Ο νόμος του Avogadro

 Εισαγωγή

Για να προβλέψετε τα αποτελέσματα ενός πειράματος, να αισθανθείτε μια κοινή αρχή, να προβλέψετε ένα μοτίβο - αυτό σηματοδοτεί τη δουλειά πολλών επιστημόνων. Τις περισσότερες φορές, η πρόβλεψη εκτείνεται μόνο στην περιοχή στην οποία απασχολείται ο ερευνητής και η αποφασιστικότητα να προχωρήσει με γενναιότητα πολύ μπροστά στις προβλέψεις του δεν είναι δεδομένη σε όλους. Μερικές φορές το θάρρος μπορεί να δώσει την ικανότητα σε λογικές κατασκευές.

Amedeo Avogadro (1776-1856)

Ο Avogadro μπήκε στην ιστορία της φυσικής ως συγγραφέας ενός από τους πιο σημαντικούς νόμους της μοριακής φυσικής.

Ο Lorenzo Romano Carlo di Quaregna e di Cerreto γεννήθηκε στις 9 Αυγούστου 1776 στο Τορίνο, την πρωτεύουσα της ιταλικής επαρχίας Piedmont, στην οικογένεια του Philippe Avogadro, ενός υπαλλήλου του δικαστικού τμήματος. Ο Αμεντέο ήταν το τρίτο από τα οκτώ παιδιά. Οι πρόγονοί του από τον XII αιώνα ήταν στην υπηρεσία της Καθολικής Εκκλησίας ως δικηγόροι και, σύμφωνα με την παράδοση εκείνης της εποχής, τα επαγγέλματα και οι θέσεις τους κληρονομήθηκαν. Όταν ήρθε η ώρα να επιλέξω ένα επάγγελμα, ο Amedeo ασχολήθηκε και με τη νομική. Στην επιστήμη αυτή τα κατάφερε γρήγορα και σε ηλικία είκοσι ετών έλαβε το πτυχίο του Διδάκτωρ του Εκκλησιαστικού Δικαίου.

Η νομική πρακτική δεν γοήτευσε τον Amedeo, τα ενδιαφέροντά του απείχαν πολύ από τη νομολογία. Στα νιάτα του, παρακολούθησε για λίγο τη λεγόμενη σχολή γεωμετρίας και πειραματικής φυσικής. Ήταν αυτή που ξύπνησε μέσα του την αγάπη για αυτές τις επιστήμες. Όμως, μη έχοντας λάβει αρκετές συστηματικές γνώσεις, αναγκάστηκε να ασχοληθεί με την αυτοεκπαίδευση.Όταν ήταν ήδη 25 ετών, άρχισε να αφιερώνει όλο τον ελεύθερο χρόνο του στη μελέτη των φυσικών και μαθηματικών επιστημών.

Ο Avogadro ξεκίνησε την επιστημονική του καριέρα με τη μελέτη των ηλεκτρικών φαινομένων. Αυτό το ενδιαφέρον εντάθηκε ιδιαίτερα όταν ο Volta ανακάλυψε την πρώτη πηγή ηλεκτρικού ρεύματος το 1800, και επίσης σε σχέση με τη συζήτηση μεταξύ Galvani και Volta για τη φύση του ηλεκτρισμού. Αυτά τα ερωτήματα ήταν στην πρώτη γραμμή της επιστήμης εκείνη την εποχή και είναι φυσικό ο νεαρός Avogadro να αποφασίσει να δοκιμάσει τις δυνάμεις του εδώ.

Τα έργα του Avogadro, αφιερωμένα σε διάφορα προβλήματα ηλεκτρικής ενέργειας, εμφανίστηκαν μέχρι το 1846. Επίσης, έδωσε μεγάλη προσοχή στην έρευνα στον τομέα της ηλεκτροχημείας, προσπαθώντας να βρει μια σύνδεση μεταξύ ηλεκτρικών και χημικών φαινομένων, γεγονός που τον οδήγησε στη δημιουργία ενός είδους ηλεκτροχημικής θεωρίας. Από αυτή την άποψη, η έρευνά του ήταν σε επαφή με το έργο των διάσημων χημικών Davy και Berzelius.

Το 1803 και το 1804, ο Amedeo, μαζί με τον αδελφό του Felice, υπέβαλε στην Ακαδημία Επιστημών του Τορίνο δύο εργασίες για τη θεωρία των ηλεκτρικών και ηλεκτροχημικών φαινομένων, για τις οποίες εξελέγη το 1804 αντεπιστέλλον μέλος αυτής της ακαδημίας.Στην πρώτη εργασία με τίτλο «Αναλυτική σημείωση για τον ηλεκτρισμό» εξήγησε τη συμπεριφορά των αγωγών και των διηλεκτρικών σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, ιδιαίτερα το φαινόμενο της πόλωσης των διηλεκτρικών. Οι ιδέες που εξέφρασε τότε αναπτύχθηκαν πληρέστερα στα έργα άλλων επιστημόνων, ιδιαίτερα του Ampère.

Το 1806, ο Avogadro έπιασε δουλειά ως δάσκαλος στο Λύκειο του Τορίνο και στη συνέχεια, το 1809, μετατέθηκε ως καθηγητής φυσικής και μαθηματικών στο Λύκειο Vercelli, όπου εργάστηκε για περίπου δέκα χρόνια. εξοικειώθηκε με τεράστιο όγκο επιστημονικής βιβλιογραφίας, κάνοντας πολλά αποσπάσματα από διαβασμένα βιβλία και άρθρα περιοδικών.

