تبلیغات
شیمی سوم راهنمایی - اتم
 
شیمی سوم راهنمایی

درباره وبلاگ


شیمی سوم راهنمایی

من امین مرآتی هستم دانش آموز سال سوم راهنمایی مدرسه ی نمونه دولتی نوآوران در کنگاور که با کمک های فراوانی که آقای گرمسیری و آقای سلیمی به من کرده اند توانسته ام این وبلاگ را نوشته و تقدیم به همه ی بچه های ایران کنم .

امین مرآتی
AminMerati24@Gmail.com

مدیر وبلاگ : امین مرآتی
نویسندگان
نظرسنجی
بحث شیمی را تا چه اندازه دوست دارید ؟








چهارشنبه 21 دی 1390 :: نویسنده : امین مرآتی

فکر می کنم این قسمت جالب باشه

بخونید ، یاد بگیرید ، نظر بدید


   
تاریخچه اتم‏
دو هزار و پانصد سال پیش، حدود 450 قبل از میلاد یك دانش پژوه یا حكیم یونانی درباره تبدیل اجسام قطعات كوچكتر به تفكر پرداخت. نام او «لوسیوپس» بود. از نظر او اینكه هر چیز را مرتبا به قطعات كوچكتر و كوچكتر تقسیم می‏توان كرد، مفهومی نداشت و این عمل می‏بایست در جایی به انتها می‏رسید و زمانی به قطعه‏ی چنان كوچكی رسید كه نتوان كوچكتر از آن را به دست آورد....

 لوسیوپس شاگردی به نام «دموكرتیوس داشت كه او هم همینطور فكر می‏كرد. وقتی دموكریتوس در سال 380 قبل از میلاد درگذشت، 72 كتاب درباره‏ی فرضیات خود راجع به كائنات نوشته بود. یكی از آن فرضیات این بود كه همه چیز در جهان از ذرات بسیار كوچكی ساخته شده و این ذرات كوچكتر از آنند كه بتوان بازهم به ذرات كوچكتر تقسیم شان كرد. او این ذرات كوچك را «آتوموس» نامید كه یك لغت یونانی است و معنای «خرد نشدنی» می‏دهد. این لغت در انگلیسی به صورت «اتم» درآمد.

 دموكریتوس، معتقد بود كه همه‏ی جهان از انواع مختلف اتم ساخته شده است و در میان اتم‏ها هیچ چیز وجود ندارد. اتم‏های مجزا كوچكتر از آن هستند كه به چشم دیده شوند ولی زمانی كه تعداد زیادی از آنها در تركیبات مختلف به یكدیگر ملحق شوند تشكیل اجسام گوناگونی را می‏دهند كه ما در اطراف خود مشاهده می‏كنیم. وی عقیده داشت كه گرچه اتمها می‏توانند آرایش خود را تغییر دهند، لكن نه می‏توان آنها را ساخت و نه از بین برد.

 دموكریتوس نمی‏توانست عقاید خود را ثابت كند و حكمای یونان هم معتقد به وجود اتم نبودند و سخنان او برایشان مفهوم عقلی نداشت بنابراین نظریه‏ی «اتمیسم» وی معروفیتی نیافت. از كتاب‏های دموكریتوس نسخ زیادی تهیه نشد و همان نسخه‏ها نیز بتدریج از بین رفت و فقط بعلت آنكه در دیگر كتب قدیمی به فرضیه‏ی اتمی دموكریتوس اشاره شده نامی از وی به میان آمده ما امروز از فرضیات او آگاه هستیم.

 حكیم یونانی دیگری به نام «اپیكور» كتابهای دموكریتوس را قبل از نابودی مطالعه كرد و نظریه‏ی اتمی وی را دنبال كرد. در سال 306 قبل از میلاد در آتن، مدرسه‏ای بنا كرد. او معتقد بود همه چیز از اتم ساخته شده و حداقل 300 كتاب در موضوعات مختلف نوشت. وی شاگردان زیادی (از جمله زنان) تربیت كرد ولی به مرور زمان او و آثارش به فراموشی سپرده شدند. اما فرض وجود اتم از بین نرفت.

