Mat engem Atom duerch d'Zäiten - Deel 1

Dat lescht Joerhonnert gëtt dacks als "Alter vum Atom" bezeechent. Zu där net ze wäiter Zäit ass d'Existenz vun den "Zille", déi d'Welt ronderëm eis ausmaachen, endlech bewisen, an d'Kräften, déi an hinnen dormant sinn, goufen entlooss. D'Iddi vum Atom selwer huet awer eng ganz laang Geschicht, an d'Geschicht vun der Geschicht vum Wëssen iwwer d'Struktur vun der Matière kann net anescht ugefaang ginn wéi mat Wierder, déi op d'Antikitéit bezéien.

1. E Fragment vum Raphael sengem Fresko "D'Schoul vun Athen", deen de Platon duerstellt (riets huet de Philosoph d'Features vum Leonardo da Vinci) an den Aristoteles.

"Schon al ..."

... d'Philosophe koumen zur Conclusioun, datt d'ganz Natur aus onmerkbar klengen Partikelen besteet. Natierlech, zu där Zäit (a fir eng laang Zäit duerno) war et kee Wee fir Wëssenschaftler hir Viraussetzungen ze testen. Si waren nëmmen e Versuch d'Beobachtungen vun der Natur z'erklären an d'Fro ze beäntweren: "Kann Matière onbestëmmt zerfall, oder gëtt et en Enn vun der Spärung?«

Äntwerte goufen a verschiddene kulturelle Kreesser (haaptsächlech am antike Indien) gegeben, awer d'Entwécklung vun der Wëssenschaft gouf vun de Studien vu griichesche Philosophen beaflosst. An de leschte Joer Vakanzenausgaben vum "Young Technician" hunn d'Lieser iwwer d'Joerhonnerte-al Geschicht vun der Entdeckung vun Elementer geléiert ("Dangers with the Elements", MT 7-9/2014), déi och am antike Griicheland ugefaang huet. Am XNUMX. Jorhonnert v.

Den Empedokles huet se all versöhnt, erkläert datt d'Matière net aus engem, mee aus véier Elementer besteet. Joerhonnert v. Op der anerer Säit gouf d'Äerd, déi am Zentrum vum Universum läit, vum Himmel observéiert, deen ëmmer onverännert war. Dank der Autoritéit vum Aristoteles gouf dës Theorie vun der Struktur vun der Matière an der ganzer fir méi wéi zweedausend Joer als korrekt ugesinn. Ginn ënner anerem d'Basis fir d'Entwécklung vun der Alchimie, an dofir vun der Chimie selwer (1).

2. Bust vum Democritus vun Abdera (460-370 v.

Eng aner Hypothese gouf awer och parallel entwéckelt. De Leucippus (XNUMXth Joerhonnert v ganz kleng Partikelen an engem Vakuum bewegt. D'Meenungen vum Philosoph goufen vu sengem Student entwéckelt - Democritus vun Abdera (c. 460-370 v. Chr.) (2). Hien huet d'"Blöcke" genannt, déi Matière Atomer ausmaachen (griichesch Atomos = ondeelbar). Hien huet argumentéiert datt se ondeelbar an onverännert sinn, an datt hir Zuel am Universum konstant ass. Atomer bewegen an engem Vakuum.

Wéini Atomer si sinn ugeschloss (duerch e System vun Haken an Aen) - all Zorte vu Kierper ginn geformt, a wann se vuneneen getrennt sinn - ginn d'Kierper zerstéiert. Den Democritus huet gegleeft datt et onendlech vill Aarte vun Atomer sinn, déi sech a Form a Gréisst ënnerscheeden. D'Charakteristiken vun Atomer bestëmmen d'Eegeschafte vun enger Substanz, zum Beispill, séiss Hunneg besteet aus glaten Atomer, a sauer Esseg besteet aus Wénkel; wäiss Kierper bilden glat Atomer, a schwaarz Kierper bilden Atomer mat enger rauer Uewerfläch.

D'Aart a Weis wéi d'Material verbonnen ass, beaflosst och d'Eegeschafte vun der Matière: a Feststoffer sinn Atomer enk niefteneen, an a mëlle Kierper leien se locker. D'Quintessens vun de Meenungen vum Democritus ass d'Ausso: "Tatsächlech gëtt et nëmmen Leedung an Atomer, alles anescht ass eng Illusioun."

A spéider Joerhonnerte goufen d'Meenungen vum Democritus vu successive Philosophen entwéckelt, e puer Referenze ginn och an de Schrëfte vum Platon fonnt. Den Epicurus - ee vun den Nofolger - huet dat souguer gegleeft Atomer si besteet aus nach méi klenge Komponenten ("Elementarpartikelen"). Wéi och ëmmer, d'atomistesch Theorie vun der Struktur vun der Matière verluer un d'Elementer vum Aristoteles. De Schlëssel - schonn deemools - gouf an der Erfahrung fonnt. Bis et Tools goufe fir d'Existenz vun Atomer ze bestätegen, goufen d'Transformatiounen vun Elementer liicht observéiert.

