Avèk yon atòm atravè tout laj - pati 1

Dènye syèk la souvan refere yo kòm "laj atòm nan". Nan tan sa a ki pa twò lwen, egzistans "brik yo" ki fòme mond lan bò kote nou yo te finalman pwouve, ak fòs yo andòmi nan yo te lage. Lide atòm nan tèt li, sepandan, gen yon istwa trè long, ak istwa a nan istwa a nan konesans nan estrikti a nan matyè pa ka kòmanse otreman pase ak mo refere li a antikite.

1. Yon fragman nan fresko Raphael la "Lekòl Atèn", ki dekri Platon (sou bò dwat la, filozòf la gen karakteristik Leonardo da Vinci) ak Aristòt.

"Deja fin vye granmoun..."

… filozòf yo te rive nan konklizyon ke tout nati konsiste de patikil ki pa ka wè. Natirèlman, nan tan sa a (ak pou yon tan long apre sa) syantis yo pa t 'gen opòtinite pou teste sipozisyon yo. Yo te sèlman yon tantativ pou eksplike obsèvasyon yo nan lanati ak reponn kesyon an: "Èske matyè ka dekonpoze endefiniman, oswa èske gen yon fen nan fisyon?«

Repons yo te bay nan divès sèk kiltirèl (prensipalman nan ansyen peyi Zend), men devlopman nan syans te enfliyanse pa etid yo nan filozòf grèk. Nan pwoblèm jou ferye ane pase a nan "Teknisyen Young", lektè yo te aprann sou istwa a ki gen plizyè syèk nan dekouvèt eleman ("Dangers ak eleman yo", MT 7-9/2014), ki te kòmanse tou nan ansyen Lagrès. Nan XNUMXyèm syèk anvan epòk nou an, yo te chèche eleman prensipal ki soti nan matyè a (eleman, eleman) nan divès sibstans: dlo (Thales), lè (Anaximenes), dife (Heraklit) oswa tè (Xenophanes).

Empedocles te rekonsilye yo tout, li te deklare ke matyè a se pa youn, men nan kat eleman. Aristòt (1ye syèk BC) te ajoute yon lòt sibstans ideyal - etè, ki ranpli linivè a tout antye, e li te deklare posibilite pou transfòmasyon eleman yo. Nan lòt men an, Latè a, ki sitiye nan sant la nan linivè a, te obsève pa syèl la, ki te toujou chanje. Gras a otorite Aristòt, teyori sa a sou estrikti matyè a ak tout antye te konsidere kòm kòrèk pou plis pase de mil ane. Te vin, pami lòt bagay, baz pou devlopman alchimi, ak Se poutèt sa nan chimi tèt li (XNUMX).

2. Bust Demokrit Abdera (460-370 BC)

Sepandan, yon lòt ipotèz te devlope tou an paralèl. Leucippus (XNUMXyèm syèk BC) te kwè ke matyè konpoze de trè piti patikil deplase nan yon vakyòm. Opinyon filozòf la te devlope pa etidyan li - Demokrit Abdera (c. 460-370 BC) (2). Li te rele "blòk" ki fòme atòm matyè yo (grèk atomos = endivizib). Li te diskite ke yo endivizib epi ki pa chanje, e ke nimewo yo nan linivè a se konstan. Atòm deplase nan yon vakyòm.

Lè atòm yo konekte (pa yon sistèm zen ak je) - tout kalite kò yo fòme, epi lè yo separe youn ak lòt - kò yo detwi. Demokrit te kwè ke gen enfiniman anpil kalite atòm, diferan nan fòm ak gwosè. Karakteristik atòm yo detèmine pwopriyete yon sibstans, pou egzanp, siwo myèl dous fèt ak atòm lis, ak vinèg tounen se fè nan angilè; kò blan fòme atòm lis, ak kò nwa fòme atòm ak yon sifas ki graj.

Fason yo mete materyèl la tou afekte pwopriyete matyè yo: nan solid, atòm yo byen sere adjasan youn ak lòt, ak nan kò mou yo sitiye ki lach. Quintesans nan opinyon yo nan Demokrit se deklarasyon an: "An reyalite, gen sèlman vid ak atòm, tout lòt bagay se yon ilizyon."

Nan syèk pita, opinyon yo nan Demokrit yo te devlope pa filozòf siksesif, gen kèk referans yo jwenn tou nan ekri Platon yo. Epicurus - youn nan siksesè yo - menm kwè sa atòm yo konpoze de eleman menm pi piti ("patikil elemantè"). Sepandan, teyori atomistik la nan estrikti a nan matyè pèdi nan eleman yo nan Aristòt. Kle a-deja lè sa a-te jwenn nan eksperyans. Jiskaske te gen zouti pou konfime egzistans atòm yo, transfòmasyon eleman yo te fasil obsève.

