परमाणुओं और अणुओं के वास्तविक अस्तित्व का प्रमाण। परमाणुओं के अस्तित्व का प्रमाण परमाणुओं और अणुओं के अस्तित्व का प्रमाण

आणविक गतिज सिद्धांत के मुख्य प्रावधान।

एक)। किसी भी पदार्थ की एक असतत (असंतत) संरचना होती है। इसमें सबसे छोटे कण होते हैं - अणु और परमाणु, जो अंतराल से अलग होते हैं। अणु सबसे छोटे कण होते हैं जिनमें किसी पदार्थ के रासायनिक गुण होते हैं। परमाणु रासायनिक तत्वों के गुणों वाले सबसे छोटे कण होते हैं जो किसी दिए गए पदार्थ को बनाते हैं।

2))। अणु निरंतर अराजक गति की स्थिति में होते हैं, जिन्हें थर्मल कहा जाता है। जब किसी पदार्थ को गर्म किया जाता है, तो तापीय गति की गति और उसके कणों की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, और ठंडा होने पर वे घट जाती हैं। किसी पिंड के ताप की डिग्री उसके तापमान की विशेषता होती है, जो इस पिंड के अणुओं की अनुवादकीय गति की औसत गतिज ऊर्जा का एक माप है।

3))। उनकी परस्पर क्रिया की प्रक्रिया में अणुओं के बीच आकर्षण और प्रतिकर्षण बल उत्पन्न होते हैं।

आणविक गतिज सिद्धांत का प्रायोगिक औचित्य

पदार्थों में पारगम्यता, संपीड्यता और घुलनशीलता की उपस्थिति इंगित करती है कि वे निरंतर नहीं हैं, लेकिन अलग-अलग, दूरी वाले कणों से मिलकर बने हैं। आधुनिक शोध विधियों (इलेक्ट्रॉन और आयन सूक्ष्मदर्शी) की मदद से सबसे बड़े अणुओं की छवियां प्राप्त करना संभव था।

ब्राउनियन गति और कण प्रसार के अवलोकन से पता चला है कि अणु निरंतर गति में हैं।

निकायों की ताकत और लोच की उपस्थिति, गीलापन, आसंजन, तरल पदार्थ में सतह तनाव, आदि - यह सब अणुओं के बीच बातचीत बलों के अस्तित्व को साबित करता है।

एक प्रकार कि गति।

प्रसार द्वाराआसन्न पदार्थों के अणुओं के एक दूसरे के अंतर-आणविक अंतराल में सहज पारस्परिक प्रवेश की घटना को कहा जाता है। (अर्ध-पारगम्य विभाजन के माध्यम से प्रसार को परासरण कहा जाता है।) गैसों में प्रसार का एक उदाहरण गंध का प्रसार है। तरल पदार्थों में, प्रसार की एक स्पष्ट अभिव्यक्ति विभिन्न घनत्वों के तरल पदार्थों के गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के खिलाफ मिश्रण कर रही है (इस मामले में, एक भारी तरल के अणु ऊपर उठते हैं, और एक हल्का तरल - नीचे जाता है)। ठोस पदार्थों में भी विसरण होता है। यह इस अनुभव से सिद्ध होता है: सोने और सीसे की दो पॉलिश की हुई सपाट प्लेटें, एक दूसरे के ऊपर रखी जाती हैं, 5 साल के लिए कमरे के तापमान पर रखी जाती हैं। इस समय के दौरान, प्लेटें एक साथ बढ़ी हैं, एक पूरे का निर्माण करती हैं, सोने के अणु सीसे में प्रवेश करते हैं, और सीसे के अणु सोने में 1 सेमी की गहराई तक जाते हैं। 1 प्रसार की दर पदार्थ और तापमान के एकत्रीकरण की स्थिति पर निर्भर करती है . तापमान में वृद्धि के साथ, प्रसार दर बढ़ जाती है, और कमी के साथ, यह घट जाती है।

अणुओं का आकार और द्रव्यमान

अणु का आकार एक सशर्त मान है। इसका मूल्यांकन निम्नानुसार किया जाता है। आकर्षण बलों के साथ-साथ प्रतिकर्षण बल भी अणुओं के बीच कार्य करते हैं, इसलिए अणु केवल एक निश्चित दूरी तक ही पहुंच सकते हैं। दो अणुओं के केंद्रों के अधिकतम दृष्टिकोण की दूरी को अणु का प्रभावी व्यास कहा जाता है और इसे ओ द्वारा दर्शाया जाता है (यह पारंपरिक रूप से माना जाता है कि अणुओं का गोलाकार आकार होता है)। बहुत बड़ी संख्या में परमाणुओं वाले कार्बनिक पदार्थों के अणुओं के अपवाद के साथ, परिमाण के क्रम में अधिकांश अणुओं का व्यास 10 -10 मीटर और द्रव्यमान 10 -26 किलोग्राम होता है।

सापेक्ष आणविक भार

चूंकि परमाणुओं और अणुओं का द्रव्यमान बहुत छोटा होता है, इसलिए गणना आमतौर पर निरपेक्ष नहीं, बल्कि परमाणु द्रव्यमान इकाई के साथ परमाणुओं और अणुओं के द्रव्यमान की तुलना करके प्राप्त द्रव्यमान के सापेक्ष मूल्यों का उपयोग करती है, जो कि एक के द्रव्यमान का 1/12 है। कार्बन परमाणु (अर्थात वे परमाणु द्रव्यमान के कार्बन पैमाने का उपयोग करते हैं)। सापेक्ष आणविक(या परमाणु) द्रव्यमान श्री(या एक र) किसी पदार्थ का मान इस पदार्थ के अणु (या परमाणु) के द्रव्यमान के अनुपात के बराबर होता है और कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 C. सापेक्ष आणविक (परमाणु) द्रव्यमान वह मात्रा होती है, जिसमें कोई आयाम नहीं। प्रत्येक रासायनिक तत्व के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को आवर्त सारणी में दर्शाया गया है। यदि किसी पदार्थ में विभिन्न रासायनिक तत्वों के परमाणुओं से बने अणु होते हैं, तो इस पदार्थ का सापेक्ष आणविक भार इस पदार्थ को बनाने वाले तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के योग के बराबर होता है।

पदार्थ की मात्रा

शरीर में निहित पदार्थ की मात्रा इस शरीर में अणुओं की संख्या (या परमाणुओं की संख्या) से निर्धारित होती है। चूँकि स्थूल पिंडों में अणुओं की संख्या बहुत बड़ी होती है, इसलिए किसी पिंड में पदार्थ की मात्रा निर्धारित करने के लिए, इस शरीर में अणुओं की संख्या की तुलना 0.012 किग्रा कार्बन में परमाणुओं की संख्या से की जाती है। दूसरे शब्दों में, पदार्थ की मात्रा वीकिसी दिए गए शरीर में अणुओं (या परमाणुओं) N की संख्या के अनुपात के बराबर मान कहलाता है और 12 g कार्बन में N A परमाणुओं की संख्या, अर्थात।

वी = एन / एन ए।पदार्थ की मात्रा मोल्स में व्यक्त की जाती है। एक मोल एक प्रणाली में पदार्थ की मात्रा के बराबर होता है जिसमें समान संख्या में संरचनात्मक तत्व (परमाणु, अणु, आयन) होते हैं क्योंकि कार्बन -12 में परमाणु होते हैं जिनका वजन 0.012 किलोग्राम होता है।

अवोगाद्रो स्थिरांक। दाढ़ जन

मोल की अवधारणा की परिभाषा के अनुसार, किसी भी पदार्थ के 1 मोल में अणुओं या परमाणुओं की संख्या समान होती है। कार्बन के 0.012 किग्रा (अर्थात 1 मोल में) में परमाणुओं की संख्या के बराबर यह संख्या N A, अवोगाद्रो नियतांक कहलाती है। किसी भी पदार्थ का मोलर द्रव्यमान M इस पदार्थ के 1 mol का द्रव्यमान कहलाता है। किसी पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान किलोग्राम प्रति मोल में व्यक्त किया जाता है।

किसी पदार्थ की मात्रा के रूप में पाया जा सकता है

एक अणु का द्रव्यमान पाया जा सकता है या दिया जा सकता है कि सापेक्ष आणविक द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से amu में व्यक्त एक अणु के द्रव्यमान के बराबर होता है। (1 एमू = 1.66 × 10-27 किग्रा)।

अनुभूति की प्रक्रिया इस तरह से विकसित होती है कि शानदार अनुमान और महान सिद्धांत, जिनकी उपस्थिति हम रचनात्मक प्रतिभाओं के कारण होते हैं, कुछ समय बाद लगभग तुच्छ तथ्य बन जाते हैं, जिन पर अधिकांश लोग विश्वास करते हैं। हम में से कितने स्वतंत्र रूप से, अवलोकन और प्रतिबिंब के आधार पर अनुमान लगा सकते हैं कि पृथ्वी गोल है या पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, न कि इसके विपरीत, और अंत में, परमाणु और अणु हैं? आधुनिक विज्ञान की ऊंचाई से, परमाणु-आणविक सिद्धांत के मुख्य प्रावधान सामान्य सत्य की तरह दिखते हैं। हालाँकि, आइए हम लंबे समय से ज्ञात वैज्ञानिक परिणामों से हटें, खुद को अतीत के वैज्ञानिकों के स्थान पर रखें और दो मुख्य प्रश्नों के उत्तर देने का प्रयास करें। सबसे पहले, पदार्थ किससे बने होते हैं? दूसरे, पदार्थ अलग क्यों हैं और कुछ पदार्थ दूसरों में क्यों बदल सकते हैं? विज्ञान पहले ही इन जटिल मुद्दों को सुलझाने में 2,000 साल से अधिक समय लगा चुका है। नतीजतन, परमाणु-आणविक सिद्धांत दिखाई दिया, जिसके मुख्य प्रावधान निम्नानुसार तैयार किए जा सकते हैं।

1. सभी पदार्थ अणुओं से बने होते हैं। अणु किसी पदार्थ का सबसे छोटा कण होता है जिसमें उसके रासायनिक गुण होते हैं।
2. अणु परमाणुओं से बने होते हैं। परमाणु रासायनिक यौगिकों में किसी तत्व का सबसे छोटा कण होता है। विभिन्न परमाणु विभिन्न तत्वों के अनुरूप होते हैं।
3. अणु और परमाणु निरंतर गति में हैं।
4. रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान कुछ पदार्थों के अणु दूसरे पदार्थों के अणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं। रासायनिक अभिक्रिया के दौरान परमाणु नहीं बदलते हैं।

वैज्ञानिकों ने परमाणुओं के अस्तित्व का पता कैसे लगाया?

5 वीं शताब्दी में ग्रीस में परमाणुओं का आविष्कार किया गया था। ईसा पूर्व एन.एस. दार्शनिक ल्यूसिपस (500-440 ईसा पूर्व) ने सोचा कि क्या पदार्थ का प्रत्येक कण, चाहे वह कितना ही छोटा क्यों न हो, और भी छोटे कणों में विभाजित किया जा सकता है। ल्यूसिपस का मानना था कि इस तरह के विखंडन के परिणामस्वरूप इतना छोटा कण प्राप्त किया जा सकता है कि आगे विखंडन असंभव हो जाएगा।

ल्यूसिपस के एक छात्र, दार्शनिक डेमोक्रिटस (460-370 ईसा पूर्व) ने इन छोटे कणों को "परमाणु" (परमाणु - अविभाज्य) कहा। उनका मानना था कि प्रत्येक तत्व के परमाणुओं के विशेष आकार और आकार होते हैं और यह पदार्थों के गुणों में अंतर की व्याख्या करता है। जो पदार्थ हम देखते हैं और महसूस करते हैं, वे तब बनते हैं जब विभिन्न तत्वों के परमाणु आपस में जुड़ते हैं और इस संबंध की प्रकृति को बदलकर एक पदार्थ को दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है।

डेमोक्रिटस ने परमाणु सिद्धांत को लगभग आधुनिक रूप में बनाया। हालांकि, यह सिद्धांत केवल दार्शनिक प्रतिबिंबों का फल था, प्राकृतिक घटनाओं और प्रक्रियाओं से संबंधित नहीं था। प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि नहीं हुई थी, क्योंकि प्राचीन यूनानियों ने प्रयोग बिल्कुल नहीं किया था, उन्होंने सोच को अवलोकन से ऊपर रखा।

पदार्थ की परमाणु प्रकृति की पुष्टि करने वाला पहला प्रयोग केवल 2,000 साल बाद किया गया था। 1662 में, आयरिश रसायनज्ञ रॉबर्ट बॉयल (1627-1691) ने पारा के एक स्तंभ के दबाव में यू-आकार की ट्यूब में हवा को संपीड़ित करते हुए पाया कि ट्यूब में हवा का आयतन दबाव के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एडम मैरियट (1620-1684) ने बॉयल के 14 साल बाद इस संबंध की पुष्टि की और कहा कि यह केवल स्थिर तापमान पर रहता है।

बॉयल और मैरियट द्वारा प्राप्त परिणामों की व्याख्या तभी की जा सकती है जब यह माना जाए कि वायु परमाणुओं से बनी है, जिसके बीच में खाली जगह है। हवा का संपीड़न परमाणुओं के दृष्टिकोण और रिक्त स्थान की मात्रा में कमी के कारण होता है।

यदि गैसें परमाणुओं से बनी हैं, तो यह माना जा सकता है कि ठोस और तरल पदार्थ भी परमाणुओं से बने होते हैं। उदाहरण के लिए, जब गर्म किया जाता है, तो पानी उबलता है और भाप में बदल जाता है, जिसे हवा की तरह संपीड़ित किया जा सकता है। इसका मतलब है कि जल वाष्प में परमाणु होते हैं। लेकिन अगर जलवाष्प परमाणुओं से बना है, तो तरल पानी और बर्फ परमाणुओं से क्यों नहीं बन सकते? और अगर यह पानी के लिए सच है, तो यह अन्य पदार्थों के लिए भी सच हो सकता है।