Αυτά τα αποσπάσματα, που δεν σταμάτησε να κρατά μέχρι το τέλος των ημερών του, ανήλθαν σε 75 τόμους των 700 περίπου σελίδων έκαστος! Το περιεχόμενο αυτών των τόμων μαρτυρεί την πολυχρηστικότητα των ενδιαφερόντων του Avogadro, την κολοσσιαία δουλειά που έκανε, «επανεκπαιδεύοντας» από δικηγόρο σε φυσικό.

Ο Avogadro κανόνισε την οικογενειακή του ζωή αρκετά αργά, όταν ήταν ήδη πάνω από τα τριάντα. Ενώ εργαζόταν στο Vercelli, γνώρισε τη μέλλουσα σύζυγό του Anna Maria Mazzie di Giuseppe, κόρη ενός συμβολαιογράφου που ήταν 18 χρόνια νεότερος του. Από αυτόν τον γάμο απέκτησε οκτώ παιδιά - δύο γιους και έξι κόρες. Κανείς τους δεν κληρονόμησε το επάγγελμα και τα ενδιαφέροντά του.

Ο νόμος του Avogadro

Το 1808 ο Gay-Lussac (μαζί με τον Γερμανό φυσιοδίφη Alexander Humboldt) διατύπωσε τον λεγόμενο νόμο των ογκομετρικών αναλογιών, σύμφωνα με τον οποίο η αναλογία μεταξύ των όγκων των αερίων που αντιδρούν εκφράζεται σε απλούς ακέραιους αριθμούς. Για παράδειγμα, 2 όγκοι υδρογόνου συνδυάζονται με 1 όγκο υδρογόνου για να δώσουν 2 όγκους υδρατμούς. 1 όγκος χλωρίου ενώνεται με 1 όγκο υδρογόνου για να δώσει 2 όγκους υδροχλωρίου κ.ο.κ. Αυτός ο νόμος εκείνη την εποχή ελάχιστα έκανε στους επιστήμονες, αφού δεν υπήρχε συναίνεση σχετικά με το τι αποτελούνται τα σωματίδια των διαφορετικών αερίων. Δεν υπήρχε σαφής διάκριση μεταξύ εννοιών όπως άτομο, μόριο, σώμα.

Το 1811, ο Avogadro, αφού ανέλυσε προσεκτικά τα αποτελέσματα των πειραμάτων του Gay-Lussac και άλλων επιστημόνων, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο νόμος των ογκομετρικών αναλογιών καθιστά δυνατή την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο «τακτοποιούνται» τα μόρια αερίου. «Η πρώτη υπόθεση», έγραψε, «η οποία προκύπτει σε σχέση με αυτό και που φαίνεται να είναι η μόνη αποδεκτή, είναι η υπόθεση ότι ο αριθμός των μορίων ένωσης οποιουδήποτε αερίου είναι πάντα ο ίδιος στον ίδιο όγκο…» Και τα «σύνθετα μόρια» (τώρα τα ονομάζουμε απλά μόρια), σύμφωνα με τον Avogadro, αποτελούνται από μικρότερα σωματίδια - άτομα.

Τρία χρόνια αργότερα, ο Avogadro διατύπωσε την υπόθεσή του ακόμη πιο ξεκάθαρα και τη διατύπωσε με τη μορφή του νόμου που φέρει το όνομά του: «Ίσοι όγκοι αερίων ουσιών στην ίδια πίεση και θερμοκρασία περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων, έτσι ώστε η πυκνότητα διαφορετικών Τα αέρια χρησιμεύουν ως μέτρο της μάζας των μορίων τους... «Αυτή η προσθήκη ήταν πολύ σημαντική: σήμαινε ότι ήταν δυνατό, μετρώντας την πυκνότητα διαφορετικών αερίων, να προσδιοριστούν οι σχετικές μάζες των μορίων των οποίων είναι αυτά τα αέρια απαρτίζεται. Πράγματι, αν 1 λίτρο υδρογόνου περιέχει τον ίδιο αριθμό μορίων με 1 λίτρο οξυγόνου, τότε η αναλογία των πυκνοτήτων αυτών των αερίων είναι ίση με την αναλογία των μαζών των μορίων. Ο Avogadro τόνισε ότι τα μόρια στα αέρια δεν χρειάζεται να αποτελούνται από μεμονωμένα άτομα, αλλά μπορεί να περιέχουν πολλά άτομα - ίδια ή διαφορετικά. (Για να είμαστε δίκαιοι, πρέπει να πούμε ότι το 1814 ο διάσημος Γάλλος φυσικός A.M.

