Biographie von John Dalton. John Dalton

John Dalton(6. September 1766 – 27. Juli 1844) war ein autodidaktischer englischer Provinzlehrer, Chemiker, Meteorologe, Naturforscher und Quäker. Einer der berühmtesten und angesehensten Wissenschaftler seiner Zeit, der für seine innovativen Arbeiten in verschiedenen Wissensgebieten weithin bekannt wurde. Er war der Erste (1794), der Forschungen durchführte und einen Sehfehler beschrieb, an dem er selbst litt – Farbenblindheit, später zu seinen Ehren Farbenblindheit genannt; entdeckte das Gesetz der Partialdrücke (Dalton-Gesetz) (1801), das Gesetz der gleichmäßigen Ausdehnung von Gasen beim Erhitzen (1802), das Gesetz der Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten (Henry-Dalton-Gesetz). Begründete das Gesetz der Mehrfachverhältnisse (1803), entdeckte das Phänomen der Polymerisation (am Beispiel von Ethylen und Butylen), führte das Konzept des „Atomgewichts“ ein und berechnete als erster die Atomgewichte (Masse) einer Reihe von Elementen und stellte die erste Tabelle ihrer relativen Atomgewichte zusammen und legte damit den Grundstein für die Atomtheorie der Struktur der Materie.

Professor des Manchester College der Universität Oxford (1793), Mitglied der Französischen Akademie der Wissenschaften (1816), Präsident der Manchester Literary and Philosophical Society (seit 1817), Mitglied der Royal Society of London (1822) und der Royal Society of Edinburgh (1835), Träger der Royal Medal (1826).

Jugend

John Dalton wurde in einer Quäkerfamilie in Eaglesfield, Cumberland County, geboren. Als Sohn eines Schneiders begann er erst im Alter von 15 Jahren mit seinem älteren Bruder Jonathan an einer Quäkerschule in der nahegelegenen Stadt Kendal zu studieren. Bis 1790 hatte sich Dalton mehr oder weniger für sein zukünftiges Fachgebiet entschieden und sich für Jura und Medizin entschieden, aber seine Pläne wurden ohne Begeisterung umgesetzt – seine andersdenkenden Eltern waren kategorisch gegen ein Studium an englischen Universitäten. Dalton musste bis zum Frühjahr 1793 in Kendal bleiben, danach zog er nach Manchester, wo er John Gough traf, einen blinden Universalgelehrten, der ihm in einem informellen Rahmen einen Großteil seines wissenschaftlichen Wissens vermittelte. Dies ermöglichte es Dalton, eine Stelle als Lehrer für Mathematik und Naturwissenschaften am New College, einer Akademie für abweichende Meinungen in Manchester, zu erhalten. Er blieb in dieser Position bis 1800, als ihn die sich verschlechternde finanzielle Lage des Colleges zum Rücktritt zwang; Er begann, privat Mathematik und Naturwissenschaften zu unterrichten.

In seiner Jugend war Dalton eng mit dem berühmten Eaglesfield-Protestanten Elihu Robinson verbunden, einem professionellen Meteorologen und Ingenieur. Robinson weckte in Dalton ein Interesse an verschiedenen Problemen der Mathematik und Meteorologie. Während seines Lebens in Kendal sammelte Dalton Lösungen für die Probleme, die er in dem Buch „Tagebücher der Damen und Herren“ betrachtete, und begann 1787, sein eigenes meteorologisches Tagebuch zu führen, in dem er über 57 Jahre lang mehr als 200.000 Beobachtungen aufzeichnete Im gleichen Zeitraum entwickelte Dalton die zuvor von George Hadley vorgeschlagene Theorie der atmosphärischen Zirkulation neu. Die erste Veröffentlichung des Wissenschaftlers trug den Titel „Meteorologische Beobachtungen und Experimente“ und enthielt den Keim für viele seiner zukünftigen Entdeckungen. Doch trotz der Originalität seines Ansatzes schenkte die wissenschaftliche Gemeinschaft Daltons Werken keine große Aufmerksamkeit. Sein zweites Hauptwerk widmete Dalton der Sprache; es erschien unter dem Titel „Peculiarities of English Grammar“ (1801).

Farbenblindheit

Ein gesunder Mensch sieht hier die Zahlen 44 oder 49, ein Mensch mit Deuteranopie sieht in der Regel nichts

Die Hälfte seines Lebens hatte Dalton keine Ahnung, dass mit seiner Vision etwas nicht stimmte. Er studierte Optik und Chemie, entdeckte jedoch dank seiner Leidenschaft für die Botanik seinen Fehler. Die Tatsache, dass er eine blaue von einer rosa Blume nicht unterscheiden konnte, führte er auf Verwirrung bei der Klassifizierung von Blumen zurück und nicht auf die Unzulänglichkeiten seines eigenen Sehvermögens. Er bemerkte, dass die Blume, die tagsüber im Sonnenlicht himmelblau war (oder vielmehr die Farbe, die er für himmelblau hielt), im Licht einer Kerze dunkelrot aussah. Er drehte sich zu seinen Mitmenschen um, aber außer seinem Bruder sah niemand eine so seltsame Verwandlung. So erkannte Dalton, dass mit seiner Sehkraft etwas nicht stimmte und dass dieses Problem vererbt war. Im Jahr 1794, unmittelbar nach seiner Ankunft in Manchester, wurde Dalton zum Mitglied der Manchester Literary and Philosophical Society (Lit & Phil) gewählt und veröffentlichte einige Wochen später einen Artikel mit dem Titel „Unusual Cases of Color Perception“, in dem er die Enge der Farbe erläuterte Wahrnehmung mancher Menschen durch die Verfärbung der flüssigen Substanz im Auge. Nachdem Dalton diese Krankheit anhand seines eigenen Beispiels beschrieben hatte, machte er Menschen darauf aufmerksam, die bis zu diesem Zeitpunkt nicht wussten, dass sie an dieser Krankheit litten. Obwohl Daltons Erklärung zu seinen Lebzeiten in Frage gestellt wurde, war die Gründlichkeit seiner Forschung zu seiner eigenen Krankheit so beispiellos, dass der Begriff „Farbenblindheit“ fest mit der Krankheit verbunden wurde. Im Jahr 1995 wurden Studien am konservierten Auge von John Dalton durchgeführt, bei denen sich herausstellte, dass er an einer seltenen Form der Farbenblindheit litt – Protanopie. In diesem Fall kann das Auge die Farben Rot, Grün und Grünblau nicht erkennen. Außer Violett und Blau konnte er normalerweise nur eine Farbe erkennen – Gelb, und schrieb darüber so:

Der Teil des Bildes, den andere als rot bezeichnen, erscheint mir wie ein Schatten oder einfach schlecht beleuchtet. Orange, Grün und Gelb scheinen Farbtöne derselben Farbe zu sein, die von intensiv bis blassgelb reichen.

Auf dieses Werk von Dalton folgten ein Dutzend neue, die sich unterschiedlichen Themen widmeten: der Farbe des Himmels, den Ursachen von Süßwasserquellen, der Reflexion und Brechung von Licht sowie Partizipien in der englischen Sprache.

Entwicklung des atomistischen Konzepts

Im Jahr 1800 wurde Dalton Sekretär der Manchester Literary and Philosophical Society, woraufhin er unter dem allgemeinen Titel „Experimente“ eine Reihe von Berichten vorlegte, die sich mit der Bestimmung der Zusammensetzung von Gasgemischen und des Dampfdrucks verschiedener Substanzen bei verschiedenen Temperaturen im Vakuum befassten und in der Luft die Verdunstung von Flüssigkeiten und die Wärmeausdehnung von Gasen. Vier solcher Artikel wurden 1802 in den Berichten der Gesellschaft veröffentlicht. Besonders hervorzuheben ist die Einleitung zu Daltons zweitem Werk:

An der Möglichkeit des Übergangs von Gasen und deren Gemischen in einen flüssigen Zustand kann kaum ein Zweifel bestehen, man muss lediglich entsprechenden Druck auf sie ausüben oder die Temperatur senken, bis hin zur Zerlegung in einzelne Komponenten.

Nachdem er Experimente zur Bestimmung des Dampfdrucks von Wasser bei verschiedenen Temperaturen im Bereich von 0 bis 100 °C beschrieben hat, diskutiert Dalton den Dampfdruck von sechs anderen Flüssigkeiten und kommt zu dem Schluss, dass die Änderung des Dampfdrucks für alle Substanzen bei gleicher Änderung gleich ist Temperatur.

In seinem vierten Werk schreibt Dalton:

Ich sehe keine objektiven Gründe dafür, die Tatsache für falsch zu halten, dass sich zwei beliebige Gase (elastisches Medium) mit demselben Anfangsdruck bei Temperaturänderungen gleichermaßen ausdehnen. Bei jeder gegebenen Ausdehnung von Quecksilberdampf (einem unelastischen Medium) ist die Ausdehnung von Luft jedoch geringer. Daher sollte aus der Untersuchung des Verhaltens elastischer Medien ein allgemeines Gesetz abgeleitet werden, das die Natur der Wärme und ihre absolute Menge beschreibt. Gasgesetze

Joseph Louis Gay-Lussac

Damit bestätigte Dalton das 1802 veröffentlichte Gesetz von Gay-Lussac. Innerhalb von zwei oder drei Jahren nach der Lektüre seiner Artikel veröffentlichte Dalton eine Reihe von Arbeiten zu ähnlichen Themen, wie etwa der Absorption von Gasen durch Wasser und andere Flüssigkeiten (1803); Gleichzeitig postulierte er das Gesetz der Partialdrücke, das sogenannte Daltonsche Gesetz.

Als wichtigste Werke Daltons gelten diejenigen, die sich auf das atomistische Konzept in der Chemie beziehen, mit dem sein Name am unmittelbarsten verbunden ist. Es wird vermutet (von Thomas Thomson), dass diese Theorie entweder aus Untersuchungen des Verhaltens von Ethylen und Methan unter verschiedenen Bedingungen oder aus der Analyse von Stickstoffdioxid und -monoxid entwickelt wurde.

Eine Untersuchung von Daltons Labornotizen, die in den Lit & Phil-Archiven entdeckt wurde, legt nahe, dass der Wissenschaftler bei der Suche nach einer Erklärung für das Gesetz der multiplen Verhältnisse immer näher daran kam, chemische Wechselwirkungen als einen elementaren Vorgang der Verbindung von Atomen bestimmter Massen zu betrachten . Die Idee von Atomen wuchs in seinem Kopf allmählich und wurde stärker, gestützt durch experimentelle Fakten, die aus der Untersuchung der Atmosphäre gewonnen wurden. Die ersten Anfänge dieser Idee finden sich ganz am Ende seines Artikels über die Absorption von Gasen (geschrieben am 21. Oktober 1803, veröffentlicht 1805). Dalton schreibt:

Warum behält Wasser seine Form nicht wie jedes Gas? Da ich viel Zeit in die Lösung dieses Problems investiert habe, kann ich nicht mit absoluter Sicherheit eine passende Antwort geben, aber ich bin mir sicher, dass alles vom Gewicht und der Anzahl der Mikropartikel in der Substanz abhängt. Bestimmung von Atomgewichten

Eine Liste der chemischen Symbole einzelner Elemente und ihrer Atomgewichte, zusammengestellt von John Dalton im Jahr 1808. Einige der Symbole, die damals zur Darstellung chemischer Elemente verwendet wurden, stammen aus der Zeit der Alchemie. Diese Liste kann nicht als „Periodensystem“ betrachtet werden, da sie keine sich wiederholenden (periodischen) Gruppen von Elementen enthält. Einige der Stoffe sind keine chemischen Elemente, zum Beispiel Kalk (Position 8 links). Dalton berechnete das Atomgewicht jeder Substanz im Verhältnis zu Wasserstoff als dem leichtesten und beendete seine Liste mit Quecksilber, dem fälschlicherweise ein höheres Atomgewicht als Blei zugewiesen wurde (Punkt 6 rechts).