इस प्रकार, बॉयल और मैरियट के प्रयोगों ने पदार्थ के सबसे छोटे कणों के अस्तित्व की पुष्टि की। यह पता लगाना बाकी था कि ये कण क्या हैं।

अगले 150 वर्षों में, रसायनज्ञों के प्रयासों का उद्देश्य मुख्य रूप से विभिन्न पदार्थों की संरचना स्थापित करना था। ऐसे पदार्थ जो कम जटिल पदार्थों में विघटित होते हैं, यौगिक (जटिल पदार्थ) कहलाते हैं, उदाहरण के लिए, पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, लोहे का पैमाना। वे पदार्थ जिन्हें अपघटित नहीं किया जा सकता, तत्व (सरल पदार्थ) कहलाते हैं, उदाहरण के लिए हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, तांबा, सोना।

1789 में, महान फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी लॉरेंट लवॉज़ियर (1743-1794) ने प्रसिद्ध पुस्तक "एलिमेंट्री कोर्स इन केमिस्ट्री" (ट्रेट एलिमेंटेयर डी चिमी) प्रकाशित की, जिसमें उन्होंने उस समय तक संचित रसायन विज्ञान के ज्ञान को व्यवस्थित किया। विशेष रूप से, उन्होंने सभी ज्ञात तत्वों की एक सूची दी, जिसमें 33 पदार्थ शामिल थे। इस सूची में दो नाम मौलिक रूप से गलत (हल्के और कैलोरी) थे, और आठ बाद में जटिल पदार्थ (चूना, सिलिका और अन्य) निकले।

मात्रात्मक माप के लिए तकनीकों के विकास और रासायनिक विश्लेषण के तरीकों ने रासायनिक यौगिकों में तत्वों के अनुपात को निर्धारित करना संभव बना दिया। फ्रांसीसी रसायनज्ञ जोसेफ लुई प्राउस्ट (1754-1826) ने कई पदार्थों के साथ सावधानीपूर्वक प्रयोग करने के बाद स्थापित किया रचना की स्थिरता का नियम।

I सभी यौगिकों, तैयारी की विधि की परवाह किए बिना, ele- होते हैं। कड़ाई से परिभाषित वजन अनुपात में पुलिस।

इसलिए, उदाहरण के लिए, सल्फर को जलाने से प्राप्त सल्फर डाइऑक्साइड, सल्फाइट्स पर एसिड की क्रिया द्वारा या किसी अन्य तरीके से, हमेशा सल्फर के वजन (द्रव्यमान अंश) का 1 भाग और ऑक्सीजन के वजन से 1 भाग होता है।

प्राउस्ट के प्रतिद्वंद्वी, फ्रांसीसी रसायनज्ञ क्लॉड लुई बर्थोलेट (1748-1822), ने इसके विपरीत, तर्क दिया कि यौगिकों की संरचना उनकी तैयारी की विधि पर निर्भर करती है। उनका मानना था कि यदि दो तत्वों की प्रतिक्रिया में उनमें से एक को अधिक मात्रा में लिया जाता है, तो परिणामी यौगिक में इस तत्व का भार अंश भी अधिक होगा। हालांकि, प्राउस्ट ने साबित किया कि गलत विश्लेषण और अपर्याप्त शुद्ध पदार्थों के उपयोग के कारण बर्थोलेट को गलत परिणाम मिले।

हैरानी की बात है कि बर्थोलेट का विचार, जो अपने समय के लिए गलत था, वर्तमान में रसायन विज्ञान में एक बड़ी वैज्ञानिक दिशा का आधार है - रासायनिक सामग्री विज्ञान।सामग्री वैज्ञानिकों का मुख्य कार्य निर्दिष्ट गुणों वाली सामग्री प्राप्त करना है, और मुख्य विधि उत्पादन विधि पर सामग्री की संरचना, संरचना और गुणों की निर्भरता का उपयोग करना है।

प्राउस्ट द्वारा खोजे गए रचना की स्थिरता का नियम मौलिक महत्व का था। उन्होंने अणुओं के अस्तित्व के विचार को जन्म दिया और परमाणुओं की अविभाज्यता की पुष्टि की। दरअसल, सल्फर डाइऑक्साइड S0 2 में सल्फर का वजन (द्रव्यमान) अनुपात हमेशा 1: 1 क्यों होता है, न कि 1.1: 0.9 या 0.95: 1.05? यह माना जा सकता है कि सल्फर डाइऑक्साइड (बाद में इस कण को अणु कहा गया) के एक कण के निर्माण के दौरान, एक सल्फर परमाणु एक निश्चित संख्या में ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ जुड़ता है, और सल्फर परमाणुओं का द्रव्यमान ऑक्सीजन परमाणुओं के द्रव्यमान के बराबर होता है। .

लेकिन क्या होगा यदि दो तत्व एक दूसरे के साथ कई रासायनिक यौगिक बना सकते हैं? इस प्रश्न का उत्तर महान अंग्रेजी रसायनज्ञ जॉन डाल्टन (1766-1844) ने दिया, जिन्होंने प्रयोग से सूत्र तैयार किया एकाधिक संबंधों का नियम (डाल्टन का नियम)।

I यदि दो तत्व आपस में कई संबंध बनाते हैं, तो। इन यौगिकों में, एक तत्व के प्रति इकाई द्रव्यमान के दूसरे तत्व के द्रव्यमान को छोटी पूर्ण संख्याएँ कहा जाता है।

तो, तीन आयरन ऑक्साइड में, ऑक्सीजन के प्रति यूनिट वजन (द्रव्यमान) में, लोहे के क्रमशः 3.5, 2.625 और 2.333 वजन वाले हिस्से (द्रव्यमान अंश) होते हैं। इन संख्याओं का अनुपात इस प्रकार है: 3.5: 2.625 = = 4: 3; 3.5: 2.333 = 3: 2।

कई अनुपातों के नियम से, यह इस प्रकार है कि तत्वों के परमाणुओं को अणुओं में जोड़ा जाता है, और अणुओं में परमाणुओं की एक छोटी संख्या होती है। तत्वों की द्रव्यमान सामग्री का मापन, एक ओर, यौगिकों के आणविक सूत्रों को निर्धारित करने के लिए, और दूसरी ओर, परमाणुओं के सापेक्ष द्रव्यमान को खोजने के लिए अनुमति देता है।

उदाहरण के लिए, जब पानी बनता है, तो हाइड्रोजन के भार का एक भाग ऑक्सीजन के भार के अनुसार 8 भागों के साथ जुड़ जाता है। यदि हम मान लें कि पानी के अणु में एक हाइड्रोजन और एक ऑक्सीजन परमाणु होता है, तो यह पता चलता है कि एक ऑक्सीजन परमाणु हाइड्रोजन परमाणु से 8 गुना भारी होता है।

उलटा समस्या पर विचार करें। हम जानते हैं कि लोहे का परमाणु ऑक्सीजन के परमाणु से 3.5 गुना भारी होता है। अनुपात से

यह इस प्रकार है कि इस यौगिक में प्रति दो लोहे के परमाणुओं में तीन ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, अर्थात यौगिक का सूत्र Fe 2 0 3 होता है।

इस तरह से तर्क करते हुए, डाल्टन ने तत्वों के परमाणु भार की पहली तालिका तैयार की। दुर्भाग्य से, यह कई मायनों में गलत निकला, क्योंकि डाल्टन अक्सर परमाणु भार निर्धारित करने में गलत आणविक सूत्रों से आगे बढ़ते थे। उनका मानना था कि तत्वों के परमाणु लगभग हमेशा (दुर्लभ अपवादों के साथ) जोड़े में संयुक्त होते हैं। डाल्टन जल सूत्र - नहीं। इसके अलावा, उन्हें यकीन था कि सभी साधारण पदार्थों के अणुओं में प्रत्येक में एक परमाणु होता है।

गैस चरण में रासायनिक प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करके पानी और कई अन्य पदार्थों के लिए सही सूत्र निर्धारित किए गए थे। फ्रांसीसी रसायनज्ञ जोसेफ लुई गे-लुसाक (1778-1850) ने पाया कि हाइड्रोजन की एक मात्रा क्लोरीन की एक मात्रा के साथ प्रतिक्रिया करके दो मात्रा में हाइड्रोजन क्लोराइड का उत्पादन करती है; पानी के इलेक्ट्रोलाइटिक अपघटन के दौरान, ऑक्सीजन की एक मात्रा और हाइड्रोजन के दो खंड आदि बनते हैं। अंगूठे का यह नियम 1808 में प्रकाशित हुआ था और नाम प्राप्त हुआ था। वॉल्यूमेट्रिक संबंधों का कानून।

I प्रतिक्रियाशील गैसों के आयतन एक दूसरे को और गैस के आयतन को संदर्भित करते हैं। छोटे पूर्णांकों के रूप में आकार के प्रतिक्रिया उत्पाद।

वॉल्यूमेट्रिक संबंधों के कानून का अर्थ इतालवी रसायनज्ञ अमेदिओ अवोगाद्रो (1776-1856) की महान खोज के बाद स्पष्ट हो गया, जिन्होंने एक परिकल्पना (धारणा) तैयार की, जिसे बाद में कहा गया अवोगाद्रो का नियम।

| स्थिर ताप और दाब पर किसी गैस के समान आयतन में? लेलेन में समान संख्या में अणु होते हैं।

इसका मतलब यह है कि सभी गैसें एक निश्चित अर्थ में एक ही तरह से व्यवहार करती हैं और दी गई परिस्थितियों में गैस का आयतन गैस की प्रकृति (संरचना) पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि किसी दिए गए आयतन में कणों की संख्या से ही निर्धारित होता है। . आयतन को मापकर, हम गैस चरण में कणों (परमाणुओं और अणुओं) की संख्या निर्धारित कर सकते हैं। अवोगाद्रो का महान गुण यह है कि वह प्रेक्षित स्थूल मात्रा (आयतन) और गैसीय पदार्थों के सूक्ष्म गुणों (कणों की संख्या) के बीच एक सरल संबंध स्थापित करने में सक्षम था।

गे-लुसाक द्वारा पाए गए वॉल्यूमेट्रिक अनुपात का विश्लेषण करना, और उनकी परिकल्पना का उपयोग करना (जिसे बाद में कहा गया) अवोगाद्रो का नियम),वैज्ञानिक ने पाया कि गैसीय सरल पदार्थों (ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन, क्लोरीन) के अणु द्विपरमाणुक होते हैं। दरअसल, जब हाइड्रोजन क्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो आयतन नहीं बदलता है, इसलिए कणों की संख्या भी नहीं बदलती है। यदि हम मान लें कि हाइड्रोजन और क्लोरीन एकपरमाणुक हैं, तो जोड़ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्रारंभिक मात्रा को आधा कर दिया जाना चाहिए। लेकिन प्रतिक्रिया के बाद, आयतन नहीं बदलता है, जिसका अर्थ है कि हाइड्रोजन और क्लोरीन के अणुओं में प्रत्येक में दो परमाणु होते हैं और प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती है

इसी तरह, आप जटिल पदार्थों के आणविक सूत्र स्थापित कर सकते हैं - पानी, अमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य पदार्थ।

अजीब तरह से पर्याप्त है, लेकिन समकालीनों ने अवोगाद्रो द्वारा निकाले गए निष्कर्षों की सराहना नहीं की और उन्हें मान्यता नहीं दी। उस समय के प्रमुख रसायनज्ञ जे. डाल्टन और जेन्स जैकब बर्ज़ेलियस (1779-1848) ने इस धारणा पर आपत्ति जताई कि साधारण पदार्थों के अणु द्विपरमाणुक हो सकते हैं, क्योंकि उनका मानना था कि अणु केवल विभिन्न परमाणुओं (सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित) से बनते हैं। ऐसे अधिकारियों के दबाव में, अवोगाद्रो की परिकल्पना को खारिज कर दिया गया और धीरे-धीरे भुला दिया गया।

केवल लगभग 50 साल बाद, 1858 में, इतालवी रसायनज्ञ स्टैनिस्लाओ कैनिज़ारो (1826-1910) ने गलती से अवोगाद्रो के काम की खोज की और महसूस किया कि यह स्पष्ट रूप से गैसीय पदार्थों के लिए "परमाणु" और "अणु" की अवधारणाओं के बीच अंतर करता है। यह कैनिज़ारो था जिसने एक परमाणु और एक अणु की परिभाषाएं प्रस्तावित कीं, जो इस पैराग्राफ की शुरुआत में दी गई हैं, और "परमाणु भार" और "आणविक भार" की अवधारणाओं को पूरी तरह से स्पष्ट किया। 1860 में, कार्लज़ूए (जर्मनी) में पहली अंतर्राष्ट्रीय रासायनिक कांग्रेस आयोजित की गई थी, जिसमें लंबी चर्चा के बाद, परमाणु-आणविक सिद्धांत के मुख्य प्रावधानों को सार्वभौमिक रूप से मान्यता दी गई थी।

आइए संक्षेप करते हैं। परमाणु-आणविक शिक्षण के विकास में तीन मूलभूत चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।

1. परमाणु सिद्धांत का जन्म, परमाणुओं (ल्यूसिपस और डेमोक्रिटस) के अस्तित्व के बारे में एक विचार (परिकल्पना) का उदय।
2. संपीड़ित हवा (बॉयल-मैरियोट कानून) के प्रयोगों में परमाणु सिद्धांत की पहली प्रयोगात्मक पुष्टि।
3. एक महत्वपूर्ण नियमितता की खोज कि विभिन्न तत्वों के परमाणु एक निश्चित वजन अनुपात (डाल्टन के कई अनुपातों के नियम) में मौजूद होते हैं, और गैसीय सरल पदार्थों के लिए सूत्रों की स्थापना (अवोगाद्रो की परिकल्पना)।