Στην εποχή του Avogadro, η υπόθεσή του δεν μπορούσε να αποδειχθεί θεωρητικά. Αλλά αυτή η υπόθεση κατέστησε δυνατή την πειραματική διαπίστωση της σύνθεσης των μορίων των αερίων ενώσεων και τον προσδιορισμό της σχετικής μάζας τους. Ας προσπαθήσουμε να εντοπίσουμε τη λογική ενός τέτοιου συλλογισμού. Το πείραμα δείχνει ότι οι όγκοι υδρογόνου, οξυγόνου και υδρατμών που σχηματίζονται από αυτά τα αέρια σχετίζονται ως 2:1:2. Από αυτό το γεγονός μπορούν να εξαχθούν διαφορετικά συμπεράσματα. Πρώτον: τα μόρια υδρογόνου και οξυγόνου αποτελούνται από δύο άτομα (H ₂ και O ₂ ), και ένα μόριο νερού αποτελείται από τρία, και στη συνέχεια ισχύει η εξίσωση 2H ₂ + O ₂  2H ₂ O. Αλλά το ακόλουθο συμπέρασμα είναι επίσης δυνατό: τα μόρια υδρογόνου είναι μονοατομικά και τα μόρια του οξυγόνου και του νερού είναι διατομικά, και τότε η εξίσωση 2H + O _{2 είναι αληθής} 2HO με την ίδια αναλογία όγκου 2:1:2. Στην πρώτη περίπτωση, από την αναλογία μάζας υδρογόνου και οξυγόνου στο νερό (1:8), προέκυψε ότι η σχετική ατομική μάζα του οξυγόνου είναι 16 και στη δεύτερη ότι είναι 8. Παρεμπιπτόντως, ακόμη και 50 χρόνια Μετά το έργο του Gay-Lussac, ορισμένοι επιστήμονες συνέχισαν να επιμένουν στο γεγονός ότι ο τύπος του νερού είναι ακριβώς HO, και όχι H ₂ O. Άλλοι πίστευαν ότι ο τύπος H ₂ O ₂ ήταν σωστός . Κατά συνέπεια, σε έναν αριθμό πινάκων, η ατομική μάζα οξυγόνου λήφθηκε ίση με 8.

Ωστόσο, υπήρχε ένας εύκολος τρόπος για να διαλέξετε από δύο παραδοχές μια σωστή. Για να γίνει αυτό, χρειάστηκε μόνο να αναλυθούν τα αποτελέσματα άλλων παρόμοιων πειραμάτων. Έτσι, από αυτά ακολούθησε ότι ίσοι όγκοι υδρογόνου και χλωρίου δίνουν διπλάσιο όγκο υδροχλωρίου. Το γεγονός αυτό απέρριψε αμέσως την πιθανότητα μονοατομικότητας του υδρογόνου: αντιδράσεις όπως H + Cl  HCl, H + Cl ₂  HCl ₂ και τα παρόμοια δεν δίνουν διπλό όγκο HCl. Επομένως, τα μόρια υδρογόνου (όπως και το χλώριο) αποτελούνται από δύο άτομα. Αλλά εάν τα μόρια υδρογόνου είναι διατομικά, τότε τα μόρια οξυγόνου είναι επίσης διατομικά, και υπάρχουν τρία άτομα στα μόρια του νερού και ο τύπος του είναι H ₂Α. Είναι εκπληκτικό ότι για δεκαετίες τέτοια απλά επιχειρήματα δεν μπορούσαν να πείσουν ορισμένους χημικούς για την εγκυρότητα της θεωρίας του Avogadro, η οποία για αρκετές δεκαετίες παρέμενε πρακτικά απαρατήρητη.

Αυτό οφείλεται εν μέρει στην έλλειψη απλής και σαφής καταγραφής των τύπων και των εξισώσεων των χημικών αντιδράσεων εκείνων των ημερών. Αλλά το πιο σημαντικό, ο διάσημος Σουηδός χημικός Jens Jakob Berzelius, ο οποίος είχε αδιαμφισβήτητη εξουσία μεταξύ των χημικών σε όλο τον κόσμο, ήταν αντίπαλος της θεωρίας του Avogadro. Σύμφωνα με τη θεωρία του, όλα τα άτομα έχουν ηλεκτρικά φορτία και τα μόρια σχηματίζονται από άτομα με αντίθετα φορτία που έλκονται μεταξύ τους. Πιστεύεται ότι τα άτομα οξυγόνου έχουν ισχυρό αρνητικό φορτίο, ενώ τα άτομα υδρογόνου έχουν θετικό φορτίο. Από τη σκοπιά αυτής της θεωρίας, ήταν αδύνατο να φανταστεί κανείς ένα μόριο οξυγόνου αποτελούμενο από δύο ίσα φορτισμένα άτομα! Αν όμως τα μόρια οξυγόνου είναι μονοατομικά, τότε στην αντίδραση του οξυγόνου με το άζωτο: N + O  NO, η αναλογία όγκου πρέπει να είναι 1:1:1. Και αυτό έρχεται σε αντίθεση με το πείραμα: 1 λίτρο άζωτο και 1 λίτρο οξυγόνο έδωσαν 2 λίτρα ΝΟ.

Ο νεαρός Ιταλός χημικός Stanislao Cannizzaro (1826–1910) αναβίωσε την υπόθεση του Avogadro και έπεισε τους χημικούς για την εγκυρότητά της στα τέλη της δεκαετίας του 1850. Υιοθέτησε τους σωστούς (διπλασιασμένους) τύπους για τα μόρια των αερίων στοιχείων: H ₂ , O ₂ , Cl ₂ , Br ₂και τα λοιπά. και συμφώνησε την υπόθεση του Avogadro με όλα τα πειραματικά δεδομένα. «Ο ακρογωνιαίος λίθος της σύγχρονης ατομικής θεωρίας», έγραψε ο Cannizzaro, «είναι η θεωρία του Avogadro… Αυτή η θεωρία αντιπροσωπεύει το πιο λογικό σημείο εκκίνησης για την αποσαφήνιση των βασικών ιδεών για τα μόρια και τα άτομα και για την απόδειξη των τελευταίων… Αρχικά φαινόταν ότι τα φυσικά γεγονότα ήταν σε διαφωνία με τη θεωρία του Avogadro και του Ampère, έτσι που έμεινε στην άκρη και σύντομα ξεχάστηκε. αλλά τότε οι χημικοί, με την ίδια τη λογική των ερευνών τους και ως αποτέλεσμα της αυθόρμητης εξέλιξης της επιστήμης, ανεπαίσθητα σε αυτούς, οδηγήθηκαν στην ίδια θεωρία... Αμπέρ; Η θεωρία έφτασε, ξεκινώντας από διαφορετικά και μάλιστα αντίθετα σημεία, στη θεωρία που επέτρεψε την πρόβλεψη πολλών γεγονότων που επιβεβαιώθηκαν από την εμπειρία, πρέπει να είναι κάτι περισσότερο από μια απλή επιστημονική φαντασία. Πρέπει να είναι... η ίδια η αλήθεια».

