Atomo batekin adinetan zehar - 1. zatia

Azken mendeari "atomoaren aroa" esaten zaio askotan. Ez oso urrutiko garai hartan, gure inguruko mundua osatzen duten “adreiluen” existentzia frogatu zen azkenean, eta haietan lozorroan zeuden indarrak askatu ziren. Atomoaren ideiak berak, ordea, oso historia luzea du, eta materiaren egituraren ezagutzaren historiaren historia ezin da hasi antzinateari erreferentzia egiten dioten hitzekin baino.

1. Rafaelen "Atenasko eskola" freskoaren zati bat, Platon (eskuinean, filosofoak Leonardo da Vinciren ezaugarriak ditu) eta Aristoteles irudikatzen dituena.

"Dagoeneko zaharra..."

… filosofoek natura guztia ezin hautemanezinak diren partikula txikiz osatuta dagoela ondorioztatu zuten. Noski, garai hartan (eta horren ostean denbora luzez) zientzialariek ez zuten euren hipotesiak probatzeko aukerarik izan. Naturaren behaketak azaltzeko eta galderari erantzuteko saiakera bat baino ez ziren izan: "Materia mugagabean ustel daiteke, edo ba al dago fisioaren amaiera?«

Erantzunak hainbat kultur zirkulutan eman ziren (batez ere antzinako Indian), baina zientziaren garapenean greziar filosofoen ikerketek eragin zuten. "Teknikari gaztea" iazko oporretako aleetan, irakurleek elementuen aurkikuntzaren mendeetako historia ezagutu zuten ("Elementuekin arriskuak", MT 7-9/2014), Antzinako Grezian ere hasi zena. K.a VII.mendean, materia (elementua, elementua) eraikitzen den osagai nagusia hainbat substantziatan bilatu zen: ura (Tales), airea (Anaximenes), sua (Heraklito) edo lurra (Xenofanes).

Enpedoklesek denak adiskidetu zituen, materia bat ez dela, lau elementuz baizik. Aristotelesek (K.a. I. mendea) beste substantzia ideal bat gehitu zuen: unibertso osoa betetzen duen etera, eta elementuen eraldaketaren aukera aldarrikatu zuen. Bestalde, lurra, unibertsoaren erdigunean kokatua, zeruak behatzen zuen, beti ere aldatu gabe zegoena. Aristotelesen autoritateari esker, materiaren eta osotasunaren egituraren teoria hau bi mila urte baino gehiagotan zuzentzat hartu zen. Besteak beste, alkimiaren eta, beraz, kimikaren beraren garapenaren oinarri bihurtu zen (1).

2. Abderako Demokritoren bustoa (K.a. 460-370)

Hala ere, beste hipotesi bat ere garatu zen paraleloan. Leuzipok (K.a. XNUMX. mendea) materiaz osatuta dagoela uste zuen oso partikula txikiak hutsean mugitzen. Filosofoaren ikuspegiak bere ikasleak - Abderako Demokrito (K.a. 460-370) garatu zituen (2). Materia-atomoak osatzen dituzten “blokeei” deitu zien (grezierazko atomos = zatiezina). Zatiezinak eta aldaezinak direla eta unibertsoan duten kopurua etengabea dela argudiatu zuen. Atomoak hutsean mugitzen dira.

Noiz atomoak lotzen dira (kako eta begien sistema baten bidez) - mota guztietako gorputzak sortzen dira, eta elkarrengandik bereizten direnean - gorputzak suntsitzen dira. Demokritok uste zuen infinitu atomo mota daudela, forma eta tamaina desberdinak. Atomoen ezaugarriek substantzia baten propietateak zehazten dituzte, adibidez, ezti gozoa atomo leunez osatuta dago eta ozpin garratza angeluarrez osatuta dago; Gorputz zuriek atomo leunak osatzen dituzte, eta gorputz beltzek gainazal latza duten atomoak.

Materiala elkartzeko moduak ere eragina du materiaren propietateetan: solidoetan, atomoak elkarren ondoan daude, eta gorputz bigunetan aske daude. Demokritoren iritzien kintoa honakoa da: "Izan ere, hutsunea eta atomoak bakarrik daude, gainerako guztia ilusio bat da".

Ondorengo mendeetan, Demokritoren ikuspuntuak ondoz ondoko filosofoek garatu zituzten, erreferentzia batzuk Platonen idatzietan ere aurkitzen dira. Epikurok -oinordekoetako batek- ere hori sinetsi zuen atomoak osagai are txikiagoz osatuta daude (“oinarrizko partikulak”). Hala ere, materiaren egituraren teoria atomista galdu zen Aristotelesen elementuek. Gakoa —orduan jada— esperientzian aurkitzen zen. Atomoen existentzia baieztatzeko tresnak egon arte, erraz ikusten ziren elementuen eraldaketak.

