Biografia Johna Daltona. Johna Daltona

Johna Daltona(6 września 1766 - 27 lipca 1844) był samoukiem, nauczycielem języka angielskiego prowincjonalnym, chemikiem, meteorologiem, przyrodnikiem i kwakierem. Jeden z najbardziej znanych i szanowanych naukowców swoich czasów, który zasłynął powszechnie dzięki nowatorskim pracom z różnych dziedzin wiedzy. Jako pierwszy (1794) przeprowadził badania i opisał wadę wzroku, na którą sam cierpiał – ślepotę barw, nazwaną później na jego cześć ślepotą barw; odkrył prawo ciśnień cząstkowych (prawo Daltona) (1801), prawo równomiernego rozszerzania się gazów po podgrzaniu (1802), prawo rozpuszczalności gazów w cieczach (prawo Henry'ego-Daltona). Ustanowił prawo stosunków wielokrotnych (1803), odkrył zjawisko polimeryzacji (na przykładzie etylenu i butylenu), wprowadził pojęcie „masy atomowej”, jako pierwszy obliczył masy atomowe (masę) szeregu pierwiastków i sporządził pierwszą tabelę ich względnych mas atomowych, kładąc w ten sposób podwaliny pod atomową teorię struktury materii.

Profesor Manchester College na Uniwersytecie Oksfordzkim (1793), członek Francuskiej Akademii Nauk (1816), prezes Manchester Literary and Philosophical Society (od 1817), członek Royal Society of London (1822) i Royal Society of London Edynburg (1835), laureat Medalu Królewskiego (1826).

Młodzież

John Dalton urodził się w rodzinie kwakrów w Eaglesfield w hrabstwie Cumberland. Syn krawca, dopiero w wieku 15 lat rozpoczął naukę u swojego starszego brata Jonathana w szkole kwakrów w pobliskim miasteczku Kendal. Do roku 1790 Dalton mniej więcej zdecydował się na swoją przyszłą specjalizację, wybierając między prawem a medycyną, ale jego plany zostały zrealizowane bez entuzjazmu – jego rodzice-dysydenci kategorycznie sprzeciwiali się studiowaniu na angielskich uniwersytetach. Dalton musiał pozostać w Kendal do wiosny 1793 roku, po czym przeniósł się do Manchesteru, gdzie poznał Johna Gougha, niewidomego filozofa-polimatę, który przekazał mu większość swojej wiedzy naukowej w nieformalnym otoczeniu. Umożliwiło to Daltonowi uzyskanie stanowiska nauczyciela matematyki i nauk ścisłych w New College, odrębnej akademii w Manchesterze. Na tym stanowisku pozostał do 1800 r., kiedy to pogarszająca się sytuacja finansowa uczelni zmusiła go do rezygnacji; Zaczął uczyć prywatnie matematyki i nauk ścisłych.

W młodości Dalton był blisko związany ze słynnym protestantem z Eaglesfield Elihu Robinsonem, zawodowym meteorologiem i inżynierem. Robinson zaszczepił w Daltonie zainteresowanie różnymi problemami matematyki i meteorologii. Dalton podczas swojego życia w Kendal zebrał rozwiązania rozważanych przez siebie problemów w książce „Dzienniki pań i panów”, a od 1787 roku zaczął prowadzić własny dziennik meteorologiczny, w którym przez 57 lat zanotował ponad 200 000 obserwacji. w tym samym okresie Dalton na nowo opracował teorię cyrkulacji atmosferycznej, zaproponowaną wcześniej przez George'a Hadleya. Pierwsza publikacja naukowca nosiła tytuł „Obserwacje i eksperymenty meteorologiczne” i zawierała zalążki pomysłów na wiele jego przyszłych odkryć. Jednak pomimo oryginalności jego podejścia, środowisko naukowe nie przywiązywało dużej wagi do prac Daltona. Dalton poświęcił językowi swoje drugie ważne dzieło, opublikowane pod tytułem „Specyfikacje gramatyki angielskiej” (1801).

Ślepota barw

Zdrowa osoba zobaczy tutaj liczby 44 lub 49, ale osoba z deuteranopią z reguły nic nie zobaczy

Przez połowę swojego życia Dalton nie miał pojęcia, że ​​z jego wzrokiem jest coś nie tak. Studiował optykę i chemię, ale swoją wadę odkrył dzięki pasji do botaniki. To, że nie potrafił odróżnić kwiatu niebieskiego od różowego, przypisywał zamieszaniu w klasyfikacji kwiatów, a nie wadom własnego wzroku. Zauważył, że kwiat, który w dzień w świetle słońca był błękitny (a raczej kolor, który uważał za błękitny), w świetle świecy przybrał barwę ciemnoczerwoną. Zwrócił się do otaczających go osób, ale nikt nie widział tak dziwnej przemiany, z wyjątkiem jego brata. W ten sposób Dalton zdał sobie sprawę, że coś jest nie tak z jego wzrokiem i że problem ten został odziedziczony. W 1794 roku, zaraz po przybyciu do Manchesteru, Dalton został wybrany na członka Manchester Literary and Philosophical Society (Lit & Phil), a kilka tygodni później opublikował artykuł zatytułowany „Unusual Cases of Color Perception”, w którym wyjaśnił zawężenie koloru postrzeganie przez niektórych ludzi poprzez zmianę zabarwienia ciekłej substancji w oku. Opisując tę ​​chorobę na własnym przykładzie, Dalton zwrócił uwagę osób, które do tej pory nie zdawały sobie sprawy, że na nią cierpią. Chociaż wyjaśnienia Daltona były kwestionowane za jego życia, dokładność jego badań nad jego własną chorobą była tak bezprecedensowa, że ​​termin „ślepota barw” został mocno powiązany z chorobą. W 1995 roku przeprowadzono badania zachowanego oka Johna Daltona, podczas których okazało się, że cierpi on na rzadką postać ślepoty barw – protanopię. W tym przypadku oko nie rozpoznaje kolorów czerwonego, zielonego i zielono-niebieskiego. Oprócz fioletu i błękitu rozpoznawał normalnie tylko jeden kolor – żółty i pisał o tym w ten sposób:

