Джон Далтън(6 септември 1766 – 27 юли 1844) е самообразуващ се английски провинциален учител, химик, метеоролог, натуралист и квакер. Един от най-известните и уважавани учени на своето време, станал широко известен с новаторската си работа в различни области на знанието. Той е първият (1794 г.), който прави изследвания и описва дефект на зрението, от който самият той страда - цветна слепота, по-късно наречена цветна слепота в негова чест; открива закона за парциалните налягания (закон на Далтон) (1801 г.), закона за равномерното разширение на газовете при нагряване (1802 г.), закона за разтворимостта на газовете в течности (закона на Хенри-Далтон). Създава закона за множествените съотношения (1803 г.), открива явлението полимеризация (използвайки примера на етилен и бутилен), въвежда понятието „атомно тегло“, е първият, който изчислява атомните тегла (маса) на редица елементи и съставиха първата таблица на техните относителни атомни тегла, като по този начин поставиха основата на атомната теория за структурата на материята.
Професор в Манчестърския колеж, Оксфордския университет (1793 г.), член на Френската академия на науките (1816 г.), президент на Манчестърското литературно и философско дружество (от 1817 г.), член на Кралското общество на Лондон (1822 г.) и Кралското общество на Единбург (1835), лауреат на Кралския медал (1826).
Младост
Джон Далтън е роден в семейство на квакери в Игълсфийлд, окръг Къмбърланд. Син на шивач, едва на 15-годишна възраст той започва да учи с по-големия си брат Джонатан в училище за квакери в близкия град Кендал. До 1790 г. Далтън повече или по-малко е решил бъдещата си специалност, избирайки между право и медицина, но плановете му са посрещнати без ентусиазъм - родителите му дисиденти са категорично против обучението в английски университети. Далтън трябваше да остане в Кендал до пролетта на 1793 г., след което се премести в Манчестър, където се срещна с Джон Гоу, сляп философ-ерудит, който му предаде голяма част от научните си знания в неформална обстановка. Това позволи на Далтън да получи позиция като преподавател по математика и природни науки в New College, несъгласна академия в Манчестър. Той остава на тази позиция до 1800 г., когато влошаващото се финансово състояние на колежа го принуждава да подаде оставка; Започва да преподава частно по математика и природни науки.
В младостта си Далтън е тясно свързан с известния протестант от Игълсфийлд Елиху Робинсън, професионален метеоролог и инженер. Робинсън вдъхна на Далтън интерес към различни проблеми на математиката и метеорологията. По време на живота си в Кендал Далтън събира решения на проблемите, които разглежда в книгата "Дневниците на дамите и господата", а през 1787 г. започва да води собствен метеорологичен дневник, в който за 57 години записва повече от 200 000 наблюдения. През същия период Далтън преработва теорията за атмосферната циркулация, предложена преди това от Джордж Хадли. Първата публикация на учения беше наречена „Метеорологични наблюдения и експерименти“, тя съдържаше зародишите на идеи за много от бъдещите му открития. Но въпреки оригиналността на неговия подход, научната общност не обърна особено внимание на произведенията на Далтън. Далтън посвещава втората си голяма работа на езика; тя е публикувана под заглавието „Особености на английската граматика“ (1801).
Цветна слепота
Здравият човек ще види тук числата 44 или 49, но човек с дейтеранопия, като правило, няма да види нищо
През половината от живота си Далтън нямаше представа, че има нещо нередно със зрението му. Учи оптика и химия, но открива дефекта си благодарение на страстта си към ботаниката. Фактът, че не можеше да различи синьо цвете от розово, той отдаде на объркване в класификацията на цветята, а не на недостатъците на собственото си зрение. Той забеляза, че цветето, което през деня, на светлината на слънцето, беше небесносиньо (или по-скоро цветът, който той смяташе за небесносиньо), изглеждаше тъмночервено на светлината на свещ. Той се обърна към околните, но никой не видя такава странна трансформация, с изключение на брат му. Така Далтън разбира, че има нещо нередно със зрението му и че този проблем е наследен. През 1794 г., веднага след пристигането си в Манчестър, Далтън е избран за член на Манчестърското литературно и философско общество (Lit & Phil) и няколко седмици по-късно публикува статия, озаглавена „Необичайни случаи на цветово възприятие“, където обяснява теснотата на цвета възприятие на някои хора чрез обезцветяване на течната субстанция на окото. След като описа това заболяване със собствения си пример, Далтън привлече вниманието на хора, които до този момент не бяха осъзнали, че го имат. Въпреки че обяснението на Далтън беше поставено под съмнение приживе, задълбочеността на неговите изследвания на собствената му болест беше толкова безпрецедентна, че терминът "цветна слепота" стана здраво свързан с болестта. През 1995 г. са проведени изследвания върху запазеното око на Джон Далтън, при които се оказва, че той страда от рядка форма на цветна слепота - протанопия. В този случай окото не може да разпознае червени, зелени и зелено-сини цветове. В допълнение към виолетовото и синьото, той обикновено можеше да разпознае само един цвят - жълто, и пише за това така:
Тази част от картината, която другите наричат червена, ми изглежда като сянка или просто лошо осветена. Оранжевото, зеленото и жълтото изглежда са нюанси на един и същи цвят, вариращи от интензивно до бледожълто.Тази работа на Далтън беше последвана от дузина нови, посветени на различни теми: цвета на небето, причините за източници на прясна вода, отражението и пречупването на светлината, както и причастия в английския език.