 دو قرن پس از اپیكور، در زمانیكه آثارش هنوز موجود بود، یك عالم رومی به نام «كولرتیوس» نظریه‏ی اتمی را دنبال كرد. وی در حدود 56 سال قبل از میلاد شعر طویلی به زبان انگلیسی «درباره‏ی ماهیت اجسام» می‏باشد. در این شعر او به طور مشروح و استادانه به بیان و توضیح نظرات دموكریتوس و اپیكور پرداخت.

 اما از لوكریتوس هم نسخ زیادی تهیه نشد. همزمان با اضمحلال تمدن یونان و روم، نسخه‏های قدیمی هم نابود می‏شدند. با آغاز قرون وسطی در اروپا نوشته‏های دموكریتوس، اپیكور و لوكریتوس همگی از میان رفته و مردم اتم را به فراموشی سپردند.

 تا اینكه در سال 1417، زمانی كه اروپائیان به نسخ قدیمی علاقمند شده بودند شخصی موفق به كشف یك نسخه‏ی قدیمی آسیب دیده از شعر لوكریتوس شد. در سال 1454 یاهان گوتنبرگ دستگاه چاپ را اختراع كرد و كتاب‏ها را از خطر نابودی نجات داد.

 شعر لوكریتوس منتشر شده و خیلی از و خیلی از دانش پژوهان تحت تاثیر نظریه‏ی اتمی قرار گرفتند. «پیر گاسندی» كه در نیمه‏ی اول دهه سالهای 1600 كتب موثر و متعددی نوشته) است نظریه‏ی اتمی پذیرفت و بسیاری از دانش پژوهان اروپایی را از نظرات خود درباره‏ی اتم مطلع ساخت. اتمیسم به دوران جدید راه یافت. اما صرف ایده و تصور بودن اتم، ایده‏ای كه فقط به نظر بعضی افراد منطقی می‏رسید، سبب می‏شد تا جدی تلقی نشود.

 یك شیمی دان انگلیسی به نام «رابرت بویلی» از جمله كسانی بود كه از نظرات گاندی مطلع بود. او اولین دانشمندی بود كه به آزمایشاتی دست زد كه نشان دهنده احتمال وجود اتم بود. موضوع مورد علاقه‏ی بویلی هوا بود. هوا جامد نبود كه موقع لمس كردن سخت باشد و فرم خود را حفظ كند و مایع هم نبود، كه جریان داشته و قابل رویت باشد. هوا ماده‏ای است كه به طور رقیق پراكنده می‏شود و به چنین ماده‏ای «گاز» می‏گویند.

 در سال 1662، بویلی كمی جیوه در یك لوله‏ی شیشه‏ای بلند به طول 5 متر و به شكل حرف J ریخت. قسمت كوتاهتر تحتانی لوله بسته بود در حالی كه سر لوله بلندتر باز بود. جیوه بخش تحتانی لوله را پر كرد و هوا در قسمت بسته و كوتاه لوله محبوس شد. سپس بویلی جیوه‏ی بیشتری در لوله ریخت. فشار وزن جیوه اضافی مقداری از جیوه را در داخل قسمت كوتاه لوله به بالا راند. هم چنان كه جیوه به بالای قسمت كوتاه فشار می‏آورد، هوای محبوس در فضای كوچكتر متراكم می‏شد و این هوای فشرده بود. هر چه بویلی جیوه بیشتری می‏ریخت، هوای محبوس در فضای كوچكتر و بازهم كوچكتر متراكم می‏شد. بویلی با این آزمایش نشان داد كه چگونه فضای پر شده از هوا با افزایش وزن جیوه كمتر می‏شود. این را «قانون بویلی» می‏گویند.