Ο D.I. Mendeleev έγραψε για τις έντονες συζητήσεις εκείνης της εποχής: "Στη δεκαετία του '50, κάποιοι πήραν O \u003d 8, άλλοι O \u003d 16, αν H \u003d 1. Το νερό για το πρώτο ήταν HO, το υπεροξείδιο του υδρογόνου HO ₂ , για το δεύτερο , όπως τώρα , νερό H ₂ O, υπεροξείδιο του υδρογόνου H ₂ O ₂ ή HO. Επικρατούσε σύγχυση και ασυνέπεια. Το 1860, χημικοί από όλο τον κόσμο συγκεντρώθηκαν στην Καρλσρούη για να καταλήξουν σε συμφωνία και ομοιομορφία σε ένα συνέδριο. Όντας παρών σε αυτό το συνέδριο, θυμάμαι καλά πόσο μεγάλη ήταν η διαφωνία, πώς η συμφωνία υπό όρους φυλάχθηκε με τη μεγαλύτερη αξιοπρέπεια από τους διαφωτιστές της επιστήμης και πώς στη συνέχεια οι οπαδοί του Gerard, με επικεφαλής τον Ιταλό καθηγητή Cannizzaro, επιδίωξαν με πάθος τις συνέπειες του νόμου του Avogadro.

Αφού η υπόθεση Avogadro έγινε παγκοσμίως γνωστή, οι επιστήμονες μπόρεσαν όχι μόνο να προσδιορίσουν σωστά τη σύνθεση των μορίων των αερίων ενώσεων, αλλά και να υπολογίσουν τις ατομικές και μοριακές μάζες. Αυτή η γνώση βοήθησε στον εύκολο υπολογισμό των αναλογιών μάζας των αντιδραστηρίων σε χημικές αντιδράσεις. Τέτοιες αναλογίες ήταν πολύ βολικές: μετρώντας τη μάζα των ουσιών σε γραμμάρια, οι επιστήμονες, όπως λέγαμε, χειρουργούσαν μόρια. Η ποσότητα μιας ουσίας αριθμητικά ίσης με το σχετικό μοριακό βάρος, αλλά εκφρασμένη σε γραμμάρια, ονομαζόταν γραμμομόριο ή μόριο (η λέξη «μόριο» επινοήθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα από τον Γερμανό φυσικοχημικό, βραβευμένο με Νόμπελ Wilhelm Ostwald (1853-1932)· περιέχει την ίδια τη ρίζα, που είναι η λέξη «μόριο» και προέρχεται από το λατινικό moles - χύμα, μάζα με υποκοριστικό επίθημα). Μετρήθηκε επίσης ο όγκος ενός mol μιας ουσίας,⁵ Pa και θερμοκρασία 0 ° C) είναι ίση με 22,4 λίτρα (με την προϋπόθεση ότι το αέριο είναι κοντά στο ιδανικό). Ο αριθμός των μορίων σε ένα mole άρχισε να ονομάζεται σταθερά Avogadro (συνήθως συμβολίζεται N _A ). Αυτός ο ορισμός του κρεατοελιά διατηρήθηκε για σχεδόν έναν αιώνα.

Επί του παρόντος, το mole ορίζεται διαφορετικά: είναι η ποσότητα μιας ουσίας που περιέχει τόσα δομικά στοιχεία (αυτά μπορεί να είναι άτομα, μόρια, ιόντα ή άλλα σωματίδια) όσα υπάρχουν σε 0,012 kg άνθρακα-12. (Σχετικά με τους λόγους επιλογής του άνθρακα ως πρότυπου ( βλ. ΣΧΕΤΙΚΗ ΑΤΟΜΙΚΗ ΜΑΖΑ, ΜΟΝΑΔΑ ΑΝΘΡΑΚΑ). 7η βασική ενότητα.