Pou egzanp: lè dlo te chofe (frèt ak eleman mouye), lè yo te jwenn (cho ak mouye vapè), ak tè a rete nan pati anba a nan veso a (frèt ak sèk presipitasyon nan sibstans ki fonn nan dlo). Pwopriyete ki manke yo - chalè ak sechrès - yo te bay pa dife, ki chofe veso a.

Envaryans ak konstan kantite atòm yo menm tou yo te kontredi obsèvasyon yo, kòm mikwòb yo te panse yo sòti "soti nan anyen" jiska XNUMXyèm syèk la. Opinyon Demokrit pa t bay okenn baz pou eksperyans alchimik ki gen rapò ak transfòmasyon metal yo. Li te difisil tou pou imajine ak etidye varyete enfini nan kalite atòm. Teyori elemantè a te sanble pi senp epi li te eksplike mond ki antoure a plis konvenkan.

3. Pòtre Robert Boyle (1627–1691) pa J. Kerseboom.

Tonbe ak renesans

Pandan plizyè syèk, teyori atomik te kanpe apa de syans endikap. Sepandan, li pa t 'finalman mouri, lide li siviv, rive nan syantis Ewopeyen an nan fòm lan nan tradiksyon filozofik arab nan ekriti ansyen. Avèk devlopman konesans imen an, fondasyon teyori Aristòt la te kòmanse kraze. Sistèm elyosantrik Nicolaus Copernicus, premye obsèvasyon supernovae (Tycho de Brache) ki soti nan okenn kote, dekouvèt lwa mouvman planèt yo (Johannes Kepler) ak lalin Jipitè (Galileo) te vle di ke nan sèzyèm ak disètyèm lan. syèk, moun sispann viv anba syèl la san okenn chanjman depi nan kòmansman mond lan. Sou tè a, tou, se te fen nan opinyon yo nan Aristòt.

Tantativ ki gen plizyè syèk nan alchimis yo pa te pote rezilta yo te espere - yo echwe pou pou fè metal òdinè nan lò. Plis ak plis syantis yo te kesyone egzistans eleman yo tèt yo, epi sonje teyori Demokrit la.

4. Eksperyans 1654 ak emisfè Magdeburg te pwouve egzistans vakyòm ak presyon atmosferik (16 chwal pa ka kraze emisfè vwazen kote yo te ponpe lè a!)

Robert Boyle nan 1661 te bay yon definisyon pratik nan yon eleman chimik kòm yon sibstans ki pa ka kraze nan eleman li yo pa analiz chimik (3). Li te kwè ke matyè konsiste de ti patikil solid ak endivizib ki diferan nan fòm ak gwosè. Konbine, yo fòme molekil konpoze chimik ki fòme matyè.

Boyle te rele sa yo ti patikil corpuscles, oswa "corpuscles" (yon diminutif nan mo Latin corpus = kò). Opinyon Boyle yo te san dout enfliyanse pa envansyon ponp vakyòm (Otto von Guericke, 1650) ak amelyorasyon nan ponp piston pou konpresyon lè. Egzistans la nan yon vakyòm ak posibilite pou chanje distans la (kòm yon rezilta nan konpresyon) ant patikil lè temwaye an favè teyori a nan Demokrit (4).

Pi gwo syantis nan epòk la, Sir Isaac Newton, te tou yon syantis atomik. (5). Baze sou opinyon yo nan Boyle, li te pwopoze yon ipotèz sou fizyon an nan kò a nan pi gwo fòmasyon. Olye pou yo ansyen sistèm nan eyelets ak kwòk, mare yo te - ki jan lòt bagay - pa gravite.

5. Portrait Sir Isaac Newton (1642-1727), pa G. Kneller.

Kidonk, Newton ini entèraksyon yo nan tout Linivè - yon sèl fòs kontwole tou de mouvman planèt yo ak estrikti nan pi piti eleman nan matyè. Syantis la te kwè ke limyè tou konsiste de corpuscles.

Jodi a nou konnen ke li te "mwatye dwat" - anpil entèraksyon ant radyasyon ak matyè yo eksplike pa koule nan foton.