  آزمایش بویلی‏

  هوا چگونه متراكم می‏شود؟

 یك اسفنج را می‏توان در فضای كوچكتری متراكم كرد. این به آن دلیل است كه اسفنج دارای منافذ كوچكی است كه وقتی آن را فشار می‏دهید هوای درون آن منافذ بیرون و ذرات سخت و جامد اسفنج به هم نزدیكتر می‏شوند. وقتی هوا را فشرده می‏كنیم، منافذ آن را بسته و ماده‏ی هوا را به هم نزدیكتر می‏كنیم.

 بویلی فكر كرد باید اتم‏های بسیاری ریزی در هوا باشد. بین اتم‏ها فضایی وجود دارد كه در آن هیچ چیزی نیست. وقتی هوا متراكم می‏شد اتم‏ها ناچار به یكدیگر نزدیك می‏شدند. به عقیده او این در مورد گازها صادق بود.

 اگر آب مایع را بجوشانید تبدیل به بخار می‏شود كه نوعی گاز است. بخار بیش از هزار برابر آب فضا را اشغال می‏كند. آسانترین توضیح این است كه فرض كنیم در آب اتم چنان به هم نزدیكند كه یكدیگر را لمس می‏كنند حال آنكه در بخار و گاز آن‏ها از یكدیگر دورند.

 بدین ترتیب در سال 1662، بواسطه بویلی، اتم برای اولین بار از مرحله یك ایده و تصور گام فراتر نهاد.

 

 شواهد وجود اتم‏

 آیا اتم انواع مختلف دارد؟ دموكریتوس معتقد بود كه این امكان وجود دارد. یونانیان باستان عقیده داشتند جهان از چهار عنصر خاك، آب، هوا، آتش ساخته شده است. به نظر دموكریتوس هر یك از این عناصر احتمالا نوع متفاوتی از اتم را دارا بودند.

 اتم‏های خاك ممكن است سخت و ناهموار باشند، اتم‏های آب احتمالا نرم و گرد هستند و اتم‏های آتش ممكن است نوك تیز و كنگره دار باشند و اتم‏های هوا بسیار سبك هستند.

 اما یونانیان باستان هیچگونه مدركی برای اثبات اینكه جهان واقعی از این چهار عنصر ساخته شده نداشتند. بویلی در كتابی كه در 1661 نوشت، اظهار داشت كه عناصر باید از طریق آزمایش كشف شوند.

 شیمی دان‏ها باید سعی كنند هر چیز را به ساده‏ترین مواد ممكن تجزیه كنند، زمانیكه دیگر ماده قابل تجزیه نبود، آن یك عنصر است. پس از انتشار كتاب بویلی تا اواخر سالهای دهه‏ی 1700، حدود 30 عنصر مختلف كشف شد.

 آیا هر عنصر دارای نوع مختلفی از اتم است؟ یعنی نیكل، نقره، اكسیژن و سولفور هریك دارای اتم‏های نوع خود هستند؟ طی سالهای دهه‏ی 1700، اگر بویلی و چندتن دیگر طرفداران فرضیه‏ی اتم بودند، ولی اكثر شیمی دان‏ها مطالعه در اجسام ریزی را كه دیده نمی‏شدند، عمل بی فایده‏ای می‏دانستند.

 شیمی دانی فرانسوی به نام «آنتوان لوران لاووازیه» در سال 1782 ثابت كرد كه وقتی ماده‏ای به ماده دیگر تغییر شكل می‏دهد، تغییری در وزن كلی آن حاصل نمی‏شود و به طور كلی جرم فراورده‏ها برابر واكنشدهنده هاست. این قانون «بقای ماده» خوانده می‏شود.

 كشف لاووازیه با فرضیه اتم جور در می‏آید. فرض كنیم گفته‏ی دموكریتوس كه اتم‏ها قابل ساختن یا از بین بردن نیستند درست باشد و تنها تغییر آرایش آنها ممكن باشد. چوب و هوا هریك دارای اتم‏هایی با آرایش یكسان هستند.