दिलचस्प बात यह है कि जब परमाणुओं के अस्तित्व के बारे में धारणा बनाई गई थी, तो सिद्धांत प्रयोग से आगे था (पहले परमाणुओं का आविष्कार किया गया था, और 2000 साल बाद यह साबित हुआ)। अणुओं के मामले में, प्रयोग से आगे निकल गया सिद्धांत: अणुओं के अस्तित्व के विचार को कई अनुपातों के प्रयोगात्मक कानून की व्याख्या करने के लिए सामने रखा गया था। इस अर्थ में, परमाणु-आणविक सिद्धांत का इतिहास एक विशिष्ट उदाहरण है जो वैज्ञानिक खोजों के विभिन्न पथों को दर्शाता है।

1. आईसीटी के मुख्य प्रावधान। अणुओं के अस्तित्व का प्रमाण। अणुओं का आकार और द्रव्यमान।

आणविक गतिज सिद्धांत के मुख्य प्रावधान।

^ आणविक गतिज सिद्धांत का प्रायोगिक औचित्य

ब्राउनियन गति और कण प्रसार के अवलोकन से पता चला है कि अणु निरंतर गति में हैं।

^ एक प्रकार कि गति।

1827 में, अंग्रेजी वनस्पतिशास्त्री ब्राउन ने एक माइक्रोस्कोप के माध्यम से पानी में पराग के निलंबन को देखते हुए पाया कि पराग के दाने लगातार अव्यवस्थित रूप से घूम रहे थे। किसी द्रव में निलम्बित ठोस के अति सूक्ष्म कणों की उच्छृंखल गति को ब्राउनियन गति कहते हैं। यह पाया गया कि ब्राउनियन गति अनिश्चित काल के लिए होती है। किसी द्रव में निलंबित कणों की गति की तीव्रता इन कणों के पदार्थ पर निर्भर नहीं करती, बल्कि उनके आकार पर निर्भर करती है। बड़े कण स्थिर रहते हैं। ब्राउनियन गति की तीव्रता तरल के बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है और घटते तापमान के साथ घटती जाती है। एक तरल में निलंबित कण तरल अणुओं के प्रभाव में चलते हैं जो उनसे टकराते हैं। अणु अराजक रूप से चलते हैं, इसलिए जिन बलों के साथ वे निलंबित कणों पर कार्य करते हैं वे परिमाण और दिशा में लगातार बदल रहे हैं। इससे निलंबित कणों की अव्यवस्थित गति होती है। इस प्रकार, ब्राउनियन गति अणुओं के अस्तित्व और उनकी तापीय गति की अराजक प्रकृति की स्पष्ट रूप से पुष्टि करती है। (ब्राउनियन गति का मात्रात्मक सिद्धांत 1905 में आइंस्टीन द्वारा विकसित किया गया था।)
प्रसार द्वाराआसन्न पदार्थों के अणुओं के एक दूसरे के अंतर-आणविक अंतराल में सहज पारस्परिक प्रवेश की घटना को कहा जाता है। (अर्ध-पारगम्य विभाजन के माध्यम से प्रसार को परासरण कहा जाता है।) गैसों में प्रसार का एक उदाहरण गंध का प्रसार है। तरल पदार्थों में, प्रसार की एक स्पष्ट अभिव्यक्ति विभिन्न घनत्वों के तरल पदार्थों के गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के खिलाफ मिश्रण कर रही है (इस मामले में, एक भारी तरल के अणु ऊपर उठते हैं, और एक हल्का तरल - नीचे जाता है)। ठोस पदार्थों में भी विसरण होता है। यह इस अनुभव से सिद्ध होता है: सोने और सीसे की दो पॉलिश की हुई सपाट प्लेटें, एक दूसरे के ऊपर रखी जाती हैं, 5 साल के लिए कमरे के तापमान पर रखी जाती हैं। इस समय के दौरान, प्लेटें एक साथ बढ़ी हैं, एक पूरे का निर्माण करती हैं, सोने के अणु सीसे में प्रवेश करते हैं, और सीसे के अणु सोने में 1 सेमी की गहराई तक जाते हैं। 1 प्रसार की दर पदार्थ और तापमान के एकत्रीकरण की स्थिति पर निर्भर करती है . तापमान में वृद्धि के साथ, प्रसार दर बढ़ जाती है, और कमी के साथ, यह घट जाती है।

^ अणुओं का आकार और द्रव्यमान

^ सापेक्ष आणविक भार

चूंकि परमाणुओं और अणुओं का द्रव्यमान बहुत छोटा होता है, इसलिए गणना आमतौर पर निरपेक्ष नहीं, बल्कि परमाणु द्रव्यमान इकाई के साथ परमाणुओं और अणुओं के द्रव्यमान की तुलना करके प्राप्त द्रव्यमान के सापेक्ष मूल्यों का उपयोग करती है, जो कि एक के द्रव्यमान का 1/12 है। कार्बन परमाणु (अर्थात वे परमाणु द्रव्यमान के कार्बन पैमाने का उपयोग करते हैं)। सापेक्ष आणविक(या परमाणु) द्रव्यमान एम आर(या ए आर) किसी पदार्थ का मान इस पदार्थ के अणु (या परमाणु) के द्रव्यमान के अनुपात के बराबर होता है और कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 C. सापेक्ष आणविक (परमाणु) द्रव्यमान वह मात्रा होती है, जिसमें कोई आयाम नहीं। प्रत्येक रासायनिक तत्व के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को आवर्त सारणी में दर्शाया गया है। यदि किसी पदार्थ में विभिन्न रासायनिक तत्वों के परमाणुओं से बने अणु होते हैं, तो इस पदार्थ का सापेक्ष आणविक भार इस पदार्थ को बनाने वाले तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के योग के बराबर होता है।

^ पदार्थ की मात्रा

वी = एन / एन ए . पदार्थ की मात्रा मोल्स में व्यक्त की जाती है। एक मोल एक प्रणाली में पदार्थ की मात्रा के बराबर होता है जिसमें समान संख्या में संरचनात्मक तत्व (परमाणु, अणु, आयन) होते हैं क्योंकि कार्बन -12 में परमाणु होते हैं जिनका वजन 0.012 किलोग्राम होता है।

^ अवोगाद्रो स्थिरांक। दाढ़ जन

किसी पदार्थ की मात्रा के रूप में पाया जा सकता है

एक अणु का द्रव्यमान इस प्रकार पाया जा सकता है
या दिया गया है कि सापेक्ष आणविक भार एमू में व्यक्त एक अणु के द्रव्यमान के बराबर संख्यात्मक है। (1 एमू = 1.6610 -27 किग्रा)।

^ 2. गैसीय, तरल और ठोस निकायों की संरचना

पदार्थ की कुल चार अवस्थाएँ होती हैं - ठोस, तरल, गैसीय और प्लाज्मा।

यदि किसी पदार्थ के अणुओं की न्यूनतम स्थितिज ऊर्जा W P उनकी तापीय गति W K (अर्थात, W P> W K) की औसत गतिज ऊर्जा से बहुत कम है, तो पदार्थ एक ठोस अवस्था में है।

कम दबाव और कम तापमान पर गैसों में, अणु एक दूसरे से अपने आकार से कई गुना अधिक दूरी पर स्थित होते हैं। ऐसी परिस्थितियों में, गैस के अणु आकर्षण के अंतर-आणविक बलों से बंधे नहीं होते हैं। वे गैस के कब्जे वाले पूरे आयतन के साथ अराजक रूप से चलते हैं। गैस के अणुओं की परस्पर क्रिया तभी होती है जब वे एक दूसरे से और उस बर्तन की दीवारों से टकराते हैं जिसमें गैस स्थित होती है। इन टकरावों में गति हस्तांतरण गैस द्वारा उत्पादित दबाव को निर्धारित करता है। एक अणु दो क्रमागत टक्करों के बीच जितनी दूरी तय करता है उसे आणविक माध्य मुक्त पथ कहते हैं। यदि गैस के अणुओं में दो या दो से अधिक परमाणु होते हैं, तो टकराने पर वे घूर्णी गति प्राप्त कर लेते हैं। इस प्रकार, गैसों में, अणु मुख्य रूप से स्थानांतरीय और घूर्णी गति करते हैं।

द्रवों में अणुओं के बीच की दूरी उनके प्रभावी व्यास के बराबर होती है। एक दूसरे के साथ अणुओं की अन्योन्यक्रिया के बल काफी बड़े होते हैं। तरल अणु अस्थायी संतुलन स्थितियों के आसपास दोलन करते हैं। हालांकि, तरल पदार्थों में, डब्ल्यू पी ~ डब्ल्यू के, इसलिए, अराजक टक्करों के परिणामस्वरूप गतिज ऊर्जा की अधिकता प्राप्त करने के बाद, व्यक्तिगत अणु पड़ोसी अणुओं के आकर्षण को दूर करते हैं और नए संतुलन की स्थिति में चले जाते हैं, जिसके चारों ओर वे फिर से दोलन गति करते हैं। संतुलन की स्थिति के पास तरल अणुओं के कंपन का समय बहुत कम होता है (लगभग 10 -10 - 10 -12 s), जिसके बाद अणु नई स्थिति में संक्रमण करते हैं। नतीजतन, तरल के अणु संतुलन के अस्थायी केंद्रों के चारों ओर एक दोलन गति बनाते हैं और अचानक संतुलन की एक स्थिति से दूसरी स्थिति में चले जाते हैं (इस तरह के आंदोलनों के कारण, तरल में तरलता होती है और वह उस बर्तन का रूप ले लेता है जिसमें वह स्थित होता है) . एक तरल में कई सूक्ष्म क्षेत्र होते हैं जिसमें आस-पास के अणुओं की व्यवस्था में एक निश्चित क्रम होता है, तरल की पूरी मात्रा में दोहराया नहीं जाता है और समय के साथ बदलता रहता है। इस प्रकार के पार्टिकल ऑर्डरिंग को शॉर्ट-रेंज ऑर्डर कहा जाता है।

ठोस पदार्थों में, अणुओं के बीच की दूरी तरल पदार्थों से भी कम होती है। एक दूसरे के साथ ठोस के अणुओं की परस्पर क्रिया की शक्तियाँ इतनी अधिक होती हैं कि अणु एक दूसरे के सापेक्ष कुछ स्थितियों में बने रहते हैं और संतुलन के स्थिर केंद्रों के आसपास कंपन करते हैं। ठोस को क्रिस्टलीय और अनाकार में विभाजित किया जाता है। क्रिस्टलीय पिंडों को तथाकथित क्रिस्टल जाली की विशेषता होती है - अंतरिक्ष में अणुओं, परमाणुओं या आयनों की एक क्रमबद्ध और समय-समय पर दोहराई जाने वाली व्यवस्था। यदि किसी भी दिशा में क्रिस्टल जाली के मनमाने नोड के माध्यम से एक सीधी रेखा खींची जाती है, तो इस सीधी रेखा के साथ समान दूरी पर इस जाली के अन्य नोड होंगे, अर्थात यह संरचना क्रिस्टल के पूरे आयतन में दोहराई जाती है तन। इस प्रकार के पार्टिकल ऑर्डरिंग को लॉन्ग-रेंज ऑर्डर कहा जाता है। अनाकार निकायों (कांच, राल और कई अन्य पदार्थों) में कोई लंबी दूरी का क्रम और क्रिस्टल जाली नहीं होती है, जो तरल पदार्थों के गुणों के समान अनाकार निकायों को बनाती है। हालांकि, अनाकार निकायों में, अणु अस्थायी संतुलन की स्थिति के आसपास तरल पदार्थों की तुलना में अधिक लंबे समय तक कंपन करते हैं। ठोस पदार्थों में, अणु मुख्य रूप से कंपन गति करते हैं (हालाँकि अलग-अलग अणु भी अनुवाद रूप से आगे बढ़ते हैं, जैसा कि प्रसार की घटना से प्रमाणित होता है)।

^ 3. स्टर्न का अनुभव। अणुओं का वेग वितरण

टकराने से पहले गैस के अणु उच्च गति से एक सीधी रेखा में गति करते हैं। कमरे के तापमान पर, हवा के अणुओं की गति कई सौ मीटर प्रति सेकंड तक पहुंच जाती है। अणु एक टक्कर से दूसरी टक्कर तक औसतन जितनी दूरी तय करते हैं, उसे अणुओं का औसत मुक्त पथ कहते हैं। कमरे के तापमान पर, हवा के अणुओं का औसत मुक्त पथ 10 -7 मीटर के क्रम का होता है। गति की यादृच्छिकता के कारण, अणुओं में बहुत भिन्न वेग होते हैं। लेकिन किसी दिए गए तापमान पर, आप उस गति को निर्धारित कर सकते हैं जिसके पास अणुओं की सबसे बड़ी संख्या है।

गति  में, जिसके पास अणुओं की सबसे बड़ी संख्या होती है, सबसे संभावित गति कहलाती है।

केवल बहुत कम संख्या में अणुओं की गति शून्य के करीब या असीम रूप से बड़े मान के करीब होती है, जो सबसे संभावित गति से कई गुना अधिक होती है। और, ज़ाहिर है, ऐसे कोई अणु नहीं हैं जिनकी गति शून्य या असीम रूप से अधिक हो। लेकिन अधिकांश अणुओं की गति सबसे संभावित के करीब होती है।

बढ़ते तापमान के साथ आणविक वेग बढ़ते हैं। लेकिन सबसे संभावित गति के साथ अणुओं की संख्या घट जाती है, क्योंकि वेग में प्रसार बढ़ता है, और अणुओं की संख्या जिनके वेग सबसे संभावित से काफी भिन्न होते हैं। उच्च गति से चलने वाले अणुओं की संख्या बढ़ जाती है, और कम गति पर घट जाती है। तथा गैस के किसी भी आयतन में अणुओं की बड़ी संख्या के कारण, किसी भी समन्वय अक्ष के साथ उनकी गति की दिशाएँ समान रूप से संभावित हैं यदि गैस संतुलन की स्थिति में है, अर्थात इसमें कोई प्रवाह नहीं है। इसका मतलब यह है कि एक अणु का कोई भी निर्देशित आंदोलन उसी गति के साथ दूसरे अणु के एंटीडायरेक्शनल आंदोलन से मेल खाता है, यानी यदि एक अणु चलता है, उदाहरण के लिए, आगे, तो निश्चित रूप से एक और अणु होगा जो उसी गति से पीछे की ओर चलता है। इसलिए, अणुओं की गति की गति, उनकी दिशा को ध्यान में रखते हुए, सभी अणुओं की औसत गति की विशेषता नहीं हो सकती है, यह हमेशा शून्य होगी, क्योंकि एक समन्वय अक्ष के साथ सह-दिशात्मक एक सकारात्मक गति एक के साथ जोड़ देगा इस धुरी पर नकारात्मक गति विरोधी दिशा। यदि सभी अणुओं के वेगों का मान चुकता कर दिया जाए, तो सभी माइनस गायब हो जाएंगे। यदि, फिर, हम सभी अणुओं के वेगों के वर्गों को जोड़ते हैं, और फिर अणुओं की संख्या N से विभाजित करते हैं, अर्थात, सभी अणुओं के वेगों के वर्गों का औसत मान निर्धारित करते हैं, और फिर इसका वर्गमूल निकालते हैं मूल्य, तो यह अब शून्य के बराबर नहीं होगा और वे अणुओं की गति की गति को चिह्नित करने के लिए हो सकते हैं। सभी अणुओं के वेगों के वर्गों के माध्य का वर्गमूल उनका मूल माध्य वर्ग वेग कहलाता है
... यह आण्विक भौतिकी के समीकरणों से निम्नानुसार है कि
.