Chimi antre nan jwèt

Jiska prèske nan fen XNUMXyèm syèk la, atòm yo te privilèj fizisyen yo. Sepandan, se revolisyon chimik Antoine Lavoisier inisye ki fè lide estrikti granulaire matyè yo aksepte jeneralman.

Dekouvèt estrikti konplèks eleman ansyen yo - dlo ak lè - finalman demanti teyori Aristòt la. Nan fen XNUMXtyèm syèk la, lwa konsèvasyon mas ak kwayans nan enposib transfòmasyon eleman yo tou pa t lakòz objeksyon. Balans yo te vin ekipman estanda nan laboratwa chimik la.

6. John Dalton (1766-1844)

Mèsi a itilizasyon li yo, li te remake ke eleman yo konbine youn ak lòt, fòme sèten konpoze chimik nan pwopòsyon mas konstan (kèlkeswa orijin yo - natirèl oswa atifisyèlman jwenn - ak metòd la nan sentèz).

Obsèvasyon sa a vin fasil pou eksplike si nou sipoze ke matyè konsiste de pati endivizib ki fè yon sèl antye. atòm. Kreyatè teyori modèn atòm nan, John Dalton (1766-1844) (6), te swiv chemen sa a. Yon syantis nan 1808 te deklare ke:

1. Atòm yo endèstruktibl ak imuiabl (sa a, nan kou, ekskli posibilite pou transfòmasyon alchimik).
2. Tout matyè fèt ak atòm endivizib.
3. Tout atòm nan yon eleman bay yo se menm bagay la, se sa ki, yo gen menm fòm, mas ak pwopriyete yo. Sepandan, eleman diferan yo fòme ak atòm diferan.
4. Nan reyaksyon chimik, se sèlman fason pou rantre atòm yo chanje, ki soti nan ki molekil konpoze chimik yo bati - nan sèten pwopòsyon (7).

Yon lòt dekouvèt, ki baze tou sou obsève kou chanjman chimik yo, se te ipotèz fizisyen Italyen Amadeo Avogadro. Syantis la te rive nan konklizyon ke volim egal gaz nan menm kondisyon yo (presyon ak tanperati) gen menm kantite molekil. Dekouvèt sa a te fè li posib yo etabli fòmil yo nan anpil konpoze chimik ak detèmine mas yo atòm.

7. Senbòl atomik Dalton itilize (Nouvo Sistèm Filozofi Chimik, 1808)

8. Solid platonik - senbòl atòm nan ansyen "eleman" (Wikipedia, otè: Maxim Pe)

Konbyen fwa pou koupe?

Aparisyon nan lide atòm nan te asosye ak kesyon an: "Èske gen yon fen nan divizyon matyè a?". Pou egzanp, ann pran yon pòm ki gen yon dyamèt 10 cm ak yon kouto epi kòmanse koupe fwi a. Premyèman, nan mwatye, Lè sa a, mwatye yon pòm nan de plis pati (paralèl ak koupe anvan an), elatriye Apre kèk fwa, nan kou, nou pral fini, men pa gen anyen anpeche nou kontinye eksperyans nan imajinasyon nan yon atòm? Yon mil, yon milyon, petèt plis?

Apre yo fin manje yon pòm tranche (bon gou!), Ann kòmanse kalkil yo (moun ki konnen konsèp nan yon pwogresyon jewometrik ap gen mwens pwoblèm). Premye divizyon an pral ba nou mwatye nan fwi a ak yon epesè 5 cm, pwochen koupe a pral ba nou yon tranch ak yon epesè 2,5 cm, elatriye ... 10 bat! Se poutèt sa, "chemen" nan mond lan nan atòm se pa lontan.

*) Sèvi ak yon kouto ak yon lam enfiniman mens. An reyalite, yon objè konsa pa egziste, men depi Albert Einstein nan rechèch li te konsidere tren k ap deplase nan vitès limyè a, nou gen dwa tou - pou rezon ki fè yon eksperyans panse - fè sipozisyon ki pi wo a.

Atòm platonik

Platon, youn nan pi gwo lespri nan antikite, te dekri atòm yo nan ki eleman yo te dwe konpoze nan dyalòg Timachos la. Fòmasyon sa yo te gen fòm polièd regilye (solid platonik). Kidonk, tetraèd se te yon atòm dife (tankou pi piti a ak pi temèt), oktaèd la se te yon atòm lè, ak ikozaèd se te yon atòm dlo (tout solid yo gen mi triyang ekilateral). Yon kib kare se yon atòm nan tè a, ak yon dodekaèd pentagòn se yon atòm nan yon eleman ideyal - etè selès la (8).