Nhân kỷ niệm 175 năm định luật Avogadro

12

Nhân kỷ niệm 175 năm định luật Avogadro

Nhà vật lý người Ý Amedeo Avogadro *) (1776-1856) xuất thân từ một gia đình có đàn ông, bắt đầu từ thế kỷ 12, luôn trở thành luật sư. Người ta thậm chí còn tin rằng bản thân họ Avogadro có nguồn gốc từ avvocato (trong tiếng Ý - luật sư). Nhưng nhà khoa học tương lai, người nhận bằng tiến sĩ luật ở tuổi hai mươi, đã không trung thành với truyền thống gia đình quá lâu. Ngay từ khi còn trẻ, ông đã phát triển niềm yêu thích sâu sắc với các ngành khoa học chính xác và từ năm 1800, ông bắt đầu dành toàn bộ thời gian rảnh rỗi để nghiên cứu vật lý và toán học.

Vài năm sau, Avogadro đã là tác giả của hai công trình khoa học và là thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Turin; vào năm 1806, cuối cùng ông đã rời bỏ nghề luật và trở thành giáo viên vật lý và toán học. Cựu nhà khoa học cốt lõi tiếp tục kiên trì nghiên cứu tài liệu chuyên ngành và số lượng công trình khoa học của riêng ông ngày càng tăng. Trong giới khoa học ở Ý, cái tên Avogadro ngày càng được biết đến rộng rãi. Năm 1819, ông được bầu làm thành viên chính thức của Học viện Turin, và một năm sau, theo sắc lệnh của hoàng gia, ông được bổ nhiệm làm giáo sư khoa vật lý cấp cao (theo lý thuyết hiện đại) đầu tiên ở Ý tại Đại học Turin.

Là một người có trí thông minh hùng hồn, kiến ​​thức bách khoa và sự khiêm tốn hiếm có, Avogadro có uy tín khoa học cao ở quê hương mình. Nhưng bên ngoài nước Ý, nghiên cứu của ông không tìm thấy phản hồi. Sự công nhận rộng rãi chỉ đến bốn năm sau cái chết của nhà khoa học, khi vào năm 1860, tại đại hội hóa học quốc tế đầu tiên ở Đức, người đồng hương của ông, nhà hóa học S. Kannitsar, đã thành lập được

*) Tên đầy đủ của anh ấy là Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quargua e di Carreto.

trước khán giả, nội dung một trong những bài báo của Avogadro, được viết vào năm 1811. Trong bài báo này, định luật nổi tiếng của Avogadro đã được hình thành:

Những thể tích bằng nhau của các loại khí khác nhau ở cùng nhiệt độ và áp suất chứa cùng số lượng phân tử.

Avogadro đi đến kết luận quan trọng nhất này bằng cách phân tích các kết quả thí nghiệm được công bố năm 1808 bởi nhà vật lý người Pháp J. L. Gay-Lussac (1778-1850), người đã nghiên cứu mối quan hệ thể tích trong các phản ứng giữa các chất khí và xác định rằng thể tích của chất khí và sản phẩm phản ứng của chất khí tham gia phản ứng có liên hệ với nhau dưới dạng các số nguyên nhỏ.

Mười năm trước Avogadro, người sáng lập thuyết nguyên tử hóa học, người Anh J. Dalton (1766-1844), đã xem xét giả thuyết về sự bằng nhau về số lượng các phần trong thể tích bằng nhau của tất cả các loại khí. Tuy nhiên, ông buộc phải đáp lại điều này, theo cách nói của ông, ý tưởng “sương mù” này trái ngược với sơ đồ của một số phản ứng hóa học mà ông đã phát triển.

Bài toán, trong đó Dalton và Gay-Lussac, cùng với họ, nhiều nhà khoa học lỗi lạc khác, đã bối rối, đẹp đẽ và đơn giản được quyết định bởi Avogadro lúc đó chưa được biết đến. Ông lý luận như sau. Dalton chắc chắn đúng khi khẳng định rằng tác động cơ bản của một phản ứng hóa học bao gồm sự sắp xếp lại các nguyên tử, những phần vật liệu rời rạc tồn tại phản ứng mà từ đó mọi chất được tạo thành. Và Kolbsky đúng như vậy, thì khám phá của Gay-Lussac nhất thiết phải tuân theo rằng phải có một loại mối quan hệ vô hồn nào đó giữa thể tích khí và số lượng bộ phận tạo thành chúng. Điều đơn giản nhất là giả sử rằng những thể tích bằng nhau của tất cả các loại khí trong cùng điều kiện bên ngoài đều chứa số phần bằng nhau. Nhưng trong trường hợp này, mâu thuẫn sẽ nảy sinh giữa sơ đồ khí đã hứa, phản ứng của chúng và dữ liệu đo. Thật vậy, phản ứng tạo thành hơi nước từ hydro và oxy đại diện cho hydro và một nguyên tử oxy tạo thành một phân tử nước. Điều này có nghĩa là nếu chúng ta giả sử rằng số lượng các phần bằng nhau chiếm thể tích bằng nhau thì tỷ lệ của các vật tương ứng trong phản ứng này sẽ là 2:1:1 chứ không phải 2:1:2 như Gay-Lussac đã thiết lập.

Suy ngẫm về điều này và một số khác biệt tương tự đã khiến Avogadro đi đến kết luận rằng ý tưởng của người Khimki về phản ứng khí là không chính xác. Vì vậy, trong phản ứng hình thành nước, không phải nguyên tử mà là các phân tử hai nguyên tử của hydro và oxy kết hợp với nhau, nghĩa là phản ứng phải diễn ra theo sơ đồ: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 = 2\text{H}_2\text{O}$, tương ứng chính xác với tỷ lệ thể tích 2:1:2. Theo cách tương tự, nhà khoa học dễ dàng đưa tính chặt chẽ phù hợp với dữ liệu thực nghiệm và một số sơ đồ phản ứng khí khác.

Có vẻ như giả định “đơn giản nhất” của Avogadro, hoàn toàn hợp lý, lẽ ra đã nhanh chóng được công nhận là một định luật cơ bản mới của tự nhiên, đặc biệt là khi nhà khoa học này biện minh cho quan điểm của mình trên một tạp chí khoa học nổi tiếng của Pháp. Tuy nhiên, như đã đề cập, điều này sẽ chỉ xảy ra sau nửa thế kỷ. Nguyên nhân của vấn đề kéo dài này là gì? Có lẽ điều này được giải thích một phần là do Avogadro, với tư cách là một người không có binium nguyên chất, hầu như không làm gì để thúc đẩy phát hiện của mình và rút lui khỏi cuộc chiến để được các bộ sưu tập nước ngoài công nhận. Nhưng quan trọng nhất, thế giới tâm linh vẫn chưa sẵn sàng chấp nhận kết luận của Avogadro, bởi vì đối với kết luận của Avogadro, vì đối với những khái niệm ban đầu của lý thuyết nguyên tử-phân tử, hoàn toàn có sự nhầm lẫn. Không có sự hiểu biết cơ bản về nhau: cái mà người ta gọi là nguyên tử, cái khác gọi là phân tử, và cái thứ ba gọi là các bộ phận. Các nhà vật lý tưởng tượng các nguyên tử và phân tử theo cách hoàn toàn khác với các nhà hóa học. Nhiều người không hề tin vào sự tồn tại của chúng và coi chúng chỉ là những biểu tượng thông thường. Thực ra

(Cuối cùng xem trang 20)