Ta część obrazu, którą inni nazywają czerwoną, wydaje mi się cieniem lub po prostu słabo oświetlona. Pomarańczowy, zielony i żółty wydają się być odcieniami tego samego koloru, od intensywnego do bladożółtego.

Po tym dziele Daltona pojawiło się kilkanaście nowych, poświęconych różnorodnej tematyce: kolorowi nieba, przyczynom powstawania źródeł słodkiej wody, odbiciu i załamaniu światła, a także imiesłowom w języku angielskim.

Rozwój koncepcji atomistycznej

W 1800 roku Dalton został sekretarzem Towarzystwa Literackiego i Filozoficznego w Manchesterze, po czym przedstawił szereg raportów pod ogólnym tytułem „Eksperymenty”, poświęconych określaniu składu mieszanin gazowych, prężności par różnych substancji w różnych temperaturach w próżni oraz w powietrzu, parowanie cieczy i rozszerzalność cieplna gazów. W 1802 roku w „Raportach Towarzystwa” opublikowano cztery takie artykuły. Na szczególną uwagę zasługuje wstęp do drugiego dzieła Daltona:

Nie ma chyba żadnych wątpliwości co do możliwości przejścia dowolnych gazów i ich mieszanin w stan ciekły, wystarczy jedynie zastosować do nich odpowiednie ciśnienie lub obniżyć temperaturę, aż do rozdzielenia się na poszczególne składniki.

Po opisaniu eksperymentów mających na celu ustalenie prężności pary wody w różnych temperaturach w zakresie od 0 do 100 °C Dalton przechodzi do omówienia prężności pary sześciu innych cieczy i dochodzi do wniosku, że zmiana prężności pary jest równoważna dla wszystkich substancji przy tej samej zmianie temperatura.

W swojej czwartej pracy Dalton pisze:

Nie widzę żadnych obiektywnych powodów, aby za nieprawdziwy uznać fakt, że dowolne dwa gazy (ośrodek elastyczny) o tym samym ciśnieniu początkowym rozszerzają się jednakowo pod wpływem zmiany temperatury. Jednakże dla dowolnej ekspansji par rtęci (ośrodka nieelastycznego) ekspansja powietrza będzie mniejsza. Zatem ogólne prawo opisujące naturę ciepła i jego bezwzględną ilość należy wyprowadzić z badania zachowania ośrodków sprężystych. Przepisy gazowe

Josepha Louisa Gay-Lussaca

W ten sposób Dalton potwierdził prawo Gay-Lussaca opublikowane w 1802 roku. W ciągu dwóch lub trzech lat od przeczytania swoich artykułów Dalton opublikował szereg prac na podobne tematy, jak np. absorpcja gazów przez wodę i inne ciecze (1803); Jednocześnie postulował prawo ciśnień cząstkowych, zwane prawem Daltona.

Za najważniejsze ze wszystkich dzieł Daltona uważa się te związane z koncepcją atomistyczną w chemii, z którą jego nazwisko jest najbardziej bezpośrednio kojarzone. Sugeruje się (Thomson), że teoria ta została opracowana albo na podstawie badań zachowania etylenu i metanu w różnych warunkach, albo na podstawie analizy dwutlenku i tlenku azotu.

Badanie notatek laboratoryjnych Daltona, odnalezionych w archiwach Lit & Phil, sugeruje, że w miarę poszukiwań wyjaśnienia prawa wielokrotnych stosunków naukowiec coraz bardziej zbliżał się do uznania oddziaływania chemicznego za elementarny akt łączenia atomów o określonych masach . Idea atomów stopniowo rosła i stawała się silniejsza w jego głowie, poparta faktami eksperymentalnymi uzyskanymi z badań atmosfery. Pierwsze zaczątki tej idei można dostrzec już na samym końcu jego artykułu o absorpcji gazów (napisanego 21 października 1803 r., opublikowanego w 1805 r.). Dalton pisze:

Dlaczego woda nie zachowuje swojego kształtu jak każdy gaz? Poświęcając dużo czasu na rozwiązanie tego problemu, nie mogę z całkowitą pewnością udzielić odpowiedniej odpowiedzi, ale jestem pewien, że wszystko zależy od masy i liczby mikrocząstek w substancji. Wyznaczanie mas atomowych

Lista symboli chemicznych poszczególnych pierwiastków i ich mas atomowych, opracowana przez Johna Daltona w 1808 roku. Niektóre symbole używane w tamtych czasach do oznaczania pierwiastków chemicznych sięgają epoki alchemii. Listy tej nie można uznać za „układ okresowy”, ponieważ nie zawiera ona powtarzających się (okresowych) grup pierwiastków. Niektóre substancje nie są pierwiastkami chemicznymi, np. wapno (pozycja 8 po lewej). Dalton obliczył masę atomową każdej substancji w stosunku do wodoru jako najlżejszej, kończąc swoją listę rtęcią, której błędnie przypisano masę atomową większą niż ołów (poz. 6 po prawej)

Różne atomy i cząsteczki w książce Johna Daltona Nowy kurs filozofii chemicznej (1808).

