测定气态物质分子重量，重要性未被充分认识

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：道尔顿对于复杂原子应当说是略欠考虑的。根据阿佛加特罗的这一新假说，就能测定出所有气态物质分子的重量。已知水是由1克氢和8克氧化合而成，道尔顿认为这些重量就分别是它们各1个原子的重量。阿佛加特罗分子学说早在1811年就已发表。这样，分子学说的重要性也就未被充分地认识到。道尔顿的原子学说和阿佛加特罗的分子学说，本来是前后相继问世的，然而不幸的是后者并没有为人们所普遍知晓。

道尔顿对于复杂原子应当说是略欠考虑的。然而阿佛加特罗却能第一个深入认识到了它的意义。阿佛加特罗虽然还没有使用过“分子”这一名称（他把道尔顿所说的“Compound atom”即复杂原子，称之为“integral atom”即复合原子），然而他却已经意识到了这是一种同我们今天所说的分子具有同样意义的微粒。这种微粒，换句话说也就是分子，是原子的复合体。他认为这种复合体，不只局限于化合物，即使对于单质也是体现过固有性质的最小微粒。这样，他就可以仍然维持道尔顿的原子学说几乎不变，而只把盖·吕萨克的假说稍作改动就可以，即成为如下的叙述：“所有气体在相同体积中都含有相同数目的分子”。这里虽然仅仅订正了一个字，然而却能使一切矛盾都迎刃而解了。过去，由于盖·吕萨克说是相同数目的原子，从而就会碰到原子被分割的矛盾。现在，阿佛加特罗说是相同数目的分子，而分子的被分割则是理所当然的，只是分割成了原子而已。

例如，在氧和氢生成水蒸气的反应中，如果1个体积的氧气含有1个分子的氧，2个体积的氢气含有2个分子的氢，则就可以生成2个体积的水蒸气，即2个分子的水。这样，1个分子的水就含有相当于是1个分子的氢和半个分子氧的重量。因为只要把1个分子的氧看做是由2个原子组成的就可以合理解释半个分子氧了，即在1个水分子中是含有1个氧原子。

运用这种观点来解释气体反应体积的关系时就不会再碰到任何矛盾。除了前述的6个例子以外，还有像对于氢气和氯气的反应，当各用1个体积作用时，就可以知道是能够生成2个体积的氯化氢，从而也能得到很好的说明。但是在这种情况下，也要有像对氧分子一样的假定，即也应假定氢和氯的分子是由2个原子构成的。过去曾经有一个时期认为所有单质的分子都是由两个原子构成的，后来才知道这是一种误解。因为单质并非是只限于是两个原子构成的。

根据阿佛加特罗的这一新假说，就能测定出所有气态物质分子的重量。当然这是指相对的重量。在相同体积的气态物质中，由于所含的分子数目都相同，所以两种相同体积气态物质的重量比或所求出的密度比，也就是两种物质分子的重量比。如果选择最轻的气体氢气做为标准，以氢的原子量做为1，则氢的分子量即为2。这样，根据所测出的任一气体对氢气的比重就可以求出许多种气体的分子量了。例如：

氧分子32　水分子18

氮分子28　氯化氢36.5

氯分子71　氨分子17

（阿佛加特罗求出的数据都多少有些误差）(www.chuimin.cn)

氢是做为单质氢参加反应，并不是以氢的原子直接作用的，而是以氢的分子作用的。氧做为单质氧所参加的反应，也是以氧的分子作用的。这样，就必须改变道尔顿对于一般化学反应的说明方式。同样，也就需要根据新的观点修正道尔顿对于化合物结构的认识。过去，道尔顿认为水是由氧和氢的各1个原子构成的，即为☉○。但是根据阿佛加特罗的观点却认为是由氧的1个原子和氢的2个原子构成的，即为☉○☉。随着这一组成的改变，元素的原子量也就要相应的改变。已知水是由1克氢和8克氧化合而成，道尔顿认为这些重量就分别是它们各1个原子的重量。若氢的原子量为1，则氧的原子量就为8（如按历史上的一般说法，道尔顿曾认为是7。如前所述，这是由于实验的误差造成的）。但是，现在已经认识到1克和8克分别是相当于由2个氢原子和1个氧原子构成时的重量，所以若氢的原子量为1，则氧的原子量就应为16。

此外，道尔顿认为氨是由氮和氢的各1个原子组成的化合物，即为○☉。但是，从氮气、氢气和氨气之间的体积关系上看，就必须加以改正，即由氮的1个原子和氢的3个原子结合成的。从重量上看，是1克氢对4.7克氮的关系，现在若氢的原子量是1时，则氮的原子量就应改为14。

道尔顿只认识到原子而未考虑到分子所出现的谬误，就如此般地陆续得到了改正。此外，由于在原子之上又建立了分子的层次，从而使化学家的物质观基础也就更加巩固，应用的效果也更加广泛和有效。因此，在19世纪后半叶以后，分子学说很快就放射出光芒。由克劳修斯（Clausius）和麦克斯韦（Maxwell）等人提出的气体运动学说，以及由范霍夫（Van’t Hoff）提出的溶液理论等就进一步为之增添了光彩。进入20世纪以后，已经就没有人再怀疑分子的存在了。

阿佛加特罗分子学说早在1811年就已发表。如果说在19世纪后半叶以后才得以迅速放出光芒的话，那么在前半叶时又如何呢？它有如是一颗被埋没在地下的宝石，直到1858年经康尼查罗（Cannizzaro）之手才重见天日。在长达50年的时间里，本应放出的光辉却被遮掩了，从而使理论化学的发展只能在黑暗中摸索，缓慢地前进。

这样一个重要的定律，为什么长期竟未被世人所知晓呢？可能由于阿佛加特罗是一位物理学家，而且还素来是一位非常谦逊的学者，因而就不大为化学界所了解。另外，也可能是由于他不大爱轻易传播自己的学说。还有，读过他这篇论文之后，也还难以清楚地判别原子和分子的区别。特别是他还想不仅对于气体，而且对于液体和固体也要给予同样的说明，这就越发增加了难解之处。这样，分子学说的重要性也就未被充分地认识到。另外，当时许多青年化学家的兴趣在很大程度上都集中在其他问题上，吸引了许多优秀化学家在进行着探索，从而削弱了对这一方面的研究。这里所说的其他的兴趣中心，就是迅速发展起来的有机化学。

道尔顿的原子学说和阿佛加特罗的分子学说，本来是前后相继问世的，然而不幸的是后者并没有为人们所普遍知晓。这就使物质结构的理论，或也可认为是化学的基础理论，停滞于不完整的阶段。尽管如此，仅只做为单纯原子论的原子学说，也还是在逐渐地进展着。

测定气态物质分子重量，重要性未被充分认识

相关推荐