^ स्टर्न का अनुभव।

अणुओं के वेग का पहला प्रायोगिक निर्धारण 1920 में जर्मन भौतिक विज्ञानी ओ. स्टर्न द्वारा किया गया था। इसमें परमाणुओं की गति की औसत गति निर्धारित की जाती थी। प्रयोग का योजनाबद्ध चित्र में दिखाया गया है।

समतल क्षैतिज आधार पर, दो समाक्षीय बेलनाकार सतह 1 और 2 स्थिर हैं, जो आधार के साथ मिलकर OO 1 के ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर घूम सकते हैं। सतह 1 ठोस है, और n
सतह 2 में OO 1 अक्ष के समानांतर एक संकीर्ण स्लॉट 4 है। यह अक्ष एक प्लेटिनम सिल्वर प्लेटेड तार 3 है जिसके माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है। पूरी प्रणाली एक ऐसे कक्ष में स्थित है जहां से हवा निकाली जाती है (अर्थात निर्वात में)। तार को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। चांदी के परमाणु, इसकी सतह से वाष्पित होकर, आंतरिक सिलेंडर को भरते हैं। इन परमाणुओं का एक संकीर्ण बीम, सिलेंडर 2 की दीवार में स्लिट 4 से गुजरते हुए, सिलेंडर की आंतरिक सतह पर पहुंचता है। यदि सिलेंडर स्थिर हैं, तो चांदी के परमाणु जमा होते हैं। इस सतह पर स्लॉट्स (बिंदु बी) के समानांतर एक संकीर्ण पट्टी के रूप में, (एक क्षैतिज विमान के साथ सिलेंडर का खंड)।

जब सिलेंडरों को समय t के दौरान अक्ष OO 1 के चारों ओर एक निरंतर कोणीय वेग  के साथ घुमाया जाता है, जिसके दौरान परमाणु झिरी से बाहरी सिलेंडर की सतह तक उड़ते हैं (अर्थात, वे दूरी AB के बराबर यात्रा करते हैं अंतर
इन सिलेंडरों की त्रिज्या), सिलेंडर कोण  के माध्यम से घूमते हैं, और परमाणु दूसरी जगह (बिंदु सी, अंजीर बी) में एक पट्टी के रूप में जमा होते हैं। पहले और दूसरे मामले में परमाणुओं के निक्षेपण स्थलों के बीच की दूरी s के बराबर होती है।

हम निरूपित करते हैं परमाणु गति का औसत वेग, और v = R बाहरी बेलन का रैखिक वेग है। फिर
... स्थापना के मापदंडों को जानना और प्रयोगात्मक रूप से s को मापना, परमाणुओं के औसत वेग को निर्धारित करना संभव है। स्टर्न के प्रयोग में यह पाया गया कि चांदी के परमाणुओं की औसत गति 650 मी/से होती है।

संघीय शिक्षा एजेंसी

रूसी संघ

वोरोनिश राज्य विश्वविद्यालय

ऑटोलॉजी विभाग और अनुभूति के सिद्धांत

ब्राउनियन गति सिद्धांत और परमाणुओं और अणुओं के वास्तविक अस्तित्व का प्रायोगिक प्रमाण

पूर्ण: स्नातक छात्र

भौतिकी के संकाय

क्रिसिलोव ए.वी.

वोरोनिश 2010

पदार्थ की परमाणु संरचना

रॉबर्ट ब्राउन द्वारा डिस्कवरी

ब्राउनियन गति सिद्धांत

1अल्बर्ट आइंशनेइन - ब्राउनियन गति का पहला सिद्धांत

2Marianne Smoluchowski - भौतिकी में संभाव्यता के नियमों की उत्पत्ति

परमाणुओं और अणुओं के वास्तविक अस्तित्व के साक्ष्य

1 जीन बैप्टिस्ट पेरिन - निर्णायक प्रयोग

2थियोडोर स्वेडबर्ग - एक प्रोटीन अणु के आकार का निर्धारण

आधुनिक विज्ञान और ब्राउनियन गति

साहित्य

1.पदार्थ की परमाणु संरचना

पदार्थ ब्राउनियन अणु परमाणु

एक आवश्यक संकेत है कि रोजमर्रा की जिंदगी में और विज्ञान में हम एक दुर्घटना के रूप में नामित करते हैं, इसे संक्षेप में निम्नानुसार परिभाषित किया जा सकता है: छोटे कारण - बड़े प्रभाव।

एम. स्मोलुखोवस्की

यह सर्वविदित है कि प्राचीन विचारकों ने बार-बार पदार्थ की असतत प्रकृति का सुझाव दिया था। वे इस पर आए, दार्शनिक विचार से आगे बढ़ते हुए कि पदार्थ की अनंत विभाज्यता का एहसास करना असंभव है और जब भी छोटी मात्रा पर विचार करना आवश्यक है तो कहीं रुकना आवश्यक है। उनके लिए परमाणु पदार्थ का अंतिम अविभाज्य हिस्सा था, जिसके बाद खोजने के लिए कुछ भी नहीं था। आधुनिक भौतिकी भी पदार्थ की परमाणु संरचना की अवधारणा से आगे बढ़ती है, लेकिन इसके दृष्टिकोण से, परमाणु इस शब्द से प्राचीन विचारकों द्वारा समझे जाने वाले से बिल्कुल अलग है। आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, परमाणु, पदार्थ का एक अभिन्न अंग होने के कारण, एक बहुत ही जटिल संरचना है। पूर्वजों के अर्थ में वास्तविक परमाणु, आधुनिक भौतिकी के दृष्टिकोण से, प्राथमिक कण, जैसे कि इलेक्ट्रॉन हैं, जिन्हें आज (शायद अस्थायी रूप से) परमाणुओं के अंतिम अविभाज्य घटक के रूप में माना जाता है और, परिणामस्वरूप, पदार्थ।

परमाणु की अवधारणा को रसायनज्ञों द्वारा आधुनिक विज्ञान में पेश किया गया था। विभिन्न निकायों के रासायनिक गुणों के अध्ययन ने रासायनिक वैज्ञानिकों को इस विचार के लिए प्रेरित किया कि सभी पदार्थ दो वर्गों में विभाजित हैं: उनमें से एक में जटिल या मिश्रित पदार्थ शामिल हैं जिन्हें उचित संचालन के माध्यम से सरल पदार्थों में विघटित किया जा सकता है, और दूसरा - सरल पदार्थ जो कि इसके घटक भागों में विघटित होना अब संभव नहीं है। इन सरल पदार्थों को अक्सर तत्व कहा जाता है। इस सिद्धांत के अनुसार, उनके घटक तत्वों में जटिल पदार्थों के अपघटन में उन बंधों का विनाश होता है जो विभिन्न परमाणुओं को अणुओं में जोड़ते हैं, और पदार्थों को उनके घटक भागों में अलग करते हैं।

परमाणु परिकल्पना न केवल बुनियादी रासायनिक घटनाओं की व्याख्या करने के लिए, बल्कि नए भौतिक सिद्धांतों के निर्माण के लिए भी बहुत उपयोगी साबित हुई। वास्तव में, यदि सभी पदार्थों में वास्तव में परमाणु होते हैं, तो उनके कई भौतिक गुणों की भविष्यवाणी उनकी परमाणु संरचना के विचार के आधार पर की जा सकती है। उदाहरण के लिए, गैस के सुप्रसिद्ध गुणों की व्याख्या गैस को तीव्र सतत गति की अवस्था में अत्यधिक बड़ी संख्या में परमाणुओं या अणुओं के संग्रह के रूप में प्रस्तुत करके की जानी चाहिए। इसे रखने वाले बर्तन की दीवारों पर गैस का दबाव दीवारों पर परमाणुओं या अणुओं के प्रभाव के कारण होना चाहिए, इसका तापमान औसत कण वेग से संबंधित होना चाहिए, जो गैस के बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है। इस तरह की अवधारणाओं पर आधारित सिद्धांत, जिसे गैसों का गतिज सिद्धांत कहा जाता है, ने सैद्धांतिक रूप से उन बुनियादी कानूनों को प्राप्त करना संभव बना दिया जो गैसों को नियंत्रित करते हैं और जो पहले ही प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किए जा चुके हैं। इसके अलावा, यदि पदार्थों की परमाणु संरचना के बारे में धारणा वास्तविकता से मेल खाती है, तो इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि ठोस और तरल पदार्थों के गुणों की व्याख्या करने के लिए, यह मान लेना आवश्यक है कि इन भौतिक अवस्थाओं में परमाणु या अणु जो बनाते हैं पदार्थ एक मित्र से बहुत कम दूरी पर होना चाहिए और गैसीय अवस्था की तुलना में एक दूसरे के साथ अधिक मजबूती से जुड़ा होना चाहिए। अत्यंत निकट दूरी वाले परमाणुओं या अणुओं के बीच परस्पर क्रिया की ताकतों का बड़ा मूल्य, जिसे स्वीकार किया जाना चाहिए, को लोच, गैर-संपीड़नीयता और कुछ अन्य गुणों की व्याख्या करनी चाहिए जो ठोस और तरल पदार्थ की विशेषता रखते हैं। इस आधार पर जो सिद्धांत उभरे और विकसित हुए, उनके रास्ते में कई कठिनाइयाँ आईं (जिनमें से अधिकांश क्वांटम सिद्धांत के उद्भव के साथ समाप्त हो गईं)। हालाँकि, इस सिद्धांत में प्राप्त परिणाम यह मानने के लिए पर्याप्त संतोषजनक थे कि यह सही रास्ते पर विकसित हो रहा है।

इस तथ्य के बावजूद कि कुछ भौतिक सिद्धांतों के लिए पदार्थ की परमाणु संरचना के बारे में परिकल्पना बहुत फलदायी साबित हुई, इसकी अंतिम पुष्टि के लिए पदार्थ की परमाणु संरचना की पुष्टि करने वाले कम या ज्यादा प्रत्यक्ष प्रयोग करना आवश्यक था।

इस प्रयोग की ओर पहला कदम वनस्पतिशास्त्री रॉबर्ट ब्राउन का अनुभव था, जिन्होंने एक तरल में निलंबित पराग कणों की यादृच्छिक गति की खोज की। लेकिन विज्ञान के लिए इस खोज के महत्व की पहचान आधी सदी से भी अधिक समय बाद हुई।

अणुओं की वास्तविकता को सिद्ध करने के लिए उनके आकार या द्रव्यमान का निर्धारण करना आवश्यक था। 1865 में, लॉसचिमिड ने गैस-गतिज आधार पर, वायु अणुओं के आकार और 1 घन मीटर में गैस अणुओं की संख्या का पहला अनुमान प्राप्त किया। सेमी सामान्य परिस्थितियों में, और प्रसिद्ध कार्य "ज़ूर ग्रो" में प्राप्त परिणामों को प्रस्तुत किया ö sse der Luftmolek ü ले ".

