매우 단순한 관계들이 기체 물질의 부피와 이들을 형성하는 단순 또는 복합 분자의 개수 사이에 존재한다는 것을 반드시 인정해야 한다. 이와 관련하여 제시될 수 있는 첫 번째 가설이자 분명히 유일하게 인정 가능한 것은 모든 기체에서 정수 분자의 개수가 동일한 부피에 대해 항상 같거나 항상 부피에 비례한다는 가정이다. 실제로, 주어진 부피에 포함된 분자의 개수가 서로 다른 기체에 대해 다르다고 가정한다면, 분자들의 거리를 조절하는 법칙이 부피와 분자의 개수 사이에 우리가 인정해야 할 사실들이 강요하는 것처럼 모든 경우에 그렇게 단순한 관계들을 줄 수 있다고 생각하기는 거의 불가능할 것이다.
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, Count of Quaregna and Cerreto는 이탈리아 과학자로, 현재 Avogadro의 법칙으로 알려진 분자 이론에 대한 기여로 가장 유명하다. 이 법칙은 동일한 온도와 압력 조건 하에서 등량의 기체가 동일한 개수의 분자를 포함한다는 것을 나타낸다. 그를 기념하여, 물질 1몰에 포함된 원자, 분자, 이온 또는 기타 입자 같은 기본 단위의 개수인 6.02214076×1023은 Avogadro 상수로 알려져 있으며, 이는 7개의 SI 기본 단위 중 하나이고 NA로 표현된다.
전기
Amedeo Avogadro는 1776년 현재 이탈리아의 일부인 Sardinia 왕국의 귀족 가족으로 Turin에서 태어났다. 그는 20세의 늦은 나이에 교회법으로 졸업하고 법무 활동을 시작했다. 곧 이후, 그는 당시 실증 철학이라고 불리던 물리학과 수학에 자신을 헌신했고, 1809년에 그의 가족이 살고 있던 Vercelli의 고등학교에서 이들을 가르치기 시작했다.
1811년, 그는 "Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons"(「물질의 기본 분자의 상대적 질량을 결정하는 방법과 이들이 이러한 결합에 진입하는 비율에 관한 에세이」)라는 제목의 논문을 발표했으며, 여기에는 Avogadro의 가설이 포함되어 있다. Avogadro는 이 에세이를 Jean-Claude Delamétherie의 "Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire naturelle"(「물리학, 화학 및 자연사 저널」)에 제출했다.
1820년, 그는 Turin 대학의 물리학 교수가 되었다. Turin은 이제 Victor Emmanuel I 치하의 복원된 Savoyard Sardinia 왕국의 수도였다. Avogadro는 1821년 3월의 혁명 운동에 적극적이었다. 결과적으로, 그는 1823년에 자신의 직책을 잃었거나, 대학이 공식적으로 선언한 바와 같이, "흥미로운 이 과학자가 무거운 교수 업무에서 휴식을 취하고 그의 연구에 더 나은 관심을 기울일 수 있도록 매우 기꺼이 허락했다"는 것이었다. 결국, King Charles Albert는 1848년에 헌법 Statuto Albertino를 부여했다. 이것보다 훨씬 이전에, Avogadro는 1833년에 Turin 대학으로 복직되었고, 여기서 추가로 20년을 가르쳤다.
Avogadro의 사생활에 대해 알려진 것은 거의 없으며, 그것은 소박하고 신앙심이 깊었던 것으로 보인다. 그는 Felicita Mazzé와 결혼하여 6명의 자녀를 두었다. Avogadro는 통계, 기상학, 도량형과 관련된 직책을 역임했으며, Piedmont에 미터법을 도입했고 공교육 왕립 고등 위원회의 위원이었다.
그는 1856년 7월 9일에 사망했다.
업적
Avogadro의 분자 이론에 대한 기여를 기념하기 위해, 물질 1몰당 분자의 개수를 "Avogadro 상수" NA라고 한다. 이는 정확히 6.02214076×1023 mol−1이다. Avogadro 상수는 화학 반응의 결과를 계산하는 데 사용된다. 이는 화학자들이 주어진 반응에서 생성되는 물질의 양을 높은 정확도로 결정할 수 있게 해준다.
Johann Josef Loschmidt는 처음으로 Avogadro 상수, 즉 1몰에 포함된 입자의 개수의 값을 계산했으며, 이는 독일어권 국가에서는 때때로 Loschmidt 숫자라고 불리며, Loschmidt 상수는 이제 다른 의미를 가지고 있다.