Verschiedene Atome und Moleküle in John Daltons Buch Neuer Kurs in chemischer Philosophie (1808).

Um seine Theorie zu veranschaulichen, verwendete Dalton sein eigenes Symbolsystem, das auch im New Course in Chemical Philosophy vorgestellt wird. Als Fortsetzung seiner Forschung veröffentlichte Dalton nach einiger Zeit eine Tabelle der relativen Atomgewichte von sechs Elementen – Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor, wobei die Masse von Wasserstoff gleich 1 war. Beachten Sie, dass Dalton die Methode nicht durch beschrieben hat in dem er die relativen Gewichte bestimmte, aber in seinen Notizen vom 6. September 1803 finden wir eine Tabelle zur Berechnung dieser Parameter auf der Grundlage von Daten verschiedener Chemiker zur Analyse von Wasser, Ammoniak, Kohlendioxid und anderen Stoffen.

Angesichts des Problems, den relativen Durchmesser von Atomen zu berechnen (von denen der Wissenschaftler glaubte, dass alle Gase bestehen), nutzte Dalton die Ergebnisse chemischer Experimente. Unter der Annahme, dass jede chemische Umwandlung immer auf dem einfachsten Weg abläuft, kommt Dalton zu dem Schluss, dass eine chemische Reaktion nur zwischen Teilchen unterschiedlichen Gewichts möglich ist. Von diesem Moment an ist Daltons Konzept keine bloße Widerspiegelung der Ideen Demokrits mehr. Die Ausweitung dieser Theorie auf Substanzen führte den Forscher zum Gesetz der multiplen Verhältnisse, und das Experiment bestätigte seine Schlussfolgerung perfekt. Es ist erwähnenswert, dass das Gesetz der multiplen Verhältnisse von Dalton in einem Bericht über die Beschreibung des Gehalts verschiedener Gase in der Atmosphäre vom November 1802 vorhergesagt wurde: „Sauerstoff kann sich mit einer bestimmten Menge Stickstoff oder mit der doppelten Menge verbinden.“ gleich, aber es kann keine Zwischenwerte der Stoffmenge geben.“ Es wird angenommen, dass dieser Satz einige Zeit nach der Lektüre des Berichts hinzugefügt wurde, er wurde jedoch erst 1805 veröffentlicht.

In seinem Werk „New Course in Chemical Philosophy“ teilte Dalton alle Stoffe in Doppel-, Dreifach-, Vierfach- usw. ein (abhängig von der Anzahl der Atome im Molekül). Tatsächlich schlug er vor, die Strukturen von Verbindungen nach der Gesamtzahl der Atome zu klassifizieren – ein Atom des Elements X ergibt in Kombination mit einem Atom des Elements Y eine Doppelverbindung. Wenn sich ein Atom des Elements X mit zwei Y verbindet (oder umgekehrt), dann ist eine solche Verbindung dreifach.

Fünf Grundprinzipien von Daltons Theorie Die Atome jedes Elements unterscheiden sich von allen anderen, und das charakteristische Merkmal in diesem Fall ist ihre relative Atommasse. Alle Atome eines bestimmten Elements sind identisch. Atome verschiedener Elemente können sich zu chemischen Verbindungen verbinden, und jedes Verbindung hat in ihrer Zusammensetzung immer das gleiche Verhältnis von Atomen. Atome können nicht neu erzeugt, in kleinere Teilchen zerlegt oder durch chemische Umwandlungen zerstört werden. Jede chemische Reaktion verändert lediglich die Reihenfolge, in der Atome gruppiert sind. siehe Atomismus Chemische Elemente bestehen aus kleinen Teilchen, die Atome genannt werden

Dalton schlug auch die „Regel der größten Einfachheit“ vor, die jedoch keine unabhängige Bestätigung erhalten hat: Wenn sich Atome nur in einem Verhältnis verbinden, deutet dies auf die Bildung einer Doppelverbindung hin.

Dies war nur eine Annahme, die der Wissenschaftler einfach aus dem Glauben an die Einfachheit der Struktur der Natur gewonnen hatte. Die damaligen Forscher verfügten nicht über objektive Daten, um die Anzahl der Atome jedes Elements in einer komplexen Verbindung zu bestimmen. Solche „Annahmen“ sind jedoch für eine solche Theorie von entscheidender Bedeutung, da die Berechnung relativer Atomgewichte ohne Kenntnis der chemischen Formeln von Verbindungen nicht möglich ist. Daltons Hypothese veranlasste ihn jedoch, die Formel von Wasser als OH zu bestimmen (da Wasser vom Standpunkt seiner Theorie aus ein Produkt der H + O-Reaktion ist und das Verhältnis immer konstant ist); für Ammoniak schlug er die Formel NH vor, die natürlich nicht modernen Vorstellungen entspricht.