सात साल बाद, 1872 में, वैन डेर वाल्स ने एवोगैड्रो के स्थिरांक NA (एक नमूने में अणुओं की संख्या, किसी पदार्थ के ग्राम की संख्या जिसमें उसके आणविक भार के बराबर है) की गणना की। वैन डेर वाल्स ने संख्या N . के लिए 6.2 का अनुमानित मान पाया 1023. उच्च दाब पर गैस का सिद्धांत और इसके परिणामस्वरूप

जांच ने सामान्य प्रशंसा की, लेकिन सिद्धांत और एनए संख्या की गणना दोनों में अंतर्निहित मान्यताओं की बड़ी संख्या के कारण, अवोगाद्रो की संख्या के परिणामी मूल्य पर विशेष रूप से भरोसा नहीं किया गया था।

2.रॉबर्ट ब्राउन द्वारा डिस्कवरी

स्कॉटिश वनस्पतिशास्त्री रॉबर्ट ब्राउन ने अपने जीवनकाल के दौरान, पौधों के सर्वश्रेष्ठ पारखी के रूप में, "प्रिंस ऑफ बॉटनिस्ट्स" की उपाधि प्राप्त की। उन्होंने कई अद्भुत खोजें कीं। 1805 में, ऑस्ट्रेलिया में चार साल के अभियान के बाद, वह वैज्ञानिकों के लिए अज्ञात ऑस्ट्रेलियाई पौधों की लगभग 4000 प्रजातियों को इंग्लैंड ले आए और उनका अध्ययन करने में कई साल बिताए। इंडोनेशिया और मध्य अफ्रीका से लाए गए वर्णित पौधे। उन्होंने पादप शरीर क्रिया विज्ञान का अध्ययन किया, पहली बार एक पादप कोशिका के केंद्रक का विस्तार से वर्णन किया। लेकिन इन कार्यों के कारण वैज्ञानिक का नाम अब व्यापक रूप से नहीं जाना जाता है।

1827 में ब्राउन ने पादप पराग पर शोध किया। वह, विशेष रूप से, रुचि रखते थे कि पराग कैसे निषेचन प्रक्रिया में भाग लेता है। एक बार जब उन्होंने एक माइक्रोस्कोप के तहत जांच की तो पानी में निलंबित लम्बी साइटोप्लाज्मिक अनाज, उत्तरी अमेरिकी पौधे क्लार्किया पुल्चेला (क्लार्किया सुंदर) के पराग की कोशिकाओं से अलग हो गए। अचानक ब्राउन ने देखा कि छोटे से छोटे ठोस दाने, जो शायद ही पानी की एक बूंद में देखे जा सकते थे, लगातार कांप रहे थे और एक स्थान से दूसरे स्थान पर जा रहे थे। उन्होंने पाया कि इन आंदोलनों, उनके शब्दों में, "या तो तरल में प्रवाह के साथ, या इसके क्रमिक वाष्पीकरण के साथ जुड़े नहीं हैं, लेकिन स्वयं कणों में निहित हैं।"

ब्राउन के अवलोकन की पुष्टि अन्य वैज्ञानिकों ने की थी। सबसे छोटे कणों ने व्यवहार किया जैसे कि वे जीवित थे, और कणों का "नृत्य" बढ़ते तापमान और कण आकार में कमी के साथ तेज हो गया, और स्पष्ट रूप से धीमा हो गया जब पानी को अधिक चिपचिपा माध्यम से बदल दिया गया। यह अद्भुत घटना कभी नहीं रुकी: इसे जब तक चाहें तब तक देखा जा सकता है। सबसे पहले, ब्राउन ने यह भी सोचा था कि जीवित चीजें वास्तव में माइक्रोस्कोप के क्षेत्र में आ गई हैं, खासकर जब पराग पौधों की नर प्रजनन कोशिकाएं हैं, लेकिन मृत पौधों के कण, यहां तक कि सौ साल पहले हर्बेरियम में सूखे हुए भी थे। में लाया। तब ब्राउन ने सोचा कि क्या ये "जीवित चीजों के प्राथमिक अणु" थे, जिसके बारे में प्रसिद्ध फ्रांसीसी प्रकृतिवादी जॉर्जेस बफन (1707-1788), 36-खंड प्राकृतिक इतिहास के लेखक ने बात की थी। इस धारणा को तब हटा दिया गया जब ब्राउन ने स्पष्ट रूप से निर्जीव वस्तुओं की जांच शुरू की; पहले वे कोयले के बहुत छोटे कण थे, साथ ही लंदन की हवा की कालिख और धूल, फिर बारीक पिसे हुए अकार्बनिक पदार्थ: कांच, कई अलग-अलग खनिज। "सक्रिय अणु" हर जगह थे: "हर खनिज में," ब्राउन ने लिखा, "जिसे मैं इस हद तक धूल में पीसने में कामयाब रहा कि इसे कुछ समय के लिए पानी में निलंबित किया जा सके, मैंने पाया, अधिक या कम मात्रा में, ये अणु । "

लगभग 30 वर्षों तक, ब्राउन की खोज ने भौतिकविदों की रुचि को आकर्षित नहीं किया। उन्होंने नई घटना को ज्यादा महत्व नहीं दिया, यह मानते हुए कि यह दवा के कांपने या धूल के कणों की गति के समान समझाया गया था, जो वातावरण में तब देखा जाता है जब प्रकाश की किरण उन पर पड़ती है, और जो, जैसा कि ज्ञात था, वायु की गति के कारण होता है। लेकिन अगर ब्राउनियन कणों की गति तरल में किसी भी प्रवाह के कारण होती है, तो ऐसे पड़ोसी कण एक साथ चलते हैं, जो अवलोकन संबंधी आंकड़ों के विपरीत है।

अदृश्य अणुओं की गति द्वारा ब्राउनियन गति (जैसा कि इस घटना को कहा जाता था) की व्याख्या केवल 19 वीं शताब्दी की अंतिम तिमाही में दी गई थी, लेकिन यह सभी वैज्ञानिकों द्वारा तुरंत स्वीकार नहीं किया गया था। 1863 में, कार्लज़ूए (जर्मनी) लुडविग क्रिश्चियन वीनर (1826-1896) के वर्णनात्मक ज्यामिति के शिक्षक ने सुझाव दिया कि यह घटना अदृश्य परमाणुओं के कंपन आंदोलनों से जुड़ी है। यह महत्वपूर्ण है कि वीनर ने इस घटना की मदद से पदार्थ की संरचना के रहस्यों को भेदने का अवसर देखा। उन्होंने सबसे पहले ब्राउनियन कणों की गति की गति और उनके आकार पर इसकी निर्भरता को मापने का प्रयास किया। लेकिन पदार्थ के परमाणुओं के अलावा "ईथर परमाणु" की अवधारणा की शुरुआत के कारण वीनर के निष्कर्ष जटिल थे। 1876 में, विलियम रामसे, और 1877 में बेल्जियम के जेसुइट पुजारी कार्बोनेल, डेल्सो और टायरियन और अंत में 1888 में गाय ने ब्राउनियन गति [5] की थर्मल प्रकृति को स्पष्ट रूप से दिखाया।

"एक बड़े क्षेत्र में," डेल्सो और कार्बोनेल ने लिखा, "अणुओं के प्रभाव, जो दबाव का कारण बनते हैं, निलंबित शरीर के किसी भी झटके का कारण नहीं बनते हैं, क्योंकि एक साथ वे सभी दिशाओं में शरीर पर एक समान दबाव बनाते हैं। लेकिन अगर क्षेत्र असमानता की भरपाई के लिए अपर्याप्त है, तो दबाव की असमानता और बिंदु से बिंदु तक उनके निरंतर परिवर्तन को ध्यान में रखना आवश्यक है। बड़ी संख्या का नियम अब टकराव के प्रभाव को औसत एकसमान दबाव तक कम नहीं करता है, उनका परिणाम अब शून्य के बराबर नहीं होगा, लेकिन लगातार इसकी दिशा और इसके परिमाण को बदलता रहेगा ”।

यदि हम इस स्पष्टीकरण को स्वीकार करते हैं, तो गतिज सिद्धांत द्वारा प्रतिपादित तरल पदार्थों की तापीय गति की घटना को सिद्ध एड ऑकुलोस (दृश्य) कहा जा सकता है। जैसे संभव है, समुद्र की दूरी में लहरों को भेद किए बिना, यह लहरों के साथ क्षितिज पर नाव के हिलने-डुलने की व्याख्या करेगा, उसी तरह, अणुओं की गति को देखे बिना, कोई भी आंदोलन से इसका अंदाजा लगा सकता है। एक तरल में निलंबित कणों की।

ब्राउनियन गति की यह व्याख्या न केवल गतिज सिद्धांत की पुष्टि के रूप में महत्वपूर्ण है, बल्कि इसके महत्वपूर्ण सैद्धांतिक परिणाम भी हैं। ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अनुसार, एक निलंबित कण के वेग में परिवर्तन इस कण के तत्काल आसपास के तापमान में परिवर्तन के साथ होना चाहिए: यदि कण का वेग कम हो जाता है तो यह तापमान बढ़ जाता है, और कण का वेग बढ़ने पर घट जाता है। . इस प्रकार, एक तरल का तापीय संतुलन एक सांख्यिकीय संतुलन है।

1888 में गाय द्वारा एक और अधिक महत्वपूर्ण अवलोकन किया गया था: ब्राउनियन गति, कड़ाई से बोलते हुए, ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम का पालन नहीं करती है। दरअसल, जब एक निलंबित कण एक तरल में अनायास उगता है, तो उसके पर्यावरण की गर्मी का हिस्सा अनायास यांत्रिक कार्य में बदल जाता है, जो कि ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम द्वारा निषिद्ध है। हालाँकि, टिप्पणियों से पता चला है कि कण का उठान कम बार होता है, कण जितना भारी होता है। सामान्य आकार के पदार्थ के कणों के लिए, इस तरह की वृद्धि की संभावना व्यावहारिक रूप से शून्य है।

इस प्रकार, ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम आवश्यकता का नियम नहीं, बल्कि संभाव्यता का नियम बन जाता है। पिछले किसी भी अनुभव ने इस सांख्यिकीय व्याख्या का समर्थन नहीं किया है। यह अणुओं के अस्तित्व को नकारने के लिए पर्याप्त था, उदाहरण के लिए, बिजली इंजीनियरों का स्कूल, जो माच और ओस्टवाल्ड के नेतृत्व में फला-फूला, थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून को आवश्यकता का कानून बनने के लिए। लेकिन ब्राउनियन गति की खोज के बाद, दूसरे सिद्धांत की एक सख्त व्याख्या पहले से ही असंभव हो गई थी: एक वास्तविक प्रयोग था जिसने दिखाया कि प्रकृति में थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का लगातार उल्लंघन किया जाता है, कि दूसरी तरह की एक सतत गति मशीन न केवल है बाहर नहीं किया गया है, बल्कि हमारी आंखों के ठीक सामने लगातार लागू किया जा रहा है।

इसलिए, पिछली शताब्दी के अंत में, ब्राउनियन गति के अध्ययन ने अत्यधिक सैद्धांतिक महत्व प्राप्त कर लिया और कई सैद्धांतिक भौतिकविदों, विशेष रूप से आइंस्टीन का ध्यान आकर्षित किया।

3.ब्राउनियन गति सिद्धांत

ब्राउनियन गति के पहले भौतिक अध्ययन के बाद से, निलंबित कणों के औसत वेग को निर्धारित करने का प्रयास किया गया है। हालाँकि, प्राप्त अनुमानों में सकल त्रुटियां थीं, क्योंकि कण का प्रक्षेपवक्र इतना जटिल है कि इसका पता नहीं लगाया जा सकता है: औसत वेग परिमाण और दिशा में बहुत भिन्न होता है, बिना किसी निश्चित सीमा के अवलोकन समय की अवधि में वृद्धि के साथ। . किसी भी बिंदु पर प्रक्षेपवक्र के स्पर्शरेखा को निर्धारित करना असंभव है, क्योंकि कण का प्रक्षेपवक्र एक चिकनी वक्र जैसा नहीं होता है, लेकिन कुछ फ़ंक्शन का ग्राफ़ जिसका कोई व्युत्पन्न नहीं होता है।

1 माइक्रोन से थोड़ा अधिक व्यास वाले तीन गम कणों द्वारा प्रत्येक 30 सेकंड में क्रमिक स्थितियों का क्षैतिज प्रक्षेपण (बढ़ाया गया)। (लेस एटम्स - नेचर, वॉल्यूम 91, अंक 2280, पीपी. 473 (1913))।

3.1आइंस्टीन - ब्राउनियन गति का पहला सिद्धांत

1902 में, ज्यूरिख में संघीय संस्थान से स्नातक होने के बाद, आइंस्टीन बर्न में स्विस पेटेंट कार्यालय के लिए एक परीक्षक बन गए, जहाँ उन्होंने सात वर्षों तक सेवा की। वे उसके लिए सुखद और उत्पादक वर्ष थे। हालांकि वेतन मुश्किल से पर्याप्त था, पेटेंट कार्यालय में काम विशेष रूप से बोझिल नहीं था और आइंस्टीन को सैद्धांतिक शोध के लिए पर्याप्त ऊर्जा और समय छोड़ दिया। उनका पहला काम अणुओं और सांख्यिकीय थर्मोडायनामिक्स के अनुप्रयोगों के बीच बातचीत की ताकतों के लिए समर्पित था। उनमें से एक - "आणविक आकार को फिर से परिभाषित करना" को ज्यूरिख विश्वविद्यालय द्वारा डॉक्टरेट शोध प्रबंध के रूप में स्वीकार किया गया था। उसी वर्ष, आइंस्टीन ने कार्यों की एक छोटी श्रृंखला प्रकाशित की, जिसने न केवल एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी के रूप में अपनी ताकत दिखाई, बल्कि सभी भौतिकी का चेहरा भी बदल दिया।

इनमें से एक काम एक तरल में निलंबित कणों की ब्राउनियन गति की व्याख्या के लिए समर्पित था। आइंस्टीन ने सूक्ष्मदर्शी के माध्यम से देखे गए कणों की गति को अणुओं के साथ इन कणों के टकराव से जोड़ा; इसके अलावा, उन्होंने भविष्यवाणी की कि ब्राउनियन गति के अवलोकन से किसी दिए गए आयतन में द्रव्यमान और अणुओं की संख्या की गणना करना संभव हो जाता है। कई साल बाद, जीन पेरिन ने इसकी पुष्टि की। आइंस्टीन के इस काम का विशेष महत्व था क्योंकि अणुओं का अस्तित्व, जिसे एक सुविधाजनक अमूर्तता से ज्यादा कुछ नहीं माना जाता था, उस समय भी संदेह में था।

3.2स्मोलुचोव्स्की - भौतिकी में संभाव्यता के नियमों की उत्पत्ति

आइंस्टीन, जिन्होंने लगभग उसी वर्षों में ब्राउनियन गति का शानदार अध्ययन किया था, ने स्मोलुचोव्स्की (1917) की स्मृति में एक मृत्युलेख में लिखा था: गर्मी का गतिज सिद्धांत केवल 1905-1906 में सामान्य स्वीकृति प्राप्त करने में कामयाब रहा, जब यह साबित हो गया कि यह निलंबित सूक्ष्म कणों, यानी ब्राउनियन गति की लंबे समय से खोजी गई अराजक गति को मात्रात्मक रूप से समझा सकता है। स्मोलुचोव्स्की ने इस घटना का एक विशेष रूप से सुरुचिपूर्ण और दृश्य सिद्धांत बनाया, ऊर्जा के समान वितरण के गतिज कानून से आगे बढ़ते हुए ... ब्राउनियन गति के सार के ज्ञान ने बोल्ट्जमैन की थर्मोडायनामिक कानूनों की समझ की विश्वसनीयता के बारे में किसी भी संदेह को अचानक गायब कर दिया। [ 9].

