Bài giảng Điện học (Phần 4) 1.4 Lượng tử hóa điện tích Chứng tỏ nguyên tử thật tồn mục tiêu lớn đạt, việc chứng minh tồn chúng không giống với việc tìm hiểu tính chất chúng Lưu ý quan sát Brown-Einstein rốt chẳng có liên quan tới điện học cả, biết vật chất có tính chất điện, thành công việc giải thích tính chất điện định hình thức hạt mang điện dương âm linh động Những hạt có phải nguyên tử không ? Hay chúng phận nguyên tử ? Các hạt có hoàn toàn tách khỏi nguyên tử ? Có lẽ thật sớm cố gắng trả lời câu hỏi mà chứng thuyết phục ủng hộ mô hình hạt tích điện điện học Bằng chứng ủng hộ mạnh mẽ cho mô hình hạt tích điện đến từ thí nghiệm năm 1911 nhà vật lí Robert Millikan thực trường đại học Chicago Hãy xét dòng giọt nước hoa chất lỏng khác cho thổi qua lỗ đinh ghim nhỏ xíu Các giọt từ lỗ phải nhỏ lỗ thực tế chúng vi mô nữa, dòng xoáy không khí có xu hướng làm tản loạn chúng Millikan lập luận giọt cần chút điện tích chúng cọ xát lên thành lỗ mà chúng qua, mô hình hạt tích điện điện học đắn, điện tích tách vỡ số nhiều giọt chất lỏng nhỏ xíu nên giọt có lượng điện tích toàn phần thừa thải vài hạt tích điện – có lẽ thừa thải hạt tích điện dương giọt định, thừa thải hai điện tích âm giọt khác Thiết bị khéo léo Millikan, g, gồm hai kim loại, chúng có khả tích điện cần thiết Ông phun đám giọt dầu vào không gian hai bản, chọn giọt qua kính hiển vi để nghiên cứu Ban đầu, điện tích bản, ông xác định khối lượng giọt cách cho rơi không khí đo vận tốc giới hạn nó, tức vận tốc lực ma sát không khí triệt tiêu lực hấp dẫn Lực kéo theo không khí tác dụng lên cầu chuyển động chậm tìm thực nghiệm bvr2, b số Đặt lực toàn phần không giọt chất lỏng rơi vận tốc giới hạn cho ta bvr2 – mg = đặt tỉ trọng biết dầu với khối lượng giọt chất lỏng chia cho thể tích cho ta phương trình thứ hai Mọi thứ phương trình đo trực tiếp, ngoại trừ m r, nên hai phương trình hai ẩn, người ta giải chúng để biết giọt chất lỏng lớn cỡ Sau đó, Millikan tích điện cho kim loại, điều chỉnh lượng điện tích trung hòa xác với lực hấp dẫn đẩy giọt chất lỏng nằm lơ lửng Chẳng hạn, giọt chất lỏng làm cho có điện tích toàn phần âm, điện tích dương đặt trên hút nó, kéo lên, điện tích âm nằm đẩy nó, nâng lên (Về mặt lí thuyết cần thôi, thực tế xếp hai cho lực điện có độ lớn toàn vùng không gian giọt chất lỏng rơi) Lượng điện tích hai cần thiết cho giọt dầu lơ lửng cho Millikan sở xác định lượng điện tích giọt chất lỏng mang Điện tích giọt chất lỏng mang lớn, lực điện tác dụng lên mạnh, thủ thuật phải đặt điện tích nhỏ Thật không may, việc biểu diễn mối quan hệ định luật Coulomb không thực tế, cần hiểu biết trọn vẹn việc điện tích phân bố bản, với khả thực phép cộng vectơ tất lực tác dụng lên giọt chất lỏng tất điện tích Thay vậy, Millikan sử dụng sở thực tế lực điện mà điện tích điểm chịu điểm không gian tỉ lệ với điện tích F/q = const Với lượng điện tích cho trước bản, số xác định chẳng hạn cách vứt bỏ giọt dầu đi, xen hai vật lớn dễ cầm nắm có điện tích biết nó, đo lực với phương pháp thông thường (Thật ra, Millikan sử dụng kĩ thuật khác để xác định số đó, ý tưởng tương