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阿梅代奧·阿伏伽德羅 Amedeo Avogadro | |
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出生 | ![]() | 1776年8月9日
逝世 | 1856年7月9日![]() | (79歲)
知名於 | 原子-分子論 阿伏伽德羅定律 |
科學生涯 | |
研究領域 | 物理學、化學 |
機構 | 都靈大學 |
簽名 | |
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洛倫佐·羅馬諾·阿梅代奧·卡洛·阿伏伽德羅(義大利語:Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro,1776年8月9日—1856年7月9日),意大利物理學家、化學家,主要生活在撒丁王國的都靈。他最重大的貢獻是在約翰·道爾頓原子理論的基礎上,建構了分子學說。但他的理論在生前未受到重視。直到他去世後四年,原子-分子論才通過斯坦尼斯勞·坎尼扎羅在卡爾斯魯厄會議上的鼓吹,在國際化學家中產生影響。後世科學家用他的形式命名了阿伏伽德羅數,即1摩爾物質所含的粒子(如原子或分子)的數量。
直到 但由於當時1811年發表了阿伏伽德羅假說,也就是今日的阿伏伽德羅定律,並提出分子概念及原子、分子區別等重要化學問題。
阿伏伽德羅出生於意大利西北部皮埃蒙特區的首府都靈,是當地的顯赫家族,阿伏伽德羅的父親菲立波,曾擔任薩伏伊王國的最高法院法官。父親對他有很高的期望。阿伏伽德羅勉強地讀完中學,進入都靈大學讀法律系,成績突飛猛進,1796年獲博士學位。
阿伏伽德羅30歲時,對研究物理產生興趣。1809年,他到韋爾切利鄉下的一所職業學校教書,1815年1月與Felicita Mazzé結婚。1832年,出版了四大冊理論物理學,其中寫下有名的假設:「在相同的物理條件下,相同體積的氣體,含有相同數目的分子。」但未被當時的科學家接受。後來經坎尼札羅用實驗論證,到1860年才獲得公認。
著名的阿伏伽德羅常數(NA=6.02214129±0.00000027×1023[1],一般計算時常取6.02×1023或6.022×1023為近似值)以他的姓氏命名。
生平
[編輯]阿梅代奧·阿伏伽德羅生於都靈一個顯赫的家庭。父親菲利普·阿伏伽德羅(Filippo Avogadro)出身於法律專業,後成為薩丁尼亞王國權位最高的政治人物之一。阿梅代奧最初跟隨家族傳統學習法律,1796年獲得學位和從業資格。1801 年,他成為波河省省長的秘書。
與此同時,阿伏伽德羅開始研究自然科學,於1804年成為都靈科學院的通訊會員。但由於個人興趣點在理論問題上,而當時的都靈科學界更重視實驗和應用,因此他交的論文屢屢遭到拒絕。幸運的是,都靈大學校長普羅斯佩羅·巴爾博慧眼識珠,幫助阿伏伽德羅於1806年獲得了諸省學院的助理教職,又設法讓他的論文在法國的學術期刊上發表。
1809年起,阿伏伽德羅在韋爾切利皇家學院(高中)擔任實證哲學(數學和物理學)教師,一直任教到1819年。1820年,他擔任都靈大學崇高物理學(涉及微積分數學的物理學,即理論物理學)教授,次年當選都靈科學院院士。1821年3月騷亂後,繼位的卡洛·費利切國王撤銷了該教席,阿伏伽德羅失去教職,重操法律和行政的舊業,但仍未放下科學研究。1832年,新國王卡洛·阿爾貝托試圖復興大學,恢復了崇高物理學教席,最初由法國數學家奧古斯丁-路易·柯西出任教授。柯西在大約一年後去職,阿伏伽德羅於1834年重獲該教席,一直任教到1850年。1856年,他在都靈去世。[2][3]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Ritratto_di_Amedeo_Avogadro%2C_1800-1850_-_Accademia_delle_Scienze_di_Torino_-_Ritratti_0087_B.jpg/220px-Ritratto_di_Amedeo_Avogadro%2C_1800-1850_-_Accademia_delle_Scienze_di_Torino_-_Ritratti_0087_B.jpg)
貢獻和影響
[編輯]分子理論和阿伏伽德羅定律
[編輯]阿伏伽德羅最卓越的成就是對原子-分子理論的貢獻。在此之前,法國科學家約瑟夫·路易·蓋-呂薩克指出,在同溫同壓下,進行化學反應的氣體及生成的氣體產物的體積成簡單整數比。這一發現本可以印證英國科學家約翰·道爾頓提出的現代原子理論,但道爾頓卻否定該假說。在道爾頓看來,2體積的氫氣與1體積的氧氣生成的水可以化為2體積的水蒸氣,意味着水當中含有「半個」氧原子,即,而這跟「原子不可分」的基本假設有矛盾。
