Uban sa usa ka atomo sa mga katuigan - bahin 1

Ang katapusan nga siglo kanunay nga gitawag nga "edad sa atomo". Nianang dili kaayo layo nga panahon, ang paglungtad sa "mga tisa" nga naglangkob sa kalibutan sa atong palibot napamatud-an sa katapusan, ug ang mga pwersa nga natulog niini gibuhian. Ang ideya sa atomo mismo, bisan pa, adunay usa ka taas nga kasaysayan, ug ang istorya sa kasaysayan sa kahibalo sa istruktura sa butang dili masugdan kung dili sa mga pulong nga nagtumong sa karaan.

1. Usa ka tipik sa fresco ni Raphael nga "The School of Athens", nga naghulagway kang Plato (sa tuo, ang pilosopo adunay mga bahin ni Leonardo da Vinci) ug Aristotle

"Karaan na nga..."

… ang mga pilosopo nakahinapos nga ang tanang kinaiyahan naglangkob sa dili mamatikdan nga gagmay nga mga partikulo. Siyempre, niadtong panahona (ug sa dugay nga panahon human niana) ang mga siyentipiko walay kahigayonan sa pagsulay sa ilang mga pangagpas. Sila usa lamang ka pagsulay sa pagpatin-aw sa mga obserbasyon sa kinaiyahan ug pagtubag sa pangutana: "Mahimo bang madugta ang butang hangtod sa hangtod, o adunay katapusan sa fission?«

Gihatag ang mga tubag sa lain-laing mga kultural nga mga sirkulo (labi na sa karaang India), apan ang pag-uswag sa siyensya naimpluwensyahan sa mga pagtuon sa mga pilosopo sa Gresya. Sa miaging tuig nga holiday nga mga isyu sa "Young Technician", ang mga magbabasa nakakat-on mahitungod sa mga siglo-daan nga kasaysayan sa pagkadiskobre sa mga elemento ("Mga Kakuyaw sa mga Elemento", MT 7-9/2014), nga nagsugod usab sa Karaang Gresya. Balik sa ika-XNUMX nga siglo BC, ang panguna nga sangkap nga gigikanan sa butang (elemento, elemento) gipangita sa lainlaing mga sangkap: tubig (Thales), hangin (Anaximenes), kalayo (Heraclitus) o yuta (Xenophanes).

Si Empedocles nagpasig-uli kanilang tanan, nga nagpahayag nga ang butang naglangkob dili sa usa, kondili sa upat ka elemento. Si Aristotle (1st century BC) midugang og laing sulundon nga substansiya - ether, nga nagpuno sa tibuok uniberso, ug nagpahayag sa posibilidad sa pagbag-o sa mga elemento. Sa laing bahin, ang Yuta, nga nahimutang sa sentro sa uniberso, naobserbahan sa langit, nga kanunay nga wala mausab. Salamat sa awtoridad ni Aristotle, kini nga teorya sa istruktura sa butang ug ang kinatibuk-an giisip nga husto sa sobra sa duha ka libo ka tuig. Nahimong, taliwala sa ubang mga butang, ang sukaranan sa pag-uswag sa alchemy, ug busa sa chemistry mismo (XNUMX).

2. Bust ni Democritus ni Abdera (460-370 BC)

Bisan pa, lain nga pangagpas ang gihimo usab nga managsama. Si Leucippus (ika-XNUMX nga siglo BC) nagtuo nga ang butang gilangkuban sa gamay kaayo nga mga partikulo naglihok sa usa ka vacuum. Ang mga panglantaw sa pilosopo gimugna sa iyang estudyante - Democritus sa Abdera (c. 460-370 BC) (2). Iyang gitawag ang “mga bloke” nga naglangkob sa materya nga mga atomo (Greek atomos = indivisible). Siya nangatarungan nga sila dili mabahin ug dili mausab, ug ang ilang gidaghanon sa uniberso kanunay. Ang mga atomo molihok sa usa ka vacuum.