ब्राउनियन गति पर आइंस्टीन और स्मोलुचोव्स्की के कार्यों में सबसे महत्वपूर्ण बात एक तरल में निलंबित दृश्यमान और सीधे मापने योग्य ब्राउनियन कणों की गति के नियमों और अदृश्य अणुओं की गति के नियमों के बीच संबंध स्थापित करना है। यह पता चला कि गैस कानून निलंबित ब्राउनियन कणों पर लागू होते हैं; गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (बैरोमीटर का सूत्र) में उनका वितरण गैसों के वितरण के समान है; उनकी औसत गतिज ऊर्जा तरल अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा के बराबर होती है जिसमें वे निलंबित रहते हैं। इसका मतलब यह है कि प्रेक्षित कणों की ब्राउनियन गति में हमारे पास अणुओं की गतिज गति का एक दृश्य और मापने योग्य चित्र होता है। इन सभी ने आणविक प्रणालियों की विशेषता वाली मात्राओं के प्रयोगात्मक सत्यापन के विभिन्न तरीकों के लिए सबसे समृद्ध संभावनाएं खोलीं, जो पहले केवल काल्पनिक दिखती थीं। इस प्रकार, ब्राउनियन गति के अध्ययन के परिणामों ने ग्राम-अणु (अवोगाद्रो की संख्या) में कणों की संख्या को मापने के कई तरीके दिए - गैसों की चिपचिपाहट को मापने के माध्यम से, घुलनशील निकायों के प्रसार के कणों का वितरण, ओपेलेसेंस की घटना , नीले आकाश की घटना, आदि। सभी मामलों में, परिणाम आश्चर्यजनक रूप से समान थे। प्रयोगात्मक त्रुटियों के भीतर। 15 अप्रैल, 1909 को फ्रेंच फिजिकल सोसाइटी में पढ़े गए ब्राउनियन मोशन एंड मोलेक्यूल्स पर एक व्याख्यान में जीन पेरिन ने कहा: मुझे यह असंभव लगता है कि पूर्वाग्रह से मुक्त मन एक असाधारण किस्म की घटनाओं के विचार से अभिभूत न हो जो समान संख्या देने के लिए इतनी सटीकता के साथ प्रयास करते हैं, जबकि इन घटनाओं में से प्रत्येक के लिए, आणविक सिद्धांत द्वारा निर्देशित किए बिना, एक शून्य और अनंत के बीच किसी भी मूल्य की उम्मीद कर सकता है। अब से, उचित तर्कों के साथ आणविक परिकल्पनाओं के प्रति शत्रुता का बचाव करना मुश्किल होगा ... स्मोलुचोव्स्की ब्राउनियन गति पर शोध के महत्व से भी अच्छी तरह वाकिफ थे, जिन्होंने 1912 में मुंस्टर में एक कांग्रेस में कहा था: ... यहां, मैक्सवेल के वेगों के वितरण के नियम और, सामान्य तौर पर, गति की प्रक्रिया के रूप में गर्मी की अवधारणा को ध्यान में रखा जाता है, जबकि पहले यह सब आमतौर पर एक प्रकार की काव्य तुलना के रूप में माना जाता था। .

ब्राउनियन गति और उतार-चढ़ाव का अध्ययन अनिवार्य रूप से भौतिक विज्ञान में अवसर की भूमिका के बारे में वैज्ञानिक के लिए कार्यप्रणाली संबंधी समस्याएं पैदा करता है, जिसके बारे में स्मोलुखोवस्की ने अपनी मृत्यु के बाद प्रकाशित एक लेख में लिखा था। यादृच्छिकता की अवधारणा पर और भौतिकी में संभाव्यता के नियमों की उत्पत्ति पर .

4.परमाणुओं और अणुओं के वास्तविक अस्तित्व के साक्ष्य

1जीन बैप्टिस्ट पेरिन - निर्णायक प्रयोग।

एक विद्युत निर्वहन के दौरान एक वैक्यूम ट्यूब में एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) द्वारा उत्सर्जित कैथोड किरणों के अध्ययन के दौरान, 1895 में जीन बैप्टिस्ट पेरिन ने दिखाया कि वे नकारात्मक चार्ज कणों की एक धारा हैं। जल्द ही यह राय फैलने लगी कि ये नकारात्मक कण, जिन्हें इलेक्ट्रॉन कहा जाता है, परमाणुओं का एक घटक हिस्सा हैं।

परमाणु सिद्धांत ने माना कि तत्व असतत कणों से बने होते हैं जिन्हें परमाणु कहा जाता है, और रासायनिक यौगिक अणुओं से बने होते हैं, दो या दो से अधिक परमाणुओं वाले बड़े कण। XIX सदी के अंत तक। परमाणु सिद्धांत को वैज्ञानिकों, विशेष रूप से रसायनज्ञों के बीच व्यापक स्वीकृति मिली है। हालांकि, कुछ भौतिकविदों का मानना था कि परमाणु और अणु काल्पनिक वस्तुओं से ज्यादा कुछ नहीं हैं, जिन्हें सुविधा के कारणों से पेश किया गया था और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामों के संख्यात्मक प्रसंस्करण में उपयोगी था। ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी और दार्शनिक अर्नस्ट मच का मानना था कि पदार्थ की प्राथमिक संरचना का प्रश्न मौलिक रूप से अघुलनशील है और वैज्ञानिकों द्वारा शोध का विषय नहीं होना चाहिए। परमाणुवाद के समर्थकों के लिए, पदार्थ की विसंगति की पुष्टि उन मूलभूत प्रश्नों में से एक थी जो भौतिकी में अनसुलझे रहे।

परमाणु सिद्धांत को विकसित करना जारी रखते हुए, पेरिन ने 1901 में यह परिकल्पना सामने रखी कि परमाणु एक लघु सौर प्रणाली है, लेकिन इसे साबित नहीं कर सका।

1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने ब्राउनियन गति पर एक पेपर प्रकाशित किया, जिसमें आणविक परिकल्पना की सैद्धांतिक नींव दी गई थी। उन्होंने कुछ मात्रात्मक भविष्यवाणियां कीं, लेकिन उनके परीक्षण के लिए आवश्यक प्रयोगों के लिए इतनी बड़ी सटीकता की आवश्यकता थी कि आइंस्टीन ने उनकी व्यवहार्यता पर संदेह किया। 1908 से 1913 तक, पेरिन (शुरू में आइंस्टीन के काम के बारे में नहीं जानते थे) ने ब्राउनियन गति के सूक्ष्म अवलोकन किए, जिससे आइंस्टीन की भविष्यवाणियों की पुष्टि हुई।

पेरिन ने महसूस किया कि यदि निलंबित कणों की गति अणुओं के साथ टकराव के कारण होती है, तो, प्रसिद्ध गैस कानूनों के आधार पर, आप एक निश्चित अवधि में उनके औसत विस्थापन का अनुमान लगा सकते हैं यदि आप उनके आकार, घनत्व और कुछ विशेषताओं को जानते हैं। तरल (उदाहरण के लिए, तापमान और घनत्व)। केवल इन भविष्यवाणियों को माप के साथ सही ढंग से समेटने की आवश्यकता थी, और फिर अणुओं के अस्तित्व की एक मजबूत पुष्टि होगी। हालांकि, वांछित आकार और एकरूपता के कणों को प्राप्त करना आसान नहीं था। कई महीनों के श्रमसाध्य सेंट्रीफ्यूजेशन के बाद, पेरिन गममीगुट (पौधों के दूधिया रस से प्राप्त एक पीला पदार्थ) के सजातीय कणों के एक ग्राम के कई दसवें हिस्से को अलग करने में कामयाब रहा। इन कणों की ब्राउनियन गति की विशेषताओं को मापने के बाद, परिणाम आणविक सिद्धांत के अनुरूप थे।

गम कण के क्षैतिज विस्थापन के अंतिम बिंदुओं का वितरण, खुद के समानांतर स्थानांतरित किया गया ताकि सभी विस्थापन की उत्पत्ति सर्कल के केंद्र में हो, पेरिन के काम में प्रकाशित हो। ब्राउनियन गति और अणुओं की वास्तविकता .

पेरिन ने सबसे छोटे निलंबित कणों के अवसादन, या बसने का भी अध्ययन किया। यदि आणविक सिद्धांत सही था, तो उन्होंने तर्क दिया, एक निश्चित आकार से छोटे कण बर्तन के नीचे बिल्कुल भी नहीं डूबेंगे: अणुओं के साथ टकराव के परिणामस्वरूप गति का ऊपरी घटक लगातार नीचे की ओर गुरुत्वाकर्षण का विरोध करेगा। यदि निलंबन को भंग नहीं किया जाता है, तो अंततः अवसादन संतुलन स्थापित हो जाएगा, जिसके बाद विभिन्न गहराई पर कणों की सांद्रता नहीं बदलेगी। यदि निलंबन के गुण ज्ञात हैं, तो संतुलन ऊर्ध्वाधर वितरण की भविष्यवाणी की जा सकती है।

पेरिन ने बहुत परिष्कृत और सरल सूक्ष्म तकनीकों का उपयोग करके और एक मिलीमीटर के केवल बारह सौवें हिस्से की गहराई के साथ तरल की एक बूंद में विभिन्न गहराई पर कणों की संख्या की गणना करते हुए कई हजार अवलोकन किए। उन्होंने पाया कि तरल में कणों की सांद्रता घटती गहराई के साथ तेजी से घटती है, और संख्यात्मक विशेषताएं आणविक सिद्धांत की भविष्यवाणियों के साथ इतने अच्छे समझौते में थीं कि उनके प्रयोगों के परिणामों को अणुओं के अस्तित्व की निर्णायक पुष्टि के रूप में व्यापक रूप से स्वीकार किया गया था। बाद में, उन्होंने ब्राउनियन गति में न केवल कणों के रैखिक विस्थापन को मापने के तरीके निकाले, बल्कि उनके घूर्णन को भी मापा। पेरिन के शोध ने उन्हें अणुओं के आकार और अवोगाद्रो की संख्या की गणना करने की अनुमति दी, अर्थात। एक मोल में अणुओं की संख्या (किसी पदार्थ की मात्रा, जिसका द्रव्यमान, ग्राम में व्यक्त किया जाता है, संख्यात्मक रूप से इस पदार्थ के आणविक भार के बराबर होता है)। उन्होंने पांच अलग-अलग प्रकार के अवलोकनों का उपयोग करके अवोगाद्रो की संख्या के लिए अपने प्राप्त मूल्य की जांच की और पाया कि यह न्यूनतम प्रयोगात्मक त्रुटि को ध्यान में रखते हुए उन सभी को संतुष्ट करता है। (इस संख्या का वर्तमान में स्वीकृत मूल्य लगभग 6.02 × 1023 है; पेरिन ने 6% अधिक मूल्य प्राप्त किया।) 1913 तक, जब उन्होंने उस समय तक अपनी पुस्तक में पदार्थ की असतत प्रकृति के कई प्रमाणों को संक्षेप में प्रस्तुत किया। लेस एटम्स "परमाणु" परमाणुओं और अणुओं दोनों के अस्तित्व की वास्तविकता को लगभग सार्वभौमिक रूप से मान्यता दी गई है।

1926 में, पेरिन को "पदार्थ की असतत प्रकृति पर उनके काम और विशेष रूप से अवसादन संतुलन की खोज के लिए" भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला।

4.2 थियोडोर स्वेडबर्ग - एक प्रोटीन अणु के आकार का निर्धारण

स्वीडिश रसायनज्ञ थियोडोर स्वेडबर्ग, उप्साला विश्वविद्यालय में प्रवेश करने के सिर्फ 3 साल बाद, कोलाइडल सिस्टम पर अपने शोध प्रबंध के लिए डॉक्टरेट प्राप्त करते हैं।

कोलाइडल सिस्टम एक मिश्रण है जिसमें एक पदार्थ के सबसे छोटे कण दूसरे पदार्थ में फैल जाते हैं। कोलाइडल कण वास्तविक विलयन के कणों से बड़े होते हैं, लेकिन इतने नहीं कि उन्हें सूक्ष्मदर्शी से देखा जा सके या गुरुत्वाकर्षण द्वारा अवक्षेपित किया जा सके। इनका आकार 5 नैनोमीटर से लेकर 200 नैनोमीटर तक होता है। कोलाइडल सिस्टम के उदाहरण भारतीय स्याही (पानी में कोयले के कण), धुआं (हवा में कण), और दूध वसा (पानी के घोल में वसा के छोटे ग्लोब्यूल्स) हैं। अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध में, स्वेडबर्ग ने धातुओं के अपेक्षाकृत शुद्ध कोलाइडल समाधान प्राप्त करने के लिए एक तरल में स्थित धातु इलेक्ट्रोड के बीच दोलन विद्युत निर्वहन को लागू करने का एक नया तरीका बताया। पहले अपनाई गई डीसी विधि को उच्च स्तर के संदूषण की विशेषता थी।