Ακόμη και στην εποχή του Cannizzaro, ήταν προφανές ότι επειδή τα άτομα και τα μόρια είναι πολύ μικρά και κανείς δεν τα έχει δει ακόμη, η σταθερά του Avogadro πρέπει να είναι πολύ μεγάλη. Με τον καιρό, έμαθαν να προσδιορίζουν το μέγεθος των μορίων και την τιμή του N _A- στην αρχή πολύ τραχύ, μετά όλο και πιο ακριβές. Πρώτα απ 'όλα, ήταν σαφές σε αυτούς ότι και οι δύο ποσότητες σχετίζονται μεταξύ τους: όσο μικρότερα είναι τα άτομα και τα μόρια, τόσο μεγαλύτερος θα είναι ο αριθμός Avogadro. Ο Γερμανός φυσικός Josef Loschmidt (1821–1895) ήταν ο πρώτος που υπολόγισε το μέγεθος των ατόμων. Με βάση τη μοριακή κινητική θεωρία των αερίων και πειραματικά δεδομένα για την αύξηση του όγκου των υγρών κατά την εξάτμισή τους, το 1865 υπολόγισε τη διάμετρο ενός μορίου αζώτου. Πήρε 0,969 nm (1 νανόμετρο - ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου), ή, όπως έγραψε ο Loschmidt, «η διάμετρος ενός μορίου αέρα στρογγυλεύεται στο ένα εκατομμυριοστό του χιλιοστού». Αυτό είναι περίπου τρεις φορές περισσότερο από τη σύγχρονη αξία, η οποία για εκείνη την εποχή ήταν ένα καλό αποτέλεσμα. Στο δεύτερο άρθρο του Loschmidt, που δημοσιεύτηκε την ίδια χρονιά, δίνεται και ο αριθμός των μορίων σε 1 cm ³αέριο, το οποίο έκτοτε ονομάζεται σταθερά Loschmidt ( N _L ). Από αυτό είναι εύκολο να ληφθεί η τιμή του N _A πολλαπλασιάζοντας με τον μοριακό όγκο ενός ιδανικού αερίου (22,4 l / mol).

Η σταθερά Avogadro έχει προσδιοριστεί με πολλές μεθόδους. Για παράδειγμα, από το μπλε χρώμα του ουρανού προκύπτει ότι το φως του ήλιου είναι διάσπαρτο στον αέρα. Όπως έδειξε ο Rayleigh, η ένταση της σκέδασης φωτός εξαρτάται από τον αριθμό των μορίων του αέρα ανά μονάδα όγκου. Μετρώντας την αναλογία των εντάσεων του άμεσου ηλιακού φωτός προς αυτό που διασκορπίζεται από τον γαλάζιο ουρανό, μπορεί κανείς να προσδιορίσει τη σταθερά του Avogadro. Για πρώτη φορά, τέτοιες μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν από τον Ιταλό μαθηματικό και εξέχοντα πολιτικό Quintino Sella (1827–1884) στην κορυφή του όρους Rosa (4634 m), στη νότια Ελβετία. Οι υπολογισμοί που έγιναν με βάση αυτές και παρόμοιες μετρήσεις έδειξαν ότι 1 mol περιέχει περίπου 6·10 ²³ σωματίδια.

Μια άλλη μέθοδος χρησιμοποιήθηκε από τον Γάλλο επιστήμονα Jean Perrin (1870–1942). Κάτω από ένα μικροσκόπιο, μέτρησε τον αριθμό των μικροσκοπικών (περίπου 1 μm σε διάμετρο) μπάλες gummigut που αιωρούνται στο νερό, μια ουσία που σχετίζεται με το καουτσούκ και λαμβάνεται από τους χυμούς ορισμένων τροπικών δέντρων. Ο Perrin πίστευε ότι οι ίδιοι νόμοι ισχύουν για αυτές τις μπάλες, οι οποίες υπόκεινται στα μόρια των αερίων. Σε μια τέτοια περίπτωση, μπορεί να προσδιοριστεί η "μοριακή μάζα" αυτών των σφαιρών. και γνωρίζοντας τη μάζα μιας μεμονωμένης μπάλας (η οποία, σε αντίθεση με τη μάζα των πραγματικών μορίων, μπορεί να μετρηθεί), ήταν εύκολο να υπολογιστεί η σταθερά του Avogadro. Ο Perrin πήρε περίπου 6,8·10 ²³ .

Μια πιο ακριβής τιμή θα μπορούσε να ληφθεί με βάση τα πειράματα του Άγγλου φυσικού Ernst Rutherford. Το 1908, αυτός και ο Γερμανός φυσικός Hans Geiger προσδιόρισαν ότι 1 γραμμάριο ραδίου εκπέμπει σε 1 δευτερόλεπτο περισσότερα από 34 δισεκατομμύρια -σωματίδια - τους πυρήνες των ατόμων ηλίου. Αιχμαλωτίζοντας ηλεκτρόνια, τα σωματίδια  μετατρέπονται σε συνηθισμένα άτομα ηλίου, τα οποία σταδιακά συσσωρεύονται με τη μορφή αερίου. Το 1911, ο Rutherford, συνεργαζόμενος με έναν νεαρό Αμερικανό εκπαιδευόμενο, τον Bertram Boltwood, προσδιόρισε ότι 6,58 mm ³ ήλιο σχηματίζονται από 0,192 g ραδίου σε 83 ημέρες και 10,38 mm ³ σε 132 ημέρες . Από εδώ είναι εύκολο να υπολογιστεί ο αριθμός των γραμμομορίων απελευθερωμένου ηλίου και γνωρίζοντας τον ρυθμό εκπομπής των σωματιδίων α ανά ράδιο, μπορεί κανείς να προσδιορίσει και τον αριθμό των ατόμων ηλίου σε ένα γραμμομόριο αυτού του αερίου. Αυτός είναι ένας άμεσος τρόπος προσδιορισμού της σταθεράς Avogadro, δίνει 6,1 10 ²³. Η σύγχρονη τιμή αυτής της σταθεράς είναι N _A = 6,0221367 10 ²³ .