tự) Độ lớn lực tác dụng lên giọt dầu thực tế phải mg, lực vừa đủ để nâng bổng lên, số định cỡ xác định, điện tích giọt chất lỏng tìm dựa khối lượng xác định trước Bảng h cho vài kết từ báo năm 1911 Millikan (Millikan xử lí liệu giọt tích điện âm dương, báo ông, ông mang ví dụ liệu giọt tích điện âm, nên toàn số âm) Chỉ cần liếc qua số liệu thấy điện tích không đơn giản loạt số ngẫu nhiên Chẳng hạn, điện tích thứ hai xác phân nửa điện tích thứ Millikan giải thích điện tích quan sát bội số nguyên số đơn giản, 1,64 x 10-19 C Trong cột thứ hai, lấy điện tích chia cho số kết số nguyên, cho phép sai lệch ngẫu nhiên có mặt thí nghiệm Millikan phát biểu báo ông kết … chứng trực tiếp xác thực… đắn quan điểm cải tiến nhiều năm qua củng cố chứng từ nhiều nguồn cho thấy điện tích, bội số xác điện tích bản, hữu hạn, hay nói cách khác, điện tích rải bề mặt tích điện có cấu trúc dạng hạt hữu hạn, thực tế, gồm hạt nhỏ, hay nguyên tử điện, tất giống hệt nhau, rắc bề mặt vật mang điện Nói cách khác, ông cung cấp chứng trực tiếp cho mô hình hạt tích điện điện học bác bỏ mô hình mô tả điện số loại chất lỏng Điện tích kí hiệu làe, giá trị 1,60 x 10-19 C Từ “lượng tử hóa” sử dụng vật lí để mô tả đại lượng có giá trị số định, có giá trị nằm giá trị Theo cách hiểu này, nói Millikan phát điện tích bị lượng tử hóa Điện tích e thường gọi lượng tử điện tích ¤ Tiền tệ có bị lượng tử hóa ? Lượng tử tiền tệ ? Ghi chép lịch sử trò gian lận Millikan Rất sách giáo khoa vật lí phổ thông đề cập đến thực tế rõ ràng kết luận Millikan đắn, ông kẻ gian lận khoa học Kĩ thuật ông khó đòi hỏi phải thật cẩn thận thực hiện, sổ sách ghi chép nguyên ông, đến giữ được, cho thấy số liệu hoàn hảo nhiều so với ông khẳng định báo khoa học công bố ông Trong ấn phẩm này, ông phát biểu thẳng thừng giọt dầu quan sát có điện tích bội số e, với ngoại lệ sai sót Nhưng sổ ghi chép ông có thừa ghi “số liệu đẹp, giữ” “tệ quá, bỏ đi” Sau đó, Millikan giành giải thưởng Nobel vật lí cho mô tả không trung thực số liệu ông Tại tác giả sách giáo khoa quên không nói tới trò gian lận Millikan ? Hình họ nghĩ học sinh, sinh viên ngây thơ để đánh giá xác ngụ ý thực tế tồn trò gian trá khoa học chí trao giải thưởng tổ chức khoa học Có lẽ họ e ngại sinh viên làm qua loa số liệu gian trá cho xong, Millikan đoạt giải Nobel cách mà Nhưng xuyên tạc lịch sử không mỉa mai Chẳng phải thầy giáo người Anh cải biên bi bịch Sheakspeare cho nhân vật xấu luôn bị đối xử tệ, nhân vật tốt chưa bị đối xử hay ! Một lời giải thích khác đơn giản thiếu cứ; có khả số giáo trình có tiếng không muốn phê phán trò bịp Millikan tác giả sau xử Nhà sinh vật học Stephen Jay Gould viết tiểu luận vạch ví dụ rõ tác giả sách giáo khoa sinh học có xu hướng theo cách xử lí truyền thống chủ đề, sử dụng cổ hươu cao cổ để bàn tính không kế thừa đặc điểm cần thiết Lúc ấy, lời giải thích khác nhà khoa học có địa vị từ hình ảnh trước công chúng họ người tìm kiếm thật cách vô tư, họ không muốn công chúng nhận chất người không hoàn hảo họ (Chính Millikan nhà cải cách giáo dục, ông viết loạt sách giáo khoa có chất lượng cao