La théorie atomique – c’est-à-dire la croyance que toute matière est composée d’éléments minuscules et indivisibles – a des racines très profondes. Initialement, la théorie est apparue il y a des milliers d’années dans les textes grecs et indiens en tant qu’idée philosophique. Cependant, il n’a été adopté scientifiquement qu’au 19ème siècle, lorsqu’une approche fondée sur des preuves a commencé à révéler à quoi ressemblait le modèle atomique.

C’est à cette époque que John Dalton, chimiste, météorologue et physicien anglais, entame une série d’expériences qui aboutiront à proposer la théorie des compositions atomiques – qui sera par la suite connue sous le nom de Théorie atomique de Dalton – qui deviendra l’une des pierres angulaires de la physique et de la chimie modernes.

Au-delà de la création d’un modèle pour les interactions atomiques, John Dalton est également crédité de l’élaboration de lois pour comprendre le fonctionnement des gaz. Avec le temps, cela l’amènerait à conclure des choses sur la façon dont les atomes interagissaient, le poids des atomes et à concevoir des lois qui établissent la théorie atomique comme discipline scientifique.

Les lois des gaz de Dalton:

Dalton a élaboré sa théorie des atomes à la suite de ses recherches sur les gaz. Cela a commencé en 1800, lorsque Dalton est devenu secrétaire de la Manchester Literary and Philosophical Society. Pendant son séjour, Dalton a commencé à soumettre une série d’essais décrivant ses expériences sur la constitution de gaz mélangés, y compris la pression de la vapeur et d’autres vapeurs à différentes températures, sur l’évaporation. et sur la dilatation thermique des gaz.

Dans ses essais, Dalton a décrit des expériences dans lesquelles il a cherché à déterminer la pression de la vapeur en divers points entre 0 et 100 ° C (32 et 212 ° F). Sur la base de ses observations de six liquides différents, Dalton a conclu que la variation de la pression de vapeur pour tous les liquides était équivalente, pour la même variation de température, et la même vapeur d’une pression donnée.

Il a également conclu que tous les fluides élastiques sous la même pression se dilatent également lorsque de la chaleur est appliquée. De plus, il a observé que pour une expansion donnée du mercure (c’est-à-dire une élévation de température notée à l’aide d’un thermomètre à mercure), que la dilatation correspondante de l’air est proportionnellement moindre, plus la température augmente.

Ceci est devenu la base de la loi de Dalton (alias. Loi de Dalton sur les pressions partielles), qui stipule que dans un mélange de gaz non réactifs, la pression totale exercée est égale à la somme des pressions partielles des gaz individuels.

Théorie atomique de Dalton:

Au cours de cette recherche sur les gaz, Dalton a également découvert que certains gaz ne pouvaient être combinés que dans certaines proportions, même si deux composés différents partageaient le même élément ou groupe d’éléments communs.

Ces expériences s’appuient sur deux théories apparues vers la fin du 18ème siècle qui traitaient des réactions chimiques. La première était la loi de conservation de la masse, formulée par Antoine Lavoisier en 1789, qui stipule que la masse totale dans une réaction chimique reste constante – c’est-à-dire que les réactifs ont la même masse que les produits.

La seconde était la loi des proportions définies, prouvée pour la première fois par le chimiste français Joseph Louis Proust en 1799. Cette loi stipule que si un composé est décomposé en ses éléments constitutifs, les masses des constituants auront toujours les mêmes proportions, quelle que soit la quantité ou la source de la substance d’origine.

En étudiant ces lois et en s’appuyant sur elles, Dalton a développé sa loi aux proportions multiples. Cette loi stipule que si deux éléments peuvent être combinés pour former un certain nombre de composés possibles, alors les rapports des masses du deuxième élément, qui se combinent avec une masse fixe du premier élément, seront des rapports de petits nombres entiers.

En d’autres termes, les éléments se combinent au niveau atomique dans des rapports fixes qui diffèrent naturellement en fonction des composés combinés, en raison de leurs poids atomiques uniques. Les résultats sont devenus la base des Lois ou Modèles atomiques de Dalton, qui se concentre sur cinq théorèmes de base. T

L’état selon lequel les éléments, dans leur état le plus pur, sont constitués de particules appelées atomes; que les atomes d’un élément spécifique sont tous les mêmes, jusqu’au tout dernier atome; que les atomes de différents éléments peuvent être séparés par leurs poids atomiques; que les atomes des éléments s’unissent pour former des composés chimiques; et que les atomes ne peuvent ni être créés ni détruits par réaction chimique, seul le groupement change jamais.

Dalton pensait également que la théorie atomique pouvait expliquer pourquoi l’eau absorbait différents gaz dans des proportions différentes – par exemple, il a découvert que l’eau absorbait beaucoup mieux le dioxyde de carbone que l’azote. Dalton a émis l’hypothèse que cela était dû aux différences de masse et de complexité des particules respectives des gaz.

En fait, c’est cette observation même que l’on pense être la première fois que Dalton fait allusion à l’existence supposée d’atomes. Dans l’article qui traitait de l’absorption des gaz dans l’eau, publié pour la première fois en 1805, il écrivait :

« Pourquoi l’eau n’admet-elle pas la majeure partie de tous les types de gaz de la même manière? J’ai dûment examiné cette question, et bien que je ne sois pas en mesure de me satisfaire complètement, je suis presque persuadé que la circonstance dépend du poids et du nombre des particules ultimes des différents gaz. »

Dalton a proposé que chaque élément chimique soit composé d’atomes d’un seul et unique type, et bien qu’ils ne puissent pas être modifiés ou détruits par des moyens chimiques, ils peuvent se combiner pour former des structures plus complexes (c’est-à-dire des composés chimiques). Cela a marqué la première théorie vraiment scientifique de l’atome, puisque Dalton est parvenu à ses conclusions en expérimentant et en examinant les résultats de manière empirique.

Dalton et les poids atomiques:

Les Dalton ont également commencé à étudier les poids atomiques en fonction des rapports de masse dans lesquels ils se combinaient, l’atome d’hydrogène étant pris comme étalon. Cependant, Dalton était limité par la grossièreté de ses instruments de laboratoire et le fait qu’il ne concevait pas que les atomes de certains éléments existent sous forme moléculaire, comme l’oxygène pur (O2).

Il croyait également que le composé le plus simple entre deux éléments quelconques est toujours un atome chacun. Cela a été mieux illustré dans la façon dont il pensait que la formule chimique de l’eau était HO, pas H2O.

En 1803, Dalton présente oralement sa première liste de poids atomiques relatifs pour un certain nombre de substances. Cet article a été publié en 1805, mais il n’y a pas discuté exactement de la façon dont il a obtenu ces chiffres. En 1807, sa méthode a été révélée par sa connaissance Thomas Thomson, dans la troisième édition du manuel de Thomson, A System of Chemistry. Enfin, Dalton a publié un compte rendu complet dans son propre manuel, A New System of Chemical Philosophy, en 1808 et 1810.

Défauts scientifiques:

Le principal défaut de la théorie de Dalton – c’est-à-dire l’existence des molécules et des atomes – a ensuite été corrigée en principe en 1811 par Amedeo Avogadro. Avogadro a proposé que des volumes égaux de deux gaz quelconques, à température et pression égales, contiennent un nombre égal de molécules. En d’autres termes, la masse des particules d’un gaz n’affecte pas le volume qu’il occupe.

La loi d’Avogadro lui a permis de déduire la nature diatomique de nombreux gaz en étudiant les volumes auxquels ils réagissaient. Ainsi, Avogadro a pu offrir des estimations plus précises de la masse atomique de l’oxygène et de divers autres éléments, et a fait une distinction claire entre les molécules et les atomes. Hélas, ces découvertes et d’autres contredisaient et affinaient les théories de Dalton.

Par exemple, les scientifiques ont depuis découvert que l’atome – autrefois considéré comme la plus petite partie de la matière – peut en fait être subdivisé en particules élémentaires encore plus petites. Et alors que Dalton concevait les atomes comme une entité unique sans séparation entre les charges positives, négatives et neutres, des expériences ultérieures de J.J. Thomson, Ernest Rutherford et Neils Bohr ont révélé une structure plus complexe de l’atome.

Ces théories ont ensuite été validées par des observations faites au microscope électronique. Nous savons également que le poids atomique est un produit de la structure des atomes eux-mêmes. Par conséquent, le modèle atomique de Dalton, dans sa forme la plus pure, n’est maintenant considéré comme valable que pour les réactions chimiques. Cependant, cela ne diminue pas la contribution de Dalton à la science moderne.

Avant son époque, l’atome n’était guère plus qu’une construction philosophique transmise depuis l’antiquité classique. Les travaux révolutionnaires de Dalton ont non seulement fait de la théorie une réalité, mais ont conduit à de nombreuses autres découvertes, telles que la théorie de la relativité d’Einstein et la théorie quantique de Planck – deux domaines d’étude qui forment la base de notre compréhension moderne du cosmos.

Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur la théorie atomique ici à Universe today. En voici un sur le nombre d’Atomes Dans L’Univers, Quelles Sont Les Parties De L’Atome?, Qui Était Démocrite ?, Le Modèle Atomique de Bohr, et Quel Est Le Modèle de Pouding Aux Prunes ?

Si vous souhaitez en savoir plus sur le modèle de Dalton, consultez l’article de la Central Queensland University sur le modèle atomique de Dalton.

Astronomy Cast a enregistré de nombreux épisodes intéressants sur le sujet. Découvrez-les – Épisode 138: Mécanique Quantique, Épisode 378: Rutherford et les Atomes, et Épisode 392: Le Modèle Standard – Intro.