Kanus-a mga atomo sila konektado (sa usa ka sistema sa mga kaw-it ug mga mata) - ang tanan nga mga matang sa mga lawas naporma, ug sa diha nga sila nahimulag gikan sa usag usa - ang mga lawas malaglag. Nagtuo si Democritus nga adunay walay kinutuban nga mga matang sa mga atomo, lainlain ang porma ug gidak-on. Ang mga kinaiya sa mga atomo nagtino sa mga kabtangan sa usa ka substansiya, pananglitan, ang tam-is nga dugos gilangkoban sa hamis nga mga atomo, ug ang maaslom nga suka gilangkoban sa mga angular; Ang puti nga mga lawas nagporma og hamis nga mga atomo, ug ang itom nga mga lawas nagporma og mga atomo nga adunay gahi nga nawong.

Ang paagi sa pagdugtong sa materyal makaapekto usab sa mga kabtangan sa butang: sa mga solido, ang mga atomo hugot nga kasikbit sa usag usa, ug sa humok nga mga lawas sila nahimutang nga luag. Ang quintessence sa mga panan-aw ni Democritus mao ang pahayag: "Sa tinuud, adunay kahaw-ang ug mga atomo, ang tanan usa ka ilusyon."

Sa ulahing mga siglo, ang mga panglantaw ni Democritus naugmad sa sunodsunod nga mga pilosopo, ang pipila ka mga pakisayran makita usab sa mga sinulat ni Plato. Si Epicurus - usa sa mga mipuli - mituo pa gani niana mga atomo kini naglangkob sa mas gagmay nga mga sangkap ("elementarya nga mga partikulo"). Bisan pa, ang atomistic nga teorya sa istruktura sa butang nawala sa mga elemento ni Aristotle. Ang yawe—kaniadto—nakaplagan sa kasinatian. Hangtud nga adunay mga himan aron makumpirma ang paglungtad sa mga atomo, ang mga pagbag-o sa mga elemento dali nga naobserbahan.

Pananglitan: kung ang tubig gipainit (bugnaw ug basa nga elemento), nakuha ang hangin (init ug basa nga alisngaw), ug ang yuta nagpabilin sa ilawom sa sudlanan (bugnaw ug uga nga ulan sa mga sangkap nga natunaw sa tubig). Ang nawala nga mga kabtangan - kainit ug uga - gihatag sa kalayo, nga nagpainit sa sudlanan.

Invariance ug makanunayon gidaghanon sa mga atomo gisupak usab nila ang mga obserbasyon, tungod kay ang mga mikrobyo gihunahuna nga "gikan sa wala" hangtod sa ika-XNUMX nga siglo. Ang mga panan-aw ni Democritus wala maghatag ug bisan unsang basehanan sa mga eksperimento sa alkemikal nga may kalabotan sa pagbag-o sa mga metal. Lisod usab ang paghanduraw ug pagtuon sa walay kinutuban nga mga matang sa mga atomo. Ang teoriya sa elementarya daw mas simple ug mas makapakombinsir nga nagpatin-aw sa naglibot nga kalibotan.

3. Hulagway ni Robert Boyle (1627–1691) ni J. Kerseboom.

Pagkapukan ug pagkatawo pag-usab

Sulod sa mga siglo, ang atomic theory nagbarug nga lahi sa mainstream science. Bisan pa, wala siya sa katapusan namatay, ang iyang mga ideya naluwas, nga nakaabot sa mga siyentipiko sa Europe sa porma sa Arabiko nga pilosopikal nga mga hubad sa karaang mga sinulat. Sa pag-uswag sa kahibalo sa tawo, ang mga pundasyon sa teorya ni Aristotle nagsugod sa pagkahugno. Ang heliocentric nga sistema ni Nicolaus Copernicus, ang unang mga obserbasyon sa mga supernova (Tycho de Brache) nga mitumaw gikan sa bisan asa, ang pagkadiskobre sa mga balaod sa paglihok sa mga planeta (Johannes Kepler) ug ang mga bulan sa Jupiter (Galileo) nagpasabot nga sa ikanapulo ug unom ug ikanapulo ug pito. kasiglohan, ang mga tawo mihunong sa pagkinabuhi ilalom sa langit nga wala mausab sukad sa sinugdan sa kalibotan . Sa yuta, usab, mao ang katapusan sa mga panglantaw ni Aristotle.

Ang mga siglo-daan nga pagsulay sa mga alchemist wala magdala sa gipaabot nga mga resulta - napakyas sila sa paghimo sa ordinaryong mga metal ngadto sa bulawan. Nagkadaghan ang mga siyentipiko nga nagduhaduha sa pagkaanaa sa mga elemento sa ilang kaugalingon, ug nahinumdom sa teorya ni Democritus.