Avogadro의 법칙은 동일한 온도와 압력 하에서 모든 기체의 동일 부피의 질량 사이의 관계가 각각의 분자량 사이의 관계에 상응한다는 것을 나타낸다. 따라서 기체의 상대 분자질량은 알려진 부피의 샘플 질량으로부터 계산될 수 있다.
Avogadro는 Joseph Louis Gay-Lussac이 1808년에 부피와 결합 기체에 관한 자신의 법칙을 발표한 후 이 가설을 개발했다. Avogadro가 해결해야 할 가장 큰 문제는 당시 원자와 분자에 관한 혼동이었다. 그의 가장 중요한 기여 중 하나는 둘을 명확히 구별한 것이었으며, 기체는 분자로 구성되어 있고, 이 분자들은 원자로 구성되어 있다는 것을 나타냈다. 예를 들어, John Dalton은 이 가능성을 고려하지 않았다. Avogadro는 실제로 "원자"라는 단어를 사용하지 않았는데, 왜냐하면 "원자"와 "분자"라는 단어가 거의 차이 없이 사용되었기 때문이다. 그는 "기본 분자"(우리의 "원자")를 포함하는 세 가지 종류의 "분자"가 있다고 믿었다. 또한 그는 질량의 정의에 더 관심을 기울였고, 이를 무게와 구별했다.
1815년, 그는 "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"(「기본 분자의 상대적 질량에 관한 주기: 그들의 기체의 추정 밀도, 그들의 복합물 중 일부의 구성에 관해, 그리고 1811년 7월 물리학 저널에 발표된 같은 주제에 관한 에세이의 후속으로서」)를 기체 밀도에 관해 발표했다.
1821년, 그는 "Nouvelles considérations sur la théorie des proportions déterminées dans les combinaisons, et sur la détermination des masses des molécules des corps"(「결합에서 결정된 비율의 이론에 관한 새로운 고찰, 그리고 원자와 분자의 질량 결정에 관해」)라는 또 다른 논문을 발표했으며, 곧 이어 "Mémoire sur la manière de ramener les composès organiques aux lois ordinaires des proportions déterminées"(「유기 조성을 결정된 비율의 통상적 법칙으로 찾는 방식에 관한 주기」)를 발표했다.
1841년, 그는 "Fisica dei corpi ponderabili, ossia Trattato della costituzione materiale de' corpi"(「무게 있는 물질의 물리학, 즉 물체의 물질적 구성에 관한 논문」) 4권으로 그의 작업을 발표했다.
이론에 대한 반응
과학계는 Avogadro의 이론에 대해 큰 관심을 보이지 않았으며, 즉시 받아들여지지 않았다. André-Marie Ampère는 3년 후 "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"(「물질들이 그들의 기본 입자를 구성하는 분자의 개수와 상대적 배치에 따라 결합하는 비율의 결정에 관해」)에서 매우 유사한 이론을 제안했으나, 그의 이론에 대해서도 동일한 무관심이 나타났다.
Charles Frédéric Gerhardt와 Auguste Laurent의 유기 화학 연구를 통해서만 Avogadro의 법칙이 기체에서 동일한 양의 분자가 동일한 부피를 가지는 이유를 설명했다는 것을 보여줄 수 있었다.
불행하게도, 일부 무기 물질에 관한 관련 실험들은 명백한 모순을 보였다. 이것은 결국 Stanislao Cannizzaro에 의해 해결되었으며, 1860년 Karlsruhe 회의에서 발표되었는데, 이는 Avogadro의 사망 4년 후였다. 그는 이러한 예외들이 특정 온도에서의 분자 해리로 인한 것이었으며, Avogadro의 법칙이 분자 질량뿐만 아니라 원자 질량도 결정했다는 것을 설명했다.
1911년, Turin의 한 모임이 Avogadro의 고전 1811년 논문 발표 100주년을 기념했다. King Victor Emmanuel III이 참석했으며, Avogadro의 화학에 대한 위대한 기여가 인정받았다.
Rudolf Clausius는 1857년에 제안한 그의 기체에 관한 운동론으로 Avogadro의 법칙에 대한 추가적인 증거를 제공했다. Jacobus Henricus van 't Hoff는 Avogadro의 이론이 희석된 용액에서도 성립한다는 것을 보여주었다.
Avogadro는 원자-분자 이론의 창시자로 높이 평가받고 있다.