Zum Beispill: wann Waasser erhëtzt gouf (kalt a naass Element), gouf d'Loft kritt (waarm a naass Damp), an de Buedem blouf um Enn vum Schiff (kal an dréchen Ausfäll vu Substanzen, déi am Waasser opgeléist sinn). Déi fehlend Eegeschafte - Hëtzt an Trockenheet - goufen duerch Feier geliwwert, wat d'Schëff erhëtzt huet.

Invarianz a konstant Zuel vun Atomer si hunn och Observatioune widdersprécht, well d'Mikroben bis zum XNUMX. Joerhonnert "aus näischt" entstinn. D'Meenungen vum Democritus hunn keng Basis fir alchemesch Experimenter am Zesummenhang mat der Transformatioun vu Metalle geliwwert. Et war och schwéier déi onendlech Varietéit vun Aarte vun Atomer virzestellen an ze studéieren. Déi elementar Theorie schéngt vill méi einfach a méi iwwerzeegend d'Ëmgéigend erkläert.

3. Portrait of Robert Boyle (1627–1691) vum J. Kerseboom.

Hierscht a Wiedergebuert

Zënter Jorhonnerte steet d'Atomtheorie vun der Mainstream Wëssenschaft ausser. Wéi och ëmmer, si ass net endlech gestuerwen, hir Iddien hunn iwwerlieft, europäesch Wëssenschaftler a Form vun arabesche philosopheschen Iwwersetzunge vun antike Schrëften erreecht. Mat der Entwécklung vum mënschleche Wëssen hunn d'Fundamenter vun der Aristoteles Theorie ugefaang ze zerbriechen. Den heliozentresche System vum Nicolaus Copernicus, déi éischt Observatioune vu Supernovaen (Tycho de Brache), déi aus néierens entstane sinn, d'Entdeckung vun de Bewegungsgesetzer vun de Planéiten (Johannes Kepler) an de Jupitermounde (Galileo) huet gemengt, datt am siechzéngten a siwwenzéngten. Joerhonnert hunn d'Leit opgehalen ënner dem Himmel ze liewen onverännert vum Ufank vun der Welt. Och op der Äerd war d'Enn vun de Meenungen vum Aristoteles.

Joerhonnert-al Versuche vun Alchemisten hunn net déi erwaart Resultater bruecht - si hunn net gewéinlech Metaller a Gold ëmgewandelt. Méi a méi Wëssenschaftler hunn d'Existenz vun den Elementer selwer a Fro gestallt, an erënneren un d'Theorie vum Democritus.

4. D'Experiment vun 1654 mat de Magdeburger Hemisphären huet d'Existenz vu Vakuum an Atmosphärendrock bewisen (16 Päerd kënnen d'Nopeschhallefkugel net briechen, aus deenen d'Loft erausgepompelt gouf!)

De Robert Boyle huet am Joer 1661 eng praktesch Definitioun vun engem chemeschen Element als Substanz ginn, deen duerch chemesch Analyse net a seng Komponenten ofgebrach ka ginn (3). Hien huet gegleeft datt d'Matière aus klenge, festen an ondeelbare Partikelen besteet, déi sech a Form a Gréisst ënnerscheeden. Kombinéieren, bilden se Moleküle vu chemesche Verbindungen déi Matière ausmaachen.

De Boyle huet dës kleng Partikelen Korpuskler genannt, oder "Korpuskler" (en Diminutiv vum laténgesche Wuert Corpus = Kierper). Dem Boyle seng Meenung waren ouni Zweifel beaflosst vun der Erfindung vun der Vakuumpompel (Otto von Guericke, 1650) an der Verbesserung vu Kolbenpompelen fir d'Loftkompressioun. D'Existenz vun engem Vakuum an d'Méiglechkeet d'Distanz z'änneren (als Resultat vun der Kompressioun) tëscht Loftpartikelen huet zugonschte vun der Theorie vum Democritus (4) bewisen.

De gréisste Wëssenschaftler vun der Zäit, Sir Isaac Newton, war och en Atomwëssenschaftler. (5). Baséierend op d'Meenungen vum Boyle huet hien eng Hypothese iwwer d'Fusioun vum Kierper a gréissere Formatiounen virgestallt. Amplaz vum antike System vun Eyelets an Haken, war hir Bindung - wéi soss - duerch Schwéierkraaft.

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

Also huet Newton d'Interaktiounen am ganzen Universum vereenegt - eng Kraaft kontrolléiert souwuel d'Bewegung vun de Planéiten wéi och d'Struktur vun de klengste Komponente vun der Matière. De Wëssenschaftler huet gegleeft datt d'Liicht och aus Korpuskelen besteet.

Haut wësse mer datt hien "hallef richteg" war - vill Interaktiounen tëscht Stralung a Matière ginn duerch de Flux vu Photonen erkläert.

Chimie kënnt an d'Spill

Bis bal d'Enn vum XNUMXth Joerhonnert waren Atomer d'Prérogativ vun de Physiker. Wéi och ëmmer, et war déi chemesch Revolutioun, déi vum Antoine Lavoisier initiéiert gouf, déi d'Iddi vun der granulärer Struktur vun der Matière allgemeng akzeptéiert huet.