Trotz der inneren Widersprüche, die Daltons Konzept zugrunde liegen, haben einige seiner Prinzipien bis heute überlebt, wenn auch mit geringfügigen Vorbehalten. Nehmen wir an, dass Atome wirklich nicht in Teile geteilt, erzeugt oder zerstört werden können, aber das gilt nur für chemische Reaktionen. Dalton wusste auch nichts von der Existenz von Isotopen chemischer Elemente, deren Eigenschaften manchmal von den „klassischen“ abweichen. Trotz all dieser Mängel beeinflusste Daltons Theorie (chemische Atomik) die zukünftige Entwicklung der Chemie nicht weniger als Lavoisiers Sauerstofftheorie.

Reife Jahre

James Prescott Joule

Dalton zeigte seine Theorie T. Thomson, der sie in der dritten Auflage seines „Course of Chemistry“ (1807) kurz darlegte, und dann setzte der Wissenschaftler selbst ihre Präsentation im ersten Teil des ersten Bandes von „The New Course in“ fort Chemische Philosophie“ (1808). Der zweite Teil wurde 1810 veröffentlicht, der erste Teil des zweiten Bandes jedoch erst 1827 – die Entwicklung der chemischen Theorie ging viel weiter, das verbleibende unveröffentlichte Material war für ein sehr schmales Publikum, selbst für die wissenschaftliche Gemeinschaft, von Interesse. Der zweite Teil des zweiten Bandes wurde nie veröffentlicht.

Im Jahr 1817 wurde Dalton Präsident von Lit & Phil, was er bis zu seinem Tod blieb und 116 Berichte verfasste, von denen die frühesten die bemerkenswertesten sind. In einem von ihnen aus dem Jahr 1814 erläutert er die Prinzipien der volumetrischen Analyse, bei der er einer der Pioniere war. Im Jahr 1840 wurde seine Arbeit über Phosphate und Arsenate (oft als eine der schwächsten angesehen) von der Royal Society als einer Veröffentlichung unwürdig erachtet, was Dalton dazu zwang, sie selbst zu verfassen. Das gleiche Schicksal ereilte vier weitere seiner Artikel, von denen zwei („Über die Menge an Säuren, Alkalien und Salzen in verschiedenen Salzen“, „Über eine neue und einfache Methode zur Zuckeranalyse“) eine Entdeckung enthielten, die Dalton selbst als zweitgrößte betrachtete Bedeutung nach dem atomistischen Konzept. Bestimmte wasserfreie Salze bewirken beim Auflösen keine Volumenzunahme der Lösung; dementsprechend besetzen sie, wie der Wissenschaftler schrieb, bestimmte „Poren“ in der Struktur des Wassers.

James Prescott Joule – Daltons berühmter Schüler.

Daltons experimentelle Methode

Sir Humphry Davy, Stich von 1830 nach einem Gemälde von Sir Thomas Lawrence (1769-1830)

Dalton arbeitete oft mit alten und ungenauen Instrumenten, auch wenn bessere verfügbar waren. Sir Humphry Davy nannte ihn einen „unhöflichen Experimentator“, der immer die Fakten fand, die er brauchte, und sie häufiger aus seinem Kopf als aus realen experimentellen Bedingungen entnahm. Andererseits wiederholten Historiker, die direkt mit Dalton zu tun hatten, eine Reihe von Experimenten des Wissenschaftlers und sprachen im Gegenteil über seine Fähigkeiten.

Im Vorwort zum zweiten Teil des ersten Bandes von „The New Deal“ schreibt Dalton, dass die Verwendung experimenteller Daten anderer Leute ihn so oft in die Irre führte, dass er beschloss, in seinem Buch nur über die Dinge zu schreiben, die er persönlich überprüfen konnte. Eine solche „Unabhängigkeit“ führte jedoch zu Misstrauen selbst gegenüber allgemein akzeptierten Dingen. Beispielsweise kritisierte Dalton das Gay-Lussac-Gasgesetz und akzeptierte es offenbar nie vollständig. Der Wissenschaftler vertrat unkonventionelle Ansichten über die Natur von Chlor, selbst nachdem G. Davy seine Zusammensetzung festgestellt hatte; Er lehnte die Nomenklatur von J. Ya. Berzelius kategorisch ab, obwohl viele sie für viel einfacher und bequemer hielten als das umständliche System der Dalton-Symbole.

Persönliches Leben und soziale Aktivitäten

John Dalton (aus dem Buch: A. Shuster, A. E. Shipley. Britisches Wissenschaftserbe. - London, 1917)

Schon vor der Entstehung seines atomistischen Konzepts war Dalton in wissenschaftlichen Kreisen weithin bekannt. Im Jahr 1804 wurde ihm angeboten, einen Kurs über Naturphilosophie an der Royal Institution (London) zu halten, wo er dann von 1809 bis 1810 einen weiteren Kurs hielt. Einige Zeitgenossen Daltons stellten seine Fähigkeit in Frage, Material auf interessante und schöne Weise zu präsentieren; John Dalton hatte eine raue, ruhige, ausdruckslose Stimme; außerdem erklärte der Wissenschaftler selbst die einfachsten Dinge zu kompliziert.

Im Jahr 1810 lud ihn Sir Humphry Davy ein, sich für die Wahl in die Royal Society zu bewerben, doch Dalton lehnte dies offenbar aufgrund finanzieller Schwierigkeiten ab. Im Jahr 1822 stellte er sich ohne es zu wissen als Kandidat und zahlte nach den Wahlen die erforderliche Gebühr. Sechs Jahre vor diesem Ereignis wurde er korrespondierendes Mitglied der Französischen Akademie der Wissenschaften und 1830 wurde er (anstelle von Davy) zu einem der acht ausländischen Mitglieder der Akademie gewählt.

1833 wies ihm die Regierung von Earl Grey ein Gehalt von 150 Pfund zu, 1836 erhöhte es sich auf 300.

