teoria atomowa – czyli przekonanie, że cała materia składa się z maleńkich, niepodzielnych elementów – ma bardzo głębokie korzenie. Początkowo teoria pojawiła się w tysiącach lat temu w tekstach greckich i indyjskich jako idea filozoficzna. Jednak nie został on przyjęty naukowo aż do XIX wieku, kiedy podejście oparte na dowodach zaczęło ujawniać, jak wyglądał model atomowy.

To właśnie w tym czasie John Dalton, angielski chemik, meteorolog i fizyk, rozpoczął serię eksperymentów, których kulminacją było zaproponowanie przez niego teorii kompozycji atomowych – która później byłaby znana jako teoria atomowa Daltona – która stała się jednym z kamieni węgielnych współczesnej fizyki i chemii.

poza stworzeniem modelu oddziaływań atomowych, Johnowi Daltonowi przypisuje się również opracowanie praw do zrozumienia, jak działają gazy. Z czasem doprowadziłoby go to do wniosku o tym, jak atomy oddziałują, o wadze atomów i do zaprojektowania praw, które ustanawiają teorię atomową jako dyscyplinę naukową.

prawa gazowe Daltona:

Dalton opracował swoją teorię atomów w wyniku swoich badań nad gazami. Zaczęło się to w 1800 roku, kiedy Dalton został sekretarzem Manchester Literary and Philosophical Society. Podczas gdy tam, Dalton rozpoczął przedstawił serię esejów, które nakreśliły jego eksperymenty na konstytucji mieszanych gazów, w tym ciśnienie pary i innych oparów w różnych temperaturach, na odparowanie. i rozszerzalności cieplnej gazów.

w swoich esejach Dalton opisał eksperymenty, w których starał się ustalić ciśnienie pary w różnych punktach od 0 do 100 °C (32 do 212 °F). Opierając się na swoich obserwacjach sześciu różnych cieczy, Dalton doszedł do wniosku, że zmiana ciśnienia pary dla wszystkich cieczy jest równoważna, dla tej samej zmiany temperatury i tej samej pary o dowolnym ciśnieniu.

doszedł również do wniosku, że wszystkie płyny elastyczne pod tym samym ciśnieniem rozszerzają się jednakowo, gdy stosuje się ciepło. Ponadto zaobserwował, że dla każdego rozszerzenia rtęci (tj. odnotowanego wzrostu temperatury za pomocą termometru rtęciowego), że odpowiednie rozszerzenie powietrza jest proporcjonalnie mniejsze, im wyższa jest temperatura.

to stało się podstawą prawa Daltona (aka. Prawo Daltona ciśnienia cząstkowego), które stwierdzało, że w mieszaninie nie reagujących gazów całkowite wywierane ciśnienie jest równe sumie ciśnień cząstkowych poszczególnych gazów.

teoria atomowa Daltona:

w trakcie tych badań nad gazami, Dalton odkrył również, że niektóre gazy mogą być łączone tylko w pewnych proporcjach, nawet jeśli dwa różne związki dzielą ten sam wspólny element lub grupę elementów.

eksperymenty te opierały się na dwóch teoriach, które pojawiły się pod koniec XVIII wieku, które dotyczyły reakcji chemicznych. Pierwszym z nich było prawo zachowania masy, sformułowane przez Antoine ’ a Lavoisiera w 1789 r., które mówi, że całkowita masa w reakcji chemicznej pozostaje stała – tzn. że reagenty mają taką samą masę jak produkty.

drugie to Prawo o określonych proporcjach, po raz pierwszy udowodnione przez francuskiego chemika Josepha Louisa Prousta W 1799 roku. Prawo to stanowi, że jeśli związek zostanie podzielony na jego elementy składowe, masy składników będą zawsze miały takie same proporcje, niezależnie od ilości lub źródła pierwotnej substancji.

studiując te prawa i opierając się na nich, Dalton opracował swoje prawo o wielu proporcjach. Prawo to stanowi, że jeśli dwa pierwiastki mogą być połączone, tworząc pewną liczbę możliwych związków, to proporcje mas drugiego pierwiastka, które łączą się ze stałą masą pierwszego pierwiastka, będą proporcjami małych liczb całkowitych.

innymi słowy, pierwiastki łączą się na poziomie atomowym w stałych proporcjach, które naturalnie różnią się w zależności od połączonych związków, ze względu na ich unikalną masę atomową. Odkrycia te stały się podstawą prawa atomowego Daltona lub modelu, który skupia się na pięciu podstawowych twierdzeniach. T

stan, w którym pierwiastki, w najczystszym stanie, składają się z cząstek zwanych atomami; że atomy określonego pierwiastka są takie same, aż do ostatniego atomu; że atomy różnych pierwiastków można odróżnić po ich masie atomowej; że atomy pierwiastków łączą się, tworząc związki chemiczne; i że atomy nie mogą być tworzone ani niszczone w reakcji chemicznej, tylko zgrupowanie się zmienia.