1811年,阿伏伽德羅在法國的《物理、化學、自然史和藝術學報》上發表了代表作——《論測定物體中原子相對質量,及其進入化合物中數目比例的一種方法》(Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons)。他在論文中提出,在同溫同壓下,同體積的任何氣體都具有相同數目的分子。這就是著名的阿伏伽德羅假說(後稱阿伏伽德羅定律)。為了使該假說成立,阿伏伽德羅引入了明確有別於原子的「分子」這一新概念,提出單質氣體分子不是由單個原子,而是由兩個原子組成的,上述的氫氣與氧氣合成的情況就可以描述為,不會出現「半個」原子的情況,從而解決了道爾頓和蓋-呂薩克之間的矛盾。根據阿伏伽德羅假說,就可以按照同體積的氣體的質量,求得各種物質的相對分子量;按照參與反應的氣體的體積,求得化合物中各元素的組成比例。
之後,阿伏伽德羅又陸續發表了幾篇論文,重申阿伏伽德羅假說和分子理論,但在當時沒有引起學術界的重視。首先,他的理論本身有不足。他誤以為所有單質氣體分子都是雙原子組成的,金屬和非金屬固體也是雙原子分子。其次,當時都靈科學界不重視理論研究,他無從獲得好的實驗器具,缺乏足夠的實驗數據。再次,他所在的意大利並非當時的化學研究的中心,而歐洲大陸的主流看法——如道爾頓的觀點,永斯·貝吉里斯的電化二元論——都認為同類原子互斥,不可能結合成多原子單質分子。
直到1860年,在史上第一次國際學術會議——卡爾斯魯厄會議——上,
S.坎尼扎羅散發了一篇短文《化學哲學教程概要》,才重新提起阿伏伽德羅假說。這篇短文引起了J.L.邁爾的注意,他在1864年出版了《近代化學理論》一書,許多科學家從這本書裡了解並接受了阿伏伽德羅假說。現在,阿伏伽德羅定律已為全世界科學家所公認。阿伏伽德羅數是莫耳物質所含的分子數,其數值是6.02×1023左右,是自然科學的重要的基本常數之一。
科學貢獻
[編輯]亞佛加厥畢生致力於原子-分子學說的研究。1811年,他發表了題為《原子相對質量的測定方法及原子進入化合物時數目之比的測定》的論文。他以蓋·呂薩克氣體化合體積比實驗為基礎,進行了合理的假設和推理,首先引入了「分子」概念,並把它與原子概念相區別,指出原子是參加化學反應的最小粒子,分子是能獨立存在的最小粒子。單質的分子是由相同元素的原子組成的,化合物的分子則由不同元素的原子所組成。文中明確指出:「必須承認,氣態物質的體積和組成氣態物質的簡單分子或複合分子的數目之間也存在著非常簡單的關係。把它們聯繫起來的一個、甚至是唯一容許的假設,是相同體積中所有氣體的分子數目相等」。這樣就可以使氣體的原子量、分子量以及分子組成的測定與物理上、化學上已獲得的定律完全一致。亞佛加厥的這一假說,後來被稱為亞佛加厥定律。亞佛加厥還根據他的這條定律詳細研究了測定分子量和原子量的方法,但他的方法長期不為人們所接受,這是由於當時科學界還不能區分分子和原子,分子假說很難被人理解,再加上當時的化學權威們拒絕接受分子假說的觀點,致使他的假說默默無聞地被擱置了半個世紀之久,這無疑是科學史上的一大遺憾。直到1860年,意大利化學家坎尼扎羅在一次國際化學會議上慷慨陳詞,聲言他的本國人亞佛加厥在半個世紀以前已經解決了確定原子量的問題。坎尼扎羅以充分的論據、清晰的條理、易懂的方法,很快使大多數化學家相信亞佛加厥的學說是普遍正確的。但這時亞佛加厥已經在幾年前默默地死去了,沒能親眼看到自己學說的勝利!亞佛加厥是第一個認識到物質由分子組成、分子由原子組成的人。他的分子假說奠定了原子一分子論的基礎,推動了物理學、化學的發展,對近代科學產生了深遠的影響。他的四卷著作《有重量的物體的物理學》(1837~1841年)是第一部關於分子物理學的教程。
社會影響
[編輯]阿伏伽德羅一生從不追求名譽地位,只是默默地埋頭於科學研究工作中,並從中獲得了極大的樂趣。
阿伏伽德羅早年學習法律,又做過地方官吏,後來受興趣指引,開始學習數學和物理,並致力於原子論的研究,他提出的分子假說,促使道爾頓原子論發展成為原子—分子學說。使人們對物質結構的認識推進了一大步。但遺憾的是,阿伏伽德羅的卓越見解長期得不到化學界的承認,反而遭到了不少科學家的反對,被冷落了將近半個世紀。
由於不採納分子假說而引起的混亂在當時的化學領域中非常嚴重,各人都自行其事,碳的原子量有定為6的,也有定為12的,水的化學式有寫成HO的,也有寫成H2O的,醋酸的化學式竟有19種之多。當時的雜誌在發表化學論文時,也往往需要大量的註釋才能讓人讀懂。一直到了近50年之後,德國青年化學家邁耶爾認真研究了阿伏伽德羅的理論,於1864年出版了《近代化學理論》一書。許多科學家從這本書裡,懂得併接受了阿伏伽德羅的理論,才結束了這種混亂狀況。
參考資料
[編輯]- ^ CODATA Value: Avogadro constant. physics.nist.gov. [2017-08-24]. (原始內容存檔於2019-09-28).
- ^ https://www.treccani.it/enciclopedia/amedeo-avogadro_%28Il-Contributo-italiano-alla-storia-del-Pensiero:-Scienze%29/
- ^ https://www.treccani.it/enciclopedia/avogadro-di-quaregna-amedeo_%28Dizionario-Biografico%29/