Aby zwizualizować swoją teorię, Dalton użył własnego systemu symboli, również przedstawionego w Nowym kursie filozofii chemicznej. Kontynuując swoje badania, Dalton po pewnym czasie opublikował tabelę względnych mas atomowych sześciu pierwiastków - wodoru, tlenu, azotu, węgla, siarki, fosforu, przyjmując masę wodoru równą 1. Należy zauważyć, że Dalton nie opisał metody przez w którym określił wagi względne, natomiast w swoich notatkach z 6 września 1803 roku znajdujemy tabelę do obliczania tych parametrów na podstawie danych różnych chemików z analizy wody, amoniaku, dwutlenku węgla i innych substancji.

Stając przed problemem obliczenia względnej średnicy atomów (z których, według naukowca, składają się wszystkie gazy), Dalton wykorzystał wyniki eksperymentów chemicznych. Zakładając, że jakakolwiek przemiana chemiczna zawsze przebiega najprostszą drogą, Dalton dochodzi do wniosku, że reakcja chemiczna jest możliwa tylko pomiędzy cząstkami o różnych masach. Od tego momentu koncepcja Daltona przestaje być prostym odzwierciedleniem idei Demokryta. Rozszerzenie tej teorii na substancje doprowadziło badacza do prawa wielokrotnych stosunków, a eksperyment doskonale potwierdził jego wniosek. Warto dodać, że prawo wielokrotnych stosunków przewidział Dalton w raporcie dotyczącym opisu zawartości różnych gazów w atmosferze, odczytanym w listopadzie 1802 roku: „Tlen może łączyć się z pewną ilością azotu lub z dwukrotnie większą takie same, ale nie może być żadnych wartości pośrednich ilości substancji.” Uważa się, że zdanie to dodano jakiś czas po odczytaniu sprawozdania, ale opublikowano je dopiero w 1805 roku.

W swojej pracy „Nowy kurs filozofii chemicznej” Dalton podzielił wszystkie substancje na podwójne, potrójne, poczwórne itp. (w zależności od liczby atomów w cząsteczce). W rzeczywistości zaproponował klasyfikację struktur związków według całkowitej liczby atomów - jeden atom pierwiastka X w połączeniu z jednym atomem pierwiastka Y daje związek podwójny. Jeśli jeden atom pierwiastka X połączy się z dwoma Y (lub odwrotnie), wówczas takie połączenie będzie potrójne.

Pięć podstawowych zasad teorii Daltona Atomy dowolnego pierwiastka różnią się od wszystkich pozostałych, a cechą charakterystyczną w tym przypadku jest ich względna masa atomowa Wszystkie atomy danego pierwiastka są identyczne Atomy różnych pierwiastków mogą łączyć się, tworząc związki chemiczne, a każdy z nich Związek ma zawsze taki sam stosunek atomów w swoim składzie. Atomy nie mogą powstawać na nowo, dzielić się na mniejsze cząstki, ani ulegać zniszczeniu w wyniku jakichkolwiek przemian chemicznych. Każda reakcja chemiczna po prostu zmienia kolejność grupowania atomów. zobacz Atomizm Pierwiastki chemiczne składają się z małych cząstek zwanych atomami

Dalton zaproponował także „zasadę największej prostoty”, która jednak nie doczekała się niezależnego potwierdzenia: gdy atomy łączą się tylko w jednym stosunku, oznacza to utworzenie związku podwójnego.

Było to jedynie założenie, które naukowiec przyjął po prostu z wiary w prostotę budowy natury. Badacze tamtych czasów nie dysponowali obiektywnymi danymi pozwalającymi określić liczbę atomów każdego pierwiastka w złożonym związku. Jednak takie „założenia” są niezbędne dla takiej teorii, ponieważ obliczenie względnych mas atomowych nie jest możliwe bez znajomości wzorów chemicznych związków. Jednakże hipoteza Daltona skłoniła go do określenia wzoru wody jako OH (ponieważ z punktu widzenia jego teorii woda jest produktem reakcji H + O, a stosunek jest zawsze stały); dla amoniaku zaproponował wzór NH, który oczywiście nie odpowiada współczesnym pomysłom.

Pomimo wewnętrznych sprzeczności leżących u podstaw koncepcji Daltona, niektóre jej zasady przetrwały do ​​dziś, choć z niewielkimi zastrzeżeniami. Powiedzmy, że atomów tak naprawdę nie można podzielić na części, stworzyć ani zniszczyć, ale dotyczy to tylko reakcji chemicznych. Dalton nie wiedział również o istnieniu izotopów pierwiastków chemicznych, których właściwości czasami odbiegają od „klasycznych”. Pomimo tych wszystkich niedociągnięć teoria Daltona (atomia chemiczna) wpłynęła na przyszły rozwój chemii w nie mniejszym stopniu niż teoria tlenu Lavoisiera.

