摩尔等相关概念的发展研究

摩尔等相关概念的发展研究，萌芽期从原子学说的诞生到意大利化学家阿伏伽德罗（Avogadro）提出分子学说，大家随便看看呀

摩尔等相关概念的发展研究

• 萌芽期从原子学说的诞生到意大利化学家阿伏伽德罗（Avogadro）提出分子学说
  • 古希腊时期德谟克利特（Democritus）认为万物始于原子与虚空，原子是不可再分的物质微粒，虚空是原子运动的场所
  • 英国物理及化学家卡文迪许（Cavendish）1766年率先使用，（他当时将同一重量的某种酸（反应）所需要的各种碱的重量称之为当量）。因此，当量实际是指物质的比例关系，表示一种元素取代另一种物质的质量。
  • 1777年，德国化学家温泽尔（Wenzel）发现在盐类中同一物质的阴阳离子比例始终保持不变，这对研究物质组成具有重要启示。
  • 在微观上，英国物理学家牛顿（Newton）17世纪末阐述了原子的概念，他认为气体由小且相互排斥的颗粒组成
  • 1789年，法国化学家拉瓦锡（Lavoisier）首先提出了物质是由元素组成的（虽然英国化学家波义耳更早提出了元素概念，但当时他的“元素”概念与“单质”是同义的），并将天平的使用带入化学学科。
    • • 化学由定性研究走向定量研究
  • 1792年，德国化学家里希特（Richter）提出了化学计量学的概念，目的是得到某些化合物中各元素之间的质量比，他系统地阐述了“当量定律”：“当两种中性溶液混合时，就会发生复分解反应，新的生成物几乎无例外地也是中性的。因此，各种元素质量之间一定存在一个固定的比值”。并随后开发了化学原子当量表。他以1000份硫酸、盐酸和硝酸为参照物给出了一些物质的当量值。每一种元素都有自己的当量
  • 1794年，法国化学家普鲁斯特（Proust）通过一些关于铜、锌、销、铁、锡和其他金属的硫化物的实验（天然存在的和人工合成的都做了实验），发现不管用什么样的制造方法，每种化合物都具有固定的重量组成。发现化合物中各元素质量组成是固定不变的，这被称为普鲁斯特定律，又称为定比定律
    • 在此之前，当量只用于酸和碱的中和反应中。
    • 贝托雷认为化合物中的元素质量比不是固定不变的，例如：金属与氧气反应的例子，认为可以生成一系列氧元素含量逐渐增大的化合物
  • 1802年德国化学家费歇尔提出以1000份硫酸作为参照物，用表格呈现出了一些酸和碱的当量重量。里希特于1803年用一个更完整的表格重新组织了这些数据，表格中包括种18酸和30种碱的当量重量
  • 1803年，道尔顿制定了第一张原子量表，目的是想代替里希特的当量表。1808年，道尔顿首先把里希特和普鲁斯特在化学实验基础之上总结得出的当量定律及定比定律跟物质由原子构成的观念相联系，并把原子量概念引入化学，建立了科学的原子理论。他将氢的相对重量定为1，认为不同元素的原子是以简单的整数比结合的。
    • 当两种元素所组成的化合物具有两种以上时，在这些化合物中，如果一种元素的量是一定的，那么与它结合的另一种元素的量总是成倍地变化，这就是倍比定律，即组成化合物时，不同元素的原子之间以简单整数比相结合
  • 1809年，法国化学及物理学家盖·吕萨克（Gay-Lussac）在进行卡文迪许的氧气和氧气结合生成水的实验时，发现氯气和氧气按照体积比2：1进行结合，且实验误差小于0.1%。发现盖·吕萨克定律，即在气体参加的化学反应中，同一温度、同一压力下参加同一反应的各种气体的体积互成简单整数比，相同体积的气体的重量与组合重量直接相关，因此与原子量相关
    • 气体并非像道尔顿认为的那样，以原子为单位组成，而是由另外的、较原子更复杂的微粒组成
    • 结果与普鲁斯特的定比定律和道尔顿的倍比定律一致
    • 他发现原子论认为化学反应中各种原子以简单数目相结合的观点可以由自己的实验而得到支持，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