4. Ang eksperimento sa 1654 sa Magdeburg hemispheres nagpamatuod sa pagkaanaa sa vacuum ug atmospheric pressure (16 ka kabayo dili makaguba sa silingang mga hemisphere diin ang hangin gipagula!)

Si Robert Boyle niadtong 1661 mihatag ug praktikal nga kahulogan sa kemikal nga elemento ingong usa ka substansiya nga dili mabungkag ngadto sa mga sangkap niini pinaagi sa pagtuki sa kemikal (3). Nagtuo siya nga ang butang naglangkob sa gagmay, solido ug dili mabahin nga mga partikulo nga lainlain ang porma ug gidak-on. Sa paghiusa, kini nahimong mga molekula sa kemikal nga mga compound nga naglangkob sa butang.

Gitawag ni Boyle kining gagmay nga mga partikulo nga corpuscles, o "corpuscles" (usa ka diminutive sa Latin nga pulong nga corpus = lawas). Ang mga panan-aw ni Boyle sa walay duhaduha naimpluwensyahan sa pag-imbento sa vacuum pump (Otto von Guericke, 1650) ug ang pagpaayo sa mga piston pump alang sa pag-compress sa hangin. Ang paglungtad sa usa ka haw-ang ug ang posibilidad sa pagbag-o sa gilay-on (ingon nga resulta sa kompresiyon) tali sa mga partikulo sa hangin nagpamatuod pabor sa teorya sa Democritus (4).

Ang labing bantugan nga siyentista niadtong panahona, si Sir Isaac Newton, usa usab ka atomic scientist. (5). Pinasukad sa mga panan-aw ni Boyle, nagbutang siya usa ka hypothesis bahin sa pagsagol sa lawas ngadto sa dagkong mga pormasyon. Imbis sa karaan nga sistema sa mga eyelet ug mga kaw-it, ang ilang paghigot - kung giunsa pa - pinaagi sa grabidad.

5. Hulagway ni Sir Isaac Newton (1642-1727), ni G. Kneller.

Busa, gihiusa ni Newton ang mga interaksyon sa tibuok Uniberso - usa ka puwersa ang nagkontrolar sa paglihok sa mga planeta ug sa istruktura sa pinakagamay nga sangkap sa butang. Ang siyentista nagtuo nga ang kahayag naglangkob usab sa mga corpuscles.

Karon nahibal-an namon nga siya "tunga sa tuo" - daghang mga interaksyon tali sa radiation ug butang ang gipatin-aw sa dagan sa mga photon.

Ang chemistry moabut sa pagdula

Hangtud hapit sa katapusan sa ika-XNUMX nga siglo, ang mga atomo ang katungod sa mga pisiko. Bisan pa, kini ang kemikal nga rebolusyon nga gipasiugdahan ni Antoine Lavoisier nga naghimo sa ideya sa granular nga istruktura sa butang nga gidawat sa kadaghanan.

Ang pagkadiskobre sa komplikadong gambalay sa karaang mga elemento - tubig ug hangin - sa kataposan nanghimakak sa teoriya ni Aristotle. Sa katapusan sa ika-XNUMX nga siglo, ang balaod sa konserbasyon sa masa ug ang pagtuo sa imposibilidad sa pagbag-o sa mga elemento wala usab hinungdan sa pagsupak. Ang mga timbangan nahimong sumbanan nga kagamitan sa laboratoryo sa kemikal.

6. John Dalton (1766-1844)

Salamat sa paggamit niini, namatikdan nga ang mga elemento naghiusa sa usag usa, nga nagporma sa pipila nga mga kemikal nga compound sa kanunay nga mga proporsyon sa masa (bisan pa sa ilang gigikanan - natural o artipisyal nga nakuha - ug ang pamaagi sa synthesis).