Dojrzałe lata

Jamesa Prescotta Joule’a

Dalton pokazał swoją teorię T. Thomsonowi, który pokrótce nakreślił ją w trzecim wydaniu swojego „Kursu chemii” (1807), po czym sam uczony kontynuował jej prezentację w pierwszej części pierwszego tomu „The New Course in Filozofia chemiczna” (1808). Część drugą opublikowano w 1810 r., natomiast pierwszą część tomu drugiego opublikowano dopiero w 1827 r. – rozwój teorii chemicznej poszedł znacznie dalej, pozostały niepublikowany materiał zainteresował bardzo wąskie grono odbiorców, nawet środowisko naukowe. Druga część drugiego tomu nigdy nie została opublikowana.

W 1817 roku Dalton został prezesem firmy Lit & Phil, którą pozostał aż do śmierci, sporządzając 116 raportów, z których najwcześniejsze są najbardziej godne uwagi. W jednym z nich, wykonanym w 1814 roku, wyjaśnia zasady analizy wolumetrycznej, której był jednym z pionierów. W 1840 roku jego praca dotycząca fosforanów i arsenianów (często uważana za jedną z najsłabszych) została uznana przez Towarzystwo Królewskie za niegodne publikacji, zmuszając Daltona do zrobienia tego samodzielnie. Ten sam los spotkał jeszcze cztery jego artykuły, z czego dwa („O zawartości kwasów, zasad i soli w różnych solach”, „O nowej i prostej metodzie analizy cukru”) zawierały odkrycie, które sam Dalton uważał za drugie w znaczenie po koncepcji atomistycznej. Niektóre sole bezwodne po rozpuszczeniu nie powodują zwiększenia objętości roztworu, w związku z czym, jak napisał naukowiec, zajmują określone „pory” w strukturze wody.

James Prescott Joule – słynny uczeń Daltona.

Metoda eksperymentalna Daltona

Sir Humphry Davy, 1830 rycina według obrazu Sir Thomasa Lawrence'a (1769-1830)

Dalton często pracował ze starymi i niedokładnymi instrumentami, nawet gdy dostępne były lepsze. Sir Humphry Davy nazwał go „niegrzecznym eksperymentatorem”, który zawsze znajdował potrzebne fakty, częściej wyciągając je z głowy niż z rzeczywistych warunków eksperymentalnych. Z drugiej strony historycy bezpośrednio związani z Daltonem powtórzyli szereg eksperymentów naukowca, a wręcz przeciwnie, mówili o jego umiejętnościach.

We wstępie do drugiej części pierwszego tomu The New Deal Dalton pisze, że korzystanie z cudzych danych eksperymentalnych tak często wprowadzało go w błąd, że w swojej książce zdecydował się pisać tylko o tych rzeczach, które mógł osobiście zweryfikować. Jednak taka „niezależność” powodowała nieufność nawet do rzeczy ogólnie przyjętych. Na przykład Dalton skrytykował i, jak się wydaje, nigdy w pełni nie zaakceptował ustawy gazowej Gay-Lussaca. Naukowiec pozostał przy niekonwencjonalnych poglądach na naturę chloru nawet po ustaleniu jego składu przez G. Davy'ego; Kategorycznie odrzucił nomenklaturę J. Ya Berzeliusa, mimo że wielu uważało ją za znacznie prostszą i wygodniejszą niż uciążliwy system symboli daltońskich.

Życie osobiste i działalność społeczna

John Dalton (z książki: A. Shuster, AE Shipley. Brytyjskie dziedzictwo naukowe. - Londyn, 1917)

Jeszcze przed powstaniem swojej koncepcji atomistycznej Dalton był powszechnie znany w kręgach naukowych. W 1804 roku zaproponowano mu prowadzenie wykładów z filozofii przyrody w Instytucie Królewskim (Londyn), gdzie następnie w latach 1809-1810 czytał kolejny kurs. Niektórzy współcześni Daltonowi kwestionowali jego umiejętność przedstawiania materiału w ciekawy i piękny sposób; John Dalton miał szorstki, cichy, pozbawiony wyrazu głos, w dodatku naukowiec tłumaczył nawet najprostsze rzeczy zbyt skomplikowanymi.

W 1810 roku Sir Humphry Davy zaprosił go do kandydowania w wyborach do Towarzystwa Królewskiego, ale Dalton odmówił, najwyraźniej ze względu na trudności finansowe. W 1822 r. nie wiedząc o tym znalazł się jako kandydat, a po wyborach uiścił wymaganą składkę. Sześć lat przed tym wydarzeniem został członkiem korespondentem Francuskiej Akademii Nauk, a w 1830 roku został wybrany jednym z ośmiu zagranicznych członków akademii (w miejsce Davy'ego).

W 1833 r. rząd Earl Greya przyznał mu pensję w wysokości 150 funtów, w 1836 r. wzrosła ona do 300.