Η σταθερά του Avogadro είναι τόσο μεγάλη που είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς. Για παράδειγμα, εάν μια μπάλα ποδοσφαίρου αυξηθεί N _A φορές σε όγκο, τότε η υδρόγειος θα χωρέσει σε αυτήν. Εάν η διάμετρος της μπάλας αυξηθεί κατά N _A φορές, τότε ο μεγαλύτερος γαλαξίας που περιέχει εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια θα χωρέσει σε αυτόν! Εάν ρίξετε ένα ποτήρι νερό στη θάλασσα και περιμένετε έως ότου αυτό το νερό κατανεμηθεί ομοιόμορφα σε όλες τις θάλασσες και τους ωκεανούς, μέχρι τον πυθμένα τους, τότε, μαζεύοντας ένα ποτήρι νερό οπουδήποτε στον πλανήτη, αρκετές δεκάδες μόρια νερού μια φορά σε ποτήρι. Αν πάρετε ένα μόριο δολαρίων, θα καλύψουν όλες τις ηπείρους με ένα πυκνό στρώμα 2 χιλιομέτρων ...

Το 1821, στο άρθρο «Νέες σκέψεις σχετικά με τη θεωρία ορισμένων αναλογιών στις ενώσεις και τον προσδιορισμό των μαζών των μορίων των σωμάτων», ο Avogadro συνόψισε σχεδόν δέκα χρόνια εργασίας στον τομέα της μοριακής θεωρίας και επέκτεινε τη μέθοδό του για τον προσδιορισμό της σύστασης των μορίων σε έναν αριθμό οργανικών ουσιών. Στο ίδιο άρθρο, έδειξε ότι άλλοι χημικοί, κυρίως οι Dalton, Davy και Berzelius, που δεν ήταν εξοικειωμένοι με το έργο του, συνεχίζουν να έχουν λανθασμένες απόψεις για τη φύση πολλών χημικών ενώσεων και τη φύση των αντιδράσεων που συμβαίνουν μεταξύ τους.

Τον Σεπτέμβριο του 1819, ο Avogadro εξελέγη μέλος της Ακαδημίας Επιστημών του Τορίνο. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, είχε ήδη αποκτήσει φήμη μεταξύ των συναδέλφων του για το έργο του στον τομέα της μοριακής θεωρίας, του ηλεκτρισμού και της χημείας.

Το 1820, με βασιλικό διάταγμα, ο Avogadro διορίστηκε ο πρώτος καθηγητής του νέου τμήματος ανώτερης φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Τορίνο.

Ενδιαφέρουσες είναι οι απόψεις του Avogadro για τη διδασκαλία της φυσικής, που εξέφρασε ο ίδιος όταν πήρε αυτή τη θέση. Η ιταλική επιστήμη εκείνη την εποχή ήταν ακόμη πολύ ανεπαρκώς ανεπτυγμένη. Σε μια προσπάθεια να βοηθήσει την πατρίδα του να φτάσει στο επίπεδο ανάπτυξης των φυσικών επιστημών με άλλες ευρωπαϊκές χώρες, ο Avogadro περιέγραψε ένα εκτενές σχέδιο δράσης. Η βασική του ιδέα ήταν η ανάγκη συνδυασμού της διδασκαλίας με την επιστημονική δραστηριότητα.

Αυτές οι προοδευτικές ιδέες δεν προορίζονταν να πραγματοποιηθούν λόγω των στρατιωτικών και πολιτικών γεγονότων στην Ιταλία στις αρχές της δεκαετίας του '20. Το 1822, μετά από φοιτητικές αναταραχές, το Πανεπιστήμιο του Τορίνο έκλεισε για έναν ολόκληρο χρόνο από τις αρχές και μια σειρά από νέα τμήματα του, συμπεριλαμβανομένου του Τμήματος Ανώτερης Φυσικής, εκκαθαρίστηκαν. Ωστόσο, το 1823, ο Avogadro έλαβε τον τιμητικό τίτλο του επίτιμου καθηγητή της ανώτερης φυσικής και διορίστηκε ανώτερος επιθεωρητής του Σώματος για τον Έλεγχο των Δημοσίων Δαπανών - μια οικονομική και νομική θέση, πολύ μακριά από την επιστήμη. Παρά τις νέες αρμοδιότητες, ο Avogadro συνέχισε να ασχολείται με την επιστημονική έρευνα.

Το 1823, το Πανεπιστήμιο του Τορίνο έλαβε και πάλι την έδρα της ανώτερης φυσικής, αλλά προσφέρθηκε όχι από τον Avogadro, αλλά από τον διάσημο Γάλλο μαθηματικό Augustin Louis Cauchy, ο οποίος έφυγε από την πατρίδα του το 1830. Μόνο δύο χρόνια αργότερα, μετά την αποχώρηση του Cauchy, ο Avogadro μπόρεσε να πάρει αυτή την καρέκλα, όπου εργάστηκε μέχρι το 1850. Την ίδια χρονιά άφησε το πανεπιστήμιο, περνώντας την έδρα στη μαθήτριά του Felice Cue.

Το 1837-1841, ο Avogadro δημοσίευσε ένα τετράτομο έργο, The Physics of Weighty Bodies, ή μια Πραγματεία για το Γενικό Σύνταγμα των Σωμάτων. Κάθε τόμος είχε πάνω από 900 σελίδες. Εκείνη την εποχή, ο Avogadro ήταν ήδη 65 ετών, αλλά το μυαλό του ήταν ακόμα καθαρό και η αγάπη του για την επιστήμη και την εργατικότητα ήταν ανεξάντλητη. Αυτό το έργο αποδείχθηκε ότι ήταν το πρώτο εγχειρίδιο μοριακής φυσικής.

