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阿梅代奥·阿伏伽德罗
Amedeo Avogadro
出生(1776-08-09)1776年8月9日
撒丁王国都灵
逝世1856年7月9日(1856岁—07—09)(79岁)
撒丁王国都灵
知名于原子-分子论
阿伏伽德罗定律
科学生涯
研究领域物理学化学
机构都灵大学
签名

洛伦佐·罗马诺·阿梅代奥·卡洛·阿伏伽德罗意大利语Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro,1776年8月9日—1856年7月9日),意大利物理学家化学家,主要生活在撒丁王国都灵。他最重大的贡献是在约翰·道尔顿原子理论的基础上,建构了分子学说。但他的理论在生前未受到重视。直到他去世后四年,原子-分子论才通过斯坦尼斯劳·坎尼扎罗卡尔斯鲁厄会议上的鼓吹,在国际化学家中产生影响。后世科学家用他的形式命名了阿伏伽德罗数,即1摩尔物质所含的粒子(如原子或分子)的数量。

直到 但由于当时1811年发表了阿伏伽德罗假说,也就是今日的阿伏伽德罗定律,并提出分子概念及原子、分子区别等重要化学问题。

阿伏伽德罗出生于意大利西北部皮埃蒙特区的首府都灵,是当地的显赫家族,阿伏伽德罗的父亲菲立波,曾担任萨伏伊王国的最高法院法官。父亲对他有很高的期望。阿伏伽德罗勉强地读完中学,进入都灵大学读法律系,成绩突飞猛进,1796年获博士学位。

阿伏伽德罗30岁时,对研究物理产生兴趣。1809年,他到韦尔切利乡下的一所职业学校教书,1815年1月与Felicita Mazzé结婚。1832年,出版了四大册理论物理学,其中写下有名的假设:“在相同的物理条件下,相同体积的气体,含有相同数目的分子。”但未被当时的科学家接受。后来经坎尼札罗用实验论证,到1860年才获得公认。

著名的阿伏伽德罗常数(NA=6.02214129±0.00000027×1023[1],一般计算时常取6.02×1023或6.022×1023为近似值)以他的姓氏命名。

生平

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阿梅代奥·阿伏伽德罗生于都灵一个显赫的家庭。父亲菲利普·阿伏伽德罗(Filippo Avogadro)出身于法律专业,后成为撒丁王国权位最高的政治人物之一。阿梅代奥最初跟随家族传统学习法律,1796年获得学位和从业资格。1801 年,他成为波河省意大利语Dipartimento del Po省长的秘书。

与此同时,阿伏伽德罗开始研究自然科学,于1804年成为都灵科学院意大利语Accademia delle Scienze di Torino通讯会员英语Corresponding member。但由于个人兴趣点在理论问题上,而当时的都灵科学界更重视实验和应用,因此他交的论文屡屡遭到拒绝。幸运的是,都灵大学校长普罗斯佩罗·巴尔博意大利语Prospero Balbo慧眼识珠,帮助阿伏伽德罗于1806年获得了诸省学院意大利语Collegio delle Province的助理教职,又设法让他的论文在法国的学术期刊上发表。

1809年起,阿伏伽德罗在韦尔切利皇家学院(高中)担任实证哲学(数学和物理学)教师,一直任教到1819年。1820年,他担任都灵大学崇高物理学(涉及微积分数学的物理学,即理论物理学)教授,次年当选都灵科学院院士。1821年3月骚乱意大利语Moti_del_1820-1821#L'insurrezione_piemontese_(1821)后,继位的卡洛·费利切国王撤销了该教席,阿伏伽德罗失去教职,重操法律和行政的旧业,但仍未放下科学研究。1832年,新国王卡洛·阿尔贝托试图复兴大学,恢复了崇高物理学教席,最初由法国数学家奥古斯丁-路易·柯西出任教授。柯西在大约一年后去职,阿伏伽德罗于1834年重获该教席,一直任教到1850年。1856年,他在都灵去世。[2][3]

 
Amedeo Avogadro

贡献和影响

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分子理论和阿伏伽德罗定律

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阿伏伽德罗最卓越的成就是对原子-分子理论的贡献。在此之前,法国科学家约瑟夫·路易·盖-吕萨克指出,在同温同压下,进行化学反应的气体及生成的气体产物的体积成简单整数比。这一发现本可以印证英国科学家约翰·道尔顿提出的现代原子理论,但道尔顿却否定该假说。在道尔顿看来,2体积的氢气与1体积的氧气生成的水可以化为2体积的水蒸气,意味着水当中含有“半个”氧原子,即 ,而这跟“原子不可分”的基本假设有矛盾。