Развитие на атомистичната концепция
През 1800 г. Далтън става секретар на Манчестърското литературно и философско общество, след което представя редица доклади под общото заглавие „Експерименти“, посветени на определянето на състава на газовите смеси, налягането на парите на различни вещества при различни температури във вакуум и във въздуха, изпарението на течности и топлинното разширение на газовете. Четири такива статии са публикувани в Докладите на обществото през 1802 г. Особено забележително е въведението към второто произведение на Далтън:
Едва ли има съмнение относно възможността за преминаване на всякакви газове и техните смеси в течно състояние, просто трябва да приложите подходящо налягане към тях или да намалите температурата, до разделяне на отделни компоненти.След като описва експерименти за установяване на налягането на парите на водата при различни температури, вариращи от 0 до 100 °C, Далтън продължава да обсъжда налягането на парите на шест други течности и заключава, че промяната в налягането на парите е еквивалентна за всички вещества за същата промяна в температура.
В четвъртата си работа Далтън пише:
Не виждам обективни причини да считам за неправилен факта, че всеки два газа (еластична среда) с еднакво начално налягане се разширяват еднакво при промяна на температурата. Въпреки това, за всяко дадено разширение на живачни пари (нееластична среда), разширението на въздуха ще бъде по-малко. По този начин общ закон, който би описал природата на топлината и нейното абсолютно количество, трябва да бъде извлечен от изучаването на поведението на еластичните среди. Газови закониЖозеф Луис Гей-Люсак
Така Далтън потвърждава закона на Гей-Люсак, публикуван през 1802 г. В рамките на две или три години след като прочете статиите си, Далтън публикува редица трудове на подобни теми, като абсорбцията на газове от вода и други течности (1803); В същото време той постулира закона за парциалните налягания, известен като закон на Далтон.
За най-важни от всички трудове на Далтън се смятат тези, свързани с атомистичната концепция в химията, с която името му се свързва най-пряко. Предполага се (от Томас Томсън), че тази теория е разработена или от изследвания на поведението на етилен и метан при различни условия, или от анализ на азотен диоксид и монооксид.
Проучване на лабораторните бележки на Далтън, открити в архивите на Lit & Phil, предполага, че докато е търсил обяснение за закона за множеството съотношения, ученият се е доближавал все повече и повече до разглеждането на химичното взаимодействие като елементарен акт на комбиниране на атоми с определени маси . Идеята за атомите постепенно нараства и става все по-силна в главата му, подкрепена от експериментални факти, получени от изследването на атмосферата. Първите наченки на тази идея могат да бъдат намерени в самия край на неговата статия за абсорбцията на газове (написана на 21 октомври 1803 г., публикувана през 1805 г.). Далтън пише:
Защо водата не запазва формата си като всеки газ? След като посветих много време на решаването на този проблем, не мога да дам подходящ отговор с пълна увереност, но съм сигурен, че всичко зависи от теглото и броя на микрочастиците в веществото. Определяне на атомни теглаСписък на химичните символи на отделните елементи и техните атомни тегла, съставен от Джон Далтън през 1808 г. Някои от символите, използвани за представяне на химически елементи по това време, датират от ерата на алхимията. Този списък не може да се счита за "Периодична таблица", тъй като не съдържа повтарящи се (периодични) групи от елементи. Някои от веществата не са химични елементи, например вар (позиция 8 вляво). Далтън изчислява атомното тегло на всяко вещество по отношение на водорода като най-лекото, завършвайки списъка си с живака, на който погрешно е определено атомно тегло, по-голямо от това на оловото (точка 6 вдясно)
Различни атоми и молекули в книгата на Джон Далтън Нов курс по химическа философия (1808).
