Кылымдар бою атом менен - ​​1-бөлүк

Өткөн кылымды көбүнчө “атомдун доору” деп аташат. Ошол өтө эле алыс эмес убакта бизди курчап турган дүйнөнү түзгөн «кирпичтердин» бар экендиги акыры далилденди жана аларда уктап жаткан күчтөр бошотулду. Бирок атом жөнүндөгү идеянын өзү абдан узун тарыхка ээ жана материянын түзүлүшүн билүү тарыхы жөнүндөгү окуяны байыркы мезгилге тиешелүү сөздөр менен баштоо мүмкүн эмес.

1. Рафаэлдин «Афины мектеби» фрескасынын фрагменти, Платон (оң жакта философ Леонардо да Винчинин өзгөчөлүктөрү бар) жана Аристотелди чагылдырган.

"Байыркы..."

...философтор бүт табият сезилгис майда бөлүкчөлөрдөн турат деген жыйынтыкка келишкен. Албетте, ал убакта (жана андан кийин да көп убакыт бою) илимпоздор өздөрүнүн божомолдорун сынап көрүүгө мүмкүнчүлүк алышкан эмес. Алар табияттын байкоолорун түшүндүрүүгө жана суроого жооп берүүгө аракет кылышкан: "Зат чексиз чирий алабы же бөлүнүүнүн аягы барбы?«

Жооптор ар кандай маданий чөйрөлөрдө (биринчи кезекте байыркы Индияда) берилген, бирок илимдин өнүгүшүнө грек философторунун изилдөөлөрү таасир эткен. Жаш техниктин былтыркы майрамдык сандарында окурмандар элементтердин ачылышынын көп кылымдык тарыхы менен таанышты («Dangers with the Elements,» MT 7-9/2014), ал дагы Байыркы Грецияда башталган. Биздин заманга чейинки XNUMX-кылымда да материя түзүлүүчү негизги компонент (элемент, элемент) ар кандай заттардан изделген: суудан (Талес), абадан (Анаксимен), оттон (Гераклит) же жерден (Ксенофан).

Эмпедокл материя бир эмес, төрт элементтен турат деп жарыялоо менен алардын баарын элдештирген. Аристотель (б. з. ч. 1-кылым) бүт ааламды толтуруучу дагы бир идеалдуу субстанция – эфирди кошуп, элементтердин өзгөрүү мүмкүнчүлүгүн жарыялаган. Ал эми Ааламдын борборунда жайгашкан Жерди дайыма өзгөрүүсүз болгон асман карап турган. Аристотелдин бийлигинин аркасында материянын жана бүткүл түзүлүштүн бул теориясы эки миң жылдан ашык убакыт бою күчүндө деп эсептелген. Бул, башка нерселер менен катар, алхимияны өнүктүрүү үчүн негиз болуп калды, демек, химиянын өзүн (XNUMX).

2. Демокрит Абдеранын бюсту (б. з. ч. 460-370)

Бирок, параллелдүү дагы бир гипотеза иштелип чыккан. Левкипп (б.з.ч. XNUMX-кылым) материядан турат деп эсептеген абдан кичинекей бөлүкчөлөр вакуумда кыймылдоо. Философтун көз караштарын анын шакирти Демокрит Абдерский (болжол менен б.з.ч. 460-370) иштеп чыккан (2). Ал заттын атомдорун түзгөн «блокторду» (грекче atomos = бөлүнгүс) деп атаган. Ал алардын бөлүнгүс жана өзгөрбөс экенин, Ааламдагы саны туруктуу экенин далилдеген. Атомдор вакуумда кыймылдайт.

качан атомдор алар биригет (илгич жана көз системасы менен) – ар кандай денелер пайда болуп, бири-биринен ажыраганда денелер бузулат. Демокрит формасы жана өлчөмү боюнча ар кандай атомдордун чексиз көп түрлөрү бар деп эсептеген. Атомдордун мүнөздөмөлөрү заттын касиеттерин аныктайт, мисалы, таттуу бал жылмакай атомдордон турат, ал эми кычкыл уксус бурчтуу болот; ак денелер жылмакай атомдорду, ал эми кара телолор орой беттүү атомдорду түзөт.

Материалдын кошулуу жолу заттын касиеттерине да таасирин тийгизет: катуу денелерде атомдор бири-бирине тыгыз жайгашат, ал эми жумшак денелерде бош жайгашкан. Демокриттин көз караштарынын квинтэссенциясы: «Чындыгында, боштук жана атомдор гана бар, калганынын баары элес».

Кийинки кылымдарда Демокриттин көз караштары кийинки философтор тарабынан иштелип чыккан жана кээ бир шилтемелер Платондун эмгектеринде да кездешет. Буга мураскорлордун бири Эпикур да ишенген атомдор алар андан да майда компоненттерден («элементардык бөлүкчөлөр») турат. Бирок материянын түзүлүшүнүн атомдук теориясы Аристотелдин элементтерине утулуп калган. ачкыч — ошондо да — тажрыйба болуп чыкты. Атомдордун бар экендигин тастыктоочу приборлор болгонго чейин элементтердин өзгөрүшү оңой байкалган.

