單質或化合物——能夠分開的,或者說能夠獨立存在的最小部分;正是物質的這個最小量能夠進入任何反應或者由反應而產生出來;原子是存在于化合物的元素的最小部分,它是不能被化學再分的最小質量。

       原子-分子學說確立過程中,阿佛加德羅常數的提出和測定,使人們在研究微觀世界時對研究的對象給出了清晰的圖像。阿佛加德羅常數是指一個摩爾物質中包含分子的數目。許多物理學家采用不同方法加以測定,其中最直觀的是英國晶體學家布拉格父子(W.H.Bragg和W.L.Bragg)在1912年到1915年間測定了金剛石和氯化鈉等一系列化合物的晶體結構,他們利用晶胞參數和晶體的密度等數據算得阿佛加德羅常數值為:

N(A)=(6.0228±0.0011)×10(23次方)/mol

這數值的精確度高、物理圖像明確,和現在國際頒布的通用數值:6.02205×10(23次方)/mol幾乎完全相同。它使化學家在原子-分子水平上認識化學物質的結構和性質,對物質的探索研究步入微觀世界,在化學的發(fā)展中產生了深遠的影響,成為此后一個世紀化學得以飛速發(fā)展的重要因素。


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