1912 में, स्वेडबर्ग उप्साला विश्वविद्यालय में भौतिक रसायन विज्ञान के पहले शिक्षक बने और 36 वर्षों तक इस नौकरी में रहे। कोलाइडल कणों के प्रसार और ब्राउनियन गति का उनका गहन अध्ययन (एक तरल में निलंबित सबसे छोटे कणों की अव्यवस्थित गति) 1908 में अल्बर्ट आइंस्टीन और मैरियन स्मोलुचोव्स्की के सैद्धांतिक कार्य की प्रायोगिक पुष्टि के पक्ष में और सबूत बन गए। जीन पेरिन, जिन्होंने विलयन में अणुओं की उपस्थिति स्थापित की। पेरिन ने साबित किया कि बड़े कोलाइडल कणों के आकार को उनकी वर्षा की दर को मापकर निर्धारित किया जा सकता है। हालाँकि, अधिकांश कोलाइडल कण अपने वातावरण में इतनी धीमी गति से अवक्षेपित होते हैं कि यह विधि अव्यावहारिक लगती है।

कोलाइडल विलयनों में कणों के आकार को निर्धारित करने के लिए, स्वेडबर्ग ने रिचर्ड सिगमोंडी द्वारा डिजाइन किए गए एक अल्ट्रामाइक्रोस्कोप का उपयोग किया। उनका मानना था कि उच्च गति वाले सेंट्रीफ्यूज द्वारा बनाए गए एक मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की स्थितियों के तहत कोलाइडल कणों के जमाव को तेज किया जाएगा। 1923 में विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय में अपने प्रवास के दौरान, जहां वे 8 महीने के लिए एक अतिथि प्रोफेसर थे, स्वेडबर्ग ने एक ऑप्टिकल सेंट्रीफ्यूज बनाने के बारे में सोचा, जिसमें कणों के जमाव को फोटो खींचकर कैप्चर किया जाएगा। चूँकि कण गतिमान थे, न केवल बस रहे थे, बल्कि पारंपरिक धाराओं की क्रिया के तहत भी, स्वेडबर्ग इस पद्धति का उपयोग करके कणों के आकार को स्थापित नहीं कर सके। वह जानता था कि हाइड्रोजन की उच्च तापीय चालकता तापमान के अंतर और इसलिए संवहन धाराओं को खत्म करने में मदद कर सकती है। एक पच्चर के आकार की सेल का निर्माण करने और घूर्णन सेल को हाइड्रोजन वातावरण में रखने के बाद, स्वेडबर्ग, 1924 में पहले ही स्वीडन लौट आए, अपने सहयोगी हरमन रिंडे के साथ मिलकर बिना संवहन के बयान हासिल किया। जनवरी 1926 में, वैज्ञानिक ने तेल रोटार के साथ अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज के एक नए मॉडल का परीक्षण किया, जिसमें उन्होंने प्रति मिनट 40,100 चक्कर लगाए। इस गति से, गुरुत्वाकर्षण बल से 50,000 गुना अधिक बल बसने वाले सिस्टम पर कार्य करता है।

1926 में, स्वेडबर्ग को "छितरी हुई प्रणालियों के क्षेत्र में उनके काम के लिए" रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ साइंसेज की ओर से अपने उद्घाटन भाषण में, एच जी सोडरबाम ने कहा: "एक तरल में निलंबित कणों की गति ... स्पष्ट रूप से अणुओं के वास्तविक अस्तित्व को इंगित करती है, और इसलिए वैज्ञानिकों के स्कूल ने इन भौतिक कणों को घोषित किया कल्पना की एक उपज। ”

5.ब्राउनियन गति का आधुनिक विज्ञान

थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता के साथ शास्त्रीय और क्वांटम यांत्रिकी के समीकरणों की उत्क्रमणीयता के बीच संबंधों की मूलभूत समस्या अराजकता की अवधारणा और संभाव्य विवरण की प्रयोज्यता से निकटता से संबंधित है। गतिकी के समीकरणों के समाधान के समुच्चय में से केवल वे ही प्राप्त होते हैं जो भौतिक प्रणाली के वातावरण के साथ अंतःक्रिया के विरुद्ध स्थिर होते हैं, इस प्रकार अपरिवर्तनीयता खुली प्रणालियों की एक संपत्ति है। किसी भी प्रणाली को केवल लगभग बंद माना जा सकता है (क्योंकि हमेशा बाहरी शोर होते हैं), इसलिए अपरिवर्तनीयता का एक सार्वभौमिक चरित्र होता है।

वर्तमान में, शब्द एक प्रकार कि गति इसका बहुत व्यापक अर्थ है और ब्राउनियन गति का सिद्धांत स्टोकेस्टिक प्रक्रियाओं, स्व-संगठन प्रक्रियाओं और गतिशील अराजकता से जुड़ी खुली प्रणालियों के भौतिकी की एक शाखा है।

गैर-संतुलन प्रक्रियाओं के सांख्यिकीय सिद्धांत में परमाणुओं , सूक्ष्म संरचनात्मक इकाइयों के रूप में, माना जाता है कि मैक्रोस्कोपिक प्रणाली के मॉडल के निर्माण के चरण में ही उपयोग किया जाता है। इसके बाद, अपव्यय अरैखिक समीकरण लागू होते हैं सातत्यक यांत्रिकी नियतात्मक कार्यों के लिए। विवरण के तीन स्तर हैं - काइनेटिक, हाइड्रोडायनामिक और रासायनिक कैनेटीक्स। यादृच्छिक कार्यों के लिए स्टोकेस्टिक समीकरण (उदाहरण के लिए, अशांति के सिद्धांत के समीकरण) को अलग से अलग किया जा सकता है। सिद्धांत को उतार-चढ़ाव को ध्यान में रखकर परिष्कृत किया जा सकता है, जो पहली बार लैंगविन द्वारा किया गया था जब उन्होंने ब्राउनियन कण की गति के रैखिक विघटनकारी गतिशील समीकरण पर विचार किया था। विभिन्न प्रणालियों में, भूमिका ब्राउनियन कण वितरण कार्य, हाइड्रोडायनामिक कार्य और सांद्रता खेल सकते हैं।

उतार-चढ़ाव के लिए भत्ता आणविक प्रकाश प्रकीर्णन, कोई भी संतुलन चरण संक्रमण के अध्ययन में आवश्यक है, जिसके अनुक्रम स्व-संगठन की प्रक्रियाओं का निर्माण करते हैं। ब्राउनियन गति के अरेखीय सिद्धांत के अनुप्रयोग अत्यंत व्यापक हैं: पारिस्थितिकी और वित्त से लेकर नैनोकणों के नियंत्रित संचलन के तरीकों तक - ब्राउनियन मोटर्स . ब्राउनियन मोटर्स नोनेक्विलिब्रियम क्वांटम सिस्टम में विघटनकारी गतिकी से संबंधित।

स्टोकेस्टिक प्रक्रियाओं के गणितीय विवरण के विकास ने विभिन्न क्षेत्रों में प्रगति को प्रेरित किया, जिससे पथ इंटीग्रल और अनुसंधान की नई दिशाओं जैसे क्वांटम अराजकता और क्वांटम ब्राउनियन शोर के आधार पर क्वांटम यांत्रिकी के आधुनिक निर्माण का उदय हुआ। उच्च-ऊर्जा भौतिकी और खगोल भौतिकी के क्षेत्र में प्रायोगिक प्रगति ने सापेक्षतावादी प्रसार की प्रक्रियाओं और सापेक्षतावादी सांख्यिकीय यांत्रिकी के निर्माण में रुचि को प्रेरित किया है; वर्तमान में, कई प्रश्न अभी भी खुले हैं।

अपनी खोज के बाद से, ब्राउनियन गति निजी वैज्ञानिक जिज्ञासा की वस्तु से आधुनिक विज्ञान में एक प्रमुख अवधारणा के रूप में विकसित हुई है।

साहित्य

1.लुई डी ब्रोगली। भौतिकी में क्रांति (नई भौतिकी और क्वांटा)। एम: एटोमिज़दत, 1965।

2.जे जे लोस्चमिड्ट। ज़ूर ग्रोस डेर लूफ़्टमोलेकुले। सिट्ज़ुंग्सबेरीचते डेर

कैसरलिचेन अकादेमी डेर विसेंसचाफ्टन विएन, बी. 52, एबट। II, एस. 395-413 (1866)।

3.एम लोजी। भौतिकी का इतिहास - एम: मीर, 1970।

4.पीटर डब्ल्यू वैन डेर पास। ब्राउनियन गति की खोज। साइंटियारम हिस्टोरिया। वी. 13, पी. 27-35 (1971)

5.जे क्लार्क। प्राचीन काल से लेकर आज तक की खोजों और आविष्कारों का सचित्र क्रॉनिकल: विज्ञान और प्रौद्योगिकी: लोग, तिथियां, घटनाएं (अंग्रेजी से अनुवादित) एम: एस्ट्रेल, 2002।

6.ए आइंस्टीन। एइन न्यू बेस्टिममुन जी डेर मोलेकुलडिमेंशनन। एनालेन डेर फिजिक (सेर। 4), वी। 19, पी। 289-306 (1906)

.ए आइंस्टीन। ज़ूर थ्योरी डेर ब्राउनशेन बेवेगंग। एनालेन डेर फिजिक (सेर। 4), वी। 19, पी। 371-381 (1906)

8.नोबेल पुरस्कार विजेता: विश्वकोश: प्रति। अंग्रेजी से - एम।: प्रगति, 1992।

9.ए आइंस्टीन। वैज्ञानिक पत्रों का संग्रह, खंड IV, मैरियन स्मोलुचोव्स्की। एम: विज्ञान, 1937।

10.एस.जी.सुवोरोव। मैरिएन स्मोलुचोव्स्की की मृत्यु की 50 वीं वर्षगांठ के लिए। यूएफएन टी. 93, एस. 719-723 (1976)

11.एम। स्मोलुखोवस्की। यादृच्छिकता की अवधारणा और भौतिकी में संभाव्यता के नियमों की उत्पत्ति पर। यूएफएन, नहीं। 5, पीपी. 329-349 (1927)

.जे पेरिन। ब्राउनियन मूवमेंट एंड मॉलिक्यूलर रियलिटी, टेलर एंड फ्रांसिस, लंदन, 1910।

.जे पेरिन। लेस परमाणु। नेचर, वी. 91, आई.एस. 2280, पृ. 473 (1913)

14.ए बी कदोमत्सेव। गतिशीलता और सूचना। एम: यूएफएन, 1997 पत्रिका का संपादकीय कार्यालय।

15.ए यू लोस्कुटोव। गतिशील अराजकता। शास्त्रीय यांत्रिकी की प्रणाली। यूएफएन खंड 172, पृ. 989-1115 (2007)

.एस एन गोर्डिएन्को। शास्त्रीय कणों की गतिशीलता का अपरिवर्तनीयता और संभाव्य विवरण। यूएफएन टी. 169, पी. 653-672 (1999)

17.एम एम रॉबर्ट। ब्राउनियन मोशन: फ्लुक्यूएशंस, डायनेमिक्स, और एप्लीकेशन। भौतिकी पर मोनोग्राफ की अंतर्राष्ट्रीय श्रृंखला, वॉल्यूम। 112 (ऑक्सफोर्ड यूनिवर्सिटी प्रेस, 2002)

18.यू एल क्लिमोंटोविच। अशांत गति और अराजकता की संरचना। एम: विज्ञान, 1990।

19.यू एल क्लिमोंटोविच। अरेखीय ब्राउनियन गति। यूएफएन वॉल्यूम 164, नहीं। 8.एस. 812-845. (1994)

20.जे ए फ्रायंड, थ। पोशेल। भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में स्टोकेस्टिक प्रक्रियाएं। भौतिकी में व्याख्यान नोट्स, वी. 557 (2000)

21.सी. गोदरेचे 1, एस. एन. मजूमदार, जी. शेहर। लोंगे सेंट नोनेक्विलिब्रियम सिस्टम में स्टोकेस्टिक प्रक्रियाओं का भ्रमण। भौतिक. रेव लेट. v.102, पृष्ठ.240602 (2009)

.एम. लक्ष. शास्त्रीय और क्वांटम प्रकाशिकी में उतार-चढ़ाव और सुसंगतता घटना। न्यूयॉर्क: गॉर्डन, 1968।

.एच. हेकेन। उन्नत सिनर्जेटिक्स। हीडलबर्ग: स्प्रिंगर-वेरलाग, 1983।

.जे डंकेल, पी. हांगी। सापेक्षवादी ब्राउनियन गति। भौतिकी रिपोर्ट, वी. 471, आई.एस. एक, पी. 1-73. (2009)

25.पी. हांगी, एफ. मार्चेसोनी। कृत्रिम ब्राउनियन मोटर्स: नाव पर परिवहन को नियंत्रित करना नोस्केल आधुनिक भौतिकी की समीक्षा, वी. 81, आई.एस. 1, पी. 387-442 (2009)

.पी. रीमैन। ब्राउनियन मोटर्स: संतुलन से दूर शोर परिवहन। भौतिकी रिपोर्ट, वी. 361, आई.एस. 2-4, पी. 57-265 (2002)

27.पी. हांगी, जी.-एल. सोने में। क्वांटम ब्राउनी के मौलिक पहलू एक गति। कैओस, वी. 15, आई.एस. 2, पी. 026105-026105 (2005)

.ई. फ्रे, के. क्रॉय। ब्राउनियन गति: नरम पदार्थ और जैविक भौतिकी का एक प्रतिमान। एनालेन डेर फिजिक। वी. 14, पी. 20 - 50 (2005)

इसी तरह के कार्य - ब्राउनियन गति का सिद्धांत और परमाणुओं और अणुओं के वास्तविक अस्तित्व का प्रायोगिक प्रमाण

चावल। 8. ब्राउनियन गति

रसायन विज्ञान के लिए परमाणु-आणविक सिद्धांत का बहुत महत्व था, जिसकी बदौलत यह तेजी से विकसित होने लगा और कम समय में शानदार सफलता हासिल की।