Мисалы: сууну ысытканда (муздак жана нымдуу элемент), аба алынган (ысык жана нымдуу буу), идиштин түбүндө топурак калган (сууда эриген заттардын муздак жана кургак чөкмөлөрү). Жетишпеген касиеттери - жылуулук жана кургактык - идиш ысытылган от менен камсыз болгон.

Инварианттык жана туруктуу атомдордун саны алар ошондой эле байкоолорго карама-каршы келген, анткени XNUMX кылымга чейин микробдор "жоктон" пайда болот деп ойлошкон. Демокриттин көз караштары металлдардын өзгөрүшүнө байланыштуу алхимиялык эксперименттерге эч кандай негиз берген эмес. Атомдордун чексиз сандагы түрлөрүн элестетүү жана изилдөө да кыйын болгон. Элементардык теория алда канча жөнөкөй көрүнгөн жана бизди курчап турган дүйнөнү ынанымдуураак түшүндүргөн.

3. Роберт Бойлдун портрети (1627–1691) Дж. Керсебум.

Күз жана кайра жаралуу

Кылымдар бою атомдук теория негизги илимден айырмаланып турду. Бирок ал толугу менен өлбөй, анын идеялары сакталып, байыркы эмгектердин арабча философиялык котормолору түрүндө европалык илимпоздорго жеткен. Адамзат билиминин өнүгүшү менен Аристотелдин теориясынын пайдубалы кыйрай баштаган. Николай Коперниктин гелиоцентрдик системасы, жок жерден пайда болгон суперновалардын (Тихо де Брас) алгачкы байкоолору, планеталардын кыймылынын мыйзамдарынын ачылышы (Иоганн Кеплер) жана Юпитердин (Галилей) жандоочулары XVI-XVII кылымдардагы , адамдар дүйнө жаралгандан бери өзгөрүүсүз асман астында жашоону токтотушту. Жер бетинде да Аристотелдин көз карашына чекит коюлган.

Алхимиктердин көп кылымдык аракеттери күтүлгөн натыйжаларды берген жок - алар жөнөкөй металлдарды алтынга айландыра алышкан жок. Барган сайын көбүрөөк илимпоздор элементтердин өздөрүнүн бар экенине шек санап, Демокриттин теориясын эстеп калышты.

4. 1654-жылы Магдебург жарым шарлары менен болгон эксперимент вакуум жана атмосфералык басымдын бар экенин далилдеген (16 ат аба сордурулган кошуна жарым шарларды ажырата албайт!)

Роберт Бойл 1661-жылы химиялык элементке химиялык анализдин жардамы менен анын компоненттерине бөлүнбөй турган зат катары практикалык аныктама берген (3). Ал зат формасы жана өлчөмү боюнча ар кандай майда, катуу жана бөлүнгүс бөлүкчөлөрдөн турат деп эсептеген. Алар биригип, затты түзгөн химиялык кошулмалардын молекулаларын түзөт.

Бойл бул кичинекей бөлүкчөлөрдү корпускулалар же "корпускулалар" (латынча corpus = дене деген сөздүн кичирейтүүчүсү) деп атаган. Бойлдун көз караштарына вакуумдук насостун (Отто фон Герике, 1650) ойлоп табуусу жана абаны кысуу үчүн поршендик насостордун өркүндөтүлүшү шексиз таасир эткен. Вакуумдун болушу жана аба бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы аралыкты (кысылуу натыйжасында) өзгөртүү мүмкүнчүлүгү Демокриттин теориясынын пайдасына күбө болгон (4).

Ошол мезгилдеги эң улуу илимпоз Исаак Ньютон да атом боюнча илимпоз болгон. (5). Бойлдун көз караштарына таянып, ал денелердин ири түзүлүштөргө биригиши жөнүндөгү гипотезаны алдыга койгон. Байыркы көзөнөк жана илгич системасынын ордуна, аларды байлоо - башка кантип - тартылуу күчү менен болгон.

5. Сэр Исаак Ньютондун портрети (1642-1727), Г.Кнеллердин эмгеги.

Ошентип, Ньютон бүткүл Ааламдагы өз ара аракеттенүүнү бириктирди - бир күч планеталардын кыймылын да, материянын эң кичинекей компоненттеринин түзүлүшүн да башкарган. Окумуштуу жарык да корпускулалардан турат деп эсептеген.

Бүгүн биз анын "жарым туура" экенин билебиз - нурлануу менен заттын ортосундагы көптөгөн өз ара аракеттенүү фотондордун агымы менен түшүндүрүлөт.

