Номер 11, страница 42 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 7. Химические формулы. Глава 1. Первоначальные химические понятия - номер 11, страница 42.

11. Подготовьте сообщение по теме «Из истории измерения атомных масс химических элементов».

Ранние концепции и вклад Джона Дальтона

История измерения атомных масс неразрывно связана с развитием атомной теории. Научную основу она получила в начале XIX века благодаря работам английского ученого Джона Дальтона. Он ввел понятие «атомного веса» и предложил первую систему относительных атомных весов. За единицу измерения Дальтон принял массу атома самого легкого элемента — водорода, приравняв ее к единице. Таким образом, атомные веса других элементов выражались как отношение их массы к массе атома водорода. Например, определив, что в воде на 1 часть водорода приходится примерно 7 частей кислорода, и ошибочно предположив формулу воды как HO, он заключил, что атомный вес кислорода равен 7. Несмотря на неточности, подход Дальтона заложил фундаментальную основу для количественной химии.

Развитие в XIX веке: от Берцелиуса до Канниццаро

Шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус значительно усовершенствовал методы Дальтона. Он провел огромное количество точнейших для своего времени анализов, определив атомные массы более 40 элементов. Берцелиус отказался от водородной единицы в пользу кислородной, так как кислород образует соединения (оксиды) с большинством элементов, что упрощало экспериментальные измерения. Сначала он принял массу кислорода за 100, но позже в химии утвердился стандарт, где масса кислорода равна 16.

Ключевым моментом в истории стала гипотеза Амедео Авогадро (1811 г.), согласно которой в равных объемах разных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул. Его идеи долгое время оставались непризнанными. Лишь в 1860 году на Международном конгрессе химиков в Карлсруэ итальянский ученый Станислао Канниццаро убедительно продемонстрировал, как закон Авогадро позволяет разграничить понятия атома и молекулы и рассчитать точные и непротиворечивые значения атомных масс. Это привело к повсеместному принятию единой системы атомных масс и открыло путь Д. И. Менделееву к созданию Периодической системы.

Двойственность стандартов и открытие изотопов

В конце XIX — начале XX веков с открытием изотопов (атомов одного элемента с разной массой) Фредериком Содди возникла проблема. Оказалось, что природные элементы — это смеси изотопов. Химики продолжали использовать в качестве стандарта природный кислород (смесь изотопов $^{16}\text{O}$, $^{17}\text{O}$ и $^{18}\text{O}$), принимая его относительную атомную массу за 16. В то же время физики, работавшие с масс-спектрометрами, приняли за стандарт массу самого распространенного изотопа кислорода — $^{16}\text{O}$, также приравняв ее к 16. Из-за этого существовали две немного различающиеся шкалы атомных масс: химическая и физическая.

Современная углеродная шкала

Для унификации в 1961 году Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) утвердил новый, единый стандарт. В качестве эталона был выбран наиболее распространенный изотоп углерода — углерод-12 ($^{12}\text{C}$). Атомная единица массы (а.е.м., или u), также называемая дальтоном (Да), была определена как $1/12$ часть массы нейтрального атома изотопа углерода-12 в его основном состоянии. $1 \text{ а.е.м.} = \frac{1}{12} m(^{12}\text{C}) \approx 1,660539 \times 10^{-27} \text{ кг}$. Относительная атомная масса элемента, указываемая в Периодической таблице, — это средневзвешенное значение масс его природных изотопов, рассчитанное с учетом их распространенности и выраженное в атомных единицах массы. Современные измерения масс атомов проводятся с высочайшей точностью с помощью масс-спектрометрии.

Заключение

История измерения атомных масс — это путь от умозрительных концепций и грубых оценок к созданию единого, точного стандарта и высокопрецизионным физическим методам. Каждый этап этого пути, от работ Дальтона и Берцелиуса до конгресса в Карлсруэ и введения углеродной шкалы, был важной вехой в становлении химии как точной науки и лег в основу Периодического закона Д. И. Менделеева.

Ответ: Сообщение по теме «Из истории измерения атомных масс химических элементов» представлено выше.