За да визуализира своята теория, Далтън използва собствената си система от символи, също представена в Новия курс по химическа философия. Продължавайки изследванията си, Далтън след известно време публикува таблица на относителните атомни тегла на шест елемента - водород, кислород, азот, въглерод, сяра, фосфор, приемайки масата на водорода равна на 1. Имайте предвид, че Далтън не описва метода с които той определя относителните тегла, но в неговите бележки от 6 септември 1803 г. намираме таблица за изчисляване на тези параметри въз основа на данни от различни химици за анализ на вода, амоняк, въглероден диоксид и други вещества.
Изправен пред проблема с изчисляването на относителния диаметър на атомите (от които ученият смяташе, че са съставени всички газове), Далтън използва резултатите от химически експерименти. Приемайки, че всяка химическа трансформация винаги се случва по най-простия път, Далтън стига до извода, че химическа реакция е възможна само между частици с различно тегло. От този момент нататък концепцията на Далтон престава да бъде просто отражение на идеите на Демокрит. Разширяването на тази теория към веществата доведе изследователя до закона за множествените съотношения и експериментът напълно потвърди заключението му. Заслужава да се отбележи, че законът на множеството съотношения е предсказан от Далтън в доклад за описанието на съдържанието на различни газове в атмосферата, прочетен през ноември 1802 г.: „Кислородът може да се комбинира с определено количество азот или с два пъти повече същото, но не може да има междинни стойности на количеството вещество". Смята се, че това изречение е добавено известно време след прочитането на доклада, но е публикувано едва през 1805 г.
В работата си „Нов курс по химическа философия“ всички вещества са разделени от Далтон на двойни, тройни, четворни и т.н. (в зависимост от броя на атомите в молекулата). Всъщност той предлага да се класифицират структурите на съединенията според общия брой атоми - един атом на елемента X, комбинирайки се с един атом на елемента Y, дава двойно съединение. Ако един атом на елемент X се комбинира с два Y (или обратното), тогава такава връзка ще бъде тройна.
Пет основни принципа на теорията на Далтон Атомите на всеки елемент са различни от всички останали и характерната черта в този случай е тяхната относителна атомна маса Всички атоми на даден елемент са идентични Атомите на различни елементи могат да се комбинират, за да образуват химични съединения и всеки съединението винаги има едно и също съотношение на атомите в състава си. Атомите не могат да бъдат създадени наново, разделени на по-малки частици или унищожени чрез каквито и да е химически трансформации. Всяка химическа реакция просто променя реда, в който са групирани атомите. виж Атомизъм Химическите елементи са изградени от малки частици, наречени атоми
Далтън също предложи „правилото за най-голяма простота“, което обаче не получи независимо потвърждение: когато атомите се комбинират само в едно съотношение, това показва образуването на двойно съединение.
Това беше само предположение, получено от учения просто от вяра в простотата на структурата на природата. Изследователите от онова време не разполагат с обективни данни за определяне на броя на атомите на всеки елемент в сложно съединение. Въпреки това, такива „предположения“ са жизненоважни за такава теория, тъй като изчисляването на относителните атомни тегла е невъзможно без познаване на химичните формули на съединенията. Хипотезата на Далтън обаче го накара да определи формулата на водата като ОН (тъй като от гледна точка на неговата теория водата е продукт на реакцията Н + О и съотношението винаги е постоянно); за амоняк той предложи формулата NH, която, разбира се, не отговаря на съвременните представи.
Въпреки вътрешните противоречия в самото сърце на концепцията на Далтън, някои от нейните принципи са оцелели и до днес, макар и с малки резерви. Да кажем, че атомите наистина не могат да бъдат разделени на части, създадени или унищожени, но това е вярно само за химичните реакции. Далтън също не е знаел за съществуването на изотопи на химични елементи, чиито свойства понякога се различават от „класическите“. Въпреки всички тези недостатъци, теорията на Далтон (химическата атомика) повлия на бъдещото развитие на химията не по-малко от кислородната теория на Лавоазие.
Зрели години
Джеймс Прескот Джаул
Далтън показа своята теория на Т. Томсън, който накратко я очерта в третото издание на своя „Курс по химия“ (1807 г.), а след това самият учен продължи представянето си в първата част на първия том на „Новият курс по химия“. Химическа философия” (1808). Втората част е публикувана през 1810 г., но първата част от втория том е публикувана едва през 1827 г. - развитието на химическата теория отива много по-далеч, останалите непубликувани материали представляват интерес за много тясна аудитория, дори за научната общност. Втората част на втория том никога не е публикувана.
През 1817 г. Далтън става президент на Lit & Phil, който остава до смъртта си, като прави 116 доклада, от които най-ранните са най-забележителните. В една от тях, направена през 1814 г., той обяснява принципите на обемния анализ, в който е един от пионерите. През 1840 г. работата му върху фосфатите и арсенатите (често смятана за една от най-слабите) е счетена за недостойна за публикуване от Кралското общество, което принуждава Далтън да я направи сам. Същата съдба сполетя още четири негови статии, две от които („За количеството киселини, алкали и соли в различни соли“, „За нов и прост метод за анализиране на захар“) съдържаха откритие, което самият Далтън смяташе за второ в значение след атомистичната концепция. Някои безводни соли, когато се разтварят, не предизвикват увеличаване на обема на разтвора, съответно, както пише ученият, те заемат определени „пори“ в структурата на водата.
Джеймс Прескот Джаул - известният ученик на Далтън.
Експериментален метод на Далтон
Сър Хъмфри Дейви, гравюра от 1830 г. по картина на сър Томас Лорънс (1769-1830)
Далтън често работеше със стари и неточни инструменти, дори когато имаше по-добри. Сър Хъмфри Дейви го нарича „груб експериментатор“, който винаги намира фактите, от които се нуждае, по-често ги взема от главата си, отколкото от реални експериментални условия. От друга страна, историците, които са били пряко свързани с Далтън, повториха редица експерименти на учения и, напротив, говориха за неговите умения.
В предговора към втората част на първия том на „Новата сделка“ Далтън пише, че използването на чужди експериментални данни го подвежда толкова често, че в книгата си той решава да пише само за онези неща, които може лично да провери. Подобна „независимост“ обаче доведе до недоверие дори към общоприетите неща. Например Далтън критикува и, изглежда, никога не е приемал напълно закона за газа на Гей-Лусак. Ученият се придържа към нетрадиционни възгледи за природата на хлора дори след като Г. Дейви установи неговия състав; Той категорично отхвърли номенклатурата на Й. Я. Берцелиус, въпреки факта, че мнозина я смятат за много по-проста и по-удобна от тромавата система от символи на Далтон.
Личен живот и обществена дейност
Джон Далтън (от книгата: А. Шустър, А. Е. Шипли. Британско научно наследство. - Лондон, 1917 г.)
Още преди създаването на своята атомистична концепция Далтън е широко известен в научните среди. През 1804 г. му е предложено да изнесе курс от лекции по естествена философия в Кралския институт (Лондон), където след това чете друг курс през 1809-1810 г. Някои от съвременниците на Далтън поставят под въпрос способността му да представя материала по интересен и красив начин; Джон Далтън имаше груб, тих, неизразителен глас; освен това ученият обясняваше дори най-простите неща твърде сложни.
През 1810 г. сър Хъмфри Дейви го кани да се кандидатира за член на Кралското общество, но Далтън отказва, очевидно поради финансови затруднения. През 1822 г. той се оказва кандидат, без да знае, и след изборите плаща необходимата такса. Шест години преди това събитие той става член-кореспондент на Френската академия на науките, а през 1830 г. е избран за един от осемте чуждестранни членове на академията (на мястото на Дейви).
През 1833 г. правителството на Ърл Грей му определя заплата от 150 паунда, през 1836 г. тя се увеличава на 300.
Далтън никога не се е женил и е имал малко приятели. Той живее четвърт век с приятеля си Р. У. Джоунс (1771-1845) на Джордж Стрийт, Манчестър; обичайната му рутина на лабораторна и преподавателска работа беше прекъсвана само от годишни екскурзии до Лейк Дистрикт или случайни посещения в Лондон. През 1822 г. той прави кратко пътуване до Париж, където се среща с различни местни учени. Също така, малко по-рано, той присъства на редица научни конгреси на Британската асоциация в Йорк, Оксфорд, Дъблин и Бристол.
Край на живота, наследство
Паспарту от Далтън (около 1840 г.).
Бюст на Далтън от английския скулптор Чантрей
През 1837 г. Далтън получава лек инфаркт, но още през 1838 г. следващият удар му причинява увреждане на говора; това обаче не попречи на учения да продължи изследванията си. През май 1844 г. той преживя нов удар и на 26 юли с трепереща ръка направи последния запис в своя метеорологичен дневник; На 27 юли Далтън е намерен мъртъв в апартамента си в Манчестър.
Джон Далтън е погребан в гробището Ардуик, Манчестър. Днес на мястото на гробището има детска площадка, но са оцелели снимки от нея. Бюст на Далтън (от Чантрей) украсява входа на Кралския колеж в Манчестър, а статуя на Далтън, също от Чантрей, сега е в кметството на Манчестър.
В памет на работата на Далтън някои химици и биохимици неофициално използват термина "далтон" (или Da за кратко), за да обозначат единица атомна маса на елемент (еквивалентна на 1/12 масата на 12C). На името на учения е кръстена и улицата, свързваща Deansgate и Albert Square в центъра на Манчестър.
Една от сградите в кампуса на университета в Манчестър е кръстена на Джон Далтън. В него се помещава Технологичният факултет и се провеждат повечето лекции по природни науки. На изхода от сградата има статуя на Далтън, преместена тук от Лондон (работа на Уилям Тийд, 1855 г., до 1966 г. стоеше на площад Пикадили).
Сградата на студентското общежитие на Манчестърския университет също носи името на Далтън. Университетът е учредил различни стипендии, кръстени на Далтън: две по химия, две по математика и наградата Далтън по естествена история. Има и медал Далтън, присъждан периодично от Манчестърското литературно и философско дружество (издадени са общо 12 медала).
На негово име има кратер на Луната.
Голяма част от работата на Джон Далтън е унищожена при бомбардировката над Манчестър на 24 декември 1940 г. Айзък Азимов пише за това: „Във война не само живите умират“.
Основата на всяка теория в естествените науки
винаги има нещо, което не може
да се потвърди експериментално.
И. Я. Берцелиус
Как атомната теория на Д. Далтън се различава от предишните версии на атомизма? Какво влияние оказа работата на Далтън върху последващото развитие на естествените науки? Какво ново допринесе атомизмът на Далтон за разбирането на генезиса на свойствата на веществата?
Урок-лекция
ИЗУЧАВАНЕТО НА СЪСТАВА НА ВЕЩЕСТВАТА. Исторически се случи така, че учението за елементите и атомистичните идеи до началото на 19 век. се считат за фундаментално различни начини за обяснение на структурата и свойствата на телата. Свойствата често се обясняват с наличието в тялото на определени елементарни принципи, ролята на които могат да играят елементите на Аристотел (огън, вода, въздух, земя), трите принципа на Парацелз (живак, сяра, сол) или всякакви други набори от елементарни есенции. Привържениците на атомистичните идеи свързват свойствата с геометричните и механичните характеристики на частиците, които изграждат тялото (например с техния размер, форма, движение, с присъщите им сили).
Идеята на Лавоазие за съществуването в природата на краен брой елементи, които имат определен набор от свойства и могат да бъдат определени чрез методи на химичен анализ, допринесе за последващия синтез на атомизма и изучаването на елементите.
Но за да се слеят тези две учения в едно, атомната теория трябваше да бъде модифицирана. И основното нещо, което трябваше да се направи, беше да се намери свойство на атома, което, от една страна, да остане непроменено по време на химични реакции и агрегатни преходи, а от друга, да бъде податливо на количествено експериментално определяне. Нито формата, нито размерът на атомите бяха подходящи за тази роля, дори само защото не можеха да бъдат определени експериментално. Като подходящо свойство на атома Д. Далтън избра относителното атомно тегло (терминът се използва в момента относителна атомна маса, или просто „атомна маса“).
