Atomer - fysik eller kemi?
T.o.m.1800-talet var studiet av atomer huvudsakligen kemi.
Detta speglas fortfarande i styrdokumenten för grundskola och
gymnasium.
Periodiska systemet växte fram ur studier av olika kemiska
egenskaper,
och har
senare kunnat förklaras av fysiken, genom kvantmekanikens
utveckling.
Låt oss här titta på de steg som ledde fram till
periodiska systemet!
Periodiska systemet
Stökiometri
- A.L. Lavoisier, c:a 1790
- Massan bevaras även när ämnen ingår i
kemiska föreningar
- De olika ämnen som ingår i en kemisk förening har
en fast mass-
relation
- J Dalton (c:a 1803-1808)
- Lagen om multipla proportioner (som CO, CO2,
N2O, NO, N2O3, NO2.)
- Hypotes: Materiens minsta delar är sammansatta av atomer och
alla
atomer av ett ämne är lika.
- J.L Gay-Lussac (1808) och A Avogadro
- Gaslagar. Volymförhållande för gaser.
(Volymen för en gas beror på
antalet atomer, men inte på molekylslaget - jfr pV=nRT)
- Man förstod att det fanns reaktioner
N2+O2 -> 2NO
Det är nog ganska naturligt att
Berzelius använde masstal i stället för atomnummer
för att
numrera ämnena!
Elektrokemi
- 1800, Galvani, Volta
- Metaller i kontakt ger en spänning
- 1800, H. Davy
- Kemisk affinitet är av elektrisk natur
- J.J: Berzelius
- Antog att det fanns positiva och negativa laddningar i atomen
- ... och att de positiva överväger i H, Na, K, Cu ...
och de negativa i Cl, O, S etc.
- M Faraday 1832
- Den laddning som överföres vid elektrolys är
proportionell mot den
reagerande materiemängden.
- Kemiskt ekvivalenta ämnen överför lika laddningar
- 1830
- Uppställning av rader av analoga ämnen:
- L. Meyer 1864
- Fullständiga grupper
- Li, Na, K, Rb, Cs
- O,S, Se, Te
- N, P, Se, Sb, Bi
- D Mendeleev, 1870
- Fullständigt periodiskt system.
- Förutsade existens av okända ämnen: Ga, Ge, Sc
(1875-1880)
Spektroskopi
Kemister utnyttjade spektrum för att identifiera ämnen.
Kirchhoff,
Bunsen,
m.fl.
- J.J: Balmer 1885
- Vätes spektrallinjer kunde skrivas som
1/
= C/4 - C/n2
- J. R. Rydberg 1889
- Generaliserat uttryck för andra ämnen
- W. Ritz 1908
- Kombinationspricipen formulerades explicit
- H.G.J: Moseley
- Röntgenspektra.
= konst * (Z-1)
- Ett slutgiltigt fastställande av atomnummer, och av
periodlängderna
2, 8, 8, 18, 18, 32
Dessa observationer kunde så småningom förklaras med
kvantmekanik!
Genom att teoretiskt studera gasers egenskaper kunde man uppskatta
antalet
atomer i en viss mängd (Avogadros tal). Genom kristallografi kunde
man
besämma avståndet mellan olika atomer.
Vad kan vi lista ut om atomer? - Försök själv!
Antag - i brist på noggrannare kunskap - att ett lager atomer slits
av
varje steg du tar med skon eller varje
steg
som tas på en trappa. Uppskatta sedan hur tjockt varje lager
är!
Hans-Uno Bengtsson karaktäriserar kemi som "Fysik på
elektronvoltsnivå".
(Kom ihåg att spänningsskillnader mellan olika metaller
är omkring 1V!)
Utnyttja detta för att uppskatta hur mycket energi det finns i den
mat vi
äter på ett dygn (c:a 1kg). Vilken effekt använder den
mänskliga kroppen?
(Det mesta går åt för att vi ska hålla
värmen.)
http://fy.chalmers.se/~f3aamp/VVV/kemi.html
AMP, 31 maj 1998