1811年,阿伏伽德罗在法国的《物理、化学、自然史和艺术学报法语Journal de physique, de chimie, d'histoire naturelle et des arts》上发表了代表作——《论测定物体中原子相对质量,及其进入化合物中数目比例的一种方法》(Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons)。他在论文中提出,在同温同压下,同体积的任何气体都具有相同数目的分子。这就是著名的阿伏伽德罗假说(后称阿伏伽德罗定律)。为了使该假说成立,阿伏伽德罗引入了明确有别于原子的“分子”这一新概念,提出单质气体分子不是由单个原子,而是由两个原子组成的,上述的氢气与氧气合成的情况就可以描述为 ,不会出现“半个”原子的情况,从而解决了道尔顿和盖-吕萨克之间的矛盾。根据阿伏伽德罗假说,就可以按照同体积的气体的质量,求得各种物质的相对分子量;按照参与反应的气体的体积,求得化合物中各元素的组成比例。

之后,阿伏伽德罗又陆续发表了几篇论文,重申阿伏伽德罗假说和分子理论,但在当时没有引起学术界的重视。首先,他的理论本身有不足。他误以为所有单质气体分子都是双原子组成的,金属和非金属固体也是双原子分子。其次,当时都灵科学界不重视理论研究,他无从获得好的实验器具,缺乏足够的实验数据。再次,他所在的意大利并非当时的化学研究的中心,而欧洲大陆的主流看法——如道尔顿的观点,约恩斯·贝尔塞柳斯电化二元论英语Electrochemical_dualism——都认为同类原子互斥,不可能结合成多原子单质分子。

直到1860年,在史上第一次国际学术会议——卡尔斯鲁厄会议——上,

S.坎尼扎罗散发了一篇短文《化学哲学教程概要》,才重新提起阿伏伽德罗假说。这篇短文引起了J.L.迈尔的注意,他在1864年出版了《近代化学理论》一书,许多科学家从这本书里了解并接受了阿伏伽德罗假说。现在,阿伏伽德罗定律已为全世界科学家所公认。阿伏伽德罗数是摩尔物质所含的分子数,其数值是6.02×1023左右,是自然科学的重要的基本常数之一。

科学贡献

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阿伏伽德罗毕生致力于原子-分子学说的研究。1811年,他发表了题为《原子相对质量的测定方法及原子进入化合物时数目之比的测定》的论文。他以盖·吕萨克气体化合体积比实验为基础,进行了合理的假设和推理,首先引入了“分子”概念,并把它与原子概念相区别,指出原子是参加化学反应的最小粒子,分子是能独立存在的最小粒子。单质的分子是由相同元素的原子组成的,化合物的分子则由不同元素的原子所组成。文中明确指出:“必须承认,气态物质的体积和组成气态物质的简单分子或复合分子的数目之间也存在着非常简单的关系。把它们联系起来的一个、甚至是唯一容许的假设,是相同体积中所有气体的分子数目相等”。这样就可以使气体的原子量、分子量以及分子组成的测定与物理上、化学上已获得的定律完全一致。阿伏伽德罗的这一假说,后来被称为阿伏伽德罗定律。阿伏伽德罗还根据他的这条定律详细研究了测定分子量和原子量的方法,但他的方法长期不为人们所接受,这是由于当时科学界还不能区分分子和原子,分子假说很难被人理解,再加上当时的化学权威们拒绝接受分子假说的观点,致使他的假说默默无闻地被搁置了半个世纪之久,这无疑是科学史上的一大遗憾。直到1860年,意大利化学家坎尼扎罗在一次国际化学会议上慷慨陈词,声言他的本国人阿伏伽德罗在半个世纪以前已经解决了确定原子量的问题。坎尼扎罗以充分的论据、清晰的条理、易懂的方法,很快使大多数化学家相信阿伏伽德罗的学说是普遍正确的。但这时阿伏伽德罗已经在几年前默默地死去了,没能亲眼看到自己学说的胜利!阿伏伽德罗是第一个认识到物质由分子组成、分子原子组成的人。他的分子假说奠定了原子一分子论的基础,推动了物理学、化学的发展,对近代科学产生了深远的影响。他的四卷著作《有重量的物体的物理学》(1837~1841年)是第一部关于分子物理学的教程。

社会影响

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阿伏伽德罗一生从不追求名誉地位,只是默默地埋头于科学研究工作中,并从中获得了极大的乐趣。

阿伏伽德罗早年学习法律,又做过地方官吏,后来受兴趣指引,开始学习数学和物理,并致力于原子论的研究,他提出的分子假说,促使道尔顿原子论发展成为原子—分子学说。使人们对物质结构的认识推进了一大步。但遗憾的是,阿伏伽德罗的卓越见解长期得不到化学界的承认,反而遭到了不少科学家的反对,被冷落了将近半个世纪。

由于不采纳分子假说而引起的混乱在当时的化学领域中非常严重,各人都自行其事,碳的原子量有定为6的,也有定为12的,水的化学式有写成HO的,也有写成H2O的,醋酸的化学式竟有19种之多。当时的杂志在发表化学论文时,也往往需要大量的注释才能让人读懂。一直到了近50年之后,德国青年化学家迈耶尔认真研究了阿伏伽德罗的理论,于1864年出版了《近代化学理论》一书。许多科学家从这本书里,懂得并接受了阿伏伽德罗的理论,才结束了这种混乱状况。

参考资料

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