Dalton heiratete nie und hatte nur wenige Freunde. Er lebte ein Vierteljahrhundert lang mit seinem Freund R. W. Jones (1771–1845) in der George's Street in Manchester. Sein üblicher Labor- und Lehralltag wurde nur durch jährliche Ausflüge in den Lake District oder gelegentliche Besuche in London unterbrochen. 1822 unternahm er eine kurze Reise nach Paris, wo er verschiedene lokale Wissenschaftler traf. Außerdem nahm er etwas früher an mehreren wissenschaftlichen Kongressen der British Association in York, Oxford, Dublin und Bristol teil.

Lebensende, Vermächtnis

Passepartout von Dalton (um 1840).

Büste von Dalton vom englischen Bildhauer Chantray

Im Jahr 1837 erlitt Dalton einen leichten Herzinfarkt, doch bereits 1838 verursachte der nächste Schlag eine Sprachbehinderung; Dies hinderte den Wissenschaftler jedoch nicht daran, seine Forschung fortzusetzen. Im Mai 1844 überlebte er einen weiteren Schlag und machte am 26. Juli mit zitternder Hand den letzten Eintrag in sein meteorologisches Tagebuch; Am 27. Juli wurde Dalton tot in seiner Wohnung in Manchester aufgefunden.

John Dalton wurde auf dem Ardwick Cemetery in Manchester beigesetzt. Heutzutage gibt es auf dem Gelände des Friedhofs einen Spielplatz, von dem jedoch Fotos erhalten sind. Eine Büste von Dalton (von Chantray) schmückt den Eingang zum King's College Manchester, und eine Statue von Dalton, ebenfalls von Chantray, befindet sich jetzt im Rathaus von Manchester.

In Erinnerung an Daltons Arbeit verwenden einige Chemiker und Biochemiker informell den Begriff „Dalton“ (oder kurz Da), um eine Einheit der Atommasse eines Elements zu bezeichnen (entspricht 1/12 der Masse von 12C). Nach dem Wissenschaftler benannt ist auch die Straße, die Deansgate und Albert Square im Zentrum von Manchester verbindet.

Eines der Gebäude auf dem Campus der University of Manchester ist nach John Dalton benannt. Es beherbergt die Technische Fakultät und beherbergt die meisten Vorlesungen zu naturwissenschaftlichen Themen. Am Ausgang des Gebäudes steht eine Dalton-Statue, die aus London hierher gebracht wurde (ein Werk von William Teed, 1855, bis 1966 stand sie auf dem Piccadilly Square).

Auch das Studentenwohnheim der University of Manchester trägt Daltons Namen. Die Universität hat verschiedene nach Dalton benannte Stipendien eingerichtet: zwei in Chemie, zwei in Mathematik und den Dalton-Preis in Naturgeschichte. Es gibt auch die Dalton-Medaille, die regelmäßig von der Manchester Literary and Philosophical Society verliehen wird (insgesamt wurden 12 Medaillen verliehen).

Auf dem Mond gibt es einen nach ihm benannten Krater.

Ein Großteil von John Daltons Werken wurde bei der Bombardierung von Manchester am 24. Dezember 1940 zerstört. Isaac Asimov schrieb dazu: „Im Krieg sterben nicht nur die Lebenden.“

Die Grundlage jeder Theorie in der Naturwissenschaft
Es gibt immer etwas, das nicht möglich ist
experimentell bestätigt werden.
I. Ya. Berzelius

Wie unterscheidet sich D. Daltons Atomtheorie von früheren Versionen des Atomismus? Welchen Einfluss hatte Daltons Arbeit auf die spätere Entwicklung der Naturwissenschaften? Welchen neuen Beitrag leistete Daltons Atomismus zum Verständnis der Entstehung der Eigenschaften von Stoffen?

Unterrichtsvorlesung

DIE STUDIE ÜBER DIE ZUSAMMENSETZUNG VON STOFFEN. Historisch gesehen existierten die Elementelehre und atomistische Ideen bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts. galten als grundsätzlich unterschiedliche Arten, den Aufbau und die Eigenschaften von Körpern zu erklären. Eigenschaften wurden oft durch das Vorhandensein bestimmter elementarer Prinzipien im Körper erklärt, deren Rolle die Elemente von Aristoteles (Feuer, Wasser, Luft, Erde), die drei Prinzipien von Paracelsus (Quecksilber, Schwefel, Salz) oder spielen könnten alle anderen Sätze elementarer Essenzen. Befürworter atomistischer Ideen assoziierten Eigenschaften mit den geometrischen und mechanischen Eigenschaften der Teilchen, aus denen der Körper besteht (z. B. mit ihrer Größe, Form, Bewegung, mit ihren inhärenten Kräften).

Lavoisiers Vorstellung von der Existenz einer endlichen Anzahl von Elementen in der Natur, die bestimmte Eigenschaften aufweisen und durch Methoden der chemischen Analyse bestimmt werden können, trug zur späteren Synthese des Atomismus und zur Untersuchung der Elemente bei.

Doch damit diese beiden Lehren zu einer einzigen verschmelzen konnten, musste die Atomtheorie modifiziert werden. Und es galt vor allem, eine Eigenschaft des Atoms zu finden, die einerseits bei chemischen Reaktionen und Aggregatübergängen unverändert bleibt und andererseits einer quantitativen experimentellen Bestimmung zugänglich ist. Weder die Form noch die Größe der Atome waren für diese Rolle geeignet, schon allein deshalb, weil sie experimentell nicht bestimmt werden konnten. Als geeignete Eigenschaft des Atoms wählte D. Dalton das relative Atomgewicht (der Begriff wird derzeit verwendet). Relative Atommasse oder einfach „Atommasse“).

John Dalton (1766–1844) – englischer Physiker und Chemiker. Arbeitete in den Bereichen Meteorologie und Gasphysik und beschrieb die als Farbenblindheit bekannte Sehstörung

DALTONS THEORIE. Alles begann mit der Meteorologie, mit der sich Dalton während seines gesamten Erwachsenenlebens beschäftigte und die etwa 200.000 Aufzeichnungen über die Wetterbedingungen machte. Im Zuge meteorologischer Beobachtungen interessierte er sich für die Eigenschaften von Gasen und Gasgemischen und nutzte bei der Diskussion bestimmter Fragen der Gasphysik Atomtheorien, die in England seit dem 17. Jahrhundert weit verbreitet waren. Infolgedessen entwickelte er bis 1801 folgende Vorstellungen über die Natur des gasförmigen Zustands:

• Gasatome sind von einer thermogenen Hülle umgeben, deren Volumen mit steigender Temperatur zunimmt;
• zwischen Gasteilchen gibt es abstoßende Kräfte, die durch die Abstoßung kalorischer Hüllen verursacht werden, und anziehende Kräfte („chemische Affinität“);
• Gasteilchen sind im Raum so dicht angeordnet, dass sich die Kalorienhüllen berühren (Abb. 55).

Reis. 55. Dalton-Gasmodell

Um eine Reihe wichtiger Fragen zu beantworten (warum es zur Gasdiffusion kommt, warum sich die Atmosphäre nicht schichtet, d. h. warum sich schwere Gase nicht in der Nähe der Erdoberfläche ansammeln usw.), musste zunächst gelernt werden, wie man die Zusammensetzung bestimmt des Gasgemisches; Zunächst einmal - zumindest die darin enthaltene Sauerstoffmenge: Ohne diese war es unmöglich, die Veränderung der Zusammensetzung der Atmosphäre mit der Höhe, die Löslichkeit von Gasen in Wasser und andere Probleme experimentell zu untersuchen. Der schnellste Weg, Sauerstoff in einem Gasgemisch zu bestimmen, könnte laut Dalton der sogenannte Priestley-Test sein, also Reaktionen, die in moderner Schreibweise die Form haben:

2NO + O 2 → 2NO 2 oder in Gegenwart von Wasser:
2NO + O 2 + H 2 O → HNO 2 + HNO 3

Daraus ergab sich für Dalton die Notwendigkeit, die Zusammensetzung von Stickoxiden zu bestimmen, und dazu war es notwendig, die relativen Atommassen von Stickstoff und Sauerstoff zu kennen. So entstand im Zuge der Lösung des chemischen Problems der Zusammensetzung von Stickoxiden das Problem der Bestimmung relativer Atommassen. Um jedoch eine Skala relativer Atommassen zu erstellen (Dalton nahm die Masse eines Wasserstoffatoms als eine an), war es notwendig, die atomare Zusammensetzung von Verbindungen zu kennen – wie viele Atome jedes Elements im Molekül enthalten sind („komplex“) „Atom“, in Daltons Terminologie) einer bestimmten Verbindung, und um die atomare Zusammensetzung einer Verbindung zu bestimmen, müssen Sie ihre Elementzusammensetzung (in Massenprozent) und ... die relativen Atommassen der Atome der Elemente kennen in der Verbindung enthalten. Der Kreis ist geschlossen.

Um dieser Situation irgendwie zu entkommen, entwickelte Dalton eine Regel, die er „Regel der Einfachheit“ nannte. Er ist einfach darauf gekommen, weil er keine mehr oder weniger überzeugenden Argumente zum Beweis dieser Regel anführen konnte, sondern nur spekulative, wie „Die Natur handelt immer auf die einfachste Art“, „Man sollte die Komplexität nicht unnötig erhöhen“ usw .

Chemische Symbole von D. Dalton. 1810

Wenn nach dieser Regel zwei Elemente nur eine Verbindung bilden (wie beispielsweise Wasserstoff und Sauerstoff nur Wasser ergeben; Wasserstoffperoxid wurde noch nicht entdeckt), dann ist seine Zusammensetzung die einfachste: AB, d. h. in diesem Fall sollte Wasser sein haben die Zusammensetzung von HO, Ammoniak, NH usw. Wie wir sehen, hat Dalton die Zusammensetzung von Wasser und Ammoniak nicht „erraten“, und daher erwies sich seine numerische Skala der relativen Atommassen als falsch.

Aber die Unvollkommenheiten von Daltons Theorie beeinträchtigen nicht den Durchbruch, den er erzielte. Dalton ging in seiner Argumentation davon aus, dass ein Element aus Atomen derselben Art mit bestimmten Atomgewichten besteht und jedes Atom ein Atom eines bestimmten chemischen Elements ist. Mit anderen Worten: Die Atome verschiedener chemischer Elemente sind in ihren Eigenschaften und in ihrer Masse nicht identisch, während alle Atome derselben Substanz völlig identisch sind.

Darüber hinaus zeigte Dalton, dass die von ihm vorgeschlagene Atomtheorie nicht nur spekulativ, sondern auch eine Arbeitstheorie sein könnte: Das Problem der Entstehung der Eigenschaften von Stoffen kann und sollte mit der atomaren Zusammensetzung von Körpern verbunden sein.

Atomistische Ideen und Ideen über die Elemente, die eine lange historische Entwicklung durchlaufen hatten, vereinten sich schließlich in einer grundlegenden Lehre.

