Как было открыто существование молекул

Если атомы являются основными блоками каждого элемента, то молекулы являются основными блоками каждого вещества на Земле.

Ученые были застигнуты врасплох своей неспособностью точно представить, не говоря уже об обнаружении, частицы размером с атом или молекулу. Многие предположили, что какая-то крошечная частица (которую они назвали атомом) была наименьшей возможной частицей и основной единицей каждого элемента.

Тем не менее, вещества вокруг нас не были сделаны из отдельных элементов. Ученые затруднились объяснить основную природу веществ.

Весной 1811 года 35-летний профессор колледжа Амедео Авогадро сидел в своей классной комнате, хмуро глядя на две научные работы, разложенные на его столе. Авогадро преподавал естествознание в колледже Верчелли в итальянском горном городке Турин. В этот день он прочитал эти две статьи для своего класса, заявил, что видел в них важную тайну, и попросил своих студентов найти ее.

В двух работах, авторами которых были английский химик Дальтон и французский химик Гей-Люссак, оба описывали эксперимент, в котором атомы водорода и кислорода поглощали воду. Как сообщалось, потребовалось ровно два литра из газообразного водорода атомов и ровно один литр из атомов кислорода, чтобы произвести ровно два литра из газообразной воды пара. Дальтон утверждал, что этот эксперимент доказал, что вода является комбинацией двух атомов водорода и одного атома кислорода. Гей-Люссак также утверждал, что доказал, что литр любого газа должен содержать ровно столько же атомов, сколько и литр любого другого газа, независимо от того, каким он был.

Эти исследования были объявлены крупными открытиями для химического исследования. Но с самого первого чтения профессор Авогадро был обеспокоен ноющим противоречием. И Дальтон, и Гей-Люссак начинали с ровно двух литров водорода и одного литра кислорода. Это всего три литра газа. Но они оба закончились только двумя литрами водяного пара. Если в каждом литре каждого газа должно быть одинаковое количество атомов, то как все атомы из трех литров газа могут поместиться в два литра водяного пара?

Колокол собора в Турине прозвенел в полночь, прежде чем ответ поразил Авогадро. Дальтон и Гей-Люссак использовали не то слово. Что если каждый из них заменил "группу связанных атомов" на атом?

Авогадро создал слово "молекула" (греческое слово, означающее "свободно перемещаться в газе") для этой "группы связанных атомов". Затем он выцарапал уравнения на бумаге, пока не нашел способ объяснить все атомы и молекулы в экспериментах Дальтона и Гей-Люссака.

Если каждая молекула водорода содержала два атома водорода, а каждая молекула кислорода содержала два атома кислорода, то — если каждая молекула водяного пара содержала два атома водорода и один атом кислорода, как оба ученых сообщили о каждом литре водорода и в каждом литре кислорода будет ровно столько же молекул, сколько в каждом из двух образовавшихся литров водяного пара (даже если они содержат разное количество атомов)!

Так было обнаружено существование молекул. Открытие Авогадро (и связанное с ним число Авогадро) стало одним из краеугольных камней органической и неорганической химии, а также основой газовых законов и большей части развития количественной химии.

Фото: pikabu.ru