上降哀通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 探索微观物质世界 第二讲 现代物质观的形成 上海交通大学 漏 分析测试中心 in 饶群力 SHANG 1日
探索微观物质世界 第二讲 现代物质观的形成 上海交通大学 分析测试中心 饶群力
上海充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY ©原子论的发展—分子论
原子论的发展——分子论
上通大学气体原子的争论 争论的价值 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 法国化学家盖·吕萨克很赞赏道尔顿的原子论，于是将自 己的化学实验结果与原子论相对照，他发现同一反应的 各种气体，在同温同压下，其体积成简单的整数比 （盖·吕萨克定律)。于是他提出了一个新的假说：在同 温同压下，相同体积的不同气体含有相同数目的原子。 认为原子论可以由自己的实验得到支持， 当道尔顿得知盖·吕萨克的这一假说后，立即公开表示反 对。他认为不同元素的原子大小不会一样，其质量也不 一样，因而相同体积的不同气体不可能含有相同数目的 原子；一个有力的实验证据是：一体积氧气和一体积氮 气化合生成两体积的一氧化氮（O2+N22NO)。于 是双方展开了学术争论。 旁观者意大利科学家阿伏伽德罗(Amedeo Avogadro, 1776-1856)加入论战
气体原子的争论——争论的价值 法国化学家盖·吕萨克很赞赏道尔顿的原子论，于是将自 己的化学实验结果与原子论相对照，他发现同一反应的 各种气体，在同温同压下，其体积成简单的整数比 （盖·吕萨克定律）。于是他提出了一个新的假说：在同 温同压下，相同体积的不同气体含有相同数目的原子。 认为原子论可以由自己的实验得到支持， 当道尔顿得知盖·吕萨克的这一假说后，立即公开表示反 对。他认为不同元素的原子大小不会一样，其质量也不 一样，因而相同体积的不同气体不可能含有相同数目的 原子；一个有力的实验证据是：一体积氧气和一体积氮 气化合生成两体积的一氧化氮（O2＋N2 →2NO）。于 是双方展开了学术争论 。 旁观者意大利科学家阿伏伽德罗(Amedeo Avogadro, 1776-1856)加入论战
上游充通大兽 分子观点的出现和形成 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1811年阿伏伽德罗写了一篇题为《原子相对质量的测定 方法及原子进入化合物的数目比例的确定》的论文，他 的观点来源于盖·吕萨克的气体实验事实，但明确地提出 了分子的概念。 定义分子为单质或化合物在游离状态下能独立存在的最 小质点，单质分子由多个原子组成。 他修正了盖·吕萨克的假说，提出：“在同温同压下，相 同体积的不同气体具有相同数目的分子。” 正是这“原子”一“分子”的一字之改，道尔顿的原子 概念与实验事实之间的矛盾得到解决。 ©可见科学概念之严谨，对其理解必须一丝不苟
分子观点的出现和形成 1811年阿伏伽德罗写了一篇题为《原子相对质量的测定 方法及原子进入化合物的数目比例的确定》的论文，他 的观点来源于盖·吕萨克的气体实验事实，但明确地提出 了分子的概念。 定义分子为单质或化合物在游离状态下能独立存在的最 小质点，单质分子由多个原子组成。 他修正了盖·吕萨克的假说， 提出：“在同温同压下，相 同体积的不同气体具有相同数目的分子。” 正是这“原子” “分子”的一字之改，道尔顿的原子 概念与实验事实之间的矛盾得到解决。 可见科学概念之严谨，对其理解必须一丝不苟
上游充通大学 假说—理论 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 阿伏伽德罗的“相同体积气体含有相同数量的分 子”假说并非一提出就受到人们的关注。 直到1860年，在一次大型国际化学专业会议上， 他的同胞坎尼札罗(Stanislao Cannizzaro,1826- 1910)重提这一假说，并作出令人信服的解释。 ©相比原子论，这一假说被人们接受经历的时间要 短暂的多（为什么？)
假说——理论 阿伏伽德罗的“相同体积气体含有相同数量的分 子”假说并非一提出就受到人们的关注。 直到1860年，在一次大型国际化学专业会议上， 他的同胞坎尼札罗(Stanislao Cannizzaro, 1826- 1910)重提这一假说，并作出令人信服的解释。 相比原子论，这一假说被人们接受经历的时间要 短暂的多（为什么？）