    • 道尔顿认为盖吕萨克得到的实验数据并不是整数，而是将他的实验数据近似处理为整数。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
  • 实际上，造成盖吕萨克定律与道尔顿原子论之间矛盾的原因是，气体物质相互作用时，参加反应的是分子而非原子。道尔顿未能认识到这一点，其观点是诸如氢气、氧气、氮气等简单气体是由单个原子组成的。当时，“分子”和“原子”这两个概念常常被科学家当作同义词来使用。18世纪末和19世纪初时，法国科学家把物质可分的极限叫作分子，而英国科学家叫作原子）
    • 贝采里乌斯认为，由化学元素构成的物质都是由极小的微粒结合在一起构成的，这种微粒不可再分割，他认为这些微粒可以叫作原子、分子、当量等
    • 1835年后，贝采里乌斯对原子、分子和当量等概念完全不加以区分，均当作同义词来使用
    • 此时当量理论和原子理论并存
  • 1811年，阿伏伽德罗抓住道尔顿原子论和盖吕萨克气体化合体积定律之间的矛盾，以此为契机，提出了分子假说，即一些基本气体由2个原子组成，在相同温度和压力条件下相同体积的所有气体含有相同数量的分子
    • 预测了气体密度与原子量成正比，将定律用于确定气体分子的相对质量，推断出水分子中含有半分子氧和一分子氢；将１个单位的重量分配给氢原子，并计算氧的相对原子量为16
    • 基于伯努利方程（即盖吕萨克定律）系统地阐述了他的第一个假设：同温同压下，同体积的不同气体含有相同的分子数目。他还提出第二个假设：存在着由同种元素的两个或多个原子组成的分子。
• 确立期1811年阿伏伽德罗的分子学说提出到1900年德国物理化学家奥斯瓦尔德（Ostwald）提出术语“摩尔”
  • 1814年和1815年瑞典化学家贝采里乌斯（Berzelius）、道尔顿及普鲁特（Dalton＆Prout）先后提出一种原子比重量表，其物质的原子量分别以氧-16和氢-1为标准，但都没有很好地解决原子量的测定、化学反应式的表述等问题
  • 1834年法国物理学家克拉佩龙（Clapeyron）提出理想气体状态方程，这是对阿伏伽德罗假设的完善与延伸，因其需要建立物质的数量与系列物理参数的联系（今天的公式为PV＝nRT）
  • 意大利化学家康尼查罗（Cannlzzaro）通过印刷小册子的形式在1860年于德国卡尔斯鲁厄（Karlsruhe）举行的第 １次化学家国际会议上广泛宣传阿伏伽德罗的观点
    • 卡尔斯鲁厄会议是由德国化学家凯库勒、维尔菜因、法国化学家武慈等人提议召开的，在这次会议上，来自欧洲大陆15个国家的一百四十余位化学家就原子与分子的概念、化学命名法、化学反应当量、化学符号原子量与当量、双原子Ｏ2中Ｏ原子质量的1/16为单位原子量等问题达成了共识，并且一些同种原子如氢、氧和卤素原子可组成二元分子的事实被接受
    • 把道尔顿的原子论和阿伏加德罗分子假说协调成一个合理的理论系统，形成了原子分子学说
    • 阿伏加德罗的第二个假设直到此次会议上才被科学界所接受。阿伏加德罗在1856年已经逝世
  • 1865年，奥地利化学及物理学家洛施密特（Loschmidt）首次计算了在一般温度和压力下1cm3气态物质中的分子数，他算出1cm3的空气含有2.69×1019个分子，称为Loschmidt常数。如果将其转化成22.4L气体，其分子数为6.18×1023，这与当今的值相当接近
  • 1881年，德国物理学家霍特斯曼（Horst-mann）将克分子量的概念引入其中，其定义为正常条件下一克分子体积（即22414ml）气体中的分子数（他是以氢原子作为比较的标准，因此实际上1g氢就是现如今的1mol，若将氢换成其他元素，则数值会相应改变），类似的定义还有克原子量、克离子量等
