Гипотеза Авогадро

Гипотеза Авогадро

Д. Дальтон не видел различия между химическим элементом и простым веществом. Поэтому его теория столкнулась вскоре с серьезным затруднением.

31 декабря 1808 г. французский исследователь Жозеф Луи Гей Люссак сообщил об открытии закона простых объемных отношений, гласившего, что 

объемы газов, вступивших в химическую реакцию, и объемы получившихся в результате этой реакции газообразных веществ относятся между собой как небольшие целые числа.

Логично было предположить, что за простотой отношений между объемами скрывается какое-то общее для всех газов свойство. Однако ни Д. Дальтон, ни Я. Берцелиус, которые считались в то время наиболее авторитетными химиками, не смогли объяснить новый закон на основе атомистических представлений и не сделали из него правильных выводов. Более того, Д. Дальтон в течение длительного времени вообще игнорировал существование закона простых объемных отношений.

Выход из создавшегося положения был найден итальянским физиком Амедео Авогадро, который в 1811 г. показал, что закон простых объемных отношений и теория Дальтона прекрасно дополняют друг друга, если принять следующие два положения:

1. Атомы одного и того же элемента могут соединяться в молекулы.

2. В равных объемах любых газов содержится равное число молекул (гипотеза Авогадро).

Проанализировав экспериментальные работы Ж. Гей Люссак, Д. Дальтон, Я. Берцелиус и некоторых других ученых, А. Авогадро установил двухатомность молекул простых газов (О2, Н2, N2, Сl2) и правильный состав молекул воды Н2O, метана СН4, этилена С2Н4 и кремнезема SiO2. Однако из-за большой путаницы в терминологии гипотеза Авогадро не была понята его современниками. В то время слова «атом» и «молекула», «атомная масса» и «эквивалент» употреблялись большинством ученых как синонимы. Сам А. Авогадро называл атомы «элементарными молекулами», «парциальными молекулами» и «полумолекулами», что затрудняло правильное понимание его учения. Сыграла свою роль также позиция Д. Дальтона и Я. Берцелиуса, которые упорно отрицали возможность существования молекул, состоящих из одинаковых атомов.

Пользоваться гипотезой Авогадро для определения молекулярных масс простых и сложных веществ химики начали примерно с середины пятидесятых годов прошлого века в связи с бурным развитием органической химии. К этому времени было уже известно, что пары фосфора и серы образованы многоатомными молекулами 4S6) и что аномальная плотность пара некоторых сложных веществ, например хлорида аммония, серной кислоты и пентахлорида фосфора, обусловлена их термической диссоциацией: NH4C1NH3 + HCl H2SO4⇄H2O + SO_ PCl5⇄PCl3 + Cl2

Относительные атомные массы элементов

Элементы Атомная масса
По расчетам

Канниццаро

Современное

значение

Калий 39 39,10
Натрий 23 22,99
Серебро 108 107,87
Золото 196,34 196,97
Ртуть 200 200,59
Медь 63 63,55
Цинк 60 65,38
Свинец 207 207,2
Железо 56 55,85
Марганец 55 54,94
Олово 117,6 118,69
Платина 197 195,09
Кальций 40 40,08
Магний 24 24,31
Барий 137 137,34
Бор 11 10,81
Титан 56 47,90
Кремний 28 28,09
Цирконий 89 91,22
Алюминий 27 26,98
Хром 53 51,996

В 1858 г. выдающийся итальянский ученый и революционер Станислао Канниццаро опубликовал в журнале «Nuovo Cimento» статью под названием «Краткий очерк курса химической философии», в которой проанализировал развитие важнейших понятий химии в первой половине XIX в. Рассмотрев экспериментальные и теоретические работы Д. Дальтона, Ж. Гей-Люссака, А. Авогадро, Я. Берцелиуса и некоторых других ученых, он пришел к выводу о правильности идей Авогадро и показал принципиальное различие между атомной и молекулярной массами простых веществ. Опираясь на гипотезу Авогадро, С. Канниццаро рассчитал относительные атомные массы двадцати одного элемента (табл. 1).

Взгляды С. Канниццаро получили полное признание на первом Международном конгрессе химиков, состоявшемся в 1860 г. в г. Карлсруэ (Великое герцогство Баден). Участники конгресса четко разграничили понятия атома и молекулы, установили единую химическую терминологию и приняли новую систему атомных масс, в основе которой лежала гипотеза Авогадро. Достигнутое учеными единство взглядов по основным спорным вопросом времени явилось главной предпосылкой возникновения теории химического строения (1861) и периодической системы элементов (1869).

Статья на тему Гипотеза Авогадро