Dalton nigdy się nie ożenił i miał niewielu przyjaciół. Przez ćwierć wieku mieszkał ze swoim przyjacielem R. W. Jonesem (1771-1845) przy George's Street w Manchesterze; jego zwykłą rutynę pracy laboratoryjnej i dydaktycznej przerywały jedynie coroczne wycieczki do Krainy Jezior lub okazjonalne wizyty w Londynie. W 1822 odbył krótką podróż do Paryża, gdzie spotkał się z różnymi miejscowymi naukowcami. Również nieco wcześniej uczestniczył w szeregu kongresów naukowych British Association w Yorku, Oksfordzie, Dublinie i Bristolu.

Koniec życia, dziedzictwo

Passepartout Daltona (ok. 1840 r.).

Popiersie Daltona autorstwa angielskiego rzeźbiarza Chantray'a

W 1837 r. Dalton doznał lekkiego zawału serca, lecz już w 1838 r. kolejny cios spowodował u niego zaburzenia mowy; nie przeszkodziło to jednak naukowcowi w kontynuowaniu badań. W maju 1844 przeżył kolejny cios, a 26 lipca drżącą ręką dokonał ostatniego wpisu w swoim dzienniku meteorologicznym; 27 lipca Dalton został znaleziony martwy w swoim mieszkaniu w Manchesterze.

John Dalton został pochowany na cmentarzu Ardwick w Manchesterze. Obecnie na terenie cmentarza znajduje się plac zabaw, ale zachowały się jego zdjęcia. Popiersie Daltona (autorstwa Chantray) zdobi wejście do King's College w Manchesterze, a pomnik Daltona, również wykonany przez Chantray, znajduje się obecnie w ratuszu w Manchesterze.

Na pamiątkę pracy Daltona niektórzy chemicy i biochemicy nieformalnie używają terminu „dalton” (w skrócie Da) do określenia jednostki masy atomowej pierwiastka (równoważnej 1/12 masy 12C). Na cześć naukowca nazwana została także ulica łącząca Deansgate i Albert Square w centrum Manchesteru.

Jeden z budynków na terenie kampusu Uniwersytetu w Manchesterze nosi imię Johna Daltona. Mieści się w nim Wydział Techniczny i odbywa się większość wykładów z przedmiotów przyrodniczych. Przy wyjściu z budynku znajduje się pomnik Daltona, przeniesiony tu z Londynu (dzieło Williama Teeda, 1855, do 1966 stał na Piccadilly Square).

Budynek akademika Uniwersytetu w Manchesterze również nosi imię Daltona. Uniwersytet ustanowił różne granty nazwane imieniem Daltona: dwa z chemii, dwa z matematyki i Nagrodę Daltona w historii naturalnej. Jest też Medal Daltona, przyznawany cyklicznie przez Towarzystwo Literacko-Filozoficzne w Manchesterze (w sumie wydano 12 medali).

Na Księżycu znajduje się krater nazwany jego imieniem.

Duża część twórczości Johna Daltona została zniszczona podczas bombardowania Manchesteru 24 grudnia 1940 r. Izaak Asimov napisał o tym: „Na wojnie giną nie tylko żywi”.

Podstawa każdej teorii w naukach przyrodniczych
zawsze jest coś, czego nie można
potwierdzić doświadczalnie.
Ja tak, Berzelius

Czym teoria atomizmu D. Daltona różni się od poprzednich wersji atomizmu? Jaki wpływ wywarły prace Daltona na dalszy rozwój nauk przyrodniczych? Co nowego atomizm Daltona wniósł do zrozumienia genezy właściwości substancji?

Lekcja-wykład

BADANIA NA TEMAT SKŁADU SUBSTANCJI. Historycznie rzecz biorąc, tak się składało, że doktryna o pierwiastkach i ideach atomistycznych istniała aż do początków XIX wieku. uznawano za zasadniczo odmienne sposoby wyjaśniania budowy i właściwości ciał. Właściwości często tłumaczono obecnością w ciele pewnych pierwiastków elementarnych, których rolę mogły odgrywać żywioły Arystotelesa (ogień, woda, powietrze, ziemia), trzy pierwiastki Paracelsusa (rtęć, siarka, sól) lub dowolne inne zestawy esencji elementarnych. Zwolennicy idei atomistycznych wiązali właściwości z cechami geometrycznymi i mechanicznymi cząstek tworzących ciało (na przykład z ich rozmiarem, kształtem, ruchem, z nieodłącznymi siłami).

Pomysł Lavoisiera o istnieniu w przyrodzie skończonej liczby pierwiastków, które mają określony zestaw właściwości i można je określić metodami analizy chemicznej, przyczynił się do późniejszej syntezy atomizmu i badania pierwiastków.

Aby jednak te dwie nauki połączyły się w jedną, należało zmodyfikować teorię atomową. A najważniejsze, co należało zrobić, to znaleźć taką właściwość atomu, która z jednej strony pozostanie niezmieniona podczas reakcji chemicznych i przejść agregatów, a z drugiej będzie podatna na ilościowe określenie eksperymentalne. Ani kształt, ani wielkość atomów nie nadawały się do tej roli, choćby dlatego, że nie dało się ich określić eksperymentalnie. Jako odpowiednią właściwość atomu D. Dalton wybrał względną masę atomową (termin ten jest obecnie używany). względna masa atomowa lub po prostu „masa atomowa”).