  • 1886年德国物理学家格尔施泰因（Goldstein）对质子及阴极射线的发现，质谱技术开始用于原子量的测量，有关克分子量的计算越来越准确
  • 匈牙利化学家泰安（Than）在1889年首次较为准确计算出克分子量，即１克分子的体积为22.330cm3，这与今天的摩尔体积数值非常接近。将1865年测出的Loschmidt 常数与之相乘，就是阿伏伽德罗常数的雏形
  • 1900年，奥斯瓦尔德（Ostwald）提出使用“摩尔”来代替“克分子量”（虽然奥斯瓦尔德在当时情况下只是使用摩尔来代替克分子量这种说法），将摩尔定义为：在正常情况下，22414毫升任何气体分子的数量为１摩尔
    • 源于对原子分子理论的质疑
    • 他将“摩尔”定义为一个关于质量的量，用于代替分子质量
    • 摩尔的提出比阿伏伽德罗常数提出的时间要早，摩尔的早期定义与气体物质的研究紧密联系在一起
  • 20世纪初，原子理论逐渐被接受，并且当时己具备能够将原子和分子定量化的科技。原子被认为是能够相互化合形成分子的最小微粒，是在自由状态下存在的最小微粒。对原子分子理论的接受可视为“物质的量”和其单位“摩尔”的起源。
• 成熟区1908年佩林提出阿伏伽德罗数到2018年摩尔概念的重新定义
  • 1908年，法国物理学家佩兰（Perrin）在计算的同时，首次将正常情况下１克分子量体积中的分子数定为１阿伏伽德罗数，以纪念阿伏伽德罗的贡献，自此，摩尔就与阿伏伽德罗联系在一起了
  • 1913年英国物理学家索迪和汤姆森（Soddy＆Thomson）对电子的发现，科学家们发现非放射性物质也有同位素的存在，因此仅对物质分子数量的测量显得不够准确
  • 1920年英国化学、物理学家阿斯顿（Aston）利用自制质谱仪发现“整数规则”，在普鲁斯特定律的基础上更进一步：其发现氧的所有同位素都是整数，并将分子量计算的基准由氢转向氧
    • １克摩尔被定义为以克为单位的原子量或分子量，１克物质含有特定数量的离散化学实体（原子、分子等）数量等于1阿伏伽德罗数。

摩尔等相关概念的发展研究

• 萌芽期从原子学说的诞生到意大利化学家阿伏伽德罗（Avogadro）提出分子学说
  • 古希腊时期德谟克利特（Democritus）认为万物始于原子与虚空，原子是不可再分的物质微粒，虚空是原子运动的场所
  • 英国物理及化学家卡文迪许（Cavendish）1766年率先使用，（他当时将同一重量的某种酸（反应）所需要的各种碱的重量称之为当量）。因此，当量实际是指物质的比例关系，表示一种元素取代另一种物质的质量。
  • 1777年，德国化学家温泽尔（Wenzel）发现在盐类中同一物质的阴阳离子比例始终保持不变，这对研究物质组成具有重要启示。
  • 在微观上，英国物理学家牛顿（Newton）17世纪末阐述了原子的概念，他认为气体由小且相互排斥的颗粒组成
  • 1789年，法国化学家拉瓦锡（Lavoisier）首先提出了物质是由元素组成的（虽然英国化学家波义耳更早提出了元素概念，但当时他的“元素”概念与“单质”是同义的），并将天平的使用带入化学学科。
    • • 化学由定性研究走向定量研究
  • 1792年，德国化学家里希特（Richter）提出了化学计量学的概念，目的是得到某些化合物中各元素之间的质量比，他系统地阐述了“当量定律”：“当两种中性溶液混合时，就会发生复分解反应，新的生成物几乎无例外地也是中性的。因此，各种元素质量之间一定存在一个固定的比值”。并随后开发了化学原子当量表。他以1000份硫酸、盐酸和硝酸为参照物给出了一些物质的当量值。每一种元素都有自己的当量
  • 1794年，法国化学家普鲁斯特（Proust）通过一些关于铜、锌、销、铁、锡和其他金属的硫化物的实验（天然存在的和人工合成的都做了实验），发现不管用什么样的制造方法，每种化合物都具有固定的重量组成。发现化合物中各元素质量组成是固定不变的，这被称为普鲁斯特定律，又称为定比定律
