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
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