nhiều so với trước thời kì ông) Ghi thêm vào tháng 9/2002 Vài năm sau viết câu chuyện lịch sử lề này, bắt gặp bênh vực lí thú cho Millikan từ phía David Goodstein (American Scientist, JanFeb 2001, trang 54-60) Goodstein biện hộ Millikan viết câu dối trá báo ông, Millikan không đáng trách kẻ lừa dối ông đưa câu vào ngữ cảnh Millikan phát biểu ông chưa vứt số liệu nào, ông thật vứt bỏ số liệu, ông có lí đáng, khách quan cho việc loại bỏ số liệu Vấn đề Millikan gây tranh cãi số nhà sử học, rút hai học: o Tình tiết làm giảm tín cẩn vào Millikan, làm tăng thêm niềm tin vào khoa học Kết đắn cuối công nhận, lĩnh vực giả khoa học giống y học o Trong khoa học, tùy tiện tồi tệ trò lừa bịp cờ gian bạc lận Nếu khoa học biết đôi điều thật tuyệt đối, không cần lí để giải thích Bài giảng Điện học (Phần 3) 1.3 Nguyên tử Tôi tới chỗ xem nguyên tử người bạn xinh đẹp, khó tính, có màu xám màu đỏ tùy theo cảm nhận Rutherford Thuyết nguyên tử Người Hi Lạp chịu nhiều áp hai thiên niên kỉ qua: bị người La Mã thống trị, bị ức hiếp thập tự chinh kẻ thánh chiến đến đến từ Miền đất hứa, bị người Thổ Nhĩ Kì chiếm đóng gần Không có ngạc nhiên mà họ thích nhớ tới ngày tháng lộn xộn đó, vào lúc nhà tư tưởng lỗi lạc họ tiến gần tới quan niệm dân chủ thuyết nguyên tử Hi Lạp trở lại dân chủ sau giai đoạn độc tài quân sự, hình nguyên tử in cách hãnh diện đồng tiền họ Đó lí khiến xúc động phải nói giả thuyết Hi Lạp cổ đại vật chất cấu thành từ nguyên tử công trình dự đoán túy Không có chứng thực nghiệm thực tế cho nguyên tử, hồi sinh khái niệm nguyên tử vào kỉ thứ 18 Dalton có tính chất Hi Lạp tên gọi, có nghĩa “không thể chia tách” Thậm chí tiếng tăm Hi Lạp bị sứt mẻ nhiều tên gọi rõ không thích hợp vào năm 1899, lúc nhà vật lí J.J Thomson chứng minh thực nghiệm cho thấy nguyên tử có thứ nhỏ bên chúng, tức chúng chia tách (Thomson gọi chúng “electron”) Sau “không thể phân tách” phân tách Nhưng tiếp tục câu chuyện Điều xảy với khái niệm nguyên tử hai ngàn năm ? Những người có học thức tiếp tục bàn luận ý tưởng đó, người yêu thích thường sử dụng để mang lại lời giải thích hợp lí cho nhiều việc tượng khác Một thực tế giải thích dễ dàng bảo toàn khối lượng Ví dụ, bạn trộn kg nước với kg bụi đất, bạn có xác kg bùn, không không Điều tương tự cho nhiều trình đông đặc nước, lên men bia, nghiền sa thạch Nếu bạn tin vào nguyên tử, bảo toàn khối lượng mang lại cảm nhận đầy đủ, tất trình xem trộn lẫn bố trí lại nguyên tử, không làm thay đổi tổng số nguyên tử Tuy nhiên, chứng cho thấy nguyên tử tồn Nếu nguyên tử thật tồn tại, có loại nguyên tử gì, phân biệt rõ loại khác ? Chúng có kích thước, hình dạng, trọng lượng số đại lượng khác không ? Hố ngăn cách thuyết nguyên tử cổ đại đại trở nên hiển xét đến nghiên cứu sơ khai có vấn đề kỉ Những người cổ đại định có bốn loại nguyên tử, đất, nước, không khí lửa; quan điểm phổ biến cho chúng phân biệt hình dạng chúng Các nguyên tử nước có hình cầu, nên nước có khả chảy cách êm đềm Các nguyên tử lửa có điểm sắc nhọn, lí lửa làm đau chạm vào da người (Không có khái niệm nhiệt độ hai ngàn năm sau này) Cách hiểu đại