Atomová hypotéza, pozorování atomů

Antika  antika (filozofie)  18-19 st. (atomová hypotéza) … první experimenty  od 20. st. (atomy realitou) … současné metody Antika Anaxagora: můžeme dělit a dělit … není žádné omezení 5.st. př.n.l. Leukippos: nelze dělit neomezeně,  nedělitelné částečky atomy (= nedělitelné) Demokritos (460-370): žák Leukippa, (cestoval- Egypt, Persie, Etiopie) „Neexistuje nic než atomy a prázdno; vše ostatní je názorem”. rozdílné látky - rozdílné typy atomů (lidská duše je z kulových atomů ohně) D vs L x velikost atomů Demokritos - jsou maličké (jak dlouhá by byla řada atomů z 1mm3 NaCl?) (miliony kilometrů) Epikuros (341-270)

Aristoteles (384-322) vychovatel krále Alexandra Metafyzika …. zmiňuje myšlenky atomistů x jeho pohled na svět pozemská oblast - 4 živly: země, vzduch, voda, oheň (pod měsícem) - vše je spojité, neexistuje prázdno nad měsícem - pátý živel éter, dokonalý nic není náhodné, nehybný hybatel Středověk + Aristoteles - atomismus G. Frascatoro (1478-1553) - lékař, infekce … malé nedělitelné částečky

doba atomové hypotézy 18. - 19. st. krystalografie, chemie, kinetická teorie plynů, …  krystalografie krystaly mají plochy charakteristické pro jednotlivé kameny  princip stálých úhlů. sněhové vločky 1611 Johannes Kepler - On the Six-Cornered Snowflake (? 6-četná symetrie) 1665 Robert Hook - Micrographia výsledky pozorování pod mikroskopem

the International Commission on Snow and Ice. 1951 the International Commission on Snow and Ice. základní typy sněhových krystalků http://www.its.caltech.edu/~atomic/ snowcrystals/ (Patricia Rasmussen, www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/ )

René Hauy … otec moderní krystalografie … islandský živec … stejné částečky (stejné úhly, plochy) 1781 … prezentace pro fr. akademii věd  hlubší studium i dalších krystalů: krystaly stejného složení mají stejný základ, i když mohou mít různý vnější vzhled 1784: Essai d'une theorie sur la structure des cristaux krystalografie na vědeckém základě stavební kostičky, z těch vše sestaví … TESELACE Pyrit krychle pentagonalní dodekaedr granát trapezoedr … chybí měřítko na velikosti kostiček nezáleží

 chemie alchymie Paracelsus (16.st) http://www.chembio.uoguelph.ca/chemzine/v1i1feb02/page1.shtml

alchymie …. teorie flogistonu chemie při hoření látky ztrácí těkavou součást - flogiston. látky = flogiston + popel (... nesouhlasila hmotnost) kvantitativní  záznamy postupů  pojem čistá látka ‘přesné’ vážení Lavoisier: (1743–1794) … zdokonalení střelného prachu … hmota (určená hmotností) zůstává zachována v průběhu reakcí. proces hoření, dýchání … 33 ‘prvků’, mj. caloric (teplo) voda = HO

John Dalton (1766-1844) … meteorologie … chemie: pojem prvku a sloučeniny: prvek - nedá se již rozložit na jiné prvky, sloučenina - rozložitelné C a O  2 sloučeniny, MO : MC = (1.33:1 nebo 2.66:1)  CO, CO2 zákony o stálých a množných poměrech slučovacích Atomová teorie: všechny prvky sestávají z malých částeček - atomů,  ty jsou nedělitelné a neměnné  všechny atomy daného prvku jsou stejné (stejná hmotnost) různé atomy  různé hmotnosti (atomová váha)  konečnýsoubor prvků (char. hmotnost)  sloučenina = kombinace atomů více prvků (pevné poměry, případně násobné) chem. reakce = přeskupení kombinací atomů

 kinetická teorie plynů Guy-Lussac - objemy plynů - při reakci dané poměry objemů …  O2 x Dalton Avogadro (1776-1856) 1811: počet molekul všech plynů je za stejného tlaku a teploty v daném objemu stejný.  výpočet relativní hm. molekul plynů  H2, O2, N2 H2O (Ampere 1814) … nejasnosti v chemii: konferemce Karlsruhe 1860 Cannizaro … Avogadrův zákon klíčem k chemii

ideální plyn: N = nNA 1. vyčíslení NA … Loschmidt 1865 (hledal velikosti molekul) viskozita plynu stř.volná dráha (Maxwell) objem všech molekul = kondenzační objem počet molekul v 1cm3 (1.8*1018) Loschmidtova konst. Van der Waals (1873): reálný plyn

různé poznatky … dohady o atomech … atomová teorie konec 19.st … odpůrci, kritika Stallo, Ostwald, Mach Ludwig Boltzmann (1844-1906) atomy - rozporné vlastnosti, nevysvětlují vše měrná tepla plynů: teorie x experiment NA - nějaké číslo, vlastně na něm nezáleží, atomy jen pomůcka filozofické námitky: jednoduché (kontinuum)  složitější (atomy - různé) … Stallo Wilhelm Ostwald (1853-1932) pozitivismus: atomy jako reálná struktura nejsou, protože to nelze dokázat … Mach Ernst Mach (1838-1916)

atomy existují poč. 20.st Röntgen 1895 … x-rays 1901 … 1. Nobelova cena za fyziku Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) Becquerel … K2UO2(SO4)2 Pierre Curie Marie Curie-Sklodowska radioaktivita 1903 Nobelova cena

? fluktuační experimenty … zviditelnění molekulárního chaosu (tepelného pohybu) kinetická teorie … střední hodnoty částice … náhodný pohyb srážky  molekulární chaos  fluktuace pozorovaných veličin vhodná částice mikrosvět (atomy, molekuly, …) makrosvět (to co pozorujeme) ?

ekvipartiční zákon: stř. hodn. kin. en. / st. volnosti Brownův pohyb! … 1827 ekvipartiční zákon: stř. hodn. kin. en. / st. volnosti volná částice … kin. en. 1905 Einstein, Smoluchovski … teorie  … dynamická viskozita pot. en.: vztlak 1908 Perrin - měření roztok gumiguty 0.1 mm NA = 7.05 1023 mol-1 … další měření  1 1023 mol-1 Jean Baptiste Perrin (1870-1942) 1926 Nobelova cena

… spousta experimentů http://gemini. tntech atmosférický tlak tlak klesá 1931 Kappler stínítko pot. energie

difrakce rtg paprsků rtg záření … co to je ... není lom, opticky nic nedělá ? 1912 Laue Max von Laue (1879-1960)  rtg asi malé … co difrakce na krystalové mříži? pokus: Friedrich, Knipping  rtg paprsky jsou vlnění  krystaly mají periodickou mřížku (potvrzen Hauy) 1914 Nobelova cena  pozorování symetrie krystalu d ~  = ? difrakce + NA odjinud   (~0.1 nm)

krystalografie chemie kinetická teorie … velikost atomů neznámá hledání velikosti atomů: rtg difrakce