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阿伏伽德罗的分子假说|阿伏伽德罗|约翰·道尔顿|化学|盖·吕萨克|一氧化氮

 禅心同尘 2022-02-27
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“近代化学之父”英国化学家约翰·道尔顿(John Dalton,1766-1844)在1808 年和1810 年出版的《化学哲学的新体系》(A New System of Chemical Philosophy)上、下二册中提出了他的化学原子学说
道尔顿的化学原子学说包含了以下的假设:
1. 所有的物质均由不可分割的原子所组成。
2. 任一元素的原子性质,包括重量,都完全相同。
3. 不同元素的原子重量不同。
4. 在所有化学反应中,所有原子都保持原貌,不会消失。
此外,道尔顿亦提出“最简法则”(rule of greatest simplicity),作为原子间化学结合的准则:原子A和原子B结合时,会以力求简单为依据,而从最简单方式依序如下出现:1个A和1个B的双元化合物;1个A和2个B或2个A 和1个B 的三元化合物等。因此,如果A和B只有一种结合方式,则一定是双元结构(比如当时道尔顿认为水的分子式是HO),这一假说很快就遇到了挑战。
约翰·道尔顿
化法国著名的物理学家、化学家盖·吕萨克(Joseph Louis Gay-Lussac,1778—1850)在一次气体实验中,在容器里充满等体积的氮气和氧气,让混合物通过电火花,于是产生了新的一氧化氮气体,他发现,1体积的氧气和1体积的氮气经化合产生了2体积的一氧化氮。在研究许多不同气体之间的反应之后,他发现参加反应的气体体积和反应生成的气体体积之间总是存在简单的比例关系。在反复实验的基础上,盖·吕萨克得出“同温同压下,相同体积的任何气体含有相同数目的原子。
这个结论道尔顿却不能接受,根据道尔顿的“最简法则”,原子A和原子B结合时,会得到含有一个A和B的双元化合物。那为什么1体积的氧气和1体积的氮气经化合产生了2体积的一氧化氮,而不是1体积,难道每个一氧化氮原子中只含有半个氮原子和半个氧原子?这与原子不可分割的观点简直势不两立。这是怎么回事呢?
在氧气氮气的反应中,道尔顿和卢萨克的观点互相矛盾
意大利化学家阿伏伽德罗(Amedeo Avogadro,1776—1856)敏锐地看出了问题的本质,大胆引入“分子”的概念,他认为只要假设氧气和氮气都是含两个原子的分子组成,那么生成的一氧化氮的体积必为这两种体积的两倍。
1811年,阿伏伽德罗提出了他的“分子学说”,主要观点为:
1、 所有原子是参加化学反应的最小质点,而分子是游离状态下单质和化合物的最小质点;
2、 分子是由原子组成的;
3、 单质的分子是由相同元素的原子组成,化合物的分子则由不同元素的原子组成。
他还提出著名的阿伏伽德罗定律:“在相同的温度和压力下,同体积的气体。含有相同数目的分子。”
阿伏伽德罗
然而阿伏伽德罗的分子假说在很长一段时间内未受到化学界和物理学界的重视。直到1860年,在德国著名化学家凯库勒的建议下,在德国卡尔斯鲁厄召开了第一次国际化学大会,来自十几个国家的140多位化学家参加了会议。会上意大利化学家、阿伏伽德罗的同乡康尼查罗(Stanislao Cannizzaro, 1826—1910)一再提出让大家重视阿伏伽德罗的分子学说,并运用许多研究成果证实了阿伏伽德罗分子学说的必要性和合理性。
自此,阿伏伽德罗学说才被化学界所接受。人们为了纪念阿伏伽德罗,把“1 mol任何物质中含有的微粒数”称为“阿伏伽德罗常数
阿伏伽德罗常数 ≈ 6.02×10的23次方
(一个对日常生活来说非常大的数值)
小问题
阿伏伽德罗常数,这个如雷贯耳的数字是化学家们一拍脑门想出来的吗?它是怎么算/测出来的呢?

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