Adibidez: ura berotzen zenean (elementu hotza eta hezea), airea lortzen zen (lurrun beroa eta hezea), eta lurra ontziaren hondoan geratzen zen (uretan disolbatutako substantzien prezipitazio hotza eta lehorra). Falta ziren propietateak -berotasuna eta lehortasuna- suak eman zituen, eta horrek ontzia berotzen zuen.

Bariantza eta konstantea atomo kopurua behaketekin ere kontraesanean zeuden, mikrobioak «ezezetik» sortu zirela uste baitzuten XIX. Demokritoren iritziek ez zuten metalen eraldaketarekin lotutako esperimentu alkimikoetarako inolako oinarririk eman. Gainera, zaila zen atomo-mota infinitua imajinatzea eta aztertzea. Oinarrizko teoria askoz sinpleagoa eta sinesgarriagoa zen inguruko mundua azaltzen zuen.

3. J. Kerseboom-en Robert Boyleren erretratua (1627–1691).

Erortzea eta berpiztea

Mendeetan zehar, teoria atomikoa zientzia nagusitik aparte egon da. Hala ere, azkenean ez zen hil, bere ideiak bizirik iraun zuten, Europako zientzialariengana iritsi ziren antzinako idatzien arabierazko itzulpen filosofikoen moduan. Giza ezagutzaren garapenarekin batera, Aristotelesen teoriaren oinarriak erortzen hasi ziren. Nikolas Kopernikoren sistema heliozentrikoa, supernoben (Tycho de Brache) ezerezetik sortutako lehen behaketak, planeten higidura legeen aurkikuntza (Johannes Kepler) eta Jupiterren ilargiak (Galileo) XVI eta XVII. mendeetan, jendeak zeruaren azpian bizitzeari utzi zion munduaren hasieratik aldatu gabe. Lurrean ere, Aristotelesen iritzien amaiera izan zen.

Alkimisten mendeetako saiakerek ez zuten esperotako emaitzarik ekarri: ez zuten metal arruntak urre bihurtzea lortu. Gero eta zientzialari gehiagok zalantzan jartzen zuten elementuen existentzia beraiek, eta Demokritoren teoria gogoratu zuten.

4. 1654ko Magdeburgoko hemisferioekin egindako esperimentuak hutsaren eta presio atmosferikoaren existentzia frogatu zuen (16 zaldik ezin dituzte airea ateratzen zen ondoko hemisferioak hautsi!)

Robert Boylek 1661ean elementu kimiko baten definizio praktikoa eman zuen analisi kimikoen bidez osagaietan zatitu ezin den substantzia gisa (3). Bere ustez, materia forma eta tamaina ezberdineko partikula txiki, solido eta zatiezinez osatuta dago. Konbinatuz, materia osatzen duten konposatu kimikoen molekulak eratzen dituzte.

Boyle-k partikula txiki horiei korpuskulu edo "corpuskulu" deitu die (latinez corpus = gorputz hitzaren txikigarria). Boyleren iritziak, zalantzarik gabe, huts-ponparen asmakuntzak (Otto von Guericke, 1650) eta airea konprimitzeko pistoi-ponpak hobetzeak eragin zuen. Hutsaren existentzia eta aire partikulen arteko distantzia (konpresioaren ondorioz) aldatzeko aukerak frogatu zuten Demokritoren teoriaren alde (4).

Garai hartako zientzialaririk handiena, Sir Isaac Newton, zientzialari atomikoa ere izan zen. (5). Boyleren iritzietan oinarrituta, gorputza formazio handiagoetan fusioari buruzko hipotesi bat aurkeztu zuen. Antzinako begien eta kakoen sistemaren ordez, haien lotzea -nola bestela- grabitatearen bidez egiten zen.

5. Sir Isaac Newtonen erretratua (1642-1727), G. Knellerrena.

Horrela, Newtonek Unibertso osoko elkarrekintzak batu zituen - indar batek kontrolatzen zuen bai planeten mugimendua bai materiaren osagai txikienen egitura. Zientzialariaren ustez, argia ere korpuskuluez osatuta dago.

Gaur egun badakigu "erdi arrazoi" zuela: erradiazio eta materiaren arteko elkarrekintza ugari fotoien jarioaren bidez azaltzen dira.

