Prawo Avogadro: opis i biografia naukowca

Aby przewidzieć wyniki badania, przewidzieć schemat, poczuć wspólne pochodzenie - wszystko to oznaczało pracę dużej liczby eksperymentatorów i naukowców. Najczęściej prognoza dotyczy tylko dziedziny zatrudnienia badacza. I niewielu ma odwagę robić długoterminowe prognozy, znacznie wcześniej. Włoski Amedeo Avogadro miał dość odwagi. Z tego powodu ten naukowiec jest obecnie znany na całym świecie. A prawo Avogadro jest nadal używane przez wszystkich chemików i fizyków na planecie. W tym artykule opiszemy szczegółowo jego i jego autora.

Dzieciństwo i nauka

Amedeo Avogadro urodził się w Turynie w 1776 roku. Jego ojciec, Philippe, pracował jako pracownik sądownictwa. W sumie rodzina miała ośmioro dzieci. Wszyscy przodkowie Amedeo służyli jako prawnicy w Kościele katolickim. Młody człowiek również nie odszedł od tradycji i podjął się orzecznictwa. W wieku dwudziestu lat miał już tytuł doktora.

Z czasem praktyka prawnicza przestała przyciągać Amedeo. Interesy młodego mężczyzny leżały w innej dziedzinie. Już w młodości uczęszczał do szkoły eksperymentalnej fizyki i geometrii. Następnie, w przyszłości, naukowiec obudził miłość do nauki. Ze względu na braki wiedzy Avogadro zaangażował się w samokształcenie. W wieku 25 lat Amedeo poświęcił cały swój wolny czas na naukę matematyki i fizyki.

Działalność naukowa

W pierwszym etapie praca naukowa Amedeo była poświęcona badaniu zjawisk elektrycznych. Zainteresowanie Avogadro stało się szczególnie intensywne po tym, jak Volt odkrył źródło prądu elektrycznego w XIX wieku. Nie mniejszym zainteresowaniem młodego naukowca były dyskusje Volty i Galvani na temat natury elektryczności. A ogólnie rzecz biorąc, obszar ten był zaawansowany w nauce.

W 1803 i 1804 roku Avogadro i jego brat Felice przedstawili dwie prace naukowcom z Akademii Turyńskiej, które ujawniają teorie zjawisk elektrochemicznych i elektrycznych. W 1804 roku Amedeo został członkiem korespondencyjnym tej akademii.

W 1806 roku Avogadro dostał pracę jako nauczyciel w liceum w Turynie. Trzy lata później naukowiec przeniósł się do Liceum w Vercelli, gdzie przez dziesięć lat uczył matematyki i fizyki. W tym czasie Amedeo czytał dużo literatury naukowej, tworząc użyteczne fragmenty książek. Poprowadził ich do końca życia. Było ich aż 75 tomów po 700 stron. Treść tych książek mówi o wszechstronności interesów naukowca i o kolosalnej pracy, którą wykonał.

Życie osobiste

Amedeo zaaranżował życie rodzinne dość późno, kiedy jego wiek minął już trzeci tuzin. Pracując w Vercelli poznał Annę di Giuseppe, znacznie młodszą od naukowca. W tym małżeństwie urodziło się ośmioro dzieci. Żaden z nich nie podążał śladami swego ojca.

Prawo Avogadro i jego konsekwencje

W 1808 roku Gay-Lussac (we współpracy z Humboldtem) sformułował zasadę stosunków wolumetrycznych. Ustawa ta stanowiła, że ​​stosunek ilości gazów reagujących może być wyrażony liczby pierwsze. Na przykład, 1 objętość chloru, łącząc się z 1 objętością wodoru, daje 2 objętości chlorowodoru, itp. Ale to prawo nic nie dało, ponieważ, po pierwsze, nie było żadnej konkretnej różnicy między koncepcjami ciałka, cząsteczki, atomu, a po drugie, naukowcy mieli różne opinie na temat składu cząstek różnych gazów.

W 1811 Amedeo przejął gruntowną analizę wyników badań Gay-Lussaca. W rezultacie Avogadro zdał sobie sprawę, że prawo stosunków objętościowych pozwala zrozumieć strukturę cząsteczki gazu. Hipoteza, którą sformułował, brzmiała: "Liczba cząsteczek dowolnego gazu w tej samej objętości jest zawsze taka sama."