khác cách cấu trúc nguyên tử thu giai đoạn cách mạng 10 năm từ 1895 đến 1905 Mục tiêu chương mô tả thí nghiệm trọng yếu Bạn có nghe nói tới thuyết nguyên tử chưa ? “Bạn thứ bạn ăn” Câu nói đại lém lĩnh nhiều mang cách hiểu nguyên tử tiêu hóa Xét cho tiêu hóa bí ẩn thú vị vào thời cổ đại, văn hóa tiền đại thường tin ăn cho phép bạn giải phóng số dạng “lực sống” khỏi thực phẩm Chuyện thần thoại đầy dãy lực trừu tượng can đảm ô uế lễ nghi vào thể bạn thông qua thực phẩm mà bạn ăn Trái với quan điểm siêu nhiên này, nhà nguyên tử luận cổ đại có cách hiểu hoàn toàn mang tính tự nhiên tiêu hóa Thức ăn cấu tạo từ nguyên tử, bạn tiêu hóa nó, bạn đơn giản phóng thích số nguyên tử khỏi xếp chúng vào hợp chất cần thiết cho mô thể bạn Các nhà khoa học xa xưa tiến nhà khoa học thời phục hưng yêu thích loại giải thích Họ nóng lòng cởi trói cho mối ràng buộc lên trung tâm vật lí Aristotle (và phiên thân nhà thờ, thêm mắm dặm muối nó, tức triết học kinh viện), theo quan điểm họ vật lí có nhiều tính chất huyền bí “mục tiêu” cho vật Ví dụ, trường phái Aristotle giải thích nguyên nhân đá rơi trở lại đất “bản chất” hay “mục tiêu” phải đến nằm nghỉ mặt đất Tuy nhiên, nỗ lực ngây thơ nhằm giải thích tiêu hóa cách tự nhiên cuối khiến nhà nguyên tử luận gặp rắc rối to với Giáo hội Vấn đề chỗ thánh lễ quan trọng nhà thờ gồm ăn bánh mì rượu nhờ mà nhận tác động siêu nhiên tha thứ cho tội lỗi Đề cập đến nghi lễ này, học thuyết hóa thể khẳng định phúc lành bánh mì rượu thánh thể chuyển hóa thành máu thịt Chúa Thuyết nguyên tử nhận thức mâu thuẫn với thuyết hóa thể, thuyết nguyên tử phủ nhận phúc lành làm thay đổi chất nguyên tử Mặc dù thông tin lịch sử cung cấp đa số sách giáo khoa khoa học nói galileo miêu tả bất đồng ông với Tòa án dị giáo khơi mào tranh luận xem Trái Đất có chuyển động hay không, số nhà sử học tin bị trừng phạt ông có nhiều thứ để tìm hiểu biện hộ ông cho thuyết nguyên tử làm lật đổ thuyết hóa thể (Những vấn đề khác trạng thái phức tạp phong cách đối đầu galileo, vấn đề vũ trang Tòa thánh, tin đồn cho nhân vật xuẩn ngốc tác phẩm Galileo ám đức giáo hoàng) Trong thời gian dài, niềm tin vào thuyết nguyên tử đóng vai trò biểu không theo lề thói nhà khoa học, cách khẳng định sở thích hiểu tượng theo lẽ tự nhiên siêu nhiên Sự tán thành thuyết nguyên tử Galileo Newton hoạt động loạn, giống chấp nhận hệ sau học thuyết Darwin Marxism Một mâu thuẫn khác triết học kinh viện thuyết nguyên tử đến từ nằm nguyên tử Nếu bạn hỏi người đại câu hỏi này, họ trả lời “không có cả” “không gian trống rỗng” Nhưng Aristotle người kế tục nghiệp ông tin có không gian trống rỗng, tức chân không, Đó quan điểm vô lí, không khí có xu hướng tràn vào không gian mà bạn mở ra, câu hỏi tồn thời kì phục hưng người ta cách tạo chân không Nguyên tử, ánh sáng, thứ khác Mặc dù có khuynh hướng giễu cợt nhà triết học Hi Lạp cổ đại Aristotle, dành chút để tán dương ông số điều Nếu bạn đọc tác phẩm Aristotle vật lí (hoặc xem lướt qua chúng, giống làm), điều thu hút ý mức độ cẩn thận ông phân loại tượng phân tích mối quan hệ tượng Não người tự nhiên thực phân biệt