 وقتی چوب می‏سوزد، اتم‏ها با تغییر آرایش به صورت خاكستر و دود در می‏آیند. با این حال تعداد اتم‏ها همان خواهد بود و وزن كلی آنها تغییر نخواهد كرد. اگر چنین باشد می‏توان به جای وزن كلی وزن هر عنصر را جداگانه حساب كنیم و ببینیم وقتی تغییرات روی می‏دهد چه اتفاقی می‏افتد.

 «ژوزف لوئی پروست» شیمی دان فرانسوی، این مورد آزمایش كرد، در سال 1789 به علت انقلاب بی رحمانه در فرانسه به اسپانیا رفت (لاووازیه در فرانسه ماند و در 1794 سر از بدنش جدا شد). پروست طی آزمایش هایی تركیبات مختلفی از عنصرها را شناخت و به این نتیجه رسید كه برای هر تركیب با هر روشی عنصرها را بیامیزد باید همان نسبت‏ها را حفظ كند. وی به این كار (تركیب عناصر) ادامه داد تا در سال 1799 قانون «نسبتهای ثابت» خود را اعلام كرد. بردست خود را درگیر مساله‏ی اتم نكرد ولی اتم در قانون وی بدین صورت جای می‏گیرد: فرض كنید تمام عناصر از اتم تشكیل شده باشند و اتم قابل تجزیه به ذرات كوچكتر نباشد. وقتی عناصر به هم ملحق شده و تركیبی را به وجود می‏آورند، اتم‏های بسیاری از یك عنصر با اتم‏های بسیاری از یكدیگر تركیب می‏شوند.

 «جان دالتون» دانشمند انگلیسی با توجه به این ارتباط میان اتم‏ها و قانون نسبتهای ثابت، پس از آزمایشهای متعدی موفق به ارایه‏ی قانون نسبت‏های چند گانه، در 1803 شد.

 این قانون بدین صورت است كه هرگاه چند گرم از عنصر A با گرم‏های متفاوتی از عنصر B واكنش دهد، تركیبات متفاوتی می‏دهد كه بین گرم‏های عنصر B نسبت‏های ساده و كوچكی برقرار بود.

 وی در واقع همان نظریات لوسیوپس و دموكریتوس را كامل‏تر و با اثبات ارائه می‏كرد و در سال 1808 نظریات خود را درباره اتم را در كتابی منتشر كرد و به خاطر این كتاب است كه امتیاز كشف و فرضیه‏ی اتمی به او داده می‏شود.

 پس از نشر كتاب دالتون شیمی دان‏های بیشتری آماده قبول فرضیه وجود اتم شدند و به زودی تقریبا همه آن را پذیرفتند.

 

 وزن اتم‏ها

 یكی دیگر از مشكلاتی كه سر راه اثبات اتم بود وزن آن‏ها بود. دالتون در جستجوی آن بود كه بداند چه چیز باعث می‏شود اتم‏های عناصر مختلف با یكدیگر متفاوت باشند. در آزمایشات و تحقیقات افرادی مانند لاووازیه، پروست و خود دالتون، وزن مواد مختلف داخالت داشتند. شاید كشف وزن اتم‏های مختلف امكان‏پذیر بود و شاید این همان عاملی بود اتم‏ها را با یكدیگر متفاوت می‏ساخت.

 در سال 1811 فیزیكدان ایتالیایی به نام «آمدئوآووگادور» مدعی شد كه چنانچه حجمهای مساوی از گازهای مختلف همیشه از ذرات مساوی ساخته شده باشند او می‏تواند قانون تركیب امجام را ثابت كند.

