Лоренцо Авогадро: Жизнь и вклад в молекулярную теорию
Amedeo Avogadro
Амедео Авогадро: итальянский ученый, автор закона Авогадро о равном количестве молекул в газах одинакового объема. Постоянная Авогадро – ключевая в химии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Итальянский ученый (1776–1856)
Italian scientist (1776–1856)
Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро, граф Кварегна и Серрето (/ævəˈɡɑːdroʊ/, также /US/, /ɑːv/, ameˈdɛːo avoˈɡaːdro; 9 августа 1776 – 9 июля 1856) был итальянским ученым, наиболее известный своим вкладом в молекулярную теорию, ныне известную как закон Авогадро, который утверждает, что равные объемы газов при одинаковых условиях температуры и давления содержат одинаковое число молекул. В его честь отношение числа элементарных частиц (атомов, молекул, ионов или других частиц) в веществе к количеству вещества (последнее измеряется в молях) известно как постоянная Авогадро. Эта постоянная обозначается NA и является одной из семи определяющих констант СИ.
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, Count of Quaregna and Cerreto (,/æ//v//ə/'/ɡ//ɑː//d//r//oʊ/, also /US/,/ɑː//v// /, ameˈdɛːo avoˈɡaːdro; 9 August 17769 July 1856) was an Italian scientist, most noted for his contribution to molecular theory now known as Avogadro's law, which states that equal volumes of gases under the same conditions of temperature and pressure will contain equal numbers of molecules. In tribute to him, the ratio of the number of elementary entities (atoms, molecules, ions or other particles) in a substance to its amount of substance (the latter having the unit mole), , is known as the Avogadro constant. This constant is denoted NA, and is one of the seven defining constants of the SI.
Биография
Амедео Авогадро родился в Турине в дворянской семье Королевства Сардиния (ныне часть Италии) в 1776 году. Он окончил юридический факультет по церковному праву в возрасте 20 лет и начал практику. Вскоре после этого он посвятил себя физике и математике (тогда называвшейся «позитивной философией»), а в 1809 году начал преподавать их в лицее (гимназии) в Верчелли, где его семья жила и владела недвижимостью. В 1811 году он опубликовал статью под названием «Опыт о способе определения относительных масс элементарных молекул тел и пропорций, в которых они входят в эти соединения», содержащую гипотезу Авогадро. Авогадро представил это сочинение в журнал Жана Клода Деламетери «Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire naturelle» («Журнал физики, химии и естественной истории»). В 1820 году он стал профессором физики в Туринском университете. Турин к тому времени был столицей восстановленного Савойского королевства Сардиния под управлением Виктора Эммануила I. Авогадро принимал активное участие в революционном движении марта 1821 года. В результате он потерял должность в 1823 году (или, как официально объявил университет, он был «очень рад предоставить этому выдающемуся ученому возможность отдохнуть от тяжелой преподавательской нагрузки, чтобы иметь возможность уделять больше внимания своим исследованиям»). В конечном итоге, король Карл Альберт даровал Конституцию (Statuto Albertino) в 1848 году. Задолго до этого, в 1833 году, Авогадро был возвращен в Туринский университет, где преподавал еще двадцать лет. О личной жизни Авогадро известно немного, но, по-видимому, он был умеренным и религиозным человеком. Он женился на Фелиците Мацце и имел шестерых детей. Авогадро занимал должности, связанные со статистикой, метеорологией, весами и мерами (он внедрил метрическую систему в Пьемонте) и был членом Королевского высшего совета по народному образованию. Он умер 9 июля 1856 года.
Amedeo Avogadro was born in Turin to a noble family of the Kingdom of Sardinia (now part of Italy) in the year 1776. He graduated in ecclesiastical law at the late age of 20 and began to practice. Soon after, he dedicated himself to physics and mathematics (then called positive philosophy), and in 1809 started teaching them at a liceo (high school) in Vercelli, where his family lived and had some property. In 1811, he published an article with the title Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons ("Essay on a manner of Determining the Relative Masses of the Elementary Molecules of Bodies and the Proportions by Which They Enter These Combinations"), which contains Avogadro's hypothesis. Avogadro submitted this essay to Jean Claude Delamétherie's Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire naturelle ("Journal of Physics, Chemistry and Natural History"). In 1820, he became a professor of physics at the University of Turin. Turin was now the capital of the restored Savoyard Kingdom of Sardinia under Victor Emmanuel I. Avogadro was active in the revolutionary movement of March 1821. As a result, he lost his chair in 1823 (or, as the university officially declared, it was "very glad to allow this interesting scientist to take a rest from heavy teaching duties, in order to be able to give better attention to his researches"). Eventually, King Charles Albert granted a Constitution (Statuto Albertino) in 1848. Well before this, Avogadro had been recalled to the university in Turin in 1833, where he taught for another twenty years. Little is known about Avogadro's private life, which appears to have been sober and religious. He married Felicita Mazzé and had six children. Avogadro held posts dealing with statistics, meteorology, and weights and measures (he introduced the metric system into Piedmont) and was a member of the Royal Superior Council on Public Instruction. He died on 9 July 1856.