hai loại tượng vật lí: vật chuyển động vật Khi tượng xảy tự không tức thời loại này, có xu hướng mạnh mẽ quan niệm hóa loại loại kia, chí bỏ qua tồn hoàn toàn Chẳng hạn, thầy giáo vật lí hay rùng trước phát biểu học sinh “thuốc nổ phát nổ, lực giải phóng khỏi theo hướng” Trong ví dụ này, khái niệm phi vật chất lực phân loại ngầm thể chất vật lí Phát biểu “lên dây cót đồng hồ làm lưu trữ chuyển động lò xo” thiếu phân loại lượng điện dạng chuyển động Một ví dụ bỏ qua tồn tượng hoàn toàn gợi cách hỏi người cần đến bóng đèn Câu trả lời thường “đèn rọi sáng phòng nhìn thấy thứ”, không ý tới vai trò thiết yếu ánh sáng vào mắt đến từ thứ rọi sáng Nếu bạn yêu cầu nói cho bạn biết ngắn gọn nguyên tử, câu trả lời có khả “mọi thứ cấu thành từ nguyên tử”, thấy hiển nhiên từ “mọi thứ” phát biểu không thích hợp Đối với nhà khoa học năm đầu thập niên 1900, người cố gắng khảo sát nguyên tử, định nghĩa tầm thường Đã có dụng cụ gọi tên ống chân không, giống ống phóng hình ti vi ngày Tóm lại, người thợ hàn điện phát toàn nhóm tượng xảy bên xung quanh ống chân không, đặt cho chúng tên hoa mĩ “tia X”, “tia catôt”, “sóng Hertz”, “tia N” Đây loại quan sát cuối cho biết biết vật chất, sau phát sinh tranh luận nảy lửa xem đối tượng có phải dạng vật chất hay không Chúng ta xem mức phân loại tượng nhà vật lí năm 1900 sử dụng Họ ghi nhận ba loại: Vật chất có khối lượng, có động năng, chuyển động chân không, mang theo khối lượng động theo Vật chất bảo toàn, bảo toàn khối lượng bảo toàn số nguyên tử nguyên tố Các nguyên tử chiếm khoảng không gian nguyên tử khác, nên cách thuận tiện khảo sát vật chất truyền qua chất rắn, nguyên tử nhồi nhét gần Ánh sáng khối lượng, luôn có lượng, truyền qua chân không, mang theo lượng với Hai chùm tia sáng xuyên qua khỏi chỗ va chạm mà không bị suy yếu, lệch hướng, ảnh hưởng khác Ánh sáng xuyên qua loại chất định, ví dụ thủy tinh Loại thứ ba thứ không phù hợp với định nghĩa ánh sáng vật chất Ví dụ thuộc loại có thời gian, vận tốc, nhiệt, lực Nguyên tố hóa học Làm người ta khám phá có loại nguyên tử ? Ngày nay, việc tiến hành chương trình thực nghiệm nhằm phân loại loại nguyên tử việc khó Đối với loại nguyên tử, phải có nguyên tố tương ứng, tức chất tinh khiết cấu tạo từ không loại nguyên tử Các nguyên tử cho chia tách được, nên chất sữa chẳng hạn khả bản, khuấy mạnh làm tách thành hai chất khác nhau: bơ nước sữa Tương tự, gỉ sét nguyên tố, tạo kết hợp hai chất: sắt ôxi Bất chấp tính hợp lí hiển nhiên nó, chương trình thực kỉ thứ 18 Người cổ đại có lẽ không làm quan sát không chấp nhận rộng rãi phương pháp đắn để trả lời câu hỏi tự nhiên, họ tay kĩ thuật cần thiết kĩ thuật thuộc lĩnh vực lao động có địa vị xã hội thấp, ví dụ thợ rèn thợ mỏ Các nhà giả kim thuật bị ngăn cản tiếng tăm thuyết nguyên tử lật đổ xu hướng nghiêng chủ nghĩa thần bí huyễn (Thách thức tiếng mà nhà giả kim thuật đối mặt biến chì thành vàng, ngày biết điều được, chì vàng nguyên tố) Tuy nhiên, vào năm 1900, nhà hóa học thực việc hợp lí khám phá xem nguyên tố Họ xác định tỉ số khối lượng nguyên tử khác cách xác Phương pháp tiêu biểu đo