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阿佛加德羅分子論和微觀世界


實(shí)驗(yàn)室k / 2018-12-21

       阿佛加德羅(1776-1856,意大利人)是19世紀(jì)初提出分子論的物理學(xué)家,他于1814年發(fā)表文章在物體和原子這兩種物質(zhì)層次之間引進(jìn)一個(gè)新的層次——分子,用以解釋當(dāng)時(shí)的許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)。該理論對(duì)化學(xué)科學(xué)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(zhì)量等情況。

阿佛加德羅

       阿佛加德羅認(rèn)為,對(duì)化合物而言,分子即相當(dāng)于道爾頓所謂的“復(fù)雜原子”;對(duì)元素單質(zhì)而言,同樣也包含這樣一個(gè)層次,只不過由幾個(gè)相同的原子結(jié)合成分子。氣體物質(zhì)無論是元素單質(zhì)還是化合物,其體積與分子數(shù)目之間存在著非常簡(jiǎn)單的關(guān)系:相同體積的任何氣體,其中所含的分子數(shù)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(zhì)含有相同數(shù)目的分子。各種氣體的密度是度量分子質(zhì)量的尺度。

       道爾頓的原子論一經(jīng)發(fā)表,立即得到化學(xué)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(gè)世紀(jì)。這期間經(jīng)歷了原子論-當(dāng)量-分子量等一系列的研究結(jié)果間相互矛盾引起的爭(zhēng)論。直至1867年,康尼查羅等化學(xué)家在分析歸納自己所測(cè)的分子量數(shù)據(jù),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(xiàn)代定義:

       分子是原子的集合,是化學(xué)物質(zhì)——無論單質(zhì)或化合物——能夠分開的,或者說能夠獨(dú)立存在的最小部分;正是物質(zhì)的這個(gè)最小量能夠進(jìn)入任何反應(yīng)或者由反應(yīng)而產(chǎn)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(xué)再分的最小質(zhì)量。

       原子-分子學(xué)說確立過程中,阿佛加德羅常數(shù)的提出和測(cè)定,使人們?cè)谘芯课⒂^世界時(shí)對(duì)研究的對(duì)象給出了清晰的圖像。阿佛加德羅常數(shù)是指一個(gè)摩爾物質(zhì)中包含分子的數(shù)目。許多物理學(xué)家采用不同方法加以測(cè)定,其中最直觀的是英國(guó)晶體學(xué)家布拉格父子(W.H.Bragg和W.L.Bragg)在1912年到1915年間測(cè)定了金剛石和氯化鈉等一系列化合物的晶體結(jié)構(gòu),他們利用晶胞參數(shù)和晶體的密度等數(shù)據(jù)算得阿佛加德羅常數(shù)值為:

N(A)=(6.0228±0.0011)×10(23次方)/mol

這數(shù)值的精確度高、物理圖像明確,和現(xiàn)在國(guó)際頒布的通用數(shù)值:6.02205×10(23次方)/mol幾乎完全相同。它使化學(xué)家在原子-分子水平上認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),對(duì)物質(zhì)的探索研究步入微觀世界,在化學(xué)的發(fā)展中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,成為此后一個(gè)世紀(jì)化學(xué)得以飛速發(fā)展的重要因素。


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