5399619736

wszystkie gazy przy stałych temperaturze i ciśnieniu, gazów zawierają jednakową liczbę cząsteczek w równej objętości. Ilość gramów substancji odpowiadającą masie cząsteczkowej nazywamy gramocząsteczką (molem) substancji, a objętość, jaką tworzy mol gazu w warunkach normalnych (0°C i 760 mm Hg) nazywamy objętością molową, która wynosi 22 415 cm³. Przykładowo objętość molową tworzy 2 g wodoru, 4g helu, czy 32 g tlenu. Masy cząsteczkowe substancji trudno tworzących gazy uzyskuje się w oparciu o reakcje chemiczne z substancjami gazowymi.

Jak widzimy masa cząsteczkowa wyrażona w gramach jest masą całkowitą pewnej szczególnej ilości cząsteczek, która ma niewielkie znaczenie dla chemii, ale ogromne znaczenie dla fizyki, gdyż po podzieleniu masy molowej przez ilość cząsteczek uzyskujemy masę cząsteczki i dalej masy atomów. Liczba ta jest ogromna i wynosi w przybliżeniu N₀ =6,024-10²³cząsteczek/mol. Liczba ta zwana dziś liczbą Avogadro została wyznaczona dopiero w rogu 1865 przez Loschmidta, a później w 1908 roku, potwierdzona w doświadczeniu Perrina [1], Dopiero znajomość liczby Avogadro pozwala wyznaczyć bezwzględne masy cząsteczek i atomów. Policzmy więc dla przykładu masę cząsteczki wodoru. W dwóch gramach wodoru znajduje się liczba cząsteczek równa liczbie Avogadro, możemy łatwo obliczyć przybliżoną wartość bezwzględną masy cząsteczki wodoru:

-g

5 -10³¹

„(h₂) =

= 2,34-10 g

Oczywiście masa atomu wodoru jest dwukrotnie mniejsza i wynosi

m_H = 1,67 -10^-24 g    (1.1)

Bezwzględne wartości mas kolejnych pierwiastków i molekuł możemy szacować mnożąc masę wodoru przez masy atomowe bądź cząsteczkowe.

Choć dziś wiemy, że materia występująca w przyrodzie ma strukturę ziarnistą, to zasługi usunięcia pozostałości sceptycyzmu w stosunku do atomowej struktury materii należy przypisać nie tylko chemikom ale i fizykom. Szczególną zasługę należy przypisać pracom Faradaya dotyczącym chemicznych skutków przepływu prądu elektrycznego. W sformułowanym tzw. pierwszym prawie elektrolizy Faraday zauważa, że „masy substancji wydzielone w trakcie elektrolizy są proporcjonalne do ładunku elektrycznego jaki przepłynął między elektrodami”, a niezależne od materiału i wymiarów geometrycznych elektrod. W drugim prawie elektrolizy Faraday stwierdził, że w procesie elektrolizy różnych substancji przepływ takiego samego ładunku powoduje wydzielenie mas proporcjonalnych do odpowiednich równoważników masowych. Prawo to wskazuje na ziarnistą strukturę elektryczności i oznacza, że każdy jednowartościowy jon przenosi pewną elementarną porcję ładunku, dwuwartościowy dwie porcje itd.. Ładunek elektryczny potrzebny do wydzielenia równoważnika chemicznego, zwana jest stałą Faradaya i wynosi ok. F = 9,65- 10⁴C/mol. Znajomość stałej Faradaya wraz z liczbą Avogadro pozwala obliczyć wielkość elementarnej porcji ładunku przenoszonej przez jednowartościowy jon.

9o =

N₄

9,65-10⁴C/mol

6 -10 /mol

= 1,6-10 C

(1-2)

Nie dziwimy się, że wielkość ładunku, który uzyskaliśmy jest bardzo zbliżona do ładunku elementarnego, który znamy jako ładunek elektronu, e = 1,602 - 10“^I9C .

Podobnie jak proste proporcjonalności Daltona i Gay-Lussaca drugie prawo Faradaya potwierdza hipotezę o atomowej strukturze materii, a co więcej wskazuje na atomową strukturę elektryczności. Przytoczone powyżej argumenty z zakresu chemii i fizyki usuwają wszelkie wątpliwości dotyczące atomowej struktury materii i elektryczności. Jeśli takie wątpliwości u czytelnika pozostają, należy powtórnie przekartkować powyższy tekst.