    • 在此之前，当量只用于酸和碱的中和反应中。
    • 贝托雷认为化合物中的元素质量比不是固定不变的，例如：金属与氧气反应的例子，认为可以生成一系列氧元素含量逐渐增大的化合物
  • 1802年德国化学家费歇尔提出以1000份硫酸作为参照物，用表格呈现出了一些酸和碱的当量重量。里希特于1803年用一个更完整的表格重新组织了这些数据，表格中包括种18酸和30种碱的当量重量
  • 1803年，道尔顿制定了第一张原子量表，目的是想代替里希特的当量表。1808年，道尔顿首先把里希特和普鲁斯特在化学实验基础之上总结得出的当量定律及定比定律跟物质由原子构成的观念相联系，并把原子量概念引入化学，建立了科学的原子理论。他将氢的相对重量定为1，认为不同元素的原子是以简单的整数比结合的。
    • 当两种元素所组成的化合物具有两种以上时，在这些化合物中，如果一种元素的量是一定的，那么与它结合的另一种元素的量总是成倍地变化，这就是倍比定律，即组成化合物时，不同元素的原子之间以简单整数比相结合
  • 1809年，法国化学及物理学家盖·吕萨克（Gay-Lussac）在进行卡文迪许的氧气和氧气结合生成水的实验时，发现氯气和氧气按照体积比2：1进行结合，且实验误差小于0.1%。发现盖·吕萨克定律，即在气体参加的化学反应中，同一温度、同一压力下参加同一反应的各种气体的体积互成简单整数比，相同体积的气体的重量与组合重量直接相关，因此与原子量相关
    • 气体并非像道尔顿认为的那样，以原子为单位组成，而是由另外的、较原子更复杂的微粒组成
    • 结果与普鲁斯特的定比定律和道尔顿的倍比定律一致
    • 他发现原子论认为化学反应中各种原子以简单数目相结合的观点可以由自己的实验而得到支持，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
    • 道尔顿认为盖吕萨克得到的实验数据并不是整数，而是将他的实验数据近似处理为整数。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
  • 实际上，造成盖吕萨克定律与道尔顿原子论之间矛盾的原因是，气体物质相互作用时，参加反应的是分子而非原子。道尔顿未能认识到这一点，其观点是诸如氢气、氧气、氮气等简单气体是由单个原子组成的。当时，“分子”和“原子”这两个概念常常被科学家当作同义词来使用。18世纪末和19世纪初时，法国科学家把物质可分的极限叫作分子，而英国科学家叫作原子）
    • 贝采里乌斯认为，由化学元素构成的物质都是由极小的微粒结合在一起构成的，这种微粒不可再分割，他认为这些微粒可以叫作原子、分子、当量等
    • 1835年后，贝采里乌斯对原子、分子和当量等概念完全不加以区分，均当作同义词来使用
    • 此时当量理论和原子理论并存
  • 1811年，阿伏伽德罗抓住道尔顿原子论和盖吕萨克气体化合体积定律之间的矛盾，以此为契机，提出了分子假说，即一些基本气体由2个原子组成，在相同温度和压力条件下相同体积的所有气体含有相同数量的分子
    • 预测了气体密度与原子量成正比，将定律用于确定气体分子的相对质量，推断出水分子中含有半分子氧和一分子氢；将１个单位的重量分配给氢原子，并计算氧的相对原子量为16
    • 基于伯努利方程（即盖吕萨克定律）系统地阐述了他的第一个假设：同温同压下，同体积的不同气体含有相同的分子数目。他还提出第二个假设：存在着由同种元素的两个或多个原子组成的分子。
• 确立期1811年阿伏伽德罗的分子学说提出到1900年德国物理化学家奥斯瓦尔德（Ostwald）提出术语“摩尔”
  • 1814年和1815年瑞典化学家贝采里乌斯（Berzelius）、道尔顿及普鲁特（Dalton＆Prout）先后提出一种原子比重量表，其物质的原子量分别以氧-16和氢-1为标准，但都没有很好地解决原子量的测定、化学反应式的表述等问题