gam natri (Na) kết hợp với gam chlorine (Cl) tạo muối (NaCl) (Đấy giả sử bạn biết dựa chứng khác muối cấu tạo gồm số nguyên tử Na Cl nhau) Khối lượng nguyên tử, so sánh với tỉ số khối lượng, biết vài bậc độ lớn dựa chứng gián tiếp, nhiều nhà vật lí hóa học phủ nhận nguyên tử chẳng khác kí hiệu cho tiện lợi d/ Khối lượng số nguyên tử so với khối lượng nguyên tử hydro Chú ý số giá trị gần với số nguyên, không hoàn toàn số nguyên Ý nghĩa nguyên tố Khi thông tin chất đống, thách thức tìm cách thức hệ thống hóa nó; óc thẩm mĩ nhà khoa học đại không ưa thứ lộn xộn Sự hỗn tạp nguyên tố lúng túng Một nhà quan sát đương thời, William Crookes, mô tả nguyên tố mở “trước rộng Đại Tây Dương trải trước mắt đăm chiêu Columbus, chế giễu, châm chọc, thầm điều lạ lùng, từ trước đến không giải được” Không sau, người ta bắt đầu nhận thấy nhiều khối lượng nguyên tử gần với bội số nguyên khối lượng nguyên tử hydro, nguyên tố nhẹ Một vài người dễ kích động bắt đầu cho hydro viên gạch cấu trúc bản, nguyên tố nặng cấu thành từ nhiều cụm hydro Tuy nhiên, không sau phép đo xác bác bỏ luận điệu họ, chúng cho thấy tất nguyên tố có khối lượng nguyên tử gần với bội số nguyên khối lượng hydro, trường hợp gần với bội số nguyên hydro bị sai lệch phần trăm ngần e/ Bảng tuần hoàn hóa học đại Các nguyên tố cột có tính chất hóa học giống Số nguyên tử đại, nói tới phần 2.3, tới vào thời Mendeleev, bảng lật theo cách khác Giáo sư hóa học Dmitri Mendeleev, soạn giảng ông vào năm 1869, muốn tìm số cách tổ chức kiến thức ông cho sinh viên dễ hiểu Ông viết tên tất nguyên tố lên thẻ bắt đầu xếp chúng theo cách khác bàn làm việc ông, thử tìm xếp dễ nhớ Sự xếp hàng-cột ông nêu bảng tuần hoàn hóa học đại Các cột phiên đại biểu diễn nguyên tố có tính chất hóa học tương tự nhau, hàng phía nặng hàng phía Ngang qua hàng, luôn đặt nguyên tử chuỗi khối lượng tăng dần Cái khiến cho hệ thống có giá trị tuần hoàn Có ba chỗ Mendeleev phải bỏ trống bảng xếp ông để giữ nguyên tố giống mặt hóa học nằm cột Ông tiên đoán tồn nguyên tố lấp đầy chỗ trống này, ngoại suy nội suy từ nguyên tố khác cột đó, dự đoán tính chất dạng số nó, ví dụ khối lượng, điểm nóng chảy, tỉ trọng Tiếng tăm Mendeleev trở nên lẫy lừng ba nguyên tố ông (sau đặt tên gallium, scandium, germanium) tìm thấy có tính chất gần với tính chất ông dự đoán Một điều mà bảng tuần hoàn Mendeleev làm sáng tỏ khối lượng đặc trưng phân biệt nguyên tử thuộc nguyên tố khác Để thiết lập công trình bảng tuần hoàn mình, ông phải xa khỏi việc xếp có trật tự nguyên tố hoàn toàn theo khối lượng Chẳng hạn, nguyên tử iodine nhẹ tellurium, Mendeleev phải đặt iodine sau tellurium cho nằm chung cột với nguyên tố có tính chất hóa học tương tự Bằng chứng trực tiếp cho thấy nguyên tử tồn Thành công lí thuyết động lực học nhiệt mang lại chứng mạnh mẽ cho thấy, chuyển động vật nói chung, có loại chuyển động không nhìn thấy khắp nơi xung quanh chúng ta: chuyển động ngẫu nhiên nguyên tử bên vật Nhưng nhiều kẻ bảo thủ không bị thuyết phục nguyên tử thật tồn Xét cho chưa nhìn thấy nguyên tử Mãi thuyết nhiệt động lực học phát triển chứng