化学家眼中的原子

化学家眼中的原子

拉瓦锡创立了新的化学理论并且被送上断头台不久，时光进入了新世纪——19世纪，在这个世纪里，化学又前进了一大步，一个像拉瓦锡的氧化说一样新型的理论诞生了，对化学产生了革命性的影响。

新原子理论

新的原子论是由道尔顿提出的。道尔顿是英国人，生于1766年，既是杰出的物理学家，更是伟大的化学家。他最感兴趣的是气体，在对空气的研究中，他发现了气体的分压定律。即组成气体的微粒只排斥同类微粒，对不同类的微粒却毫无作用。

这是为什么呢？道尔顿作出了解释。他认为，物质都是由原子组成的，同种物质原子的大小、重量等都相同，不同物质的原子重量、大小都不同。因此，当同种气体混合时，由于组成它们的微粒重量大小都一样，相互之间就会产生排斥，而当异种气体混合时，由于组成它们的微粒大小重量等都不同，因此就不会产生排斥。

进一步地，道尔顿又将这一观念运用于对化合物的研究之中，他认为，化合物可能也是不同种类的原子之间的混合。他研究发现，在一氧化碳与二氧化碳之间，两种气体中碳与氧比重分别是5.4∶7和5.4∶14，同时它们之间氧的比重比为1∶2。

道尔顿像
约翰·道尔顿（1766～1844），英国化学家、物理学家、近代化学之父。

为什么会有这样简单的整数比呢？道尔顿猜想，这可能是因为每种元素或者化合物都是由原子组成的，同种元素的每个原子的重量都是一样的。对于化合物，它是由几种元素之间不同的原子数目组合而成的，例如一氧化 碳，它是由一个碳原子与一个氧原子组成的，即在碳原子与氧原子之间数目是1∶1，而二氧化碳则是由一个碳原子与两个氧原子所组成的，即在碳原子与氧原子之间数目的比是1∶2。这样，在一氧化碳与二氧化碳之间，它们氧原子的数量之比就是1∶2，重量之比也是1∶2。

从这里可以看出来，原子的重量是一个关键因素，只要知道了每个原子的重量，就可以知道许多东西。因此，道尔顿开始想尽办法去测量原子的重量。道尔顿的原子理论是第一种真正科学的原子学说，是现代科学原子论的基础。

质量守恒
参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。

1804年时，另一个英国科学家T.汤姆逊在道尔顿的基础上提出了更为完整科学的原子学说，其基本观点是：

1、 化学元素是由非常微小、不可再分的物质粒子组成的，这种粒子就是原子。

2、 原子在所有化学变化中均保持自己的独特性质。且既不能被创造，也不能被消灭。

3、一种元素的所有原子的性质，特别是重量，完全相同。不同元素的原子的性质与重量不同。原子的重量是元素的基本特征。

4、不同元素的原子以简单的数目比例相结合，形成化合物。化合物原子称为复杂原子，它的质量为所含各种元素原子质量之总和。同种化合物的复杂原子，其性质与重量也必定相同。

分子与原子

进一步完善原子论的是法国化学家盖－吕萨克和阿佛伽德罗。盖－吕萨克通过试验，得出了一个简单的结论：气体在相互化合时，参加反应的气体的体积之间是一个简单的数值比。

随后他又进一步测定了参加反应物与反应物三者之间的体积比，得出它们之间同样存在简单的整数比，例如在一氧化碳与氧生成二氧化碳的反应中，三者的体积之比是2∶1∶2。在氢与氮生成氨的反应中，三者的体积之比是3∶1∶2。这说明，反应后生成的气体与参加反应的气体的体积之间也是一个简单的整数比。

他也了解道尔顿的理论，两者统一起来，只有一个可能的结果，那就是：在同温同气压下，相同体积的不同气体，且无论是单质还是化合物，都含有相同数目的原子。

盖-吕萨克得到这个结论后，以为是为道尔顿的原子论找到了一个最好的证明，但道尔顿却反对他的理论。道尔顿认为，说同体积的不同气体内含有相同数目的原子是不可能的，因为不同元素的原子大小不同，如何能够在相同的体积内装下相同数目的原子呢？这就像一边是大苹果，一边是小李子，能够在一样大的箱子里装上相同数目的苹果与李子并将它们同时装满吗？这显然是不可能的。还有，前面说过，一体积的氮与一体积的氧化合后，会生成两体积的氧化氮。根据这种说法，就要将每个氧原子与每个氮原子剖成两半，然后让它们形成一个氧化氮原子，使氧化氮原子的个数扩充两倍，这样一来才能充满那两个体积。这显然也是荒唐的。

盖-吕萨克像
约瑟夫·路易·盖-吕萨克（1778～1850），法国化学家、物理学家。盖-吕萨克首先发现了气体化合体积定律，又发明了碱金属钾、钠等的新制备方法，继而发现了硼、碘等新元素，在化学上取得了巨大成就。由于盖-吕萨克的杰出成就，法国成了当时最大的科学中心。

应该说，道尔顿的反驳是十分有力的，因此盖－吕萨克招架不住。

但招架不住并不等于他错了，只是说明他的武器还不够完好，这完好的工作是由阿佛伽德罗来完成的。

阿佛伽德罗正是从盖－吕萨克理论的不完备之处出发的。他最大的创新是提出了“分子”的概念。

阿佛伽德罗指出：原子是参加反应的最小微粒，但原子并不总是独立存在，它们能够相互结合在一起形成分子。当单质或者化合物存在时，它们并不是以原子的形态存在，而是由若干个原子一起构成分子。化学反应则是由不同物质的分子内各原子的重新组合。

进一步地，阿佛伽德罗只将盖－吕萨克的理论改了一个字，就提出了阿佛伽德罗定律：在同温同压下，等体积的各种气体含有相同的分子数。这是1811年的事。

状态的变化
状态的变化指物质状态发生变化，主要有六种：熔化、升华、汽化、凝固、液化和凝华。