Dalton również wierzył, że teoria atomowa może wyjaśnić, dlaczego woda absorbuje różne gazy w różnych proporcjach-na przykład odkrył, że woda absorbuje dwutlenek węgla znacznie lepiej niż azot. Dalton postawił hipotezę, że było to spowodowane różnicami w masie i złożoności odpowiednich cząstek gazów.

w rzeczywistości to właśnie ta obserwacja uważa się za pierwszy raz, kiedy Dalton wspomniał o rzekomym istnieniu atomów. W pracy, która dotyczyła absorpcji gazu w wodzie, która została po raz pierwszy opublikowana w 1805 roku, napisał:

„Dlaczego woda nie dopuszcza do siebie większości każdego rodzaju gazu? To pytanie należycie rozważyłem i chociaż nie jestem w stanie całkowicie się zadowolić, jestem prawie przekonany, że okoliczność zależy od wagi i liczby ostatecznych cząstek kilku gazów.”

Dalton zaproponował, że każdy pierwiastek chemiczny składa się z atomów jednego, unikalnego typu i chociaż nie można ich zmienić ani zniszczyć środkami chemicznymi, mogą się łączyć, tworząc bardziej złożone struktury (tj. związki chemiczne). Była to pierwsza prawdziwie naukowa teoria atomu, ponieważ Dalton doszedł do swoich wniosków poprzez eksperymentowanie i badanie wyników w sposób empiryczny.

Dalton i masy atomowe:

Dalton zaczął również badać masy atomowe w oparciu o współczynniki masy, w których się łączyły, z atomem wodoru przyjętym jako standard. Jednak Dalton był ograniczony przez okrucieństwo swoich przyrządów laboratoryjnych i fakt, że nie wyobrażał sobie, że atomy niektórych pierwiastków istnieją w formie molekularnej, takiej jak czysty tlen (O2).

uważał również, że najprostszym związkiem pomiędzy dowolnymi dwoma pierwiastkami jest zawsze jeden atom każdy. Było to najlepiej zilustrowane w tym, jak uważał, że wzór chemiczny dla wody To HO, a nie H2O.

w 1803 roku Dalton przedstawił swój pierwszy wykaz względnych mas atomowych dla wielu substancji. Praca ta została opublikowana w 1805 roku, ale nie omówił tam dokładnie, w jaki sposób uzyskał te dane. W 1807 jego metoda została ujawniona przez jego znajomego Thomasa Thomsona w trzecim wydaniu podręcznika Thomsona, a System of Chemistry. Ostatecznie Dalton opublikował pełne sprawozdanie w swoim własnym podręczniku, a New System of Chemical Philosophy, w 1808 i 1810 roku.

wady Naukowe:

główna wada teorii Daltona – tj. istnienie zarówno cząsteczek, jak i atomów-zostało później w zasadzie skorygowane w 1811 roku przez Amedeo Avogadro. Avogadro zaproponował, że równe objętości dowolnych dwóch gazów, w jednakowej temperaturze i ciśnieniu, zawierają jednakową liczbę cząsteczek. Innymi słowy, masa cząstek gazu nie wpływa na objętość, którą zajmuje.

prawo Avogadro pozwoliło mu wydedukować dwuatomową naturę wielu gazów poprzez badanie objętości, w których reagowały. W ten sposób Avogadro był w stanie zaoferować dokładniejsze szacunki masy atomowej tlenu i różnych innych pierwiastków, i dokonał wyraźnego rozróżnienia między cząsteczkami i atomami. Niestety, te i inne odkrycia zaprzeczały i udoskonalały teorie Daltona.

na przykład naukowcy odkryli, że atom – niegdyś uważany za najmniejszą część materii – można w rzeczywistości podzielić na jeszcze mniejsze cząstki elementarne. I podczas gdy Dalton pomyślany jako Atomy jako pojedynczy byt bez oddzielenia między dodatnimi, ujemnymi i neutralnymi ładunkami, późniejsze eksperymenty J.J. Thomson, Ernest Rutherford i Neils Bohr ujawnili bardziej złożoną strukturę atomu.

teorie te zostały później potwierdzone obserwacjami wykonanymi mikroskopem elektronowym. Wiemy również, że masa atomowa jest iloczynem struktury samych atomów. Dlatego też Model atomowy Daltona, w najczystszej postaci, jest obecnie uważany tylko za ważny dla reakcji chemicznych. Nie umniejsza to jednak wkładu Daltona we współczesną naukę.

przed jego czasem ATOM był czymś więcej niż filozoficznym konstruktem przekazanym z klasycznej starożytności. Przełomowe prace Daltona nie tylko sprawiły, że teoria stała się rzeczywistością, ale doprowadziły do wielu innych odkryć, takich jak teoria względności Einsteina i teoria kwantowa Plancka – dwie dziedziny badań, które stanowią podstawę naszego współczesnego rozumienia kosmosu.

napisaliśmy wiele ciekawych artykułów na temat teorii atomowej tutaj na Universe today. Oto jeden o liczbie atomów we wszechświecie, jakie są Części atomu? Kim Był Democritus? Model atomowy Bohra, a co to jest model puddingu śliwkowego?

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o modelu Daltona, sprawdź artykuł z Central Queensland University o modelu atomowym Daltona.

Astronomia nagrała wiele ciekawych odcinków na ten temat. Sprawdź je-Odcinek 138: mechanika kwantowa, Odcinek 378: Rutherford i Atomy oraz odcinek 392: Model Standardowy-Intro.