7.4 Молекулярная теория

Успехи химии газов и изобретение эвдиометра для измерения объемов взаимодействующих газов создали предпосылки для быстрого развития анализа газообразных веществ. Открытие газовых законов сыграло важную роль в молекулярной теории.

К. Шéеле был одним из первых, кто провел объемный анализ и синтез атмосферного воздуха. Затем А. Лавуазье и Ж. Менье осуществили синтез воды и определили соотношение газов, необходимое для реакции. В 1795 г. К. Бертолле определил состав аммиакá: объемы азота и водорода относятся друг к другу «приблизительно как 11:29». В 1805 г. немецкий ученый Александр Фридрих Гумбольдт (1769-1859 г.г.) и французский химик Жозéф –Луи Гей-Люссак (1778-1850 г.г.) установили состав атмосферного воздуха. Они изучали процесс взаимодействия водорода и кислорода при различном объемном соотношении данных газов. В результате исследований они определили, что оптимальное объемное соотношение газов кислород: водород = 1 : 2.

В 1808 г. Ж. Гей-Люссак сделал сообщение об открытии им закона объемных отношений, согласно которому «взаимодействие газообразных веществ происходит всегда в наиболее простых отношениях, так что с одним объемом газообразного вещества всегда соединяется такой же объем, либо двойной, либо тройной объем другого газообразного вещества».

Дж. Дальтон отнесся к открытию Ж. Гей-Люссака скептически. Он писал: «Представления Гей-Люссака об объемах аналогично моему представлению об атомах. Если можно было бы доказать, что все газы имеют в одинаковых объемах равное число атомов, или их числа, кратны одному, двум, трем, то обе гипотезы стали бы одной». Но именно одинаковое число атомов в равных объемах газов и отвергал Дж. Дальтон, поскольку частицы газов неодинаковы по размерам. Из опытов Ж. Гей-Люссака следовало, что некоторые частицы газов в процессе реакции делятся, что противоречило постулату о неделимости атомов.

Того обстоятельства, что реагируют молекулы, а не атомы, Дж. Дальтон не учитывал. В те годы такие понятия, как «молекула» и «атом» ученые часто употребляли как синонимы. В конце XVIII - начале XIX в.в. французские химики предел делимости вещества называли molécule, а английские ученые atom. К. Бертолле для обозначения неделимых атомов применял термин «составляющие молекулы» или элементарные частицы; для сложной частицы – «составные молекулы» или молекулы. Дж. Дальтон называл молекулы «сложными атомами». Во взглядах Дж. Дальтона и Ж. Гей-Люссака обнаружилось противоречие в результате путаницы понятий.

В 1811 г. итальянский химик и физик Амедео Авогадро (1776-1856 г.г.) показал, что между учением Дж. Дальтона и открытием Ж. Гей-Люссака нет противоречий.

Амедео Авогадро родился в 1776 г. в Турине. Его полное имя Лорéнцо-Ромáно-Амедéо-Кáрло Авогáдро ди Кварéнья и ди Черéто. Он был сыном служащего. В двадцать лет после окончания юридического факультета Туринского университета стал доктором церковного законоведения. В 1823 г. Авогадро, физик-самоучка получил звание профессора «высшей физики» в Туринском университете, его также назначили старшим аудитором-контролером государственных расходов. В 1850 г. он стал директором отделения физики и математики Туринской Академии Наук. Он презирал роскошь и был безразличен к собственным заслугам и известности. Бóльшую часть дня он работал в своем уединенном кабинете в дальнем конце дома.

В статье «Изложение способа для определения относительных масс элементарных молекул веществ и пропорций, в которых они вступают в соединения» А. Авогадро высказал два основных положения молекулярной теории: