Ясно, що така властивість води пов'язано якимось чином з її внутрішньою будовою. Або чому, наприклад, ми відчуваємо запахи різних кольорів на далекій відстані? Розмірковуючи над подібними питаннями, Демокріт прийшов до переконання, що тіла тільки здаються нам суцільними, насправді вони складаються з найдрібніших частинок.
У різних тел ці частинки різні за своєю формою, але вони настільки малі, що побачити їх неможливо. Тому-то будь-яке тіло і здається нам суцільним. Припущення, що всі тіла в світі: і земля, і тварини, і рослини, і повітря, і сама людина - побудовані з невидимих частинок, дуже просто пояснював раніше незрозумілі явища природи.
Справді, якщо вода не є суцільним тілом, а складається з «водяних» частинок, то не представляє особливих труднощів пояснити її перетворення в пару. Коли кипляча вода перетворюється в пар, то це означає, що частинки води відриваються від її поверхні і відлітають в повітря, вже не з'єднуючись один з одним, як це було в воді. Так само легко можна пояснити і те, чому ми відчуваємо запахи різних кольорів. Від запашних речовин, що знаходяться в кольорах, відриваються і розлітаються в повітрі окремі невидимі частинки.
Ці частинки викликають відчуття запаху. До думки про такий будову навколишніх тіл Демокріт приходив і іншим шляхом. Розмірковуючи над питанням, що буде, якщо ми почнемо ділити яку-небудь речовину, скажімо ту ж воду, на все більш дрібні частини, він мимоволі замислювався над тим, чи зможемо ми продовжувати цей поділ безмежно. Ні, відповідав філософ, якщо ділити воду досить довго на все більш і більш дрібні крапельки, то ми отримаємо нарешті такі частинки води, які далі вже ділити буде не можна. Демокріт назвав ці дрібні, неподільні далі частинки, з яких складаються вода і всі інші тіла, атомами, що по-грецьки означає «неподільні».
Ось як сформулював він своє вчення про атомах: «Ніщо не існує, крім атомів і порожнього простору. Все інше є думка. Солодке існує тільки в думці, в думці існує тепло, холод, кольори ...
Атоми нескінченні в числі і нескінченно різні але формі ». «Різниця всіх предметів залежить від відмінності їх атомів в числі, розміром, формою і порядку; якісного відмінності атомів немає ». У 1647 р француз П'єр Гассенді видав книгу, в якій розвинув далі вчення Демокріта.
Він спробував пояснити, яким саме чином можуть виникати і виникають в світі мільйони різноманітних тел природи. Для цього, стверджував він, не потрібно великої кількості різних атомів. Адже атоми - це все одно, що будівельний матеріал для будинків. З трьох різних видів будівельних матеріалів - цегли, дощок і колод - можна побудувати величезну кількість найрізноманітніших будинків.
Точно так же з декількох десятків різних атомів природа може створити багато тисяч найрізноманітніших тел. При цьому в кожному тілі різні атоми з'єднуються в невеликі групи. Ці групи Гассенди назвав молекулами, т. Е. «Массочкамі» (від латинського слова «молес» - маса). Молекули різних тел відрізняються один від одного числом що входять в них атомів і видом ( «сортом») цих атомів. Неважко здогадатися, що з кількох десятків різних атомів можна створити величезну кількість різних їх комбінацій - молекул.
Ось чому таке велике розмаїття оточуючих нас тіл. Однак багато ще в поглядах Гассенди було помилково. Так, він вважав, що є особливі атоми тепла, холоду, смаку і запаху. Як і інші вчені того часу, він не міг повністю звільнитися від впливу Арістотеля, від визнання його нематеріальних елементів. У творах М. В. Ломоносова, великого просвітителя і засновника науки вУкаіни, містяться вже інші думки, які отримали підтвердження на досвіді багато пізніше.
Ломоносов пише, що молекула може бути однорідною і різнорідною. У першому випадків молекули групуються однорідні атоми. У другому - молекула складається з атомів, відмінних один від одного. Якщо яке-небудь тіло складено з однорідних молекул, то це тіло треба вважати простим. Навпаки, якщо тіло складається з молекул, побудованих з різних атомів, таке тіло Ломоносов називає змішаним.
Тепер ми добре знаємо, що різні тіла природи мають саме таку будову. Справді, візьмемо, наприклад, газ кисень: у кожної його молекулі міститься по два однакових атома кисню. Це - молекула простого речовини. Якщо ж атоми, складові молекули, різні, - це вже «змішане», складне хімічне з'єднання. Молекули такого з'єднання складаються з атомів тих хімічних елементів, які входять до складу цього з'єднання.
Наприклад, молекула води складається з одного атома кисню і двох атомів водню. Можна сказати й інакше - кожне просте речовина побудовано з атомів одного хімічного елемента; складна речовина включає. в себе атоми двох і більше елементів. Таким чином, поняття складного речовини відповідає молекула, що складається з різних атомів.
Проста речовина будується з молекул, що складаються з однакових атомів. Багато вчених дуже довго «не вірили в атоми». Один з них писав ще в самому кінці минулого століття, що через кілька десятиліть атоми «вдасться розшукати лише в пилу бібліотек». Зараз подібні судження здаються смішними. Ми знаємо тепер настільки величезне число подробиць про «життя» атома, що сумніватися в його існуванні все одно, що ставити під сумнів реальність Чорного моря.
Звичайно, докази існування атома прийшли не відразу, але противники атома були "покладені на обидві лопатки» вже тоді, коли вдалося «зважити» атом. Відносні ваги атомів визначили хіміки. Спочатку за одиницю атомної ваги був прийнятий вага атома водню.
Атомний вагу азоту дорівнював приблизно 14, кисню - 16, хлору-35,5 ... Так як кисневі сполуки найбільш поширені, то згодом був зроблений дещо інший вибір відносних одиниць атомної ваги, в яких число 16,000 приписувалося кисню. Атомний вагу водню виявився рівним в цій шкалі 1,008. Поруч цікавих дослідів фізикам вдалося виміряти абсолютний вагу атомів. Так як відносні ваги відомі, то для цього достатньо було виміряти в грамах вагу атома будь-якого одного речовини, наприклад водню. Зрозуміло, фізики не виготовляли ваг, на які можна покласти один атом і врівноважити його гирькою.
Вага атома визначався непрямими вимірами. Наприклад, за допомогою електронного мікроскопа або рентгенівських променів можна виміряти величину обсягу (що припадає на одну молекулу). З іншого боку, щільність речовини встановлюється простими вимірами. Якщо помножити щільність на обсяг, то буде знайдена маса молекули в грамах.
Маса атома з атомним вагою, рівним одиниці, виявилася рівною m0 = 1,66-10-24 р Щоб отримати вага атома в грамах, треба помножити відносний атомний вага на m0. Уявити собі трохи цієї величини можна, якщо уявити, що у кожної людини на земній кулі (а населення Землі більше двох мільярдів) ви запитаєте по мільярду атомів. Скільки речовини зберете ви таким чином? Всього кілька мільйонних часток грама. Або таке порівняння: земну кулю в стільки ж разів важче яблука, у скільки разів яблуко важче атома водню.
Зворотній величина від m0 носить назву числа Авогадро: Це величезне число має наступний важливий сенс. Візьмемо речовина в такій кількості, щоб число грамів його ваги дорівнювало відносного вазі атома або молекули М. Така кількість називається 1 грам-атом або 1 грам-молекула (часто для стислості замість грам-молекула кажуть «моль»). Вага молекули в грамах дорівнює М * m0. Тому число молекул в грам-молекулі будь-якої речовини дорівнює числу Авогадро.