从经验定律的发现到分子假说的提出和求证课件.ppt
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1、第七章 从经验定律的发现到分子假说的提出和求证第一节 盖吕萨克气体化合简比定律第二节阿伏伽德罗分子假说和电化二元论第三节早期原子量的测定第四节 康尼查罗论证原子分子学说学说提出的背景:道尔顿的原子学说,用原子的结合和分解说明各种化学现象的本质,使得当时的很多化学定律得到了合理的解释。但是道尔顿否认分子的存在,抹杀原子和分子的差别。由于这个错误的观点,使得他的原子学说在后来遇到了越来越难以解决的矛盾。在这种情况下,人们提出了分子假说,从而发展为分子学说,并与原子学说结合构成了原子分子学说。阿伏伽德罗提出的分子假说,是道尔顿原子学说的继承和发展,但又不是直接来源于原子学说。它的出现,解决了道尔顿原
2、子学说和盖吕萨克气体化合简比定律的矛盾。第一节 盖吕萨克气体化合简比定律 研究方向:各种气体在化学反应中体积变化的关系。气体化合简比定律一:气体在相互化合时,参加反应的气体体积间,呈一个简单的比。气体化合简比定律二:在反应过程中,气体体积的收缩和膨胀也参加反应气体的体积之间也有一个简单比。完整的气体反应定律的提出 1808年,盖吕萨克发表了气体物质相互化合的作用一文,而且在提出了有名的气体反应定律:气体物质在相互化合时,其参加反应气体体积间,是一个简单的整数比;在化合后生成的气体体积的收缩和膨胀与参加反应的气体也有一个简单整数比。在固体或液体中,则没有这种比例,若以重量论,也没有。对经验定律实
3、质的深入研究 他认为,道尔顿认为在化学反应中各种原子都以简单的整数比化合,而他提出的气体反应定律也反映了化学反应的这种量的关系,很可能正是化合原子的整数比才造成了体积的整数比。假设:在同温同压下,相同体积的不同气体无论是单质还是化合物中含有相同数目的原子。如果这一假设成立,那么不同气体的比重或密度之比,就应等于它们的原子量之比。这比道尔顿武断的规定原子化合数更有依据。盖吕萨克任务自己的假说的对道尔顿学说的一个有力支持,但是他没有想到,首先出来反对他看法的就是道尔顿本人。道尔顿的坚持 首先:不同物质原子的大小是不同的,相同体积内不同物质不可能含有相同数目的原子。其次:盖吕萨克认为,相同体积中不同
4、气体的原子数相同,那么一体积氧气与一体积氮反应成两体积氧化氮时,每个氧化氮分子由半个氧原子和半个氮原子组成;同理,一体积氧和量体积氢气生产水时,是把一个氧原子分配到两个“水原子”中,就要把一个氧原子劈成两半。这与道尔顿的原子不可分割观点直接对立了。阿伏伽德罗分子假说的提出 经过后来的事实证明,道尔顿的实验技术远不如盖吕萨克。盖吕萨克的气体化合简比定律是正确的,而道尔顿的原子学说必须加以补充和修正。道尔顿和盖吕萨克的意见都有片面之处,为了使道尔顿的原子学说同气体简比定律统一起来,意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说。第二节 阿伏伽德罗分子假说和电化二元论 1811年,阿伏伽德罗在法国物理杂志上发
5、表了论测定物体中原子相对质量及其化合物中数目比例的一种方法,论述了有关原子量测定、化学式的确立等问题。对盖吕萨克假说进行了修正:必须承认气体物质的体积和形成这些物质无论是单质还是化合物的分子数目之间存在一种简单关系。阿伏伽德罗假说:对于相等体积的任何气体,其中所含的分子数目总是相等的,或者总是与它的体积成比例的。这里把原子换成分子,不仅反映了事物的本质,合理的解决了假说与实验、假说与原子论之间的矛盾,也把盖吕萨克需要劈开原子的问题也解决了。阿伏伽德罗假说不但一目了然合理解释了盖吕萨克的实验,说明了气体简比定律的正确性,解决了劈开原子的矛盾,从而充实了道尔顿学说的内容,更进一步阐明了定比、倍比定
6、律的本质。阿伏伽德罗进一步说:只要把它们变为气体并测定其比重,就很容易的测出物质的相对质量。这个假说解决了道尔顿没有解决测定物质分子量和原子量的问题,也解决了正确书写化学式的问题。阿伏伽德罗假说长期被淹没 一:主要是阿伏伽德罗未能对这一假说提供充分的实验依据,特别是当时所知道的气体或容易气化的物质还不多,在实验条件下还有很大的局限性;二:由于两大权威道尔顿和贝采里乌斯的反对。道尔顿认为原子只能相互排斥,不可能想结合成分子。而贝采里乌斯所提出的电化二元论与阿伏伽德罗的分子假说也在某些地方有不相容之处。贝采里乌斯的电化二元论 18世纪末,静电现象研究已经相当深入,把化学亲合力归结为电的吸引,成了时
7、髦理论。戴维提出的二元论的接触说,主张当不同的原子接触时,相互感应分别的带上相反的电,其强弱随元素而不同,认为化合物结合力是由于异性电荷吸引所致。贝采里乌斯发展戴维的观念,认为原子未接触也有两极,像磁铁一样,有正负极之分。但是一个原子的两极上所带的电强弱不相等,所以各个原子所显示的电性就不相等。矛盾的出现 按贝采里乌斯的看法,同一元素的原子的电性是一定的,它或者是正电极或者是负电极,同一元素的原子由于电性相同只能相互排斥,不可能相互吸引结合成分子。这就是矛盾所在,即同一元素是原子能否形成分子。阿伏伽德罗分子学说的复兴和确立 1832年1833年,英国化学家法拉第发现了电解定律,证明了贝采里乌斯
8、电化二元论中的错误。19世界20年代后,有机化学中的一系列卤带反应说明负电性的氯原子在心的化合物中能起到正电性的氢原子的作用,进一步批判了电化二元论。这终于为阿伏伽德罗分子学说的复兴和最后确立扫除了前进的障碍。第三节 早期原子量的测定 在测定不同元素原子的相对质量,首先需要确定单质和化合物分子中元素原子的数目。道尔顿,化学史上第一个测定原子量的人。他测定原子量的依据是根据他武断规定不同元素的原子彼此结合时,遵循最简单数目比组成化合物的原则。道尔顿确定化合物组成原则,显然是主观的,没有什么科学依据,这就必然铸成道尔顿在确定许多化合物复杂原子的组成错误,那所得到的原子 量也必然是错的。贝采里乌斯对
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