D'Entdeckung vun der komplexer Struktur vun den antiken Elementer - Waasser a Loft - huet endlech dem Aristoteles seng Theorie refuséiert. Um Enn vum XNUMX. Joerhonnert huet d'Gesetz vum Conservatioun vun der Mass an de Glawen un d'Onméiglechkeet vun der Transformatioun vun Elementer och keng Contestatiounen verursaacht. Skalen sinn Standardausrüstung am chemesche Laboratoire ginn.

6. John Dalton (1766-1844)

Dank senger Notzung gouf bemierkt datt d'Elementer matenee verbannen, verschidde chemesch Verbindungen a konstante Masseproportiounen bilden (egal vun hirer Hierkonft - natierlech oder kënschtlech kritt - an d'Method vun der Synthese).

Dës Observatioun ass liicht explizéiert ginn, wa mir unhuelen datt Matière aus ondeelbaren Deeler besteet, déi en eenzegt Ganzt ausmaachen. Atomer. De Schëpfer vun der moderner Theorie vum Atom, John Dalton (1766-1844) (6), huet dëse Wee gefollegt. E Wëssenschaftler am Joer 1808 sot datt:

1. Atomer sinn onverständlech an onverännerbar (dëst huet natierlech d'Méiglechkeet vun alchemeschen Transformatiounen ausgeschloss).
2. All Matière besteet aus ondeelbaren Atomer.
3. All Atomer vun engem bestëmmten Element sinn d'selwecht, dat heescht, si hunn déiselwecht Form, Mass an Eegeschaften. Wéi och ëmmer, verschidden Elementer besteet aus verschiddenen Atomer.
4. Bei chemesche Reaktiounen ännert sech nëmmen de Wee fir Atomer ze verbannen, aus deenen Moleküle vu chemesche Verbindunge gebaut ginn - a bestëmmte Proportiounen (7).

Eng aner Entdeckung, och baséiert op der Observatioun vum Verlaf vu chemesche Verännerungen, war d'Hypothese vum italienesche Physiker Amadeo Avogadro. De Wëssenschaftler ass zu der Conclusioun komm, datt gläiche Volumen vu Gasen ënner de selwechte Bedéngungen (Drock an Temperatur) déi selwecht Unzuel u Molekülen enthalen. Dës Entdeckung huet et méiglech gemaach d'Formelen vu ville chemesche Verbindungen ze etabléieren an d'Massen ze bestëmmen Atomer.

7. Atomsymboler benotzt vum Dalton (New System of Chemical Philosophy, 1808)

8. Platonescht Feststoffer - Symboler vun Atomer vun antike "Elementer" (Wikipedia, Auteur: Maxim Pe)

Wéi oft ze schneiden?

D'Entstoe vun der Iddi vum Atom war mat der Fro assoziéiert: "Gëtt et en Enn vun der Divisioun vun der Matière?". Zum Beispill, loosst eis en Apel mat engem Duerchmiesser vun 10 cm an e Messer huelen a fänken un d'Fruucht ze schneiden. Als éischt, an der Halschent, dann en halleft Apel an zwee méi Deeler (parallel zum fréiere Schnëtt), etc.. No e puer Mol wäerte mir natierlech fäerdeg sinn, awer näischt verhënnert datt mir d'Experiment an der Phantasie vun engem Atom weiderféieren? Dausend, eng Millioun, vläicht méi?

Nodeems Dir e geschniddenen Apel iessen (lecker!), Loosst eis d'Berechnungen ufänken (déi, déi d'Konzept vun engem geometreschen Fortschrëtt kennen, hu manner Problemer). Déi éischt Divisioun wäert eis d'Halschent vun der Fruucht mat enger Dicke vu 5 cm ginn, de nächste Schnëtt gëtt eis e Scheck mat enger Dicke vun 2,5 cm, etc. ... 10 geschlagen! Dofir ass de "Wee" an d'Welt vun den Atomer net laang.

*) Benotzt e Messer mat engem onendlech dënnen Blade. Tatsächlech gëtt et esou en Objet net, mee well den Albert Einstein a senger Fuerschung als Zich ugesinn huet, déi mat der Liichtgeschwindegkeet beweegen, dierfe mir och - fir den Zweck vun engem Gedankeexperiment - déi uewe genannte Viraussetzung maachen.

Platonesch Atomer

De Platon, ee vun de gréisste Geescht vun der Antikitéit, huet am Timachos-Dialog d'Atomer beschriwwen, aus deenen d'Elementer zesummegesat sinn. Dës Formatiounen haten d'Form vu reguläre Polyhedra (platonesch Feststoffer). Also, den Tetrahedron war en Atom vum Feier (als de klengsten a liichtflüchtegsten), den Oktaëder war en Atom vun der Loft, an den Ikosaeder war en Atom vu Waasser (all Feststoffer hunn Maueren vun equilateral Dräieck). E Kubus vu Quadraten ass en Atom vun der Äerd, an en Dodecahedron vu Pentagons ass en Atom vun engem idealen Element - den Himmelsether (8).