minh thuyết phục nguyên tử thật tồn chúng tham gia vào chuyển động liên tục không ngưng nghỉ Phát đạn chứng minh nguyên tử cách trừu tượng mặt toán học phát nổ số quan sát cũ kĩ, mờ mịt xem xét lại viên thư kí không tiếng tăm phòng đăng kí phát minh Thụy Sĩ tên Albert Einstein Nhà thực vật học Brown, sử dụng kính hiển vi lúc sản phẩm nghệ thuật vào năm 1827, quan sát hạt phấn hoa nhỏ xíu giọt nước nằm bàn soi hiển vi nhận thấy chúng nhảy nhót cách ngẫu nhiên không lí rõ ràng Ban đầu, nghi ngờ phấn hoa mà ông cho sống, ông thử quan sát hạt bồ hóng, nhận thấy hạt bồ hóng chuyển động lộn xộn Kết tương tự xảy với hạt nhỏ khác lơ lửng bên chất lỏng Hiện tượng gọi chuyển động Brown, tồn nhiều hệ xem kì quặc thực tế hoàn toàn không quan trọng, điều phiền toái cho nhà hiển vi học Mãi năm 1906, Einstein tìm lời giải thích đắn cho quan sát Brown: phân tử nước trạng thái chuyển động ngẫu nhiên liên tục, va chạm với hạt phấn hoa lúc, sút theo hướng Sau thiên niên kỉ nghiên cứu nguyên tử, cuối có chứng chắn Tính toán Einstein xua tan nghi ngờ, ông đưa tiên đoán xác thứ quãng đường trung bình hạt khoảng thời gian định (Einstein nhận giải thưởng Nobel không cho lí thuyết tương đối ông mà cho báo ông chuyển động Brown hiệu ứng quang điện) Câu hỏi thảo luận A Làm từ hiểu biết kích thước nguyên tử nhôm suy ước tính khối lượng nó, ngược lại ? B Làm người ta kiểm tra cách giải thích Einstein cho chuyển động Brown cách quan sát nhiệt độ khác ? [...]... cũng bị sai lệch một phần trăm hoặc ngần ấy e/ Bảng tuần hoàn hóa học hiện đại Các nguyên tố trong cùng một cột có tính chất hóa học giống nhau Số nguyên tử hiện đại, sẽ nói tới trong phần 2.3, không được biết tới vào thời của Mendeleev, vì bảng có thể lật theo những cách khác nhau Giáo sư hóa học Dmitri Mendeleev, trong khi soạn bài giảng của ông vào năm 1869, muốn tìm một số cách tổ chức kiến thức... động lực học được phát triển chứng minh thuyết phục rằng các nguyên tử thật sự tồn tại và chúng tham gia vào những chuyển động liên tục không bao giờ ngưng nghỉ Phát đạn chứng minh nguyên tử một cách trừu tượng hơn về mặt toán học phát nổ khi một số quan sát cũ kĩ, mờ mịt được xem xét lại bởi một viên thư kí không tiếng tăm gì ở phòng đăng kí phát minh Thụy Sĩ tên là Albert Einstein Nhà thực vật học Brown,... xếp chúng theo những cách khác nhau trên bàn làm việc của ông, thử tìm một sắp xếp dễ nhớ Sự sắp xếp hàng-cột ông nêu ra về cơ bản là bảng tuần hoàn hóa học hiện đại của chúng ta Các cột của phiên bản hiện đại biểu diễn các nguyên tố có tính chất hóa học tương tự nhau, và mỗi hàng phía dưới thì nặng hơn hàng phía trên nó Ngang qua từng hàng, hầu như luôn luôn đặt các nguyên tử trong chuỗi khối lượng... Chẳng hạn, nguyên tử iodine nhẹ hơn tellurium, nhưng Mendeleev phải đặt iodine sau tellurium sao cho nó nằm chung cột với các nguyên tố có tính chất hóa học tương tự Bằng chứng trực tiếp cho thấy nguyên tử tồn tại Thành công của lí thuyết động lực học của nhiệt đã mang lại bằng chứng mạnh mẽ cho thấy, ngoài chuyển động của vật nói chung, còn có một loại chuyển động không nhìn