化学之书
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1811年 阿伏伽德罗假说

约翰·道尔顿(John Dalton,1766—1844)

约瑟夫—路易斯·盖-吕萨克(Joseph-Louis Gay-Lussac,1778—1850)

阿莫迪欧·阿伏伽德罗(Amedeo Avogadro,1776—1856)

这张照片展示了一根火柴点燃氢气泡时的场景—氢气与空气中的氧气发生了放热反应。

氢气(1766年),氧气(1774年),道尔顿原子学说(1808年), 化学式(1813年),理想气体定律(1834年), 康尼查罗与卡尔斯鲁厄会议(1860年),摩尔(1894年)

1811年,意大利科学家阿莫迪欧·阿伏伽德罗发表了一篇关于分子量假说的论文,但当时并没有引起太多的关注,如果当时有人真正留心那篇文章的话,也许后续研究就会少走很多弯路。阿伏伽德罗提出:如果取相同体积而种类不同的气体,对它们进行称重,那么它们的质量比等于其分子量之比。这也意味着相同体积的不同气体具有相同的分子数,所以分子量的轻重直接导致了宏观上气体质量的差异。阿伏伽德罗是在研究了约翰·道尔顿和约瑟夫—路易斯·盖—吕萨克的工作后总结出上述结论的。1805年,盖—吕萨克在研究不同气体发生化学反应时发现:反应物和产物的体积之比总是呈现整数比,比如两体积的氢气和一体积的氧气发生反应生成一体积的水。但是道尔顿似乎并不认可盖—吕萨克的结论,尽管这一结论在一定程度上也能证实他自己的观点。针对人们关于原子和分子认识上的诸多困惑,最终是阿伏伽德罗给出了清晰的答案。

道尔顿总是倾向于支持最简单的解释,但是阿伏伽德罗认为事情绝非想象的那么简单:很多常见的气体分子实际上是由两个相同的原子结合在一起的。现如今我们都知道氢气是H2、氧气是O2、氮气是N2,但是在19世纪早期,还没有人能做出这样的科学设想。当时人们(从盖—吕萨克和其他人的实验中)只知道在恒定的温度和压力下,燃烧氢气和氧气获得水蒸气的体积是氧气体积的两倍。当时的很多理论都无法解释这一现象,但是阿伏伽德罗通过大胆假设氧气一开始是O2,然后分解,并各自成为两个水分子中的一部分,从而成功地解释了这一现象。尽管阿伏伽德罗理论解释很合理,但是当时的化学家禁锢于相信化学键是由正负电荷相互吸引而产生的,那么两个完全相同的原子怎么可能连接到一起呢?数十年后,意大利化学家斯坦尼斯劳·康尼查罗(Stanislao Cannizzaro)在一篇文章中最终解决了这一难题,还了阿伏伽德罗应有的荣誉。■