Az atomos felépítésre
utaló megfigyelések
-
Az atomelmélet kezdeti csírái már az ókori görög gondolkodók
műveiben megtalálhatók. Először négy őselemet (tűz, víz, föld és levegő)
képzeltek el, majd Démokritosz több egyforma atomról (görögül oszthatatlan)
beszélt. Kétezer éven át azonban — kísérleti tapasztalat híján — az atomelmélet
az anyag szerkezetének pusztán egy elképzelhető leírásmódja maradt.
Komolyabb eszközzé és így a vizsgálat tárgyává csak
a XVIII. századtól vált az atomelmélet. Folyamatosan
kialakult és hosszú idő után teljes lett a kinetikus elmélet, amelyet
a hőtan tárgyalásánál mi is használtunk. A kinetikus elmélet már használja
az atomos felépítést, de magukról az atomokról nem mond bővebbet.
Igazán hatásosan először a kémia segítette az atomelmélet
kialakulását, a XVIII. század végén és a XIX. században tett felfedezéseivel.
-
Lavoisier (1743-1794) már tisztázta
az elemek fogalmát, s ezek súlyarányát a vegyületekben, majd
-
Proust (1754-1826) felállította az
állandó súlyviszonyok törvényét (1801).
A kémiai elemek nem egyesíthetők vegyületekké bármilyen
arányban, hanem csak egy, a vegyületre jellemző arány szerint.
-
Röviddel utána Dalton (1766-1844)
megfogalmazta a többszörös súlyviszonyok törvényét (1803).
Ha két elem többféle arányban is képes egymással
vegyülni, akkor az egyik elem azon mennyiségei, amelyek a másik elem egy
adott mennyiségével vegyülnek, úgy viszonylanak egymáshoz, mint a kis egész
számok.
Ezt a törvényt csak az atomelmélet
segítségével lehet magyarázni, miszerint minden elem egyes atomjai azonosak,
és a különböző anyagok legkisebb egységei (molekulái) kisszámú különböző
atomból állnak.
A reagáló gázok térfogatarányai
között hasonló törvény fogalmazható meg.
-
Ezután született meg Avogadro
(1776-1856) törvénye.
Azonos nyomás, térfogat és hőmérséklet mellett
a gázok azonos számú részecskét tartalmaznak.A
molnyi mennyiségben lévő molekulák száma, amit több módszerrel is meghatároztak:
N = 6, 02 . 1023
-
Bevezették az atomsúly és a molekulasúly
fogalmát, amiket mai szóhasználattal relatív atom-, ill. molekulatömegnek
nevezünk. Meggyőző bizonyítéknak számított az atomok és molekulák létezésére
az Einstein (1879-1955) által értelmezett Brown-mozgás.
(Einstein erről szóló dolgozata azonban csak a XX. század elején, 1905-ben
jelent meg.)
Ha mikroszkóppal figyelünk füstszemcséket
levegőben vagy apró festékszemcséket folyadék felszínén, akkor azok rendezetlen,
zegzugos mozgását tapasztaljuk. A levegő, ill. a folyadék molekuláinak
véletlenszerű lökdösődése okozza a hozzájuk képest lényegesen nagyobb szemcsék
lassúbb, s így már látható mozgását. (Brown, botanikus
lévén, eredetileg virágporszemcsék mozgását észlelte mikroszkópjában 1827-ben.)
A XIX. század második felére a kinetikus
gázelmélet már tudatosan használta az atom és a molekula fogalmát. Hatalmas
sikernek számított, hogy mennyiségi összefüggéseket tudott felállítani
a mikrofizikai folyamatokra, a molekulák méretére, tömegére. Nem tudott
azonban válaszolni arra, hogyan kapcsolódnak molekulákká az atomok, s nem
mondhatott semmit az atom oszthatatlanságáról, vagy ellenkezőleg a belső
felépítéséről.
Az Atomfizika című fejezet ismerteti
hogyan fedezte fel a tudomány az eredetileg oszthatatlannak hitt atom belső
struktúráját, és hogy miképpen lehet ennek ismeretében megérteni az atomok
kapcsolódását.