Достижения
В честь вклада Авогадро в молекулярную теорию, число молекул в одном моле вещества называется постоянной Авогадро, NA. Это точно постоянная Авогадро используется для вычисления результатов химических реакций. Она позволяет химикам с высокой точностью определять количество веществ, образующихся в данной реакции. Иоганн Йозеф Лошмидт первым рассчитал значение постоянной Авогадро, число частиц в одном моле, которое иногда называют числом Лошмидта в немецкоязычных странах (константа Лошмидта теперь имеет другое значение). Закон Авогадро гласит, что отношение масс одинаковых объемов всех газов (при одинаковой температуре и давлении) соответствует отношению их молекулярных весов. Следовательно, относительную молекулярную массу газа можно рассчитать по массе образца известного объема. Авогадро разработал эту гипотезу после того, как Жозеф Луи Гей-Люссак опубликовал свой закон о газовых объемах (и соединении газов) в 1808 году. Главной проблемой, которую Авогадро пришлось решить, была путаница, существовавшая в то время относительно атомов и молекул. Одним из его важнейших вкладов стало четкое разграничение этих понятий, утверждение о том, что газы состоят из молекул, а молекулы – из атомов. (Например, Джон Дальтон не рассматривал такую возможность.) Авогадро на самом деле не использовал слово "атом", поскольку термины "атом" и "молекула" применялись почти как взаимозаменяемые. Он полагал, что существует три вида "молекул", включая "элементарную молекулу" (наш "атом"). Кроме того, он уделял больше внимания определению массы, в отличие от веса. В 1815 году он опубликовал работу «Mémoire sur les masses relatives des molécules des corps simples, ou densités présumées de leur gaz, et sur la constitution de quelques uns de leurs composés, pour servir de suite à l'Essai sur le même sujet, publié dans le Journal de Physique, juillet 1811» («Записка об относительных массах элементарных молекул, или предполагаемой плотности их газов, и о составе некоторых их соединений, как продолжение эссе на ту же тему, опубликованного в Журнале физики, июль 1811 года») о плотности газов. В 1821 году он опубликовал еще одну статью «Nouvelles considérations sur la théorie des proportions déterminées dans les combinaisons, et sur la détermination des masses des molécules des corps» («Новые соображения о теории пропорций, определяемых в соединениях, и об определении масс молекул») и вскоре после этого – «Mémoire sur la manière de ramener les composés organiques aux lois ordinaires des proportions déterminées» («Записка о способе приведения органических соединений к обычным законам определенных пропорций»). В 1841 году он опубликовал свою работу в «Fisica dei corpi ponderabili, ossia Trattato della costituzione materiale de' corpi» в 4 томах.
