Необходимо ... признать, что существуют очень простые соотношения ... между объёмами газообразных веществ и количеством простых или сложных молекул, которые их образуют. Первая гипотеза, которая приходит на ум в этой связи, и очевидно единственно допустимая, — это предположение, что количество целых молекул в любом газе всегда одно и то же для равных объёмов, или всегда пропорционально объёмам. Действительно, если бы мы предположили, что количество молекул, содержащихся в данном объёме, было бы различным для разных газов, было бы почти невозможно представить себе, что закон, регулирующий расстояние между молекулами, мог бы дать во всех случаях столь простые соотношения, как те, которые факты, только что изложенные, вынуждают нас признать между объёмом и количеством молекул.
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, граф Quaregna и Cerreto, был итальянским учёным, наиболее известным своим вкладом в молекулярную теорию, известный как закон Avogadro, который гласит, что равные объёмы газов при одинаковых условиях температуры и давления содержат равное количество молекул. В его честь число элементарных частиц — атомов, молекул, ионов или других частиц в 1 моле вещества, 6.02214076×1023, известно как постоянная Avogadro, одна из семи основных единиц СИ и обозначаемая NA.
Биография
Amedeo Avogadro родился в Turin в знатной семье королевства Sardinia, ныне входящего в состав Italy, в 1776 году. Он получил образование в области церковного права в относительно позднем возрасте 20 лет и начал его практиковать. Вскоре после этого он посвятил себя физике и математике, называвшимся в то время позитивной философией, и в 1809 году начал преподавать их в liceo — средней школе в Vercelli, где жила его семья и имела некоторые владения.
В 1811 году он опубликовал статью с названием Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons "Очерк о способе определения относительных масс элементарных молекул тел и пропорций, в которых они входят в эти комбинации", которая содержит гипотезу Avogadro. Avogadro представил это эссе в Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire naturelle "Журнал физики, химии и естественной истории" Jean-Claude Delamétherie.
В 1820 году он стал профессором физики в University of Turin. Turin теперь был столицей восстановленного Савойского королевства Sardinia под правлением Victor Emmanuel I. Avogadro принимал активное участие в революционном движении марта 1821 года. В результате он потерял свою должность в 1823 году, или, как официально объявил университет, он был "очень рад позволить этому интересному учёному отдохнуть от тяжёлых преподавательских обязанностей, чтобы иметь возможность уделить больше внимания его исследованиям". Впоследствии король Charles Albert даровал конституцию Statuto Albertino в 1848 году. Задолго до этого Avogadro был восстановлен в университете Turin в 1833 году, где преподавал ещё двадцать лет.
Мало известно о личной жизни Avogadro, которая, похоже, была скромной и религиозной. Он женился на Felicita Mazzé и имел шестерых детей. Avogadro занимал посты, связанные со статистикой, метеорологией и мерами и весами — он внёс метрическую систему в Piedmont и был членом Королевского высшего совета по общественному образованию.
Он умер 9 июля 1856 года.
Достижения
В честь вклада Avogadro в молекулярную теорию, число молекул на моль вещества названо "постоянной Avogadro", NA. Она равна ровно 6.02214076×1023 моль−1. Постоянная Avogadro используется для расчёта результатов химических реакций. Она позволяет химикам определять количества веществ, производимых в данной реакции, с высокой степенью точности.
Johann Josef Loschmidt первым рассчитал значение постоянной Avogadro — число частиц в одном моле, иногда называемое числом Loschmidt в немецкоязычных странах, постоянная Loschmidt теперь имеет другое значение.
Закон Avogadro гласит, что соотношение между массами одного объёма всех газов при одной и той же температуре и давлении соответствует соотношению между их соответствующими молекулярными весами. Следовательно, относительная молекулярная масса газа может быть рассчитана из массы образца известного объёма.
Avogadro разработал эту гипотезу после того, как Joseph Louis Gay-Lussac опубликовал свой закон объёмов и комбинирования газов в 1808 году. Самой большой проблемой, которую Avogadro должен был решить, была путаница того времени в отношении атомов и молекул. Один из его наиболее важных вкладов заключался в чётком различии между ними, утверждая, что газы состоят из молекул, а эти молекулы состоят из атомов. Например, John Dalton не рассматривал эту возможность. Avogadro фактически не использовал слово "атом", так как слова "атом" и "молекула" использовались почти без различия. Он считал, что существовало 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 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 "Записку об относительных массах элементарных молекул, или предполагаемых плотностях их газов, и о составе некоторых их соединений, в качестве продолжения очерка на ту же тему, опубликованного в журнале физики, июль 1811 года" о плотностях газов.
В 1821 году он опубликовал ещё одну статью, Nouvelles considérations sur la théorie des proportions déterminées dans les combinaisons, et sur la détermination des masses des molécules des corps "Новые рассмотрения теории определённых пропорций в комбинациях и об определении масс молекул тел", а вскоре после этого Mémoire sur la manière de ramener les composès organiques aux lois ordinaires des proportions déterminées "Записку о способе приведения органических соединений к обычным законам определённых пропорций".
В 1841 году он опубликовал свою работу Fisica dei corpi ponderabili, ossia Trattato della costituzione materiale de' corpi в 4 томах.
Ответ научного сообщества на теорию
Научное сообщество не уделило большого внимания теории Avogadro, и она не была сразу же принята. André-Marie Ampère 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; "О определении пропорций, в которых тела комбинируются в соответствии с числом и соответствующим расположением молекул, из которых состоят их целые частицы", но его теория получила то же самое безразличие.
Только благодаря исследованиям Charles Frédéric Gerhardt и Auguste Laurent по органической химии удалось доказать, что закон Avogadro объясняет, почему одинаковые количества молекул газа занимают одинаковый объём.
К сожалению, связанные эксперименты с некоторыми неорганическими веществами показали кажущиеся противоречия. Это было наконец разрешено Stanislao Cannizzaro, как было объявлено на съезде в Karlsruhe в 1860 году, через четыре года после смерти Avogadro. Он объяснил, что эти исключения были вызваны молекулярными диссоциациями при определённых температурах, и что закон Avogadro определял не только молекулярные массы, но и атомные массы.
В 1911 году встреча в Turin ознаменовала столетнюю годовщину публикации классической работы Avogadro 1811 года. Король Victor Emmanuel III присутствовал, и великий вклад Avogadro в химию был признан.
Rudolf Clausius со своей кинетической теорией газов, предложенной в 1857 году, предоставил дополнительные доказательства закона Avogadro. Jacobus Henricus van 't Hoff показал, что теория Avogadro также применима в разбавленных растворах.
Avogadro признан основателем атомно-молекулярной теории.