John Dalton (1766-1844) – angielski fizyk i chemik. Zajmował się meteorologią i fizyką gazów, opisał wadę wzroku zwaną ślepotą barw

TEORIA DALTONA. Wszystko zaczęło się od meteorologii, którą Dalton studiował przez całe swoje dorosłe życie, dokonując około 200 000 zapisów warunków pogodowych. W procesie obserwacji meteorologicznych zainteresował się właściwościami gazów i mieszanin gazowych, a przy omawianiu niektórych zagadnień fizyki gazów posługiwał się teoriami atomowymi, które były bardzo powszechne w Anglii od XVII wieku. W rezultacie do 1801 roku rozwinął następujące koncepcje dotyczące natury stanu gazowego:

• atomy gazu otoczone są termogeniczną powłoką, której objętość wzrasta wraz ze wzrostem temperatury;
• pomiędzy cząsteczkami gazu występują siły odpychania spowodowane odpychaniem powłok kalorycznych i siły przyciągania („powinowactwo chemiczne”);
• cząsteczki gazu rozmieszczone są w przestrzeni tak gęsto, że kaloryczne powłoki stykają się ze sobą (ryc. 55).

Ryż. 55. Model gazu Daltona

Aby odpowiedzieć na szereg ważnych pytań (dlaczego zachodzi dyfuzja gazów, dlaczego atmosfera nie ulega rozwarstwieniu, czyli dlaczego ciężkie gazy nie gromadzą się przy powierzchni Ziemi itp.), należało przede wszystkim nauczyć się określać skład mieszaniny gazów; na początek - przynajmniej ilość zawartego w nim tlenu: bez tego nie można było eksperymentalnie zbadać zmiany składu atmosfery wraz z wysokością, rozpuszczalności gazów w wodzie i innych problemów. Zdaniem Daltona najszybszym sposobem oznaczenia tlenu w mieszaninie gazów mógłby być tzw. test Priestleya, czyli reakcje, które we współczesnej notacji mają postać:

2NO + O 2 → 2NO 2 lub w obecności wody:
2NO + O 2 + H 2 O → HNO 2 + HNO 3

W rezultacie Dalton doszedł do potrzeby określenia składu tlenków azotu, a do tego konieczne było poznanie względnych mas atomowych azotu i tlenu. Zatem w trakcie rozwiązywania problemu chemicznego składu tlenków azotu pojawił się problem określenia względnych mas atomowych. Aby jednak stworzyć skalę względnych mas atomowych (Dalton przyjął masę atomu wodoru jako jeden), konieczna była znajomość składu atomowego związków - ile atomów każdego pierwiastka wchodzi w skład cząsteczki („kompleks atom”, w terminologii Daltonowskiej) danego związku, a aby określić skład atomowy związku, trzeba znać jego skład pierwiastkowy (w procentach masowych) oraz… względne masy atomowe atomów pierwiastków zawarte w kompleksie. Koło jest zamknięte.

Aby jakoś wyjść z tej sytuacji, Dalton wymyślił zasadę, którą nazwał „zasadą prostoty”. Po prostu to wymyślił, bo nie potrafił podać mniej lub bardziej przekonujących argumentów na poparcie tej reguły, a jedynie spekulatywne, jak „natura zawsze działa w najprostszy sposób”, „nie należy niepotrzebnie zwiększać złożoności” itp. .

Symbole chemiczne D. Daltona. 1810

Zgodnie z tą zasadą, jeśli dwa pierwiastki tworzą tylko jeden związek (bo np. wodór i tlen dają tylko wodę; nadtlenku wodoru nie odkryto jeszcze), to jego skład będzie najprostszy: AB, czyli woda w tym przypadku powinna mają skład HO, amoniak NH itp. Jak widzimy, Dalton nie „odgadł” składu wody i amoniaku, dlatego jego skala numeryczna względnych mas atomowych okazała się błędna.

Jednak niedoskonałości teorii Daltona nie umniejszają przełomu, którego dokonał. Dalton w swoim rozumowaniu wychodził z faktu, że pierwiastkiem są atomy tego samego typu, o określonej masie atomowej, a każdy atom jest atomem określonego pierwiastka chemicznego. Innymi słowy, atomy różnych pierwiastków chemicznych nie są identyczne pod względem właściwości i mas, podczas gdy wszystkie atomy tej samej substancji są całkowicie identyczne.

Ponadto Dalton wykazał, że proponowana przez niego teoria atomowa może mieć charakter nie tylko spekulacyjny, ale także teorią roboczą: problem genezy właściwości substancji może i powinien być powiązany ze składem atomowym ciał.

Idee atomistyczne i idee dotyczące żywiołów, które przeszły długą ewolucję historyczną, ostatecznie połączyły się w jedną podstawową naukę.