Kini nga obserbasyon nahimong dali nga ipasabut kung atong hunahunaon nga ang butang naglangkob sa dili mabahin nga mga bahin nga naglangkob sa usa ka tibuuk. mga atomo. Ang tiglalang sa modernong teorya sa atomo, si John Dalton (1766-1844) (6), misunod niini nga dalan. Usa ka siyentista sa 1808 nag-ingon nga:

1. Ang mga atomo dili madugta ug dili mausab (kini, siyempre, nagpugong sa posibilidad sa mga pagbag-o sa alchemical).
2. Ang tanan nga butang gilangkoban sa dili mabahin nga mga atomo.
3. Ang tanan nga mga atomo sa usa ka gihatag nga elemento managsama, nga mao, sila adunay parehas nga porma, masa ug mga kabtangan. Bisan pa, ang lainlaing mga elemento gilangkoban sa lainlaing mga atomo.
4. Sa kemikal nga mga reaksiyon, ang paagi lamang sa pagdugtong sa mga atomo nagbag-o, gikan diin ang mga molekula sa kemikal nga mga compound gitukod - sa pipila ka proporsiyon (7).

Ang laing nadiskobrehan, base usab sa pag-obserbar sa dagan sa mga kausaban sa kemikal, mao ang pangagpas sa Italyano nga pisiko nga si Amadeo Avogadro. Ang siyentista nakahinapos nga ang parehas nga gidaghanon sa mga gas ubos sa parehas nga kondisyon (presyon ug temperatura) adunay parehas nga gidaghanon sa mga molekula. Kini nga pagkadiskobre nagpaposible sa pagtukod sa mga pormula sa daghang kemikal nga mga compound ug pagtino sa mga masa mga atomo.

7. Atomic nga mga simbolo nga gigamit ni Dalton (New System of Chemical Philosophy, 1808)

8. Platonic solids - mga simbolo sa mga atomo sa karaang "mga elemento" (Wikipedia, awtor: Maxim Pe)

Pila ka beses putlon?

Ang pagtunga sa ideya sa atomo nalangkit sa pangutana: "Aduna bay katapusan sa pagbahin sa butang?". Pananglitan, magkuha kita usa ka mansanas nga adunay diyametro nga 10 cm ug usa ka kutsilyo ug magsugod sa paghiwa sa prutas. Una, sa katunga, unya katunga sa usa ka mansanas ngadto sa duha pa ka bahin (parallel sa miaging cut), ug uban pa Human sa pipila ka mga higayon, siyempre, kita mahuman, apan walay makapugong kanato sa pagpadayon sa eksperimento sa imahinasyon sa usa ka atomo? Usa ka libo, usa ka milyon, tingali labaw pa?

Human makakaon sa usa ka hiniwa nga mansanas (lami!), Atong sugdan ang mga kalkulasyon (kadtong nahibal-an ang konsepto sa usa ka geometric nga pag-uswag adunay gamay nga problema). Ang una nga dibisyon maghatag kanamo og katunga sa prutas nga adunay gibag-on nga 5 cm, ang sunod nga pagputol maghatag kanamo og usa ka hiwa nga adunay gibag-on nga 2,5 cm, ug uban pa ... 10 nga gibunalan! Busa, ang "dalan" sa kalibutan sa mga atomo dili taas.

*) Gamit ug kutsilyo nga walay kataposang nipis nga sulab. Sa tinuud, ang ingon nga butang wala maglungtad, apan tungod kay gikonsiderar ni Albert Einstein sa iyang panukiduki ang mga tren nga naglihok sa katulin sa kahayag, gitugotan usab kami - alang sa mga katuyoan sa usa ka eksperimento sa panghunahuna - sa paghimo sa naa sa ibabaw nga pangagpas.

Platonic nga mga atomo

Si Plato, usa sa labing bantogang mga hunahuna sa kakaraanan, naghubit sa mga atomo diin ang mga elemento pagakomposo sa Timachos dialogue. Kini nga mga porma adunay porma sa regular nga polyhedra (Platonic solids). Busa, ang tetrahedron maoy usa ka atomo sa kalayo (ingon nga ang kinagamyan ug ang labing dali moalisngaw), ang octahedron maoy usa ka atomo sa hangin, ug ang icosahedron maoy usa ka atomo sa tubig (ang tanang mga solido adunay mga bungbong nga managsamang triyanggulo). Ang usa ka cube sa mga kuwadrado usa ka atomo sa yuta, ug ang dodecahedron sa mga pentagons usa ka atomo sa usa ka sulundon nga elemento - ang celestial ether (8).