• Bei seinen Berechnungen der relativen Atommassen von Stickstoff und Sauerstoff ging Dalton von den zu Beginn des 19. Jahrhunderts bekannten Berechnungen aus. Daten zur prozentualen (Massen-)Zusammensetzung von Wasser (85 % Sauerstoff und 15 % Wasserstoff) und Ammoniak (80 % Stickstoff und 20 % Wasserstoff). Bestimmen Sie anhand dieser Daten und Daltons Prinzip der Einfachheit die Werte, die er für die relativen Massen von Stickstoff und Sauerstoff erhalten hat (Dalton nahm die Atommasse von Wasserstoff als 1 an).
• Zunächst glaubte Dalton, dass eines der Stickoxide, die sogenannte Salpetersäure, eine atomare Zusammensetzung hatte, die in moderner Schreibweise durch die Formel NO 2 dargestellt werden kann. Den Daten zufolge ist die prozentuale (nach Gewicht) Zusammensetzung dieses Oxids Damals betrug der Stickstoffgehalt 29,5 % und der Sauerstoffgehalt 70,5 %. Durch den Vergleich der hypothetischen atomaren und experimentell bestimmten prozentualen Zusammensetzung dieses Oxids und unter Verwendung seiner Skala der relativen Atommassen (siehe vorherige Aufgabe) schlug Dalton eine neue Formel für Ammoniumnitrat vor. Welcher? Begründen Sie Ihre Antwort mit Berechnungen.
• Wie kann man das Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung vom Standpunkt der Atomtheorie Daltons aus interpretieren?
• Warum nannte Dalton sein zweibändiges Werk, das zwischen 1808 und 1810 veröffentlicht wurde, „A New System of Chemical Philosophy“?
• Welche Bestimmungen von Daltons Atomtheorie lösten Ihrer Meinung nach die größten Einwände bei seinen Zeitgenossen aus?

DALTON John (Dalton J.)
(6.IX.1766 - 27.VII.1844)

John Dalton Er wurde in eine arme Familie hineingeboren und besaß große Bescheidenheit und einen außergewöhnlichen Wissensdurst. Er hatte keine wichtige Universitätsposition inne, sondern war ein einfacher Lehrer für Mathematik und Physik an Schule und Hochschule.

Dalton entdeckte die Gasgesetze der Physik und in der Chemie das Gesetz der multiplen Verhältnisse, stellte die allererste Tabelle der relativen Atommassen zusammen und schuf das erste System chemischer Symbole für einfache und komplexe Substanzen.

John Dalton – englischer Chemiker und Physiker, Mitglied der Royal Society of London (seit 1822). Geboren in Eaglesfield (Cumberland). Ich habe meine Ausbildung selbständig erhalten.
1781-1793 - Mathematiklehrer an einer Schule in Kendal, ab 1793 unterrichtete er Physik und Mathematik am New College in Manchester.

Wissenschaftliche Grundlagenforschung vor 1800-1803. gehören zur Physik, spätere zur Chemie.
Führte (seit 1787) meteorologische Beobachtungen durch und untersuchte die Farbe des Himmels, die Natur der Wärme, Brechung und Reflexion von Licht. Als Ergebnis entwickelte er die Theorie der Verdampfung und Vermischung von Gasen.
Beschrieben (1794) wurde ein Sehfehler genannt Farbenblindheit.

Geöffnet drei Gesetze, die die Essenz seiner physikalischen Atomisierung von Gasgemischen bildete: Partialdrücke Gase (1801), Abhängigkeiten Volumen von Gasen bei konstantem Druck auf Temperatur(1802, unabhängig von J.L. Gay-Lussac) und Abhängigkeit Löslichkeit Gase von ihrem Partialdruck(1803) Diese Arbeiten führten ihn zur Lösung des chemischen Problems des Zusammenhangs zwischen Zusammensetzung und Struktur von Stoffen.

Vorgeschlagen und begründet (1803-1804) Theorie der Atomstruktur oder chemischer Atomismus, der das empirische Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung erklärte.
Theoretisch vorhergesagt und entdeckt (1803) Gesetz der Vielfachen: Bilden zwei Elemente mehrere Verbindungen, so werden die Massen des einen Elements pro gleicher Masse des anderen als ganze Zahlen in Beziehung gesetzt.

Zusammengestellt (1803) der erste Tabelle der relativen Atommassen Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor, wobei die Atommasse von Wasserstoff als Einheit angenommen wird.

Vorgeschlagen (1804) System chemischer Zeichen für „einfache“ und „komplexe“ Atome.
Er führte (seit 1808) Arbeiten durch, die darauf abzielten, bestimmte Bestimmungen zu klären und das Wesen der Atomtheorie zu erklären.

Mitglied zahlreicher Akademien der Wissenschaften und wissenschaftlicher Gesellschaften.

Der erste Wissenschaftler, der bedeutende Erfolge in der neuen Entwicklungsrichtung der Chemie erzielte, war der englische Chemiker John Dalton (1766-1844), dessen Name eng mit der Atomtheorie verbunden ist. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts entdeckte Dalton mehrere neue experimentelle Prinzipien: Gesetz der Partialdrücke(Daltons Gesetz), Gesetz der Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten(Henry-Dalton-Gesetz) und schließlich Gesetz der Vielfachen. Es ist unmöglich, diese Muster (hauptsächlich das Gesetz der multiplen Verhältnisse) zu erklären, ohne auf die Annahme zurückzugreifen, dass Materie diskret ist. Basierend auf dem 1803 entdeckten Gesetz der multiplen Verhältnisse und dem Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung entwickelte Dalton seine atomar-molekulare Theorie, die in seinem 1808 veröffentlichten Werk „A New System of Chemical Philosophy“ dargelegt wurde.

Die wichtigsten Bestimmungen von Daltons Theorie lauten wie folgt:

1. Alle Stoffe bestehen aus einer Vielzahl von Atomen (einfach oder komplex).

2. Atome derselben Substanz sind völlig identisch. Einfache Atome sind absolut unveränderlich und unteilbar.

3. Atome verschiedener Elemente können sich in bestimmten Verhältnissen miteinander verbinden.

4. Die wichtigste Eigenschaft von Atomen ist atomares Gewicht.

Bereits 1803 erschien in Daltons Labortagebuch die erste Tabelle der relativen Atomgewichte bestimmter Elemente und Verbindungen; Als Bezugspunkt wählt Dalton das Atomgewicht von Wasserstoff, das gleich Eins ist. Um die Atome der Elemente zu bezeichnen, verwendet Dalton Symbole in Form von Kreisen mit verschiedenen Figuren darin. Anschließend korrigierte Dalton wiederholt die Atomgewichte von Elementen, gab jedoch für die meisten Elemente falsche Werte der Atomgewichte an.