Οι σύγχρονοι στα απομνημονεύματά τους προσελκύουν τον Avogadro ως ένα πολύ σεμνό, εντυπωσιακό και γοητευτικό άτομο. Σημειώνουν την Καλή του θέληση, την ειλικρίνεια του στην αντιμετώπιση των άλλων ανθρώπων. «Υψηλά μορφωμένος χωρίς παιδαγωγία, σοφός χωρίς αλαζονεία, περιφρονώντας την πολυτέλεια, αδιαφορώντας για τον πλούτο, που δεν αγωνίζεται για τιμές, αδιαφορώντας για τις δικές του ιδιότητες και τη φήμη του, σεμνός, μέτριος, καλοπροαίρετος» - έτσι χαρακτηρίζει τον Avogadro ένας από τους συγχρόνους του.

Στην αδιαφορία του για τις τιμές, ήταν μια σπάνια εξαίρεση μεταξύ των επιστημόνων της εποχής του.

Μετά την αποχώρησή του από το πανεπιστήμιο, ο Avogadro υπηρέτησε για κάποιο διάστημα ως ανώτερος επιθεωρητής του Επιμελητηρίου Ελέγχου και ήταν επίσης μέλος της Ανώτερης Στατιστικής Επιτροπής. Ανώτατο Συμβούλιο Δημόσιας Παιδείας και Πρόεδρος της Επιτροπής Σταθμών και Μέτρων. Παρά τη σεβάσμια ηλικία του, συνέχισε να δημοσιεύει την έρευνά του στα πρακτικά της Ακαδημίας Επιστημών του Τορίνο. Το τελευταίο του έργο δημοσιεύτηκε τρία χρόνια πριν από το θάνατό του, όταν ο Avogadro ήταν 77 ετών.

Πέθανε στο Τορίνο στις 9 Ιουλίου 1856 και θάφτηκε στο οικογενειακό θησαυροφυλάκιο στο Βερτσέλι. Το έτος μετά το θάνατο του Avogadro, σε αναγνώριση των υπηρεσιών του στην επιστήμη, μια χάλκινη προτομή του ανεγέρθηκε στο Πανεπιστήμιο του Τορίνο.

Η τεράστια συμβολή του Avogadro στην ανάπτυξη της μοριακής θεωρίας για μεγάλο χρονικό διάστημα παρέμεινε πρακτικά απαρατήρητη από τους συγχρόνους του. Και ακόμη πολύ αργότερα, αυτός ο νόμος ονομαζόταν συχνά στη βιβλιογραφία νόμος Avogadro-Ampère, αν και ο Avogadro τον διατύπωσε τρία χρόνια νωρίτερα από τον Ampère.

Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1960, η αυθαιρεσία βασίλευε στη χημεία, τόσο στην εκτίμηση των μοριακών βαρών όσο και στην περιγραφή των χημικών αντιδράσεων. υπήρχαν πολλές παρανοήσεις σχετικά με την ατομική σύνθεση πολλών πολύπλοκων ουσιών. Έφτασε ακόμη και μέχρι τις προσπάθειες να εγκαταλειφθούν εντελώς οι μοριακές έννοιες. Μόλις το 1858, ο Ιταλός χημικός Cannizzaro, έχοντας διαβάσει την επιστολή του Ampère προς τον Bertolla, στην οποία γίνεται αναφορά στο έργο του Avogadro, ανακάλυψε ξανά αυτά τα έργα και είδε έκπληκτος ότι φέρνουν πλήρη σαφήνεια στη συγκεχυμένη εικόνα της κατάστασης της χημείας. εκείνης της εποχής. Το 1860, ο Cannizzaro μίλησε λεπτομερώς για το έργο του Avogadro στο Πρώτο Διεθνές Χημικό Συνέδριο στην Καρλσρούη και η έκθεσή του έκανε τεράστια εντύπωση στους επιστήμονες που ήταν παρόντες εκεί. Όπως είπε ένας από αυτούς, ένιωσε το πέπλο να πέφτει από τα μάτια του, οι αμφιβολίες εξαφανίστηκαν, και αντί αυτού, υπήρχε μια ήρεμη αίσθηση αυτοπεποίθησης. Ο μεγάλος Ρώσος χημικός Mendeleev, ο οποίος συμμετείχε επίσης στις εργασίες αυτού του συνεδρίου, έγραψε αργότερα: «Στη δεκαετία του '50, κάποιοι πήραν το ατομικό βάρος του οξυγόνου ίσο με 8, άλλοι - 16. Επικράτησε πρόβλημα και ασυνέπεια. Το 1860, χημικοί από όλο τον κόσμο συγκεντρώθηκαν στην Καρλσρούη για να καταλήξουν σε συμφωνία, ομοιομορφία. Καθώς ήμουν παρών σε αυτό το συνέδριο, θυμάμαι έντονα πόσο μεγάλη ήταν η διαφωνία και πόσο θερμά οι οπαδοί του Gerard διεξήγαγαν τότε τις έρευνες του νόμου του Avogadro. Η αλήθεια, με τη μορφή του νόμου του Avogadro-Gerard, μέσα από το συνέδριο, έλαβε ευρύτερη κυκλοφορία και αμέσως μετά υπέταξε όλα τα μυαλά. Στη συνέχεια τα νέα ατομικά βάρη ενισχύθηκαν από μόνα τους και από τη δεκαετία του 1970 τέθηκαν σε γενική χρήση. ο οποίος συμμετείχε επίσης στις εργασίες αυτού του συνεδρίου, έγραψε αργότερα: «Τη δεκαετία του '50, κάποιοι πήραν το ατομικό βάρος του οξυγόνου ίσο με 8, άλλοι - 16. Επικράτησε πρόβλημα, ασυνέπεια. Το 1860, χημικοί από όλο τον κόσμο συγκεντρώθηκαν στην Καρλσρούη για να καταλήξουν σε συμφωνία, ομοιομορφία. Καθώς ήμουν παρών σε αυτό το συνέδριο, θυμάμαι έντονα πόσο μεγάλη ήταν η διαφωνία και πόσο θερμά οι οπαδοί του Gerard διεξήγαγαν τότε τις έρευνες του νόμου του Avogadro. Η αλήθεια, με τη μορφή του νόμου του Avogadro-Gerard, μέσα από το συνέδριο, έλαβε ευρύτερη κυκλοφορία και αμέσως μετά υπέταξε όλα τα μυαλά. Στη συνέχεια τα νέα ατομικά βάρη ενισχύθηκαν από μόνα τους και από τη δεκαετία του 1970 τέθηκαν σε γενική χρήση. ο οποίος συμμετείχε επίσης στις εργασίες αυτού του συνεδρίου, έγραψε αργότερα: «Τη δεκαετία του '50, κάποιοι πήραν το ατομικό βάρος του οξυγόνου ίσο με 8, άλλοι - 16. Επικράτησε πρόβλημα, ασυνέπεια. Το 1860, χημικοί από όλο τον κόσμο συγκεντρώθηκαν στην Καρλσρούη για να καταλήξουν σε συμφωνία, ομοιομορφία. Καθώς ήμουν παρών σε αυτό το συνέδριο, θυμάμαι έντονα πόσο μεγάλη ήταν η διαφωνία και πόσο θερμά οι οπαδοί του Gerard διεξήγαγαν τότε τις έρευνες του νόμου του Avogadro. Η αλήθεια, με τη μορφή του νόμου του Avogadro-Gerard, μέσα από το συνέδριο, έλαβε ευρύτερη κυκλοφορία και αμέσως μετά υπέταξε όλα τα μυαλά. Στη συνέχεια τα νέα ατομικά βάρη ενισχύθηκαν από μόνα τους και από τη δεκαετία του 1970 τέθηκαν σε γενική χρήση. να επιτευχθεί συμφωνία, ομοιομορφία. Καθώς ήμουν παρών σε αυτό το συνέδριο, θυμάμαι έντονα πόσο μεγάλη ήταν η διαφωνία και πόσο θερμά οι οπαδοί του Gerard διεξήγαγαν τότε τις έρευνες του νόμου του Avogadro. Η αλήθεια, με τη μορφή του νόμου του Avogadro-Gerard, μέσα από το συνέδριο, έλαβε ευρύτερη κυκλοφορία και αμέσως μετά υπέταξε όλα τα μυαλά. Στη συνέχεια τα νέα ατομικά βάρη ενισχύθηκαν από μόνα τους και από τη δεκαετία του 1970 τέθηκαν σε γενική χρήση. να επιτευχθεί συμφωνία, ομοιομορφία. Καθώς ήμουν παρών σε αυτό το συνέδριο, θυμάμαι έντονα πόσο μεγάλη ήταν η διαφωνία και πόσο θερμά οι οπαδοί του Gerard διεξήγαγαν τότε τις έρευνες του νόμου του Avogadro. Η αλήθεια, με τη μορφή του νόμου του Avogadro-Gerard, μέσα από το συνέδριο, έλαβε ευρύτερη κυκλοφορία και αμέσως μετά υπέταξε όλα τα μυαλά. Στη συνέχεια τα νέα ατομικά βάρη ενισχύθηκαν από μόνα τους και από τη δεκαετία του 1970 τέθηκαν σε γενική χρήση.

συμπέρασμα

Τα πλεονεκτήματα του Avogadro ως ενός από τους ιδρυτές της μοριακής θεωρίας έχουν λάβει έκτοτε παγκόσμια αναγνώριση. Η λογική του Avogadro αποδείχθηκε άψογη, κάτι που επιβεβαιώθηκε αργότερα από τον J. Maxwell με υπολογισμούς βασισμένους στην κινητική θεωρία των αερίων. στη συνέχεια ελήφθησαν πειραματικές επιβεβαιώσεις (για παράδειγμα, με βάση τη μελέτη της κίνησης Brown) και βρέθηκε επίσης πόσα σωματίδια περιέχονται σε ένα mole από κάθε αέριο. Αυτή η σταθερά - 6,022 x 1023 - ονομαζόταν αριθμός Avogadro, διαιωνίζοντας το όνομα του επιτήδειου ερευνητή.

Βιβλιογραφία

Μάριο Λιούτσι. Ιστορία της Φυσικής . Μ., 1970

Kritsman V.A. Robert Boyle, John Dalton, Amedeo Avogadro. Δημιουργοί της μοριακής επιστήμης στη χημεία . Μ., 1976

Bykov G.V. Amedeo Avogadro: An Essay on Life and Work . Μόσχα: Nauka, 1983