 این ذرات ممكن است اتم‏های منفرد و یا تركیبی از اتم‏ها كه مولكول نامیده می‏شوند، باشند و این «فرضیه اووگادور» خوانده می‏شود. با توجه به اینكه دو حجم از هیدروژن با یك حجم اكسیژن تركیب می‏شود، چنانچه این نظریه صحت داشته می‏داشت، پس احتمالا بدان معنی است كه به عوض یك اتم از هر كدام كه دالتون معتقد بود، 2 اتم هیدروژن در یك مولكول آب را پذیرفتند ولی تقریبا هیچ كس اعتنایی به فرضیه‏ی اووگادور نكرد. برای حدود 50 سال شیمی دان‏ها نمی‏فهمیدند منظور از نسبت‏های چندگانه چیست؟

 در سال 1860 اولین كنگره بین المللی شیمی در كارلسورهه آلمان تشكیل شد. صد و چهل شیمی دان از همه‏ی ممالك در آن شركت كردند. یك شیمی دان ایتالیایی به نام «استاینس لائو كانیزارو» كه با فرضیه‏ی اووگادور كاملا آشنایی داشت، نظریات خود را در جزوه‏ای منتشر كرد و در كنگره سخنرانی مستدلّی درباره اووگادور ایراد كرد. «ژان سوره استا» شیمی دان بلژیكی كه مشغول تهیه‏ی جدول اوزان اتمی بود فرضیه‏ی اووگادور را اساس كار قرار داد و سرانجام در 1865 موفق شد اولین جدول جدید این ارقام را در اختیار عموم قرار دهد.

 

 آرایش اتمی‏

 اگر چه مشكل وزن‏های اتمی حل شده بود، اما این تنها مشكل اتم نبود.

 در 1824 دو شیمی دان آلمانی، «جوستوس خون لیبیگ» و «فرد ریش وولر» روی دو تركیب متفاوت كار می‏كردند هریك برای تركیب خود به فرمولی دست یافتند و به تعداد زیادی از اتم‏های هریك از آن دو عنصر پی بردند. وقتی نتایج حاصله را اعلام كردند، معلوم شد هر دو تركیب دارای فرمول واحدی هستند و در مقیاس مساوی، مولكول هر تركیب دارای فرمول واحدی هستند و در مقیاس مساوی، مولكول هر تركیب دارای همان عناصری است كه در تركیب دیگر وجود دارد. با همه‏ی اینها دو تركیب متفاوت با دو طرز عمل مختلف بودند. «بزرلیوس» كه پیشكسوت شیمی دان‏های عصر خود بود، از این مساله در شگفت شد و عمل دو شیمی دان را تكرار كرد و متوجه صحت عمل آن دو شد. دو تركیب متفاوت با عناصر یكسان با نسبتهای یكسان حاصل می‏شد. برزلیوس آنها را «ایزومر» نامید كه واژه‏ای یونانی به معنای «نسبت‏های برابر» است. موارد دیگری از ایزومرها كشف شد كه تقریبا همیشه در مولكول‏های حاوی اتم كربن بدست می‏آمد.

 برزلیوس مولكول‏های كربن دار نباتات و حیوانات را به دلیل اینكه معمولا در موجودات زنده بودند «تركیبات آلی» نامید.

 دست یابی به فرمول تركیبات آلی دشوارتر بود. در حالیكه اكثر مولكول‏های فاقد اتم كربن كوچك بودند ولی پی بردن به ساختمان آنها میسر بود. اما در مورد اینكه دقیقا چه میزان از هر نوع اتم وجود داشته، گیج كننده بود و ممكن بود كه همان تركیبات ایزومرهای متفاوتی داشته باشند.

 دانستن تعداد اتم‏های یك مولكول كافی نبود، زیرا ممكن بود انواع یكسان از اتم‏ها به نظر تعداد مساوی آرایش متفاوتی در دو مولكول متفاوت ارائه دهند. اما شیمی دان‏ها چگونه می‏توانستند به این آرایش پی ببرند؟ یك شیمی دان انگلیسی به نئام «ادوارد فرانكلند» در سال 1852 پیشنهاد كرد كه هر نوع مختلف اتم دارای «ظرفیت» خاص است. یعنی قدرت تركیب فقط با تعداد خاصی از اتم‏های دیگر را دارد. این كلمه را از لغت یونانی به معنای «قدرت» گرفته شده است.

 برای مثال هیدروژن دارای ظرفیت 1 است و فقط با یك اتم دیگر می‏تواند تركیب شود.





نوع مطلب :
برچسب ها :


صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :