อาเมเดโอ อาโวกาโดร

2.1. การเกิดและช่วงต้นของชีวิต

อาเมเดโอ อาโวกาโดร เกิดเมื่อวันที่ 9 สิงหาคม พ.ศ. 2319 ที่เมืองตูริน ซึ่งขณะนั้นเป็นส่วนหนึ่งของราชอาณาจักรซาร์ดิเนีย (ปัจจุบันคือประเทศอิตาลี) เขาเป็นบุตรของฟิลิปโป อาโวกาโดร (Filippo Avogadro) ทนายความและขุนนางผู้ดำรงตำแหน่งสำคัญในราชอาณาจักรซาร์ดิเนีย และมารดาชื่ออันนา แวร์เชลโลเน (Anna Vercellone) ครอบครัวของเขาเป็นตระกูลขุนนางจากปีเยมอนเต

2.2. การศึกษา

อาโวกาโดรเข้าศึกษาในสาขาวิชากฎหมายและปรัชญาที่มหาวิทยาลัย และได้รับปริญญาเอกด้านกฎหมายศาสนจักรในปี พ.ศ. 2339 ขณะอายุ 20 หรือ 21 ปี หลังจากนั้น เขาได้ประกอบอาชีพเป็นทนายความอยู่หลายปีเช่นเดียวกับบิดาของเขา อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่ 19 ประมาณปี พ.ศ. 2343 เขาเริ่มให้ความสนใจและศึกษาคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ด้วยตนเอง ซึ่งในเวลานั้นเรียกว่า "ปรัชญาเชิงบวก" (positive philosophy) ในปี พ.ศ. 2346 เขาได้นำเสนอผลงานทางวิชาการชิ้นแรกเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้าต่อสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งตูริน

2.3. อาชีพช่วงต้นและกิจกรรมทางวิชาการ

ในปี พ.ศ. 2349 อาโวกาโดรได้รับตำแหน่งเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยตูริน และในปี พ.ศ. 2352 เขาเริ่มสอนฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ที่โรงเรียนมัธยม (liceo) ในเมืองแวร์เชลลี ซึ่งเป็นที่ที่ครอบครัวของเขามีที่ดินและอาศัยอยู่ ต่อมาเขาได้เป็นศาสตราจารย์ด้านปรัชญาธรรมชาติที่มหาวิทยาลัยแวร์เชลลี

2.4. การทำงานเป็นศาสตราจารย์

ในปี พ.ศ. 2363 หลังจากที่พระเจ้านโปเลียนที่ 1 เสื่อมอำนาจและราชอาณาจักรซาร์ดิเนียได้รับการฟื้นฟูโดยมีตูรินเป็นเมืองหลวง อาโวกาโดรได้รับแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยตูริน ซึ่งนับเป็นตำแหน่งศาสตราจารย์คนแรกในสาขาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและฟิสิกส์คณิตศาสตร์ของอิตาลี อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2366 (หรือ พ.ศ. 2365 ตามบางแหล่งข้อมูล) เขาถูกปลดออกจากตำแหน่งเนื่องจากมีส่วนร่วมในขบวนการปฏิวัติเดือนมีนาคม พ.ศ. 2364 ทางมหาวิทยาลัยได้ประกาศอย่างเป็นทางการว่า "ยินดีอย่างยิ่งที่จะอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ผู้สนใจผู้นี้ได้พักผ่อนจากภาระการสอนอันหนักหน่วง เพื่อให้สามารถทุ่มเทความสนใจในการวิจัยของเขาได้ดียิ่งขึ้น" หลังจากนั้น อาโวกาโดรได้กลับมาสอนที่มหาวิทยาลัยตูรินอีกครั้งในปี พ.ศ. 2376 (หรือ พ.ศ. 2377 ตามบางแหล่งข้อมูล) และสอนต่ออีก 20 ปี จนกระทั่งเกษียณในปี พ.ศ. 2393

2.5. กิจกรรมทางการเมืองและงานราชการ

อาโวกาโดรมีบทบาทในขบวนการปฏิวัติที่เกิดขึ้นในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2364 ซึ่งเป็นการเคลื่อนไหวต่อต้านพระเจ้าวิกเตอร์ เอ็มมานูเอลที่ 1 แห่งซาร์ดิเนีย กษัตริย์แห่งราชอาณาจักรซาร์ดิเนีย ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เขาถูกปลดจากตำแหน่งศาสตราจารย์ในเวลาต่อมา แม้จะถูกปลดจากตำแหน่ง แต่เขายังคงมีส่วนร่วมในงานราชการ โดยดำรงตำแหน่งที่เกี่ยวข้องกับสถิติศาสตร์ อุตุนิยมวิทยา และมาตรวัด ซึ่งรวมถึงการนำระบบเมตริกมาใช้ในปีเยมอนเต นอกจากนี้ เขายังเป็นสมาชิกของสภาสูงสุดแห่งราชอาณาจักรว่าด้วยการศึกษาของประชาชนอีกด้วย ในปี พ.ศ. 2391 พระเจ้าชาลส์ อัลเบิร์ตแห่งซาวอย ได้พระราชทานรัฐธรรมนูญ (Statuto Albertino) ซึ่งบางประวัติศาสตร์ระบุว่าเป็นการหยุดยั้งการสนับสนุนนักปฏิวัติของอาโวกาโดร

2.6. ชีวิตส่วนตัว

ข้อมูลเกี่ยวกับชีวิตส่วนตัวของอาโวกาโดรมีไม่มากนัก แต่ดูเหมือนว่าเขาเป็นคนสุขุมและเคร่งศาสนา เขาแต่งงานกับเฟลิซิตา มัซเซ (Felicita Mazzé) ในปี พ.ศ. 2358 และมีบุตรธิดา 6 คน (บางแหล่งข้อมูลระบุว่า 7 คน) นอกจากนี้ เขายังเป็นที่ทราบกันว่าไม่ค่อยมีการติดต่อกับนักเคมีคนอื่น ๆ มากนัก และมีนิสัยชอบอ้างอิงผลงานของตนเองในบทความ ซึ่งอาจเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เขาไม่เป็นที่รู้จักในวงกว้างทั้งในและต่างประเทศในช่วงที่เขายังมีชีวิตอยู่

2.7. การเสียชีวิต

อาเมเดโอ อาโวกาโดร เสียชีวิตเมื่อวันที่ 9 กรกฎาคม พ.ศ. 2399 ที่เมืองตูริน ขณะมีอายุ 80 ปี

3.1. กฎของอาโวกาโดร

ในปี พ.ศ. 2354 อาโวกาโดรได้ตีพิมพ์บทความสำคัญชื่อ Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons (เรียงความว่าด้วยวิธีการกำหนดมวลสัมพัทธ์ของโมเลกุลธาตุของสสาร และสัดส่วนที่พวกมันเข้าร่วมในการรวมตัว) ในวารสารภาษาฝรั่งเศส Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire naturelle ซึ่งบทความนี้ได้นำเสนอสมมติฐานที่ภายหลังรู้จักกันในชื่อ กฎของอาโวกาโดร กฎนี้ระบุว่า ก๊าซที่มีปริมาตรเท่ากัน ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันเดียวกัน จะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน โดยหลักการนี้เป็นจริงสำหรับแก๊สอุดมคติ

อาโวกาโดรได้พัฒนาสมมติฐานนี้ขึ้นหลังจากที่โจเซฟ หลุยส์ เกย์-ลูสแซก ได้ตีพิมพ์กฎการรวมปริมาตรของแก๊สในปี พ.ศ. 2351 ซึ่งระบุว่าปริมาตรของแก๊สที่ทำปฏิกิริยากันจะอยู่ในอัตราส่วนจำนวนเต็มอย่างง่ายเสมอ อาโวกาโดรพยายามขยายแนวคิดนี้โดยเสนอว่าจำนวนอนุภาคของแก๊สก็ควรอยู่ในอัตราส่วนจำนวนเต็มอย่างง่ายเช่นกัน

3.2. การแยกแยะระหว่างอะตอมและโมเลกุล

ปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่อาโวกาโดรต้องแก้ไขคือความสับสนระหว่างแนวคิดเรื่องอะตอมและโมเลกุลในยุคนั้น จอห์น ดาลตัน นักเคมีชาวอังกฤษ ได้เสนอทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่ในปี พ.ศ. 2346 โดยเชื่อว่าแก๊สที่ประกอบด้วยธาตุชนิดเดียวจะประกอบขึ้นจากอะตอมเดี่ยว ๆ อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีของดาลตันไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์บางอย่างได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิกิริยาระหว่างแก๊ส เช่น การที่แก๊สไฮโดรเจน 2 ปริมาตรทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจน 1 ปริมาตร แล้วได้ไอน้ำ 2 ปริมาตร ซึ่งหากอ้างอิงตามแนวคิดของดาลตัน (H + O → HO) จะไม่สอดคล้องกับอัตราส่วนปริมาตร 2:1:2 ที่สังเกตได้จากการทดลอง

อาโวกาโดรได้เสนอการแยกแยะที่ชัดเจนระหว่างอะตอมและโมเลกุล โดยระบุว่าแก๊สประกอบด้วยโมเลกุล และโมเลกุลเหล่านี้ประกอบขึ้นจากอะตอม ยกตัวอย่างเช่น แก๊สไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน ไม่ได้อยู่ในรูปของอะตอมเดี่ยว แต่เป็นโมเลกุลอะตอมคู่ (เช่น H₂, O₂, N₂) ด้วยแนวคิดนี้ ปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนและออกซิเจนจึงสามารถอธิบายได้เป็น 2H₂ + O₂ → 2H₂O ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดลองอย่างสมบูรณ์

แม้ว่าอาโวกาโดรจะไม่ได้ใช้คำว่า "อะตอม" อย่างตรงไปตรงมาในงานเขียนของเขา เนื่องจากคำว่า "อะตอม" และ "โมเลกุล" มักใช้สลับกันในยุคนั้น แต่เขาเชื่อว่ามี "โมเลกุล" สามประเภท ซึ่งรวมถึง "โมเลกุลธาตุ" (ซึ่งก็คืออะตอมในปัจจุบันของเรา) การแยกแยะนี้ถือเป็นหนึ่งในผลงานที่สำคัญที่สุดของเขา นอกจากนี้ เขายังให้ความสำคัญกับการนิยามมวล ซึ่งแตกต่างจากน้ำหนักอีกด้วย

ในปี พ.ศ. 2354 เขาได้เสนอสูตรโมเลกุลที่ถูกต้องสำหรับสารประกอบหลายชนิด เช่น น้ำ กรดไนตริก กรดไนตรัส แอมโมเนีย คาร์บอนมอนอกไซด์ และไฮโดรเจนคลอไรด์ และในปี พ.ศ. 2357 เขาได้เสนอสูตรโมเลกุลสำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดซัลไฟด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และไฮโดรเจนซัลไฟด์ เขายังได้ประยุกต์ใช้กฎของเขาในการคำนวณน้ำหนักอะตอมของโลหะ 17 ชนิดอีกด้วย

3.3. ค่าคงที่อาโวกาโดร

เพื่อเป็นเกียรติแก่ผลงานของอาโวกาโดรในทฤษฎีโมเลกุล จำนวนโมเลกุลต่อโมลของสารจึงถูกตั้งชื่อว่า ค่าคงที่อาโวกาโดร (N_A) ซึ่งมีค่าประมาณ 6.02214076 × 10²³ ค่าคงที่นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการคำนวณผลลัพธ์ของปฏิกิริยาเคมี ทำให้นักเคมีสามารถกำหนดปริมาณสารที่ผลิตได้จากปฏิกิริยาที่กำหนดได้อย่างแม่นยำสูง

โยฮันน์ โยเซฟ ลอชมิดต์ (Johann Josef Loschmidt) เป็นคนแรกที่คำนวณค่าของค่าคงที่อาโวกาโดร ซึ่งเป็นจำนวนอนุภาคในหนึ่งโมล บางครั้งในประเทศที่ใช้ภาษาเยอรมันจะเรียกว่า "เลขลอชมิดต์" (Loschmidt number) แม้ว่าปัจจุบัน "ค่าคงที่ลอชมิดต์" จะมีความหมายอื่นไปแล้ว

3.4. งานเขียนสำคัญ

อาโวกาโดรเป็นนักเขียนที่มีผลงานมากมายในสาขาวิทยาศาสตร์ เขาตีพิมพ์บทความสำคัญหลายชิ้น รวมถึง:

• ในปี พ.ศ. 2354 บทความชื่อ Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons (เรียงความว่าด้วยวิธีการกำหนดมวลสัมพัทธ์ของโมเลกุลธาตุของสสาร และสัดส่วนที่พวกมันเข้าร่วมในการรวมตัว) ซึ่งเป็นที่มาของสมมติฐานของเขา
• ในปี พ.ศ. 2358 บทความชื่อ Mémoire sur les masses relatives des molécules des corps simples, ou densités présumées de leur gaz, et sur la constitution de quelques-uns de leur composés, pour servir de suite à l'Essai sur le même sujet, publié dans le Journal de Physique, juillet 1811 (บันทึกว่าด้วยมวลสัมพัทธ์ของโมเลกุลของสสารอย่างง่าย หรือความหนาแน่นที่คาดการณ์ของแก๊ส และองค์ประกอบของสารประกอบบางชนิด เพื่อเป็นภาคต่อของเรียงความในหัวข้อเดียวกันที่ตีพิมพ์ในวารสารฟิสิกส์ เดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2354) ซึ่งเกี่ยวกับความหนาแน่นของแก๊ส
• ในปี พ.ศ. 2364 เขาตีพิมพ์บทความอีกสองชิ้น ได้แก่ Nouvelles considérations sur la théorie des proportions déterminées dans les combinaisons, et sur la détermination des masses des molécules des corps (ข้อพิจารณาใหม่ว่าด้วยทฤษฎีสัดส่วนที่กำหนดในการรวมตัว และการกำหนดมวลของโมเลกุลของสสาร) และ Mémoire sur la manière de ramener les composès organiques aux lois ordinaires des proportions déterminées (บันทึกว่าด้วยวิธีการหาองค์ประกอบอินทรีย์ตามกฎปกติของสัดส่วนที่กำหนด)
• ระหว่างปี พ.ศ. 2380 ถึง พ.ศ. 2384 เขาได้รวบรวมผลงานของเขาในหนังสือ 4 เล่มชื่อ Fisica dei corpi ponderabili, ossia Trattato della costituzione materiale de' corpi (ฟิสิกส์ของวัตถุที่มีน้ำหนัก หรือบทความว่าด้วยโครงสร้างทางวัตถุของสสาร)

3.5. สาขาการวิจัยอื่นๆ

นอกจากผลงานที่โดดเด่นเกี่ยวกับแก๊สและโมเลกุลแล้ว อาโวกาโดรยังได้ทำการวิจัยและเขียนบทความในสาขาอื่น ๆ อีกมากมาย เช่น ไฟฟ้า การกลั่นของเหลว ความร้อนจำเพาะ ปรากฏการณ์คาปิลลารี การขยายตัวทางความร้อน และปริมาตรอะตอม

4.1. การยอมรับช่วงต้นและการเพิกเฉย

ทฤษฎีของอาโวกาโดรไม่ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากประชาคมวิทยาศาสตร์ และไม่ได้รับการยอมรับในทันที สาเหตุหนึ่งเป็นเพราะรูปแบบการเขียนบทความของเขาที่อาจจะเข้าใจยาก เนื่องจากภูมิหลังทางกฎหมายของเขาเอง นอกจากนี้ อ็องเดร-มารี อ็องแปร์ (André-Marie Ampère) นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ก็ได้เสนอทฤษฎีที่คล้ายคลึงกันอย่างอิสระในอีกสามปีต่อมา (ประมาณปี พ.ศ. 2356) ในบทความชื่อ Sur la détermination des proportions dans lesquelles les corps se combinent d'après le nombre et la disposition respective des molécules dont leurs particules intégrantes sont composées (ว่าด้วยการกำหนดสัดส่วนที่สสารรวมตัวกันตามจำนวนและการจัดเรียงของโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นอนุภาคสมบูรณ์ของพวกมัน) แต่ทฤษฎีของอ็องแปร์ก็ได้รับการเพิกเฉยเช่นเดียวกัน

4.2. การประเมินใหม่และการยอมรับ

การประเมินใหม่และการยอมรับในผลงานของอาโวกาโดรเกิดขึ้นภายหลังการเสียชีวิตของเขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสี่ปีให้หลังในปี พ.ศ. 2403 ที่การประชุมนานาชาติคาร์ลสรูเอ (Karlsruhe Congress) ซึ่งมีหัวข้อหลักเกี่ยวกับการกำหนดมาตรฐานน้ำหนักอะตอมและน้ำหนักโมเลกุล

สตานิสลาโอ คันนิตซาโร (Stanislao Cannizzaro) นักเคมีชาวอิตาลี ได้นำเสนอบทความของเขาในปี พ.ศ. 2401 ชื่อ Sunto di un corso di Filosofia Chimica fatto nella Reale Università di Genova (สรุปหลักสูตรปรัชญาเคมีที่มหาวิทยาลัยเจนัว) และได้นำเสนอผลงานวิจัยของเขาเกี่ยวกับกฎของอาโวกาโดรในการประชุมคาร์ลสรูเอ ซึ่งทำให้ทฤษฎีของอาโวกาโดรเริ่มได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง คันนิตซาโรได้อธิบายว่าความขัดแย้งที่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นกับสารอนินทรีย์บางชนิดนั้นเป็นผลมาจากการการแตกตัวของโมเลกุลที่อุณหภูมิเฉพาะ และกฎของอาโวกาโดรไม่เพียงแต่กำหนดมวลโมเลกุลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมวลอะตอมด้วย

การศึกษาของชาลส์ เฟรเดริก เกอร์ฮาร์ดต์ (Charles Frédéric Gerhardt) และออกุสต์ ลอรองต์ (Auguste Laurent) ในสาขาเคมีอินทรีย์ ก็มีส่วนช่วยแสดงให้เห็นว่ากฎของอาโวกาโดรอธิบายได้ว่าทำไมปริมาณโมเลกุลที่เท่ากันในแก๊สจึงมีปริมาตรเท่ากัน นอกจากนี้ รูดอล์ฟ เคลาซิอุส (Rudolf Clausius) ด้วยทฤษฎีจลน์ของแก๊สที่เสนอในปี พ.ศ. 2400 ได้ให้หลักฐานเพิ่มเติมสนับสนุนกฎของอาโวกาโดร และยาโกบัส เฮ็นริกุส ฟันต์ ฮอฟฟ์ (Jacobus Henricus van 't Hoff) ก็แสดงให้เห็นว่าทฤษฎีของอาโวกาโดรยังคงใช้ได้กับสารละลายเจือจางอีกด้วย

ในปี พ.ศ. 2454 มีการจัดประชุมที่ตูรินเพื่อรำลึกถึงวาระครบรอบหนึ่งร้อยปีของการตีพิมพ์บทความคลาสสิกของอาโวกาโดรในปี พ.ศ. 2354 โดยมีพระเจ้าวิกเตอร์ เอ็มมานูเอลที่ 3 แห่งอิตาลี เสด็จเข้าร่วม ซึ่งเป็นการยอมรับถึงคุณูปการอันยิ่งใหญ่ของอาโวกาโดรต่อวิชาเคมี

5.1. การมีส่วนร่วมในการพัฒนาวิทยาศาสตร์

อาโวกาโดรได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งทฤษฎีอะตอม-โมเลกุล ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของวิชาเคมีและฟิสิกส์สมัยใหม่ กฎของอาโวกาโดรเป็นกฎพื้นฐานที่สำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งมักจะถูกสอนในการศึกษาวิชาเคมีเบื้องต้น และเป็นรากฐานในการคำนวณแก๊สอุดมคติในวิทยาศาสตร์ยุคใหม่ นอกจากนี้ เขายังได้มอบแนวคิดที่ว่าการคำนวณจำนวนอนุภาคมีความสำคัญในสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องกับแก๊ส

5.2. การระลึกถึงและการเชิดชู

เพื่อเป็นการระลึกถึงและเชิดชูเกียรติแก่อาเมเดโอ อาโวกาโดร ผลงานและชื่อของเขาได้ถูกนำไปตั้งเป็นชื่อของแนวคิดทางวิทยาศาสตร์และสิ่งอื่น ๆ อีกมากมาย เช่น:

• ค่าคงที่อาโวกาโดร (N_A) ซึ่งเป็นค่าคงที่พื้นฐานในวิชาเคมีและฟิสิกส์
• กฎของอาโวกาโดร
• อาโวกาโดรไรต์ (Avogadrite) ซึ่งเป็นแร่ชนิดหนึ่ง
• หลุมอุกกาบาตอาโวกาโดร บนดวงจันทร์