In honour of Avogadro's contributions to molecular theory, the number of molecules per mole of a substance is named the Avogadro constant, NA. It is exactly The Avogadro constant is used to compute the results of chemical reactions. It allows chemists to determine the amounts of substances produced in a given reaction to a great degree of accuracy. Johann Josef Loschmidt first calculated the value of the Avogadro constant, the number of particles in one mole, sometimes referred to as the Loschmidt number in German speaking countries (Loschmidt constant now has another meaning). Avogadro's law states that the relationship between the masses of the same volume of all gases (at the same temperature and pressure) corresponds to the relationship between their respective molecular weights. Hence, the relative molecular mass of a gas can be calculated from the mass of a sample of known volume. Avogadro developed this hypothesis after Joseph Louis Gay Lussac published his law on volumes (and combining gases) in 1808. The greatest problem Avogadro had to resolve was the confusion at that time regarding atoms and molecules. One of his most important contributions was clearly distinguishing one from the other, stating that gases are composed of molecules, and these molecules are composed of atoms. (For instance, John Dalton did not consider this possibility.) Avogadro did not actually use the word "atom" as the words "atom" and "molecule" were used almost without difference. He believed that there were three kinds of "molecules", including an "elementary molecule" (our "atom"). Also, he gave more attention to the definition of mass, as distinguished from weight. In 1815, he published Mémoire sur les masses relatives des molécules des corps simples, ou densités présumées de leur gaz, et sur la constitution de quelques uns de leur composés, pour servir de suite à l'Essai sur le même sujet, publié dans le Journal de Physique, juillet 1811 ("Note on the Relative Masses of Elementary Molecules, or Suggested Densities of Their Gases, and on the Constituents of Some of Their Compounds, As a Follow up to the Essay on the Same Subject, Published in the Journal of Physics, July 1811") about gas densities. In 1821 he published another paper, Nouvelles considérations sur la théorie des proportions déterminées dans les combinaisons, et sur la détermination des masses des molécules des corps (New Considerations on the Theory of Proportions Determined in Combinations, and on Determination of the Masses of Atoms) and shortly afterwards, Mémoire sur la manière de ramener les composès organiques aux lois ordinaires des proportions déterminées ("Note on the Manner of Finding the Organic Composition by the Ordinary Laws of Determined Proportions"). In 1841, he published his work in Fisica dei corpi ponderabili, ossia Trattato della costituzione materiale de' corpi, 4 volumes.
Ответ на теорию
Научное сообщество не уделяло теории Авогадро особого внимания, и она не была сразу принята. Андре Мари Ампер предложил очень похожую теорию три года спустя (в своей работе Sur la détermination des proportions dans lesquelles les corps se combinent d'après le nombre et la disposition respective des molécules dont leurs particules intégrantes sont composées; «Об определении пропорций, в которых тела соединяются в соответствии с количеством и взаимным расположением молекул, составляющих их составные частицы»), но к его теории проявили такое же безразличие. Лишь благодаря исследованиям Шарля Фредерика Герхардта и Огюста Лорана в области органической химии удалось продемонстрировать, что закон Авогадро объясняет, почему одинаковое количество молекул в газе занимает одинаковый объем. К сожалению, связанные с этим эксперименты с некоторыми неорганическими веществами выявили кажущиеся противоречия. Окончательное разрешение было найдено Станислао Канниццаро, о чем было объявлено на Карлсруэском конгрессе в 1860 году, спустя четыре года после смерти Авогадро. Он объяснил, что эти исключения обусловлены молекулярной диссоциацией при определенных температурах, и что закон Авогадро определяет не только молекулярные, но и атомные массы. В 1911 году в Турине состоялось собрание, посвященное столетию публикации классической работы Авогадро 1811 года. На церемонии присутствовал король Виктор Эммануил III, и был признан значительный вклад Авогадро в химию. Рудольф Клаузиус, со своей кинетической теорией газов, предложенной в 1857 году, предоставил дополнительные доказательства закона Авогадро. Якобс Хенрикус ван ’т Хофф показал, что теория Авогадро также справедлива для разбавленных растворов. Авогадро считается одним из основоположников атомно-молекулярной теории.
The scientific community did not give great attention to Avogadro's theory, and it was not immediately accepted. André Marie Ampère proposed a very similar theory three years later (in his Sur la détermination des proportions dans lesquelles les corps se combinent d'après le nombre et la disposition respective des molécules dont leurs particules intégrantes sont composées; "On the Determination of Proportions in which Bodies Combine According to the Number and the Respective Disposition of the Molecules by Which Their Integral Particles Are Made"), but the same indifference was shown to his theory as well. Only through studies by Charles Frédéric Gerhardt and Auguste Laurent on organic chemistry was it possible to demonstrate that Avogadro's law explained why the same quantities of molecules in a gas have the same volume. Unfortunately, related experiments with some inorganic substances showed seeming contradictions. This was finally resolved by Stanislao Cannizzaro, as announced at Karlsruhe Congress in 1860, four years after Avogadro's death. He explained that these exceptions were due to molecular dissociations at certain temperatures, and that Avogadro's law determined not only molecular masses but atomic masses as well. In 1911, a meeting in Turin commemorated the hundredth anniversary of the publication of Avogadro's classic 1811 paper. King Victor Emmanuel III attended, and Avogadro's great contribution to chemistry was recognized. Rudolf Clausius, with his kinetic theory on gases proposed in 1857, provided further evidence for Avogadro's law. Jacobus Henricus van 't Hoff showed that Avogadro's theory also held in dilute solutions. Avogadro is hailed as a founder of the atomic molecular theory.