• W swoich obliczeniach względnych mas atomowych azotu i tlenu Dalton oparł się na obliczeniach znanych z początku XIX wieku. dane dotyczące procentowego (masowego) składu wody (85% tlenu i 15% wodoru) i amoniaku (80% azotu i 20% wodoru). Na podstawie tych danych oraz zasady prostoty Daltona wyznacz uzyskane przez niego wartości względnych mas azotu i tlenu (Dalton przyjął masę atomową wodoru jako 1).
• Początkowo Dalton uważał, że jeden z tlenków azotu, tzw. kwas saletrynowy, ma skład atomowy, który we współczesnej notacji można przedstawić wzorem NO 2. Procentowy (wagowy) skład tego tlenku, według danych ówczesnego składu wynosił: 29,5% azotu i 70,5% tlenu. Porównując hipotetyczny skład atomowy i ustalony eksperymentalnie skład procentowy tego tlenku oraz wykorzystując swoją skalę względnych mas atomowych (patrz poprzednie zadanie), Dalton zaproponował nowy wzór na azotan amonu. Który? Odpowiedź uzasadnij obliczeniami.
• Jak można zinterpretować prawo stałości kompozycji z punktu widzenia teorii atomowej Daltona?
• Dlaczego Dalton nazwał swoją dwutomową pracę, opublikowaną w latach 1808-1810, „Nowym systemem filozofii chemicznej”?
• Jakie zapisy teorii atomowej Daltona wzbudziły, Pana zdaniem, największe zastrzeżenia wśród jego współczesnych?

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

Johna Daltona Urodzony w biednej rodzinie, odznaczał się wielką skromnością i niezwykłym pragnieniem wiedzy. Nie piastował żadnego ważnego stanowiska uniwersyteckiego, ale był prostym nauczycielem matematyki i fizyki w szkole i na studiach.

Dalton odkrył gazowe prawa fizyki, a w chemii prawo wielokrotnych stosunków, opracował pierwszą tabelę względnych mas atomowych i stworzył pierwszy system symboli chemicznych dla substancji prostych i złożonych.

John Dalton – angielski chemik i fizyk, członek Royal Society of London (od 1822). Urodzony w Eaglesfield (Cumberland). Edukację zdobyłem samodzielnie.
W latach 1781-1793 - nauczyciel matematyki w szkole w Kendal, od 1793 wykładał fizykę i matematykę w New College w Manchesterze.

Podstawowe badania naukowe przed latami 1800-1803. należą do fizyki, później do chemii.
Prowadził (od 1787 r.) obserwacje meteorologiczne, badał barwę nieba, charakter ciepła, załamanie i odbicie światła. W rezultacie stworzył teorię parowania i mieszania gazów.
Opisał (1794) wadę wzroku tzw ślepota barw.

Otwierany trzy prawa, co stanowiło istotę jego fizycznego atomizmu mieszanin gazowych: ciśnienia cząstkowe gazy (1801), zależności objętość gazów przy stałym ciśnieniu na temperaturę(1802, niezależnie od J.L. Gay-Lussaca) i zależność rozpuszczalność gazy od ich ciśnień cząstkowych(1803) Prace te doprowadziły go do rozwiązania chemicznego problemu związku między składem i strukturą substancji.

Zaproponowane i uzasadnione (1803-1804) teoria budowy atomu, czyli atomizm chemiczny, który wyjaśnił empiryczne prawo stałości składu.
Teoretycznie przewidziane i odkryte (1803) prawo wielokrotności: jeśli dwa pierwiastki tworzą kilka związków, wówczas masy jednego pierwiastka przypadające na tę samą masę drugiego pierwiastka przedstawia się jako liczby całkowite.

Opracowano (1803) pierwszy tabela względnych mas atomowych wodór, azot, węgiel, siarka i fosfor, przyjmując masę atomową wodoru jako jedność.

Proponowane (1804) system znaków chemicznych dla atomów „prostych” i „złożonych”.
Prowadził (od 1808 r.) prace mające na celu wyjaśnienie niektórych przepisów i wyjaśnienie istoty teorii atomowej.

Członek wielu akademii nauk i towarzystw naukowych.

Pierwszym naukowcem, który odniósł znaczący sukces na nowym kierunku rozwoju chemii, był angielski chemik John Dalton (1766-1844), którego nazwisko jest ściśle związane z teorią atomową. Na początku XIX wieku Dalton odkrył kilka nowych zasad eksperymentalnych: prawo ciśnień cząstkowych(prawo Daltona), prawo rozpuszczalności gazów w cieczach(prawo Henry’ego-Daltona) i wreszcie prawo wielokrotności. Nie da się wyjaśnić tych wzorców (przede wszystkim prawa wielokrotnych stosunków) bez założenia, że ​​materia jest dyskretna. Opierając się na prawie wielokrotnych stosunków, odkrytym w 1803 r., oraz prawie stałości składu, Dalton opracował teorię atomowo-molekularną, opisaną w pracy „A New System of Chemical Philosophy”, opublikowanej w 1808 r.

Główne postanowienia teorii Daltona są następujące:

1. Wszystkie substancje składają się z dużej liczby atomów (prostych lub złożonych).

2. Atomy tej samej substancji są całkowicie identyczne. Proste atomy są absolutnie niezmienne i niepodzielne.

3. Atomy różnych pierwiastków potrafią łączyć się ze sobą w określonych proporcjach.

4. Najważniejszą właściwością atomów jest masa atomowa.

Już w 1803 roku w czasopiśmie laboratoryjnym Daltona pojawiła się pierwsza tabela względnych mas atomowych niektórych pierwiastków i związków; Jako punkt odniesienia Dalton wybiera masę atomową wodoru, przyjmowaną jako równą jedności. Aby oznaczyć atomy pierwiastków, Dalton używa symboli w postaci kół z różnymi cyframi w środku. Następnie Dalton wielokrotnie poprawiał masy atomowe pierwiastków, jednak dla większości pierwiastków podawał nieprawidłowe wartości mas atomowych.