हालाँकि, 19वीं शताब्दी के अंत में, जब इस सिद्धांत ने पहले ही इतने मूल्यवान परिणाम प्राप्त कर लिए थे, एक प्रतिक्रियावादी धारा उत्पन्न हुई, जिसने मूल रूप से परमाणुओं और अणुओं के अस्तित्व को ही नकार दिया। आदर्शवादी दर्शन के प्रभाव में, जर्मनी में प्रसिद्ध वैज्ञानिक ओस्टवाल्ड के नेतृत्व में रसायनज्ञों का तथाकथित "ऊर्जा" स्कूल दिखाई दिया, जिनके सैद्धांतिक विचार ऊर्जा की अमूर्त अवधारणा पर आधारित थे जो पदार्थ से संबंधित नहीं थे। इस स्कूल के अनुयायियों का मानना था कि सभी बाहरी घटनाओं को ऊर्जाओं के बीच की प्रक्रियाओं के रूप में समझाया जा सकता है, और कणों की प्रत्यक्ष संवेदी धारणा के लिए दुर्गम के रूप में परमाणुओं और अणुओं के अस्तित्व को स्पष्ट रूप से खारिज कर दिया।

ओस्टवाल्ड का ऊर्जा सिद्धांत निर्देशित आदर्शवादी दार्शनिक प्रवृत्तियों की किस्मों में से एक थाविज्ञान में भौतिकवाद के खिलाफ। ऊर्जा को तोड़ते हुए, यानी पदार्थ से गति, अभौतिक गति के अस्तित्व की अनुमति देते हुए, ओस्टवाल्ड के अनुयायियों ने मौन रूप से माना कि हमारी चेतना, विचार, संवेदनाएं स्वतंत्र रूप से मौजूद हैं, कुछ प्राथमिक के रूप में, पदार्थ से जुड़ा नहीं है। वे रासायनिक तत्वों को निश्चित नहीं, बल्कि रासायनिक ऊर्जा के विभिन्न रूप मानते थे।

ओस्टवाल्ड की शिक्षाओं के प्रतिक्रियावादी सार को छठे लेनिन ने अपने काम भौतिकवाद और एम्पिरियो-आलोचना में शानदार ढंग से उजागर किया था। इंच। इस काम में, भौतिकवाद के कुछ नए रुझानों के साथ दार्शनिक आदर्शवाद के संबंध के बारे में बोलते हुए, लेनिन ओस्टवाल्ड के "दर्शन" पर भी रहते हैं, भौतिकवाद के खिलाफ संघर्ष में अपनी पूरी असंगतता और इसकी हार की अनिवार्यता साबित करते हैं।

"…प्रयास सोचगति के बिना गति, लेनिन लिखते हैं, विचार,पदार्थ से तलाकशुदा, और यह दार्शनिक आदर्शवाद है।"

लेनिन ने न केवल ओस्टवाल्ड के तर्क के आदर्शवादी आधार को पूरी तरह से प्रकट किया, बल्कि उनमें निहित आंतरिक अंतर्विरोधों को भी दिखाया। पदार्थ के बिना गति के अस्तित्व के दार्शनिक विचार को सामने रखते हुए, ओस्टवाल्ड पदार्थ के वस्तुनिष्ठ अस्तित्व को खारिज करते हैं, लेकिन साथ ही एक भौतिक विज्ञानी-रसायनज्ञ के रूप में खुद को हर कदम पर भौतिक रूप से व्याख्या करते हैं, संरक्षण और परिवर्तन के कानून पर भरोसा करते हैं। उर्जा से। लेनिन कहते हैं, "ऊर्जा के परिवर्तन को प्राकृतिक विज्ञान द्वारा एक उद्देश्य प्रक्रिया के रूप में देखा जाता है, जो मानव चेतना और मानव जाति के अनुभव से स्वतंत्र है, अर्थात इसे भौतिक रूप से माना जाता है। और ओस्टवाल्ड में, कई मामलों में, शायद अधिकांश मामलों में भी, ऊर्जा को समझा जाता है सामग्रीगति" ।

जल्द ही, 20वीं शताब्दी की शुरुआत में हुई चौंकाने वाली नई खोजों ने परमाणुओं और अणुओं की वास्तविकता को इतना अकाट्य रूप से साबित कर दिया कि अंत में ओस्टवाल्ड को भी अपने अस्तित्व को स्वीकार करने के लिए मजबूर होना पड़ा।

परमाणुओं और अणुओं के अस्तित्व के प्रश्न के लिए समर्पित प्रायोगिक अध्ययनों में, तथाकथित निलंबन में कणों के वितरण और गति के अध्ययन पर फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी पेरिन के काम विशेष रुचि रखते हैं।

एक माइक्रोस्कोप के माध्यम से दिखाई देने वाले समान आकार के कणों से युक्त निलंबन तैयार करने के बाद, पेरिन ने वितरण की जांच कीइसमें कण। असाधारण देखभाल के साथ किए गए कई प्रयोगों के परिणामस्वरूप, उन्होंने साबित किया कि ऊंचाई के साथ निलंबन कणों का वितरण गैसों के गतिज सिद्धांत से प्राप्त ऊंचाई के साथ गैसों की एकाग्रता में कमी के कानून से बिल्कुल मेल खाता है। इस प्रकार, पेरिन ने दिखाया कि निलंबन गैसों के सच्चे मॉडल हैं; नतीजतन, व्यक्तिगत अणु भी गैसों में मौजूद होते हैं, केवल वे अपने छोटे आकार के कारण अदृश्य होते हैं।

निलंबन में कणों की गति को देखते हुए पेरिन द्वारा प्राप्त परिणाम और भी अधिक आश्वस्त थे।

एक मजबूत सूक्ष्मदर्शी के तहत निलंबित कणों के साथ तरल की एक बूंद की जांच करते समय, कोई यह देख सकता है कि कण आराम से नहीं रहते हैं, लेकिन निरंतर हैं।झटके से सभी दिशाओं में चलते हैं। कण आंदोलन अत्यंत अराजक है। यदि आप एक सूक्ष्मदर्शी के नीचे एक व्यक्तिगत कण के पथ का पता लगाते हैं, तो आपको एक बहुत ही जटिल ज़िगज़ैग रेखा मिलती है, जो कणों की गति में किसी भी नियमितता की अनुपस्थिति को दर्शाती है (चित्र 8)। यह आंदोलन तब तक जारी रह सकता है जब तक आप चाहें, इसके चरित्र को कमजोर या बदले बिना।

वर्णित घटना की खोज 1827 में अंग्रेजी वनस्पतिशास्त्री ब्राउन ने की थी और इसे ब्राउनियन गति नाम मिला। हालांकि, आणविक गतिज अवधारणाओं के आधार पर इसके लिए एक स्पष्टीकरण केवल 60 के दशक में दिया गया था। इस स्पष्टीकरण के अनुसार, निलंबन में कणों की दृश्य गति का कारण आसपास के तरल अणुओं की अदृश्य तापीय गति है। तरल अणुओं के सभी पक्षों से निलंबन के कणों द्वारा प्राप्त झटके, निश्चित रूप से, एक दूसरे को बिल्कुल संतुलित नहीं कर सकते हैं; प्रत्येक क्षण में किसी न किसी दिशा के पक्ष में सन्तुलन गड़बड़ा जाता है, जिसके फलस्वरूप कण अपना विचित्र मार्ग बना लेते हैं।

इस प्रकार, ब्राउनियन गति के अस्तित्व का तथ्य अणुओं की वास्तविकता की गवाही देता है और उनकी अव्यवस्थित गति की एक तस्वीर देता है, क्योंकि निलंबित कण सामान्य रूप से तरल के अणुओं के समान गति को दोहराते हैं। लेकिन पेरिनअपने शोध में वे और भी आगे गए: सूक्ष्मदर्शी के नीचे कणों की गति के दीर्घकालिक अवलोकन से, वह कणों की गति की औसत गति निर्धारित करने में सक्षम थे। इसलिए, तैयार निलंबन के कणों के द्रव्यमान को जानकर, पेरिन ने उनकी औसत गतिज ऊर्जा की गणना की। परिणाम आश्चर्यजनक है। यह पता चला कि कणों की गतिज ऊर्जा गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा से मेल खाती है, गतिज सिद्धांत के आधार पर समान तापमान के लिए गणना की जाती है। पेरिन के कण हाइड्रोजन के अणुओं से लगभग 10 12 गुना भारी थे, जबकि दोनों की गतिज ऊर्जा समान है। इन तथ्यों की स्थापना के बाद, अणुओं की वस्तुगत वास्तविकता को नकारना अब संभव नहीं था।

वर्तमान में, ब्राउनियन गति को तरल अणुओं की तापीय गति के परिणाम के रूप में और निलंबन कणों की एक स्वतंत्र थर्मल गति के रूप में माना जाता है। उत्तरार्द्ध, जैसे थे, अदृश्य तरल अणुओं के साथ थर्मल गति में भाग लेने वाले विशाल अणु हैं। एक और दूसरे में कोई मौलिक अंतर नहीं है।

पेरिन के प्रयोगों ने न केवल यह साबित किया कि अणु वास्तव में मौजूद हैं, बल्कि गैस के एक ग्राम अणु में अणुओं की संख्या की गणना करना भी संभव बना दिया है। यह संख्या, जैसा कि हम जानते हैं, एक सार्वभौमिक अर्थ है, अवोगाद्रो की संख्या कहलाती है। पेरिन की गणना के अनुसार, यह लगभग 6.5 10 23 निकला, जो पहले अन्य तरीकों से मिले इस मूल्य के मूल्यों के बहुत करीब है। इसके बाद, अवोगाद्रो की संख्या कई बार पूरी तरह से अलग भौतिक तरीकों से निर्धारित की गई, और परिणाम हमेशा बहुत करीब थे। परिणामों का ऐसा संयोग पाया गया संख्या की शुद्धता की गवाही देता है और अणुओं के वास्तविक अस्तित्व के निर्विवाद प्रमाण के रूप में कार्य करता है।

वर्तमान में, अवोगाद्रो की संख्या मानी जाती है

6,02 10 23

अवोगाद्रो की संख्या का विशाल परिमाण हमारी कल्पना से परे है। इसका कुछ विचार केवल तुलनाओं के द्वारा ही प्राप्त किया जा सकता है।

मान लीजिए, उदाहरण के लिए, वह 1 मोल, यानी 18 जी,पानी दुनिया की पूरी सतह पर समान रूप से वितरित किया जाता है। एक साधारण गणना से पता चलता है कि सतह के प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर के लिए लगभग 100,000 अणु होते हैं।

यहाँ एक और तुलना है। मान लीजिए कि हम किसी तरह 18 ग्राम पानी में निहित सभी अणुओं को चिह्नित करने में कामयाब रहे। यदि आप इस पानी को समुद्र में डाल दें और प्रतीक्षा करें कि यह पृथ्वी के सभी जल के साथ समान रूप से मिश्रित हो जाएगेंद, एक गिलास पानी को कहीं भी छानने पर, हम उसमें लगभग 100 अणु पाएंगे जिन्हें हमने चिह्नित किया है।

चावल। 9. 20,000 गुना के आवर्धन के साथ जिंक ऑक्साइड धुएं के कण

चूँकि किसी भी गैस का एक ग्राम अणु सामान्य परिस्थितियों में 22.4 लीटर का आयतन रखता है, फिर 1 . में एमएल इन परिस्थितियों में गैस में 2.7 10 19 अणु होते हैं। अगर हम किसी बर्तन में गैस के रेयरफैक्शन को उस चरम सीमा तक भी ले आते हैं, जो सबसे अच्छे पंप (वायुमंडल के लगभग दस अरबवें हिस्से तक) हासिल कर सकते हैं, यानी वह पाने के लिए जिसे हम व्यावहारिक रूप से "वायुहीन स्थान" मानते हैं, तो सभी समान 1 सेमी 3 में अणुओं का यह स्थान महत्वपूर्ण रूप से रहता हैदुनिया के सभी लोगों से ज्यादा। इससे यह अंदाजा लगाया जा सकता है कि अणुओं और परमाणुओं के आकार कितने महत्वहीन होने चाहिए, अगर उनमें से इतनी बड़ी संख्या 1 . में फिट हो जाए सेमी 3.और फिर भी भौतिकविदों ने इन आयामों की गणना विभिन्न तरीकों से की है। यह पता चला है कि यदि आप छोटी गेंदों के रूप में अणुओं की कल्पना करते हैं, तो उनका व्यास एक सेंटीमीटर के सौ मिलियन अंशों में मापा जाएगा। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन अणु का व्यास लगभग 3.2 10 -8 . है सेमी,हाइड्रोजन अणु का व्यास 2.6 10 -8 से। मीतथा हाइड्रोजन परमाणु का व्यास 1 10 -8 . है सेमी।

इतनी छोटी मात्राओं को व्यक्त करने के लिए, एक सेंटीमीटर (10 -8) की लंबाई के एक सौ मिलियनवें हिस्से को एक इकाई के रूप में लेना बहुत सुविधाजनक है। से। मी)। यह इकाई स्वीडिश भौतिक विज्ञानी एंगस्ट्रॉम द्वारा प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को मापने के लिए प्रस्तावित की गई थी और उनके नाम पर एंगस्ट्रॉम का नाम रखा गया है। इसे प्रतीक ए या ए द्वारा नामित किया गया है। परमाणुओं और अणुओं के रैखिक आयाम आमतौर पर कई एंगस्ट्रॉम द्वारा व्यक्त किए जाते हैं।

एक ग्राम अणु में अणुओं की संख्या और इसलिए एक व्याकरण में परमाणुओं की संख्या जानने के बाद, कोई भी ग्राम में किसी भी तत्व के परमाणु के वजन की गणना कर सकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन के एक ग्राम को अवोगाद्रो की संख्या से भाग देने पर, हमें हाइड्रोजन परमाणु का भार ग्राम में प्राप्त होता है: