Атомистическая теория Джона Дальтона

Исследуя атмосферу, химики-пневматики XVIII в. создали необходимые предпосылки для более глубокого изучения газового состояния вещества. Не случайно, поэтому в начале XIX в. многие ученые занялись анализом физических свойств газовых смесей, механизма их взаимодействия и явления диффузии.

В то время неясен был вопрос, каким образом и почему газы диффундируют друг в друга, образуя однородную смесь. Этот вопрос заинтересовал английского химика и физика Джона Дальтона (1766-1844 г.г.).

Дж. Дальтон родился в семье бедного ткача в одной из деревень Англии. До 11 лет он учился в местной школе, а с 12 лет сам стал в ней учителем. Дж. Дальтон работал учителем начальных школ в различных городах Англии, а с 1793 г. и до конца жизни преподавал в одном из колледжей г. Манчестера. В 1810 г. он не смог вступить в Лондонское Королевское Общество, поскольку не мог оплатить взносы за выдвижение его в члены Общества и участие в его работе. Только в 1833 г. (в возрасте 67 лет) правительство назначило ему скромную годовую пенсию. Он почти ничего не читал, жил только наукой, не имел семьи. У него была одна всепоглощающая страсть – метеорология. Он исходил пешком всю северную часть Англии, собирая сведения о погоде. Он является автором атомной теории строения вещества, трех законов химии; был президентом Литературно-философского общества; был членом Лондонского Королевского Общества с 1822 года; членом-корреспондентом Парижской Академии наук с 1806 года.

Исходя из того, что размеры частиц различных газов могут быть различны, Дж. Дальтон стал объяснять механизм смешения газов (диффузии) как процесс проникновения мелких атомов в промежутки между крупными атомами. Чтобы проверить эту гипотезу, необходимо было найти способ определения размеров частиц газов. Тогда Дж. Дальтон решил исходить не из абсолютной массы атома, а из его относительной массы. За стандарт он принял массу атома водорода и относительно его определил массы других атомов (табл. 7.1.).

Таблица 7.1

Относительный вес (масса) первичных частиц

Первичный атом	Относительный вес
водород	1,0
кислород	5,66
азот	4,0
углерод	4,5
сера	17,0

Атомную массу кислорода Дж. Дальтон определил на основе данных анализа воды (85 % кислорода и 15 % водорода). Данные эти были получены А. Лавуазье. Относительная масса атома кислорода будет равна 85/15 = 5,66. Атомная масса азота установлена из данных анализа аммиака (80 % азота и 20 % водорода). Из этих данных получается (если формулу аммиака принимать NH), 20/80 = 4,0. Аналогично установлены относительные атомные массы других частиц (на тот момент таких частиц было 14).

Результаты анализа химических соединений обычно выражали в процентах (Ж. Пруст). Такое выражение исключало возможность обнаружить зависимость между полученными цифровыми данными. Опираясь на положение, что атомы различных элементов имеют различную массу, Дж. Дальтон высказал предположение, что количественное соотношение элементов в соединении можно определить, если, например, вычислить количество кислорода в оксидах углерода СО и СО₂, взятое по отношению к одному и тому же количеству углерода. Ученый показал, что в оксиде углерода (II) на 44 части углерода приходится 56 частей кислорода, в оксиде углерода (IV) – 112,6 частей, то есть вдвое больше. На примере оксидов азота Дж. Дальтон показал, что весовые количества кислорода, соединенные с одним количеством азота, относятся друг к другу, как простые целые числа, то есть 1:1; 1:2; 1:3 и т. д. Так был открыт Дж. Дальтоном закон кратных отношений. Он позволил с помощью представлений об атомах объяснить причину определенных соотношений элементов в соединениях.

В 1810 г. Дж. Дальтон прочитал в г. Манчестере лекции, в которых раскрыл основное содержание своей теории. Он высказал идею о том, что атомы различных химических элементов неодинаковы по качеству и массе, а атомы одного и того же элемента совершенно одинаковы. Это положение подтверждалось законом постоянства состава (Ж. Пруст).

Дж. Дальтон ввел новое понятие химической массы, выразив ее в атомной массе химического элемента. Он считал, что химическое соединение образуется только тогда, когда атомы разнородных элементов располагаются друг возле друга и образуют атом сложного тела, масса которого равняется сумме масс элементарных атомов, его образующих.

Эта теория хорошо согласовывалась со всеми экспериментальными данными, полученными при количественном изучении состава вещества.

Дата добавления: 2014-01-20