Джон Далтън (1766-1844) - английски физик и химик. Работил в областта на метеорологията и физиката на газа, описал зрителния дефект, известен като цветна слепота
ТЕОРИЯ НА ДАЛТЪН. Всичко започва с метеорологията, която Далтън изучава през целия си живот, като прави около 200 000 записа на метеорологичните условия. В процеса на метеорологични наблюдения той се интересува от свойствата на газовете и газовите смеси и когато обсъжда някои въпроси от физиката на газовете, използва атомните теории, които са много разпространени в Англия от 17 век. В резултат на това до 1801 г. той е развил следните идеи за природата на газообразното състояние:
- газовите атоми са заобиколени от термогенна обвивка, чийто обем се увеличава с повишаване на температурата;
- между газовите частици има сили на отблъскване, причинени от отблъскването на калорични черупки, и сили на привличане („химически афинитет“);
- газовите частици са разположени в пространството толкова плътно, че калоричните черупки се допират една до друга (фиг. 55).
Ориз. 55. Далтонов газов модел
За да се отговори на редица важни въпроси (защо възниква дифузия на газ; защо атмосферата не се разслоява, т.е. защо тежките газове не се натрупват близо до повърхността на Земята и т.н.), беше необходимо преди всичко да се научим как да определяме състава на газовата смес; за начало - поне количеството кислород в него: без това беше невъзможно експериментално да се изследва промяната в състава на атмосферата с надморска височина, разтворимостта на газовете във вода и други проблеми. Най-бързият начин за определяне на кислорода в газова смес, според Далтън, може да бъде така нареченият тест на Пристли, т.е. реакции, които в съвременната нотация имат формата:
2NO + O 2 → 2NO 2 или в присъствието на вода:
2NO + O 2 + H 2 O → HNO 2 + HNO 3
В резултат на това Далтън стигна до необходимостта да определи състава на азотните оксиди и за това беше необходимо да се знаят относителните атомни маси на азота и кислорода. По този начин в процеса на решаване на химическия проблем за състава на азотните оксиди възникна проблемът за определяне на относителните атомни маси. Въпреки това, за да се създаде скала на относителните атомни маси (Далтън взе масата на водороден атом за единица), беше необходимо да се знае атомният състав на съединенията - колко атома на всеки елемент са включени в молекулата („комплекс атом”, по терминологията на Далтон) на дадено съединение, а за да определите атомния състав на едно съединение, трябва да знаете неговия елементен състав (в проценти по маса) и... относителните атомни маси на атомите на елементите включени в съединението. Кръгът е затворен.
За да се измъкне по някакъв начин от тази ситуация, Далтън измисли правило, което нарече „правило на простотата“. Той просто го измисли, защото не можеше да даде повече или по-малко убедителни аргументи, за да докаже това правило, само спекулативни, като „природата винаги действа по най-простия начин“, „не трябва да увеличавате сложността ненужно“ и т.н. .
Химически символи на Д. Далтон. 1810 г
Според това правило, ако два елемента образуват само едно съединение (както например водородът и кислородът дават само вода; водородният пероксид все още не е открит), тогава неговият състав ще бъде най-простият: AB, т.е. водата в този случай трябва да имат състава на HO, амоняк NH и т.н. Както виждаме, Далтън не е „познал“ състава на водата и амоняка и следователно неговата числена скала на относителните атомни маси се оказва неправилна.
Но несъвършенствата на теорията на Далтън не омаловажават пробива, който той направи. Далтон изхожда от разсъжденията си от факта, че един елемент е атоми от един и същи вид, с определени атомни тегла и всеки атом е атом на определен химичен елемент. С други думи, атомите на различни химични елементи не са еднакви по своите свойства и по своите маси, докато всички атоми на едно и също вещество са напълно идентични.
Освен това Далтън показа, че предложената от него атомна теория може да бъде не само спекулативна, но и работеща теория: проблемът за генезиса на свойствата на веществата може и трябва да бъде свързан с атомния състав на телата.
Атомистичните идеи и идеите за елементите, претърпели дълга историческа еволюция, най-накрая се обединиха в едно фундаментално учение.
- При изчисленията на относителните атомни маси на азота и кислорода Далтон изхожда от известните в началото на 19 век. данни за процентния (масов) състав на вода (85% кислород и 15% водород) и амоняк (80% азот и 20% водород). Въз основа на тези данни и принципа на простота на Далтън, определете получените от него стойности за относителните маси на азот и кислород (Далтън прие атомната маса на водорода като 1).
- Отначало Далтън смята, че един от азотните оксиди, така наречената селитрова киселина, има атомен състав, който в съвременната нотация може да бъде представен с формулата NO 2. Процентният (тегловен) състав на този оксид, според данните от това време, беше както следва: 29,5% азот и 70,5% кислород. Чрез сравняване на хипотетичния атомен и експериментално определен процентен състав на този оксид и използване на неговата скала на относителните атомни маси (вижте предишния проблем), Далтън предложи нова формула за амониев нитрат. Кое? Обосновете отговора си с изчисления.
- Как може да се тълкува законът за постоянството на състава от гледна точка на атомната теория на Далтон?
- Защо Далтън нарича своята двутомна работа, публикувана през 1808-1810 г., „Нова система на химическата философия“?
- Какви разпоредби на атомната теория на Далтон, според вас, предизвикаха най-големите възражения сред неговите съвременници?
ДАЛТЪН Джон (Далтън Дж.)
(6.IX.1766 - 27.VII.1844)
Джон ДалтънРоден в бедно семейство, той имаше голяма скромност и необикновена жажда за знания. Той не е заемал важна позиция в университета, а е бил обикновен учител по математика и физика в училище и колеж.
Далтън откри газовите закони на физиката, а в химията закона на множеството съотношения, състави първата таблица на относителните атомни маси и създаде първата система от химични символи за прости и сложни вещества.
Джон Далтън - английски химик и физик, член на Лондонското кралско общество (от 1822 г.). Роден в Игълсфийлд (Къмбърланд). Получих образованието си сам.
През 1781-1793г - учител по математика в училище в Кендал, от 1793 г. преподава физика и математика в New College в Манчестър.
Основни научни изследвания преди 1800-1803 г. принадлежат на физиката, по-късните - на химията.
Провежда (от 1787 г.) метеорологични наблюдения, изучава цвета на небето, природата на топлината, пречупването и отражението на светлината. В резултат на това той създава теорията за изпарението и смесването на газовете.
Описва (1794) зрителен дефект, наречен цветна слепота.
Отворено три закона, което формира същността на неговия физически атомизъм на газови смеси: парциални наляганиягазове (1801), зависимости обем на газоветепри постоянно налягане на температурата(1802, независимо от J.L. Gay-Lussac) и зависимост разтворимостгазове от техните парциални налягания(1803) Тези работи го доведоха до решението на химическия проблем за връзката между състава и структурата на веществата.
Предложен и обоснован (1803-1804) теория за структурата на атома, или химически атомизъм, който обяснява емпиричния закон за постоянството на състава.
Теоретично прогнозиран и открит (1803) закон на кратните: ако два елемента образуват няколко съединения, тогава масите на един елемент към същата маса на другия се отнасят като цели числа.
Съставен (1803) първият таблица на относителните атомни масиводород, азот, въглерод, сяра и фосфор, приемайки атомната маса на водорода като единица.
Предложен (1804) система от химически знациза "прости" и "сложни" атоми.
Той извършва (от 1808 г.) работа, насочена към изясняване на някои разпоредби и обяснение на същността на атомната теория.
Член на много академии на науките и научни дружества.
Първият учен, постигнал значителни успехи в новата посока на развитие на химията, е английският химик Джон Далтън (1766-1844), чието име е тясно свързано с атомната теория. В началото на 19 век Далтън открива няколко нови експериментални принципа: закон за парциалните налягания(закон на Далтон), закон за разтворимостта на газове в течности(закон на Хенри-Далтон) и накрая закон на кратните. Невъзможно е да се обяснят тези закономерности (най-вече закона за множеството съотношения), без да се прибягва до предположението, че материята е дискретна. Въз основа на закона за множествените съотношения, открит през 1803 г., и закона за постоянството на състава, Далтън развива своята атомно-молекулярна теория, очертана в неговата работа „Нова система на химическата философия“, публикувана през 1808 г.
Основните положения на теорията на Далтън са следните:
1. Всички вещества се състоят от голям брой атоми (прости или сложни).
2. Атомите на едно и също вещество са напълно идентични. Простите атоми са абсолютно неизменни и неделими.
3. Атомите на различни елементи могат да се комбинират помежду си в определени пропорции.
4. Най-важното свойство на атомите е атомно тегло.