Dalton był zmuszony przyjąć założenie, że atomy różnych pierwiastków łączą się, tworząc atomy złożone. „zasada maksymalnej prostoty”. Istota zasady polega na tym, że jeśli istnieje tylko jeden binarny związek dwóch pierwiastków, to jego cząsteczkę (atom złożony) tworzy jeden atom jednego pierwiastka i jeden atom drugiego (atom złożony jest podwójny w terminologii Daltona). Potrójne i bardziej złożone atomy powstają tylko wtedy, gdy istnieje kilka związków utworzonych przez dwa pierwiastki. Stąd Dalton założył, że cząsteczka wody składa się z jednego atomu tlenu i jednego atomu wodoru. Efektem jest niedoszacowanie wartości masy atomowej tlenu, co z kolei prowadzi do błędnego wyznaczania mas atomowych metali na podstawie składu tlenków. Zasada największej prostoty (poparta autorytetem Daltona jako twórcy teorii atomowo-molekularnej) odegrała później pewną negatywną rolę w rozwiązaniu problemu mas atomowych. Jednak ogólnie rzecz biorąc, teoria atomowa Daltona stała się podstawą całego dalszego rozwoju nauk przyrodniczych.

DALTON, Jan

Angielski fizyk i chemik John Dalton urodził się we wsi Eaglesfield w Cambeoland w rodzinie tkacza. Edukację zdobywał samodzielnie, z wyjątkiem lekcji matematyki, które pobierał u niewidomego nauczyciela J. Gauffa. W latach 1781–1793 Dalton uczył matematyki w szkole w Kendal, a od 1793 roku – fizyki i matematyki w New College w Manchesterze. Praca naukowa Daltona rozpoczęła się w 1787 roku od obserwacji powietrza. Przez kolejne 57 lat prowadził dziennik meteorologiczny, w którym zanotował ponad 200 000 obserwacji. Podczas swoich corocznych wycieczek po Krainie Jezior Dalton wspiął się na szczyty Skiddaw i Helvellyn, aby zmierzyć ciśnienie atmosferyczne i pobrać próbki powietrza.

W 1793 roku Dalton opublikował swoją pierwszą pracę, Obserwacje i szkice meteorologiczne, która zawierała początki jego przyszłych odkryć. Próbując zrozumieć, dlaczego gazy w atmosferze tworzą mieszaninę o określonych właściwościach fizycznych, a nie układają się jedna nad drugą w warstwach zgodnie z ich gęstością, ustalił, że zachowanie gazu nie zależy od składu mieszaniny. Dalton sformułował prawo ciśnień cząstkowych gazów, a także odkrył zależność rozpuszczalności gazów od ich ciśnienia cząstkowego. W 1802 roku Dalton niezależnie, niezależnie od J. L. Gay-Lussaca i J. Charlesa, odkrył jedno z praw gazowych: przy stałym ciśnieniu, wraz ze wzrostem temperatury, wszystkie gazy rozszerzają się jednakowo.

Badając składy związków chemicznych Dalton ustalił, że w różnych związkach dwóch pierwiastków przy tej samej ilości jednego pierwiastka występują ilości drugiego, powiązane ze sobą prostymi liczbami całkowitymi (prawo wielokrotnych stosunków). Dalton próbował wyjaśnić odkryte prawa, korzystając z opracowanych przez siebie koncepcji atomistycznych. Dalton wprowadził pojęcie masy atomowej jako najważniejszej właściwości atomu. Przyjmując masę atomową wodoru jako jeden, Dalton obliczył masy atomowe szeregu pierwiastków i sporządził pierwszą tabelę względnych mas atomowych (1803).

Dalton uważał reakcje chemiczne za wzajemnie powiązane procesy łączenia i rozdzielania atomów, ponieważ tylko to mogło wyjaśnić nagłe zmiany w składzie podczas przekształcania jednego związku w drugi. Dlatego każdy atom dowolnego pierwiastka musi oprócz określonej masy mieć określone właściwości i być niepodzielny z chemicznego punktu widzenia.

Obliczenia Daltona dotyczące mas atomowych były niedokładne, ponieważ nie rozróżnił atomów i cząsteczek, nazywając te ostatnie atomami złożonymi. Niemniej jednak to dzięki Daltonowi atomizm otrzymał nową naturalną podstawę naukową; Praca Daltona stała się kamieniem milowym w rozwoju nauk chemicznych. W 1804 roku Dalton zaproponował także system symboli chemicznych dla „prostych” i „złożonych” atomów. Imię Daltona nadano defektowi wzroku – ślepocie barw, na którą sam cierpiał i którą opisał w 1794 roku.

W 1816 roku Dalton został wybrany członkiem Francuskiej Akademii Nauk, przewodniczącym Towarzystwa Literackiego i Filozoficznego w Manchesterze, a w 1822 członkiem Royal Society of London. W 1832 roku Uniwersytet Oksfordzki nadał mu stopień doktora nauk prawnych.