Dalton musste davon ausgehen, dass sich Atome verschiedener Elemente zu komplexen Atomen zusammenfügen. „das Prinzip der maximalen Einfachheit“. Der Kern des Prinzips besteht darin, dass, wenn es nur eine binäre Verbindung zweier Elemente gibt, ihr Molekül (komplexes Atom) aus einem Atom eines Elements und einem Atom eines anderen Elements besteht (ein komplexes Atom ist in Daltons Terminologie doppelt). Dreifache und komplexere Atome entstehen nur, wenn mehrere Verbindungen aus zwei Elementen bestehen. Daher nahm Dalton an, dass das Wassermolekül aus einem Sauerstoffatom und einem Wasserstoffatom besteht. Die Folge ist ein unterschätzter Wert des Atomgewichts von Sauerstoff, was wiederum zu einer falschen Bestimmung des Atomgewichts von Metallen anhand der Zusammensetzung der Oxide führt. Das Prinzip der größten Einfachheit (unterstützt durch die Autorität von Dalton als Schöpfer der atomar-molekularen Theorie) spielte später eine gewisse negative Rolle bei der Lösung des Problems der Atomgewichte. Im Allgemeinen bildete Daltons Atomtheorie jedoch die Grundlage für jede Weiterentwicklung der Naturwissenschaften.

DALTON, John

Der englische Physiker und Chemiker John Dalton wurde im Dorf Eaglesfield in Cambeoland in eine Weberfamilie hineingeboren. Seine Ausbildung erhielt er selbstständig, bis auf den Mathematikunterricht, den er beim blinden Lehrer J. Gauff erhielt. 1781–1793 Dalton unterrichtete Mathematik an einer Schule in Kendal und ab 1793 Physik und Mathematik am New College in Manchester. Daltons wissenschaftliche Arbeit begann 1787 mit Beobachtungen der Luft. In den nächsten 57 Jahren führte er ein meteorologisches Tagebuch, in dem er mehr als 200.000 Beobachtungen aufzeichnete. Während seiner jährlichen Reisen rund um den Lake District bestieg Dalton die Gipfel von Skiddaw und Helvellyn, um den Luftdruck zu messen und Luftproben zu entnehmen.

Im Jahr 1793 veröffentlichte Dalton sein erstes Werk, Meteorological Observations and Sketches, das die Anfänge seiner zukünftigen Entdeckungen enthielt. Um zu verstehen, warum Gase in der Atmosphäre ein Gemisch mit bestimmten physikalischen Eigenschaften bilden und nicht entsprechend ihrer Dichte in Schichten übereinander angeordnet sind, stellte er fest, dass das Verhalten des Gases nicht von der Zusammensetzung des Gemisches abhängt. Dalton formulierte das Gesetz der Partialdrücke von Gasen und entdeckte auch die Abhängigkeit der Löslichkeit von Gasen von ihrem Partialdruck. Im Jahr 1802 entdeckte Dalton unabhängig von J. L. Gay-Lussac und J. Charles eines der Gasgesetze: Bei konstantem Druck und steigender Temperatur dehnen sich alle Gase gleichermaßen aus.

Dalton untersuchte die Zusammensetzung chemischer Verbindungen und stellte fest, dass in verschiedenen Verbindungen zweier Elemente für die gleiche Menge eines Elements Mengen des anderen Elements vorhanden sind, die als einfache ganze Zahlen zueinander in Beziehung stehen (das Gesetz der multiplen Verhältnisse). Dalton versuchte, die entdeckten Gesetze anhand der von ihm entwickelten atomistischen Konzepte zu erklären. Dalton führte das Konzept des Atomgewichts als wichtigste Eigenschaft des Atoms ein. Indem er das Atomgewicht von Wasserstoff als Einheit betrachtete, berechnete Dalton die Atomgewichte einer Reihe von Elementen und erstellte die erste Tabelle der relativen Atommassen (1803).

Dalton betrachtete chemische Reaktionen als Prozesse der Verbindung und Trennung miteinander verbundener Atome, denn nur dies könnte die abrupten Änderungen der Zusammensetzung bei der Umwandlung einer Verbindung in eine andere erklären. Daher muss jedes Atom eines beliebigen Elements neben einer bestimmten Masse bestimmte Eigenschaften haben und aus chemischer Sicht unteilbar sein.

Daltons Berechnungen der Atommassen waren ungenau, da er nicht zwischen Atomen und Molekülen unterschied und letztere als komplexe Atome bezeichnete. Dennoch war es Dalton zu verdanken, dass der Atomismus eine neue naturwissenschaftliche Grundlage erhielt; Daltons Arbeit wurde zu einem wichtigen Meilenstein in der Entwicklung der chemischen Wissenschaft. Im Jahr 1804 schlug Dalton außerdem ein System chemischer Symbole für „einfache“ und „komplexe“ Atome vor. Daltons Name ist auf einen Sehfehler zurückzuführen – die Farbenblindheit, an der er selbst litt und die er 1794 beschrieb.

1816 wurde Dalton zum Mitglied der Französischen Akademie der Wissenschaften, zum Vorsitzenden der Manchester Literary and Philosophical Society und 1822 zum Mitglied der Royal Society of London gewählt. 1832 verlieh ihm die Universität Oxford den Grad eines Doktors der Rechtswissenschaften.