Още през 1803 г. първата таблица на относителните атомни тегла на определени елементи и съединения се появява в лабораторния журнал на Далтън; Като отправна точка Далтон избира атомното тегло на водорода, взето равно на единица. За да обозначи атомите на елементите, Далтън използва символи под формата на кръгове с различни фигури вътре. Впоследствие Далтън многократно коригира атомните тегла на елементите, но за повечето елементи той даде неправилни стойности на атомните тегла.
Далтън беше принуден да направи предположението, че атомите на различни елементи се обединяват при образуването на сложни атоми. "принцип на максимална простота". Същността на принципа е, че ако има само едно бинарно съединение от два елемента, тогава неговата молекула (комплексен атом) се образува от един атом на един елемент и един атом на друг (сложният атом е двоен в терминологията на Далтон). Тройни и по-сложни атоми се образуват само когато има няколко съединения, образувани от два елемента. Следователно Далтън приема, че водната молекула се състои от един кислороден атом и един водороден атом. Резултатът е подценена стойност на атомното тегло на кислорода, което от своя страна води до неправилно определяне на атомните тегла на металите въз основа на състава на оксидите. Принципът на най-голямата простота (подкрепен от авторитета на Далтон като създател на атомно-молекулярната теория) впоследствие изигра известна отрицателна роля при решаването на проблема с атомните тегла. Като цяло обаче атомната теория на Далтон формира основата за цялото по-нататъшно развитие на естествените науки.
ДАЛТЪН, Джон
Английският физик и химик Джон Далтън е роден в село Игълсфийлд в Камбеоленд в семейството на тъкач. Образованието си получава сам, с изключение на уроците по математика, които взема от слепия учител Й. Гауф. През 1781–1793г Далтън преподава математика в училище в Кендал, а от 1793 г. - физика и математика в Ню Колидж в Манчестър. Научната работа на Далтън започва през 1787 г. с наблюдения на въздуха. През следващите 57 години той води метеорологичен дневник, в който записва повече от 200 000 наблюдения. По време на годишните си пътувания из Лейк Дистрикт Далтън изкачи върховете Скидоу и Хелвелин, за да измери атмосферното налягане и да вземе проби от въздуха.
През 1793 г. Далтън публикува първата си работа, Метеорологични наблюдения и скици, която съдържа началото на бъдещите му открития. Опитвайки се да разбере защо газовете в атмосферата образуват смес с определени физични свойства, а не са разположени един над друг в слоеве в съответствие с тяхната плътност, той установи, че поведението на газа не зависи от състава на сместа. Далтон формулира закона за парциалното налягане на газовете и също така откри зависимостта на разтворимостта на газовете от тяхното парциално налягане. През 1802 г. Далтон независимо, независимо от J. L. Gay-Lussac и J. Charles, открива един от газовите закони: при постоянно налягане, с повишаване на температурата, всички газове се разширяват еднакво.
Изучавайки състава на химичните съединения, Далтон установява, че в различни съединения на два елемента за едно и също количество от единия елемент има количества от другия, свързани помежду си като прости цели числа (законът за многократните отношения). Далтън се опитва да обясни откритите закони, използвайки разработените от него атомистични концепции. Далтън въвежда концепцията за атомното тегло като най-важното свойство на атома. Приемайки атомното тегло на водорода като едно, Далтън изчислява атомните тегла на редица елементи и съставя първата таблица на относителните атомни маси (1803 г.).
Далтън разглежда химичните реакции като процеси на свързване и разделяне на свързани помежду си атоми, тъй като само това може да обясни резките промени в състава при превръщането на едно съединение в друго. Следователно всеки атом на всеки елемент трябва освен определена маса да има специфични свойства и да бъде неделим от химическа гледна точка.
Изчисленията на Далтън за атомните маси са неточни, тъй като той не прави разлика между атоми и молекули, наричайки последните сложни атоми. Въпреки това благодарение на Далтън атомизмът получи нова естествена научна основа; Работата на Далтън се превърна в основен крайъгълен камък в развитието на химическата наука. През 1804 г. Далтън също предлага система от химически символи за „прости“ и „сложни“ атоми. Името на Далтън е дадено на зрителен дефект - цветна слепота, от който самият той страда и който описва през 1794 г.
През 1816 г. Далтън е избран за член на Френската академия на науките, председател на Манчестърското литературно и философско дружество, а през 1822 г. за член на Кралското общество в Лондон. През 1832 г. Оксфордският университет му присъжда степента доктор по право.
