Амедео Авогадро

Краткая биография

Жизнь и работа

В начале XIX века химики уже умели измерять массы веществ и объёмы реагирующих газов, но объяснить результаты на уровне атомов было непросто. Джон Дальтон развивал атомную теорию, а Жозеф Луи Гей-Люссак обнаружил, что объёмы газов вступают в реакции в удивительно простых целочисленных отношениях. Эти две картины плохо стыковались друг с другом. Амедео Авогадро предложил идею, которая позволила их примирить.

Он родился 9 августа 1776 года в Турине, тогда входившем в Королевство Сардиния. Семья Авогадро принадлежала к пьемонтской юридической традиции, и первоначально он пошёл тем же путём. Он изучал право в Туринском университете, получил степень по церковному праву и некоторое время занимался юридической и административной работой. Естественные науки сначала были для него самостоятельным увлечением. Особый интерес у Авогадро вызвали электричество и физика, бурно развивавшиеся после работ Алессандро Вольты. Постепенно наука вытеснила право: он начал преподавать математику и физику, а в 1809 году стал профессором натуральной философии в Верчелли.

Главная работа Авогадро появилась в 1811 году во французском Journal de Physique. Он исходил из результатов Гей-Люссака и сделал чрезвычайно сильное предположение: если два газа имеют одинаковый объём и находятся при одинаковых температуре и давлении, то число составляющих их молекул должно быть одинаковым. Иными словами, объём газа определяется не массой каждой отдельной молекулы, а количеством частиц и физическими условиями.

Из этой гипотезы следовало важное практическое следствие. Сравнивая плотности разных газов при одинаковых условиях, можно было получать информацию об относительных массах их молекул. Кроме того, подход Авогадро позволял объяснить странные на первый взгляд соотношения объёмов в химических реакциях. Для этого необходимо было допустить, что частицы простых газов могут состоять более чем из одного атома. Современная запись H₂ или O₂ тогда ещё не существовала в привычном нам виде, а сами слова «атом» и «молекула» использовались значительно менее строго, чем теперь. Поэтому формулировки Авогадро нельзя буквально переводить на язык современной химии, но его основная идея была именно молекулярной.

Признание пришло далеко не сразу. Представление о том, что два одинаковых атома могут образовывать устойчивую молекулу, противоречило распространённым тогда теориям химического сродства. Терминология Авогадро тоже была непростой, а сам он работал в относительной изоляции от крупнейших химических центров Франции, Британии, Германии и Швеции. В результате работа 1811 года десятилетиями оставалась гораздо менее влиятельной, чем можно было бы ожидать по её последующему значению.

В 1820 году Авогадро получил кафедру математической физики в Туринском университете. Из-за политических перемен кафедра вскоре была упразднена, а позднее восстановлена; в 1830-х годах Авогадро вернулся к университетскому преподаванию и продолжал его до 1850 года. Он занимался не только молекулярной теорией, но также электричеством, теплоёмкостью, физическими свойствами вещества и другими вопросами математической физики. Однако именно работа о газах пережила остальные направления его исследований.

Решающую роль в возвращении идей Авогадро в химию сыграл Станислао Канниццаро. В 1858 году, а затем на конгрессе химиков в Карлсруэ в 1860 году он показал, как гипотеза Авогадро помогает последовательно различать атомные и молекулярные массы. Сам Авогадро этого признания уже не увидел: он умер в Турине 9 июля 1856 года.

Позднее имя Авогадро оказалось связано ещё с одной фундаментальной величиной — числом частиц в моле вещества. Однако сам Авогадро этого числа не вычислял. Первые количественные оценки числа молекул появились позднее, а в начале XX века Жан Перрен предложил назвать соответствующую величину в честь Авогадро. В современной Международной системе единиц один моль содержит ровно 6,02214076 × 10²³ элементарных объектов. Так имя учёного оказалось связано не с числом, которое он измерил, а с идеей, сделавшей возможным переход от измеряемых объёмов и масс вещества к невидимому миру отдельных молекул.