上游充通大学 对原子论的怀疑 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 此后，科学家们对分子和原子的物质本原争论 不休，因为支持原子的证据都是间接的。直到19世 纪末20世纪初，仍有一些科学家对原子论持怀疑态 度。 奥斯特瓦德对原子论的质疑提出，应有足够的 证据证明物质粒子性。（这是一个有点钻牛角尖的 问题，但却是非常认真、且必要的，事实上，科学 进步需要的正是这样的质疑精神，只有这样，科学 理论中的弱点才不至于被掩盖，甚至得以加强。课 程后续内容可以充分体会这一点，科学家们究竟采 用什么样的技术手段和方法，一步一步地寻找证据， 逐步揭示了微观物质世界的真相。)
对原子论的怀疑 此后，科学家们对分子和原子的物质本原争论 不休，因为支持原子的证据都是间接的。直到19世 纪末20世纪初，仍有一些科学家对原子论持怀疑态 度。 奥斯特瓦德对原子论的质疑提出，应有足够的 证据证明物质粒子性。（这是一个有点钻牛角尖的 问题，但却是非常认真、且必要的，事实上，科学 进步需要的正是这样的质疑精神，只有这样，科学 理论中的弱点才不至于被掩盖，甚至得以加强。课 程后续内容可以充分体会这一点，科学家们究竟采 用什么样的技术手段和方法，一步一步地寻找证据， 逐步揭示了微观物质世界的真相。）
上游充通大警 原子论证据一分子运动 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 一项看似与原子无关的实验观测结果： 1827年，苏格兰植物学家R·布朗发现水中的 花粉及其它悬浮的微小颗粒不停地作不规则的 曲线运动，称为布朗运动。当时无法解释这种 现象。 19世纪60年代，麦克斯韦导出了速率分布律， 建立了输运过程（也叫内迁移过程)的数学理论 描述气体的特性 50年后，J德耳索提出这些微小颗粒是受 到周围分子的不平衡的碰撞而导致的运动
原子论证据——分子运动 一项看似与原子无关的实验观测结果： • 1827年，苏格兰植物学家R·布朗发现水中的 花粉及其它悬浮的微小颗粒不停地作不规则的 曲线运动，称为布朗运动。当时无法解释这种 现象。 19世纪60年代，麦克斯韦导出了速率分布律， 建立了输运过程（也叫内迁移过程）的数学理论 描述气体的特性 50年后，J·德耳索提出这些微小颗粒是受 到周围分子的不平衡的碰撞而导致的运动
上游充通大警 原子论证据一分子运动 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1902年，瑞典化学家斯韦德贝里(Theodor Svedberg,1884-1971)指出颗粒在水中受到来自 各个方向运动的水分子撞击而产生布朗运动。 1905年，爱因斯坦将麦克斯韦的理论用于质点撞 击运动，给出了描述布朗运动的方程 1908年，法国物理学家佩兰(Jean Baptiste Perrin,1870-1942)用树脂粉末放入水中，验证 了爱因斯坦的布朗运动方程，至此最顽固的科学 家奥斯瓦尔德也不得不承认原子理论
原子论证据——分子运动 1902年，瑞典化学家斯韦德贝里(Theodor Svedberg,1884-1971)指出颗粒在水中受到来自 各个方向运动的水分子撞击而产生布朗运动。 1905年，爱因斯坦将麦克斯韦的理论用于质点撞 击运动，给出了描述布朗运动的方程 1908年，法国物理学家佩兰(Jean Baptiste Perrin, 1870-1942)用树脂粉末放入水中，验证 了爱因斯坦的布朗运动方程，至此最顽固的科学 家奥斯瓦尔德也不得不承认原子理论
上游充通大兽 对分子认识的加深 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 到19世纪中期，人们通过大量的科学 实验，加深了对原子论的认识，逐 渐形成了原子分子论。 人们认识到分子的性质： 即分子是由原子以固定的比例结合而成 的，分子与原子的性质不同。分子显示 了物质的化学性质
对分子认识的加深 到19世纪中期，人们通过大量的科学 实验，加深了对原子论的认识，逐 渐形成了原子分子论。 人们认识到分子的性质： 即分子是由原子以固定的比例结合而成 的，分子与原子的性质不同。分子显示 了物质的化学性质
上游充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 近代物质微观结构的奠立
近代物质微观结构的奠立