Odkrycie prawa

Przez trzy lata naukowiec kontynuował eksperymenty. W rezultacie pojawiło się prawo Avogadro, które brzmi tak: "Równe objętości substancji gazowych w tej samej temperaturze i ciśnieniu zawierają tę samą liczbę cząsteczek. Miarę masy cząsteczek można określić na podstawie gęstości różnych gazów. " Na przykład, jeśli 1 litr tlenu zawiera tyle cząsteczek co 1 litr wodoru, wówczas stosunek gęstości tych gazów jest równy stosunkowi mas cząsteczek. Naukowiec zauważył również, że cząsteczki w gazach nie zawsze składają się z pojedynczych atomów. Obecność zarówno różnych, jak i identycznych atomów jest dopuszczalna.

Niestety, w czasach Avogadro, prawa tego nie można było udowodnić teoretycznie. Ale umożliwił ustalenie w eksperymentach składu cząsteczek gazu i określenia ich masy. Postępujmy zgodnie z logiką takiego rozumowania. Podczas eksperymentu stwierdzono, że para wodna z gazu, a także objętości wodoru i tlenu są skorelowane w stosunku 2: 1: 2. Z tego faktu możemy wyciągnąć różne wnioski. Pierwszy: cząsteczka wody składa się z trzech atomów i cząsteczki wodoru i tlenu z dwóch. Drugi wniosek jest również odpowiedni: cząsteczki wody i tlenu są dwuatomowe, a wodór jest monatomiczny.

Przeciwnicy hipotezy

Prawo Avogadro miało wielu przeciwników. Było to częściowo spowodowane faktem, że w tamtych czasach nie było prostego i jasnego zapisu równań i wzorów reakcji chemicznych. Głównym wrogiem był Jens Berzelius, szwedzki chemik o niekwestionowanym autorytecie. Wierzył, że wszystkie atomy mają ładunki elektryczne a same cząsteczki składają się z atomów o przeciwnych ładunkach, które przyciągają się nawzajem. Tak więc atomy wodoru miały ładunek dodatni, a atomy tlenu miały ujemny. Z tego punktu widzenia cząsteczka tlenu składająca się z 2 równie naładowanych atomów po prostu nie istnieje. Ale jeśli cząsteczki tlenu są nadal monoatomowe, to w reakcji azotu z tlenem stosunek objętościowy powinien wynosić 1: 1: 1. To stwierdzenie jest sprzeczne z eksperymentem, w którym 2 litry tlenku azotu otrzymano z 1 litra tlenu i 1 litra azotu. Z tego powodu Berzelius i inni chemicy odrzucili prawo Avogadro. W końcu absolutnie nie jest to zgodne z danymi eksperymentalnymi.

Odrodzenie prawa

Przed latami sześćdziesiątymi XIX wieku obserwowano arbitralność w chemii. I rozszerzyła się jako ocena masy cząsteczkowe oraz opis reakcji chemicznych. Zasadniczo było wiele nieporozumień na temat składu atomowego substancji złożonych. Niektórzy naukowcy planowali zrezygnować z teorii molekularnej. I dopiero w 1858 r. Chemik z Włoch, Cannizzaro, znalazł w korespondencji między Bertholletem i Ampere odniesienie do prawa Avogadro i jego konsekwencji. To usprawniło skomplikowany obraz chemii czasu. Dwa lata później Cannizzaro mówił o prawie Avogadro w Karlsruhe na Międzynarodowym Kongresie Chemii. Jego raport wywarł niezatarte wrażenie na naukowcach. Jeden z nich powiedział, że wydawało mu się, że widzi jego oczy, wszystkie wątpliwości wyparowały, aw zamian pojawiło się poczucie pewności siebie.

Po uznaniu prawa Avogadro naukowcy mogli nie tylko określić skład cząsteczek gazu, ale także obliczyć masy atomowe i molekularne. Ta wiedza pomogła w obliczeniu stosunków masy odczynników w różnych reakcjach chemicznych. I było bardzo wygodne. Poprzez pomiar masy w gramach badacze mogliby operować cząsteczkami.

Wniosek

Minęło dużo czasu od odkrycia prawa Avogadro, ale nikt nie zapomniał o założycielu teorii molekularnej. Logika naukowca była bezbłędna, co zostało później potwierdzone przez obliczenia J. Maxwella oparte na kinetycznej teorii gazów, a następnie badania eksperymentalne (Ruch Browna). Określono również, ile cząstek znajduje się w molach każdego gazu. Ta stała - 6,022 • 1023 została nazwana Numer Avogadro utrwalanie nazwy wymagającego Amedeo.