  • 1834年法国物理学家克拉佩龙（Clapeyron）提出理想气体状态方程，这是对阿伏伽德罗假设的完善与延伸，因其需要建立物质的数量与系列物理参数的联系（今天的公式为PV＝nRT）
  • 意大利化学家康尼查罗（Cannlzzaro）通过印刷小册子的形式在1860年于德国卡尔斯鲁厄（Karlsruhe）举行的第 １次化学家国际会议上广泛宣传阿伏伽德罗的观点
    • 卡尔斯鲁厄会议是由德国化学家凯库勒、维尔菜因、法国化学家武慈等人提议召开的，在这次会议上，来自欧洲大陆15个国家的一百四十余位化学家就原子与分子的概念、化学命名法、化学反应当量、化学符号原子量与当量、双原子Ｏ2中Ｏ原子质量的1/16为单位原子量等问题达成了共识，并且一些同种原子如氢、氧和卤素原子可组成二元分子的事实被接受
    • 把道尔顿的原子论和阿伏加德罗分子假说协调成一个合理的理论系统，形成了原子分子学说
    • 阿伏加德罗的第二个假设直到此次会议上才被科学界所接受。阿伏加德罗在1856年已经逝世
  • 1865年，奥地利化学及物理学家洛施密特（Loschmidt）首次计算了在一般温度和压力下1cm3气态物质中的分子数，他算出1cm3的空气含有2.69×1019个分子，称为Loschmidt常数。如果将其转化成22.4L气体，其分子数为6.18×1023，这与当今的值相当接近
  • 1881年，德国物理学家霍特斯曼（Horst-mann）将克分子量的概念引入其中，其定义为正常条件下一克分子体积（即22414ml）气体中的分子数（他是以氢原子作为比较的标准，因此实际上1g氢就是现如今的1mol，若将氢换成其他元素，则数值会相应改变），类似的定义还有克原子量、克离子量等
  • 1886年德国物理学家格尔施泰因（Goldstein）对质子及阴极射线的发现，质谱技术开始用于原子量的测量，有关克分子量的计算越来越准确
  • 匈牙利化学家泰安（Than）在1889年首次较为准确计算出克分子量，即１克分子的体积为22.330cm3，这与今天的摩尔体积数值非常接近。将1865年测出的Loschmidt 常数与之相乘，就是阿伏伽德罗常数的雏形
  • 1900年，奥斯瓦尔德（Ostwald）提出使用“摩尔”来代替“克分子量”（虽然奥斯瓦尔德在当时情况下只是使用摩尔来代替克分子量这种说法），将摩尔定义为：在正常情况下，22414毫升任何气体分子的数量为１摩尔
    • 源于对原子分子理论的质疑
    • 他将“摩尔”定义为一个关于质量的量，用于代替分子质量
    • 摩尔的提出比阿伏伽德罗常数提出的时间要早，摩尔的早期定义与气体物质的研究紧密联系在一起
  • 20世纪初，原子理论逐渐被接受，并且当时己具备能够将原子和分子定量化的科技。原子被认为是能够相互化合形成分子的最小微粒，是在自由状态下存在的最小微粒。对原子分子理论的接受可视为“物质的量”和其单位“摩尔”的起源。
• 成熟区1908年佩林提出阿伏伽德罗数到2018年摩尔概念的重新定义
  • 1908年，法国物理学家佩兰（Perrin）在计算的同时，首次将正常情况下１克分子量体积中的分子数定为１阿伏伽德罗数，以纪念阿伏伽德罗的贡献，自此，摩尔就与阿伏伽德罗联系在一起了
  • 1913年英国物理学家索迪和汤姆森（Soddy＆Thomson）对电子的发现，科学家们发现非放射性物质也有同位素的存在，因此仅对物质分子数量的测量显得不够准确
  • 1920年英国化学、物理学家阿斯顿（Aston）利用自制质谱仪发现“整数规则”，在普鲁斯特定律的基础上更进一步：其发现氧的所有同位素都是整数，并将分子量计算的基准由氢转向氧
    • １克摩尔被定义为以克为单位的原子量或分子量，１克物质含有特定数量的离散化学实体（原子、分子等）数量等于1阿伏伽德罗数。