Химия оюнга кирет

Дээрлик XNUMX-кылымдын аягына чейин атомдор физиктердин прерогативи болгон. Антуан Лавуазье баштаган химиялык революция заттын гранулдуу түзүлүшү жөнүндөгү түшүнүктү жалпы кабыл алган.

Байыркы элементтердин – суу менен абанын татаал түзүлүшүнүн ачылышы акыры Аристотелдин теориясын жокко чыгарды. 18-кылымдын аягында массанын сакталуу мыйзамы жана элементтердин өзгөрүшүнүн мүмкүн эместигине ишеним да каршылыктарды жараткан эмес. Таразалар химия лабораториясында стандарттуу жабдуулар болуп калды.

6. Джон Далтон (1766–1844)

Аны колдонуунун аркасында элементтердин бири-бири менен биригип, туруктуу массалык пропорцияда белгилүү бир химиялык кошулмаларды түзөөрү байкалган (алардын келип чыгышына карабастан – табигый же жасалма жол менен алынган – жана синтез ыкмасы).

Эгер материя бир бүтүндү түзгөн бөлүнгүс бөлүктөрдөн турат деп ойлосок, бул байкоону оңой эле түшүндүрүүгө болот. атомдор. Бул жолду азыркы атом теориясынын жаратуучусу Джон Далтон (1766-1844) уланган (6). Окумуштуу 1808-жылы мындай деп айткан:

1. Атомдор бузулбас жана өзгөрүлгүс (бул, албетте, алхимиялык кайра жаралуу мүмкүнчүлүгүн жокко чыгарган).
2. Бардык заттар бөлүнгүс атомдордон турат.
3. Берилген элементтин бардык атомдору бирдей, башкача айтканда, алардын формасы, массасы жана касиеттери бирдей. Бирок, ар кандай элементтер ар кандай атомдордон турат.
4. Химиялык реакцияларда атомдордун биригүү жолу гана өзгөрөт, андан химиялык кошулмалардын молекулалары түзүлөт - белгилүү бир пропорцияда (7).

Химиялык өзгөрүүлөрдүн жүрүшүн байкоого негизделген дагы бир ачылыш италиялык физик Амадео Авогадронун гипотезасы болгон. Илимпоз бирдей шартта (басым жана температура) бирдей көлөмдөгү газдар бирдей сандагы молекулаларды камтыйт деген жыйынтыкка келген. Бул ачылыш көптөгөн химиялык кошулмалардын формулаларын түзүүгө жана массаларын аныктоого мүмкүндүк берди атомдор.

7. Далтон колдонгон атомдук символдор (New System of Chemical Philosophy, 1808)

8. Платондук катуу заттар - байыркы "элементтердин" атомдорунун символдору (Википедия, автор: Максим Пе)

Канча жолу кесүү керек?

Атом идеясынын пайда болушу "заттын бөлүнүшүнүн аягы барбы?" деген суроо менен байланышкан. Мисалы, диаметри 10 см болгон алманы жана бычакты алып, мөмөлөрдү кесип баштаңыз. Биринчи жарымында, анан жарым алманы дагы эки бөлүккө (мурунку кесилгенге параллель) ж.б.. Бир нече жолудан кийин, албетте, бүтүрөбүз, бирок бир атомдун элестетүүсүндө экспериментти улантууга эч нерсе тоскоол болбойт? Миң, миллион же андан да көпбү?

Кесилген алманы жегенден кийин (даамдуу!), келгиле, эсептөөлөрдү жасайлы (геометриялык прогрессия түшүнүгүн билгендер азыраак кыйналышат). Биринчи бөлүү 5 см калыңдыктагы мөмөнүн жарымын берет, кийинки кесүү 2,5 см калыңдыктагы кесимди берет, ж.б.... 10 сынган! Демек, атомдор дүйнөсүнө «жол» узак эмес.

*) Чексиз ичке бычакты колдонобуз. Чынында, мындай объект жок, бирок Альберт Эйнштейндин изилдөөсү жарык ылдамдыгы менен кыймылдаган поезддерди камтыгандыктан, ой жүгүртүү эксперименти максатында жогорудагы божомолду жасоого да уруксат берилген.

Платондук атомдор

Антикалык доордун эң улуу акылмандарынын бири Платон өзүнүн Тимахос диалогунда элементтердин түзүлүшү керек болгон атомдорду сүрөттөгөн. Бул түзүлүштөр регулярдуу көп жүздүү формага ээ болгон (платондук катуу заттар). Демек, тетраэдр от атому болгон (эң кичинекей жана эң учуучу катары), октаэдр аба атому, ал эми икосаэдр суу атому болгон (бардык катуу заттардын тең жактуу үч бурчтуктардын дубалдары бар). Квадраттардын кубу – жердин атому, ал эми беш бурчтуктардын додекаэдрү – идеалдуу элементтин – асман эфиринин атому (8).