Experientia docet
A XVIII. Század hetvenes-nyolcvanas éveiben végzett munkájában Antoine-Laurent Lavoisier az anyag mennyiségének fő és központi mércéjeként a súlyt vette figyelembe; amikor a kémiai elemet kémiailag nem lebontható anyagként határozta meg, akkor a súlycsökkenést vette figyelembe kritériumként annak megállapításához, hogy van-e bomlás vagy sem.
A vegyészek nemzedéke, amely Lavoisier halála után következett, koncepciókat és hipotéziseket dolgozott ki azokról az atomokról, amelyek egyetlen mérhető tulajdonsága a súly volt. De mivel olyan rendkívül kicsi dolog, mint egy atom, abszolút súlyát nem lehetett megmérni, az atomsúlyokat mindig egységekben fejezték ki a hagyományos standardhoz viszonyítva.
Az egyes elemek atomjainak relatív atomtömegének meghatározása három gyakorlati kérdést vet fel: először a minta kiválasztását; másodszor, meghatározzuk azoknak a vegyületeknek a képletét, amelyekből a tömeg származik; harmadszor pedig a lehető legnagyobb pontosság elérése a mérésben.
A kémiai atomisták első generációján belül (ne felejtsük el, hogy voltak filozófiai atomisták, és hogy nem is minden vegyész volt atomista, még a 20. század elején is) John Dalton, Humphry Davy és William Prout úgy döntött, hogy a hidrogénatomot standardként veszi figyelembe. tetszőlegesen pontosan H = 1 értéket rendel hozzá. Másrészt Thomas Thomson előnyben részesítette az oxigént O = 1 értékkel; William Wollaston szintén az oxigént választotta, de O = 10-vel, akárcsak Jöns Jacob Berzelius, de ő inkább az O = 100-at választotta. A XIX. Század közepére azonban gyakorlatilag minden kémikus a hidrogént használta standardnak (ami egyébként az, amelyet módosítva ma 12 C = 12 alakban használunk, ami a prótiumot nagyon közel hagyja 1-hez).
A kémikusoknak a XIX. Század folyamán meg kellett határozniuk (vagy feltételezniük kellett, ha az empirikus meghatározás lehetetlennek bizonyult) az atomtömeg kiszámításához használt kémiai vegyületek képleteit. Így például Dalton (1810) adatai szerint a víz 87,5% oxigénből és 12,5% hidrogénből állt. Feltételezte, hogy a vízmolekulák hidrogénatomból és oxigénatomból (HO) állnak, tehát ha H = 1-et veszünk, akkor O = 7. Éppen ellenkezőleg, Davy (1812) és Berzelius (1814) H2O-ból indultak ki, képlet vízre, így Davy arra a következtetésre jutott, hogy O = 14. Berzelius a maga részéről, sokkal pontosabban az analitikai folyamatban, megállapította, hogy az oxigén 88,8% -ot képvisel, ami azt jelentette, hogy ha H = 1, akkor O ≈ 16. Ez vitához vezetett Daltonnal.
Mivel a 19. század elején nem voltak fizikai módszerek a vegyületek képleteinek meghatározására, a képletek különböző feltételezései ellentmondásos atomtömeg-rendszerekhez vezettek, amelyek közül sok olyan elem atomjainak súlyát adta, amelyek kis természetes számmal különböztek. (például O = 8 és O = 16). Csaknem fél évszázad kellett ahhoz, hogy fokozatosan elérjük azokat a módszereket, amelyek lehetővé teszik a konszenzust. Az 1960-as évek elejére a legtöbb európai vegyésznek sikerült megállapodnia az atomtömegek és képletek egyetlen rendszerében, amely szinte megegyezik a ma használt rendszerrel. A redukálhatatlan gallok egy csoportja azonban továbbra is azt állította, hogy a víz képlete HO volt a század utolsó évtizedéig.
Dalton és Berzelius közötti vita az oxigén, a hidrogén és a víz kapcsán szintén rámutat a pontosság és a pontosság fontosságára a vegyületek gravimetriás elemzésében annak érdekében, hogy elérjék az atomtömeg helyes meghatározását. A mérésekbe beépített változékonyság teret engedett néhány "elegáns" hipotézisnek. Így, mivel sok atomtömeg közel volt a természetes számokhoz, ha H = 1, Prout és Thomson úgy gondolták, hogy minden atomszámnak természetes számnak kell lennie. Ha ez igaz lenne, akkor az összes atomnak szubatomi részecskékből kellene állnia, amelyek a súlyegységeket képviselik; valószínűleg ezek a részecskék ugyanazok a hidrogénatomok voltak. A "Prout hipotézist" eredetileg 1815-ben javasolták.
Berzelius a kísérleti adatok alapján elutasította a hipotézist. Thomson és mások szerinte hagyják, hogy ízlésük és hajlamuk befolyásolja objektivitásukat. Ennek ellenére 1838 és 1849 között Berzelius, Justus von Liebig, Jean-Baptiste-André Dumas, Charles Marignac és mások közötti adatcserék és megbeszélések kerültek előtérbe a legfontosabb elemek, a hidrogén, a szén és az oxigén tömegével kapcsolatban. a Berzelius kísérleti adatai a szénre 2% -kal nagyobb súlyt adtak, mint kellene. A felülvizsgált súlyok szinte pontosan 1, 12 és 16 voltak, ami új lendületet adott Prout hipotézisének. Jean Servais Stas későbbi munkája (standardként O = 16-ot használva) minden kétséget kizáróan bebizonyította, hogy az atomsúlyok nem természetes számok, ami úgy tűnik, hogy végső csapást mért Prout hipotézisére, és megállapította azokat az értékeket, amelyeket később használni fognak az elemek periódusos rendszerének összeállításában.
Az atomtömegek legpontosabb tisztán kémiai meghatározását Edward Morley (oxigén, 1895) és mindenekelőtt Theodore W. Richards végzi, akik 55 elem atomtömegét olyan pontosan határozták meg, hogy ő találta meg elsőként. nyomok az izotópok kémiai módszerekkel való létezéséről az ásványi ólom és a magbomlás során nyert ólom minták összehasonlításakor. Ezekért a művekért Richards 1914-ben Nobel-díjat kapott.
A tömegspektrométer kifejlesztése után az atomsúlyokat már nagy pontossággal és sokkal könnyebben meg lehetett határozni.
A szerzőről: César Tomé López tudományos kommunikátor és a Tudatlanság feltérképezése szerkesztője