“Aynı sıcaklık ve basınçta olmaları koşuluyla, eşit hacimdeki farklı gazlar, eşit sayıda molekül içerirler.”. Bugün “Avogadro Yasası” olarak bilinen, Amadeo Avogadro’nun bu kuramı diğer bilim insanlarınca uzun yıllar boyunca inatla reddedildi ve ancak ölümünden yıllar sonra kabul edildi. Avogadro, elementlerin atomlar biçiminde değil, molekül formunda var olduklarını fark eden ilk bilim insanıdır.
Amedeo Avogadro, 9 Ağustos 1776’da İtalya’nın Torino kentinde doğdu. Ailesi aristokrattı. Tam adı Kont Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e di Cerreto olan Amedeo Avogadro, ünvanını yargıç ve senatör olan babası Kont Filippo’dan aldı. Hukuk eğitimi alarak aile geleneğini sürdürmesine rağmen, bilim ona entelektüel açıdan daha heyecan verici göründü. Özellikle matematikten ve fizikten adeta büyülenmişti. Zamanının büyük kısmını bu alanlarla ilgili konuları incelemeye ayırdı ve matematiksel fizik profesörü Vassalli Eandi’yle çalıştı.
Avogadro, 1803 yılında, tuz çözeltilerinin elektriksel davranışını ele alan ilk bilimsel çalışmasını yayınladı. 1806 yılında, otuz yaşına geldiğinde, kesin bir karar vererek avukatlığı bıraktı ve Torino’da bir lisede matematik ve fizik öğretmeni olarak çalışmaya başladı. 1820’de, Torino Üniversitesi’nde matematiksel fizik profesörü oldu. 1800’lü yılların başında, bilim insanlarının bugün atom ve molekül dediğimiz parçacıklarla ilgili bilgileri ve düşünceleri oldukça sınırlı ve çoğunlukla yanlıştı. Avogadro, maddenin bu temel parçacıklarının nasıl davrandığını ve kimyasal bileşikler oluşturmak için nasıl bir araya geldiğini bulmakla yakından ilgilendi ve iki önemli bilim insanının çalışmalarını inceledi:
John Dalton’un Atom Teorisi
John Dalton, 1808’de, tüm maddelerin atomlardan oluştuğunu öne süren atom teorisini yayımladı. Ayrıca, bir elementin tüm atomlarının özdeş olduğunu ve farklı elementlerin atomlarının farklı kütlelere sahip olduğunu belirtti. Bu görüşleriyle Dalton kimyayı yeni bir düzeye taşırken, aynı zamanda, bileşikleri oluşturan elementlerin nasıl bir araya geldiği konusunda da hatalar yaptı. Örneğin, suyun bir hidrojen atomundan ve bir oksijen atomundan oluştuğunu ileri sürdü ve HO olarak yazdı. Bugün, suyun, her oksijen için iki hidrojen içerdiğini biliyoruz ve H2O olarak yazıyoruz.
Louis Joseph Gay-Lussac’ın Yasası
1809’da, Fransız kimyacı Louis Joseph Gay-Lussac, ünlü “gazların hacimlerinin birleşme yasası”nı yayınladı. İki litre hidrojen gazının bir litre oksijen gazı ile reaksiyona girdiğinde iki litre su oluşturduğunu fark etmişti. Tepkime yapan gazlar, basit hacim oranlarında tepki gösteriyordu.
Avogadro’nun Yasası
1811’de Avogadro, Fransız “Journal de Physique” dergisinde bir makale yayınladı. Gay-Lussac’ın gaz reaksiyonlarına dair gözlemlerinin en iyi açıklamasının, “aynı sıcaklık ve basınçtaki tüm gazların eşit hacimlerinin eşit sayıda molekül içerdiği” biçiminde olabileceğini söylüyordu.
Avogadro’ya göre, iki litre hidrojen gazının bir litre oksijen gazı ile reaksiyona girdiğinde, iki litre su oluşturmasının nedeni, parçacıklar azaldığı için hacmin azalmasıydı. Bu nedenle kimyasal reaksiyon şöyle olmalıydı:
2 H2 (gaz) + O2 (gaz) → 2 H2O (gaz)
Bu reaksiyonda, üç parçacık (iki hidrojen molekülü ve bir oksijen molekülü) bir araya gelerek iki su parçacığı oluşturmak için bir araya gelirler… veya 200 parçacık 100 parçacıkla reaksiyona girerek 200 parçacık oluşturur veya 2 milyon parçacık 1 milyon parçacıkla reaksiyona girerek 2 milyon parçacık oluşturur. Gözlemlenebilir olan etki, reaksiyondan sonra, hidrojen ve oksijen gazları, H2O haline geldiği zaman, gaz hacminin, başlangıç hacminin üçte ikisine düşmesiydi.
Bu gözlem sonucunda Avogadro, elementlerin, bireysel atomlar yerine moleküller olarak var olabileceğini düşünen ilk bilim insanı oldu. Çevremizdeki oksijenin, iki oksijen atomunun bağlı olduğu bir molekül olarak var olduğunu fark etmişti. Oysa, Dalton gibi diğer bilim insanları, tüm elementlerin tek atom olarak varlıklarını sürdürdüklerine, yalnızca bileşiklerin molekül oluşturabileceğine inanıyorlardı.
1815’te, Avogadro, “Journal de Physique”de, atomların kütlelerini, bileşimlerini ve gaz öz kütlelerini (yoğunluklarını) tartışan yeni bir makale yayınladı. 1821’de, Torino Üniversitesi’nde matematiksel fizik profesörü olarak çalışırken, atomların kütleleri ve kombinasyon oranları üzerine yeni bir makale yayınladı. 1837 – 1841 yılları arasında, maddenin fiziğini ayrıntılı olarak inceleyen çalışmaları dört cilde ulaştı.
Avogadro’nun buluşları, 1856 yılındaki ölümünden dört yıl sonra, Stanislao Cannizarro’nun 1860’daki Karlsruhe Konferansı’nda sunmasına kadar neredeyse tamamen göz ardı edildi. Bu konferans, atomlar, moleküller ve onların kitleleri hakkında var olan bilimsel karışıklığı düzeltmek için yapılmıştı. Cannizarro’nun Avogadro’nun çalışmalarını sunmasından sonra bile, tüm bilim insanlarınca kabul görmesi ve bilim alanlarında “Avogadro Yasası” olarak yer alması için bir on yıl daha geçmesi gerekti.
Avogadro’nun çalışmalarının kolay kabul görmemesinin birkaç nedeni vardır: Öncelikle, çalışmalarını ısrarla az sayıda okuyucuya sahip “Journal de Physique”de yayınlaması nedeniyle geniş bir kitleye ulaşamadı. John Dalton ve Jöns Jacob Berzelius gibi zamanının tanınmış bilim insanlarının teorileri de, Avogadro’nun çalışmalarıyla çatışıyordu. Ayrıca, Leonardo da Vinci ve Galileo’nun ülkesi İtalya, artık bilimsel buluş üreten bir ülke olarak görülmüyordu. Bunu fark eden Alessandro Volta, çalışmalarını başka ülkelerdeki bilim insanlarına tanıtmak için İtalya’dan ayrıldı. Avogadro ise İtalya’da kaldı ve Volta’nın yaptığı gibi yabancı bilim insanlarıyla temas kurmadı.
Kaynakça:
– Mario Morselli, “Amedeo Avogadro: A Scientific Biography”, Springer.
Yazar: Oben Güney Saraçoğlu