Kimika sartzen da jokoan

XNUMX. mendearen ia amaierara arte, atomoak fisikarien eskumenak ziren. Hala ere, Antoine Lavoisier-ek hasitako iraultza kimikoa izan zen materiaren egitura pikortsuaren ideia orokorrean onartu zuena.

Antzinako elementuen egitura konplexuaren aurkikuntzak -ura eta airea- azkenean Aristotelesen teoria gezurtatu zuen. mendearen amaieran, masa kontserbatzeko legeak eta elementuen eraldaketa ezinezkoaren usteak ere ez zuten eragozpenik eragin. Balantza ekipamendu estandarra bihurtu da kimiko laborategian.

6. John Dalton (1766-1844)

Erabilerari esker, elementuak elkarren artean konbinatzen zirela ohartu zen, masa-proportzio konstanteetan konposatu kimiko batzuk osatuz (jatorria -naturala edo artifizialki lortua- eta sintesi-metodoa edozein dela ere).

Behaketa hau erraz azaltzen da materia osotasun bakar bat osatzen duten zati zatiezinez osatuta dagoela suposatzen badugu. atomoak. Atomoaren teoria modernoaren sortzaileak, John Daltonek (1766-1844) (6), bide horretatik jarraitu zuen. 1808an zientzialari batek zera adierazi zuen:

1. Atomoak suntsiezinak eta aldaezinak dira (horrek, noski, eraldaketa alkimikoen aukera baztertzen zuen).
2. Materia guztia atomo zatiezinez osatuta dago.
3. Elementu jakin baten atomo guztiak berdinak dira, hau da, forma, masa eta propietate berdinak dituzte. Hala ere, elementu desberdinak atomo ezberdinez osatuta daude.
4. Erreakzio kimikoetan, atomoak elkartzeko modua bakarrik aldatzen da, eta hortik konposatu kimikoen molekulak eraikitzen dira -proportzio jakin batzuetan (7).

Beste aurkikuntza bat, aldaketa kimikoen ibilbidea behatzean ere oinarritua, Amadeo Avogadro fisikari italiarraren hipotesia izan zen. Zientzialariak ondorioztatu zuen gasen bolumen berdinek baldintza berdinetan (presioa eta tenperatura) molekula kopuru bera dutela. Aurkikuntza honek konposatu kimiko askoren formulak finkatzea eta masak zehaztea ahalbidetu zuen atomoak.

7. Daltonek erabilitako sinbolo atomikoak (New System of Chemical Philosophy, 1808)

8. Solido platonikoak - antzinako "elementuen" atomoen sinboloak (Wikipedia, egilea: Maxim Pe)

Zenbat aldiz moztu?

Atomoaren ideiaren sorrera galderarekin lotu zen: "Materiaren zatiketaren amaiera al dago?". Esaterako, har ditzagun 10 cm-ko diametroa duen sagarra eta aiztoa eta has gaitezen fruta zatitzen. Lehenik, erditik, gero sagar erdi bat beste bi zatitan (aurreko mozketaren paraleloan), etab. Zenbait aldiz, noski, amaituko dugu, baina ezerk ez digu eragozten atomo baten irudimenean esperimentua jarraitzea? Mila, milioi bat, agian gehiago?

Sagar xerra bat jan ondoren (goxoa!), Has ditzagun kalkuluak (progresio geometrikoaren kontzeptua ezagutzen dutenek arazo gutxiago izango dituzte). Lehenengo zatiak 5 cm-ko lodiera duen fruituaren erdia emango digu, hurrengo ebakiak 2,5 cm-ko lodiera duen xerra, etab... 10 irabiatu! Horregatik, atomoen mundurako "bidea" ez da luzea.

*) Erabili xafla infinito mehea duen labana. Izan ere, halako objekturik ez da existitzen, baina Albert Einsteinek bere ikerketetan argiaren abiaduran higitzen diren trenak kontuan hartu zituenez, gainera, baimena dugu -pentsamendu-esperimentu bat egiteko- goiko suposizioa egitea.

Atomo platonikoak

Platonek, Antzinateko adimen handienetako batek, Timachos elkarrizketan elementuak osatuko zituzten atomoak deskribatu zituen. Formazio hauek poliedro erregularren forma zuten (solido platonikoak). Beraz, tetraedroa suzko atomo bat zen (txikiena eta hegazkorrena den aldetik), oktaedroa airearen atomoa zen eta ikosaedroa ur atomo bat zen (solido guztiek triangelu aldekideen hormak dituzte). Karratu kubo bat lurreko atomo bat da, eta pentagonoen dodekaedro bat elementu ideal baten atomo bat da - zeruko eterra (8).