Атомно молекулярное учение это совокупность теоретических знаний (химия, физика) с помощью которых люди пытались объяснить строение вещества.
Считалось, что все вещества состояли из — «элементы» мелкие, и более крупные «корпускулы», которые мы называем теперь молекулами.
Большой вклав в развитие науки внесли следующие ученые М. В. Ломоносов, Дж. Дальтон, А. Лавуазье, Ж. Пруст, А. Авогадро, Й. Берцелиус, Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров и многие другие.
Что такое атомно молекулярное учение
Введение количественного метода исследования и установление закона сохранения массы вещества имели огромное значение для дальнейшего развития химии.
Но прочный научный фундамент химия получила лишь после утверждения в ней атомно молекулярного учения.
Возникновение атомно молекулярного учения
Основы атомно молекулярного учения впервые были изложены М. В. Ломоносовым в 1741 году в одной из его первых работ — «Элементы математической химии», в которой он сформулировал важнейшие положения корпускулярной теории строения вещества.
Согласно представлениям Ломоносова, все вещества состоят из мельчайших «нечувствительных» частичек, физически неделимых и обладающих способностью взаимного сцепления.
Свойства веществ и прежде всего их агрегатное состояние обусловлены свойствами этих частичек; различие в свойствах веществ зависит только от различия самих частичек или способа их взаимной связи.
Ломоносов различал два вида таких частиц: более мелкие — «элементы», соответствующие атомам в современном понимании этого термина и более крупные «корпускулы», которые мы называем теперь молекулами.
По его определению, «Элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших и отличающихся от него тел. Корпускула есть собрание элементов, образующее одну малую массу».
Каждая корпускула имеет тот же состав, что и все вещество. Химически различные вещества имеют и различные по составу корпускулы.
«Корпускулы однородны, если состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединенных одинаковым образом», и «корпускулы разнородны, когда элементы их различны и соединены различным образом или в различном числе».
Из приведенных определений видно, что причиной различия веществ Ломоносов считал не только различие в составе корпускул, но и различное расположение элементов в корпускуле.
Излагая свои взгляды на строение вещества из «нечувствительных» частиц, Ломоносов особенно подчеркивал, что каждая корпускула имеет некоторые конечные, хотя и очень малые размеры, вследствие чего ее нельзя видеть, и обладает определенной массой.
Подобно всем физическим телам, корпускулы могут двигаться по законам механики; без движения корпускулы не могут сталкиваться друг с другом, отталкиваться или как-либо иначе действовать друг на друга и изменяться. Движением корпускул, в частности, объясняются такие явления, как нагревание и охлаждение тел.
Так как все изменения веществ обусловливаются движением корпускул, то химические превращения должны изучаться не только методами химии, но и методами физики и математики.
Предположения Ломоносова в те времена не могли быть проверены опытным путем из-за отсутствия точных данных о количественном составе различных сложных веществ.
Поэтому основные положения корпускулярной теории смогли найти подтверждение лишь после того, как химия прошла длительный путь развития, накопила большой опытный материал и овладела новыми методами исследования.
Взаимосвязь между объемом и давлением для кислорода
Экспериментальные данные показывают, что при уменьшении объема газа наполовину давление повышается вдвое. Как это наблюдение связано с предположениями, лежащими в основе нашей модели?
Представим себе частицы кислорода, совершающие колебательное движение между стенками сосуда Давление зависит от силы толчка, сообщаемого стенке при каждом столкновении, и от частоты столкновений.
Если объем уменьшить вдвое, оставив число частиц неизменным, то число частиц в единице объема должно удвоиться. Поэтому частота столкновений со стенками увеличится в 2 раза, а это означает, что вдвое возрастет и давление.
Итак, наша модель согласуется с наблюдением, что при уменьшении объема в 2 раза давление удваивается.
Взаимосвязь между объемом и давлением для других газов
После установления характера взаимосвязи между объемом и давлением для кислорода нас, естественно, будет интересовать, применима ли эта модель к другим газам.
Так развитие теории приводит нас к новым экспериментам, обеспечивающим непрерывное расширение наших знаний об окружающем мире. Они намного более эффективны, чем эксперименты, поставленные «наугад».
Два других газа, поведение которых интересует химика, — это аммиак и хлористый водород. Применима ли к ним наша модель в той же мере, как и к кислороду?
Чтобы узнать это, надо провести опыты, которые точно воспроизводили бы условия опытов, проведенных с кислородом приведены значения PV для 32,0 г газообразного аммиака при 0° С.
Мы видим, что и для этих двух газов при постоянной температуре значения PV постоянны. Следовательно, наша модель применима к этим газам в той же мере, как и к кислороду.
С другой стороны, для равных весовых количеств различных газов числовые значения PV неодинаковы. Так, 32.0 г кислорода при 0° С и давлении 1 атм занимают объем 22,4 л.
Аммиак, взятый в том же весовом количестве, занимает в тех же условиях объем 42.1 л, а хлористый водород — 19,6 л. Чтобы объяснить эти различия, необходимо усовершенствовать нашу модель газов.
Химики нашли, что особенности газов можно лучше объяснить, если рассматривать различные весовые количества этих газов. Выбирают такое количество газа, для которого произведение PV такое же, как и для 32,0 г кислорода.
При 0°С и давлении 1 атм 32,0 г аммиака занимают объем 42,1 л. Мы взяли слишком много аммиака-. Количество аммиака, занимающее объем 22,4 л, легко подсчитать:
Вес NH3 = 32,0(22,4/42,1)= 17,0 г
Некоторые свойства газов
Возьмем ряд пробирок и наполним их аммиаком, хлором, водородом, хлористым водородом, окисью азота, двуокисью азота и кислородом.
Два из этих газов окрашены: хлор имеем желто-зеленую окраску, а двуокись азота — красно-бурую. Пять других газов бесцветны. Бесцветные газы можно классифицировать по их раствори мости в воде. Вода быстро заполняет про бирки, наполненные аммиаком и хлористым водородом.
Эти два газа хорошо растворяются в воде. В каждой из остальных трех пробирок уровень воды повышается очень медленно, что свидетельствует о незначительной растворимости газов в воде.
Аммиак и хлористый водород растворимы в воде, но эти газы сильно различаются по другим свойствам. Например, они неодинаково действуют на лакмусовую бумагу. Влажная лакмусовая бумага в атмосфере хлористого водорода краснеет, а в атмосфере аммиака синеет.
До сих пор мы еще не установили различий между окисью азота, водородом и кислородом. Окись азота имеет специфическую особенность: это бесцветный газ на воздухе сразу же становится красно-бурым — превращается в двуокись азота. Ничего подобного не происходит ни с кислородом, ни с водородом.
Газообразные кислород и водород легко различить по их отношению к горению. Если раскаленный уголь внести в атмосферу кислорода, то он вспыхивает ярким пламенем.
Если же сильно раскаленный уголь внеси в атмосферу водорода, то либо он гаснет, либо, если водород смешан с воздухом, происходит слабый взрыв.
Таким образом, мы обнаружили, что все эти газы имеют различные свойства. Если газы состоят из частиц, то эти частицы должны различаться: частицы аммиака не могут быть похожи на частицы хлористого водорода или других газов.
Природа частиц аммиака дает ключ к пониманию свойств аммиака. Частицы, составляющие газ, определяют его химические свойства. Эти частицы столь важны для химика, что получили специальное название. Газ представляет собой совокупность частиц, называемых молекулами.