thấy ở khắp nơi xung quanh... nhà vật lí và hóa học phủ nhận rằng từng nguyên tử chẳng là cái gì khác hơn ngoài những kí hiệu cho tiện lợi d/ Khối lượng một số nguyên tử so với khối lượng nguyên tử hydro Chú ý là một số giá trị rất gần với số nguyên, nhưng không hoàn toàn là số nguyên Ý nghĩa của các nguyên tố Khi thông tin chất đống, thách thức là tìm một cách thức hệ thống hóa nó; óc thẩm mĩ của các nhà khoa học hiện đại không... những thứ như quãng đường trung bình một hạt đi được trong một khoảng thời gian nhất định (Einstein nhận giải thưởng Nobel không cho lí thuyết tương đối của ông mà cho những bài báo của ông về chuyển động Brown và hiệu ứng quang điện) Câu hỏi thảo luận A Làm thế nào từ sự hiểu biết kích thước của một nguyên tử nhôm có thể suy ra ước tính khối lượng của nó, và ngược lại ? B Làm thế nào người ta có thể... thức nổi tiếng nhất mà các nhà giả kim thuật đối mặt là biến chì thành vàng, ngày nay chúng ta biết điều đó là không thể được, vì chì và vàng đều là các nguyên tố) Tuy nhiên, vào năm 1900, các nhà hóa học đã thực hiện được một việc hợp lí khám phá xem nguyên tố là cái gì Họ cũng xác định được tỉ số khối lượng của các nguyên tử khác nhau một cách khá chính xác Phương pháp tiêu biểu là đo bao nhiêu gam... nguyên tử trong chuỗi khối lượng tăng dần Cái gì khiến cho hệ thống có giá trị tuần hoàn của nó Có ba chỗ Mendeleev phải bỏ trống trong bảng sắp xếp của ông để giữ các nguyên tố giống nhau về mặt hóa học nằm trong cùng một cột Ông tiên đoán sẽ tồn tại những nguyên tố lấp đầy những chỗ trống này, và ngoại suy hoặc nội suy từ những nguyên tố khác trong cùng cột đó, dự đoán những tính chất dạng số của...cố gắng khảo sát nguyên tử, đây không phải là một định nghĩa tầm thường Đã có một dụng cụ mới gọi tên là ống chân không, giống như ống phóng hình trong ti vi ngày nay Tóm lại, những người thợ hàn điện đã phát hiện ra toàn bộ nhóm hiện tượng xảy ra bên trong và xung quanh ống chân không, và đặt cho chúng những cái tên hoa mĩ như “tia X”, “tia catôt”, “sóng Hertz”, và “tia N” Đây là những loại quan... nguyên tố là một sự lúng túng Một nhà quan sát đương thời, William Crookes, đã mô tả các nguyên tố mở ra “trước chúng ta rộng như Đại Tây Dương trải ra trước con mắt đăm chiêu của Columbus, chế giễu, châm chọc, và thì thầm những điều lạ lùng, và từ trước đến nay không ai có thể giải quyết được” Không bao lâu sau, người ta bắt đầu nhận thấy rằng nhiều khối lượng nguyên tử rất gần với bội số nguyên của khối ... luận giọt cần chút điện tích chúng cọ xát lên thành lỗ mà chúng qua, mô hình hạt tích điện điện học đắn, điện tích tách vỡ số nhiều giọt chất lỏng nhỏ xíu nên giọt có lượng điện tích toàn phần... giống hệt nhau, rắc bề mặt vật mang điện Nói cách khác, ông cung cấp chứng trực tiếp cho mô hình hạt tích điện điện học bác bỏ mô hình mô tả điện số loại chất lỏng Điện tích kí hiệu làe, giá trị 1,60... cãi số nhà sử học, rút hai học: o Tình tiết làm giảm tín cẩn vào Millikan, làm tăng thêm niềm tin vào khoa học Kết đắn cuối công nhận, lĩnh vực giả khoa học giống y học o Trong khoa học, tùy tiện