atomteori-det vill säga tron att all materia består av små, odelbara element – har mycket djupa rötter. Ursprungligen uppträdde teorin för tusentals år sedan i grekiska och indiska texter som en filosofisk ide. Det var dock inte anammat vetenskapligt fram till 19-talet, när en evidensbaserad strategi började avslöja hur atommodellen såg ut.det var vid den här tiden som John Dalton, en engelsk kemist, meteorolog och fysiker, inledde en serie experiment som skulle kulminera i att han föreslog teorin om atomkompositioner – som därefter skulle kallas Daltons atomteori – som skulle bli en av hörnstenarna i modern fysik och kemi. utöver att skapa en modell för atominteraktioner krediteras John Dalton också med att utveckla lagar för att förstå hur gaser fungerar. Med tiden skulle detta leda honom att avsluta saker om hur atomer interagerade, atomernas vikt och att utforma lagar som etablerar atomteori som vetenskaplig disciplin.

Daltons gaslagar:

Dalton kom med sin teori om atomer som ett resultat av sin forskning om gaser. Detta började 1800, då Dalton blev sekreterare för Manchester Literary and Philosophical Society. Även om det, Dalton började lämnat in en serie essäer som beskrivs hans experiment på konstitutionen av blandade gaser, inklusive trycket av ånga och andra ångor vid olika temperaturer, på avdunstning. och på termisk expansion av gaser.

i sina uppsatser beskrev Dalton experiment där han försökte fastställa ångtrycket vid olika punkter mellan 0 och 100 CCR (32 och 212 FCR). Baserat på hans observationer av sex olika vätskor drog Dalton slutsatsen att variationen av ångtrycket för alla vätskor var ekvivalent, för samma temperaturvariation och samma ånga av ett givet tryck.

han drog också slutsatsen att alla elastiska vätskor under samma tryck expanderar lika när värme appliceras. Vidare observerade han att för varje given expansion av kvicksilver (dvs. noterad temperaturökning med användning av en kvicksilvertermometer), att motsvarande expansion av luft är proportionellt mindre, ju högre temperaturen går.

detta blev grunden som Daltons lag (aka. Daltons lag om partialtryck), som uppgav att i en blandning av icke-reagerande gaser är det totala trycket som utövas lika med summan av partialtrycket för de enskilda gaserna.

Daltons atomteori:

under denna forskning om gaser upptäckte Dalton också att vissa gaser endast kunde kombineras i vissa proportioner, även om två olika föreningar delade samma gemensamma element eller grupp av element.

dessa experiment byggde på två teorier som hade uppstått i slutet av 18th century som handlade om kemiska reaktioner. Den första var lagen om bevarande av massa, formulerad av Antoine Lavoisier 1789, som säger att den totala massan i en kemisk reaktion förblir konstant – dvs att reaktanterna har samma massa som produkterna.

den andra var lagen om bestämda proportioner, först bevisad av den franska kemisten Joseph Louis Proust 1799. Denna lag säger att om en förening bryts ner i dess beståndsdelar, kommer massorna av beståndsdelarna alltid att ha samma proportioner, oavsett kvantitet eller källa till den ursprungliga substansen.

Dalton studerade dessa lagar och byggde på dem och utvecklade sin lag med flera proportioner. Denna lag säger att om två element kan kombineras för att bilda ett antal möjliga föreningar, kommer förhållandena mellan massorna av det andra elementet, som kombineras med en fast massa av det första elementet, att vara förhållanden av små heltal.

med andra ord kombineras element på atomnivå i fasta förhållanden som naturligt skiljer sig beroende på föreningarna som kombineras på grund av deras unika atomvikter. Resultaten blev grunden för Daltons Atomlagar eller modell, som fokuserar på fem grundläggande satser. T

tillståndet att element, i sitt renaste tillstånd, består av partiklar som kallas atomer; att atomer av ett specifikt element är alla samma, ner till den allra sista atomen; att atomer av olika element kan berättas isär av deras atomvikter; att atomer av element förenas för att bilda kemiska föreningar; och att atomer varken kan skapas eller förstöras i kemisk reaktion, bara grupperingen förändras någonsin.

Dalton trodde också atomteori kunde förklara varför vatten absorberade olika gaser i olika proportioner – till exempel fann han att vatten absorberade koldioxid mycket bättre än det absorberade kväve. Dalton antog att detta berodde på skillnaderna i Massa och komplexitet hos gasernas respektive partiklar.

det var faktiskt just denna observation som tros vara första gången som Dalton antydde den förmodade existensen av atomer. I tidningen som behandlade gasabsorption i vatten, som först publicerades 1805, skrev han:

” Varför tillåter inte vatten sin största del av alla typer av gas lika? Denna fråga har jag vederbörligen övervägt, och även om jag inte kan tillfredsställa mig helt är jag nästan övertygad om att omständigheten beror på vikten och antalet av de ultimata partiklarna i de flera gaserna.”

Dalton föreslog att varje kemiskt element består av atomer av en enda, unik typ, och även om de inte kan förändras eller förstöras med kemiska medel, kan de kombineras för att bilda mer komplexa strukturer (dvs. kemiska föreningar). Detta markerade den första verkligt vetenskapliga teorin om atomen, eftersom Dalton nådde sina slutsatser genom experiment och undersökning av resultaten på ett empiriskt sätt.

Dalton och atomvikter:

Dalton började också studera atomvikter baserat på massförhållandena i vilka de kombinerade, med väteatomen som standard. Dalton begränsades emellertid av hans laboratorieinstrumenters grovhet och det faktum att han inte tänkte att atomerna i vissa element existerar i molekylär form, såsom rent syre (O2).

han trodde också att den enklaste föreningen mellan två element alltid är en atom vardera. Detta illustrerades bäst i hur han trodde att den kemiska formeln för vatten var HO, inte H2O.

1803 presenterade Dalton Oralt sin första lista över relativa atomvikter för ett antal ämnen. Denna uppsats publicerades 1805, men han diskuterade inte exakt hur han fick dessa siffror. År 1807 avslöjades hans metod av hans bekant Thomas Thomson, i den tredje upplagan av Thomsons lärobok, ett system för kemi. Slutligen publicerade Dalton ett fullständigt konto i sin egen lärobok, ett nytt system för kemisk filosofi, 1808 och 1810.

vetenskapliga brister:

huvudfelet i Daltons teori-dvs. förekomsten av både molekyler och atomer – korrigerades senare i princip 1811 av Amedeo Avogadro. Avogadro föreslog att lika stora volymer av två gaser, vid lika temperatur och tryck, innehåller lika många molekyler. Med andra ord påverkar massan av en gas partiklar inte volymen som den upptar.Avogadros lag tillät honom att härleda den diatomiska naturen hos många gaser genom att studera de volymer som de reagerade på. Således kunde Avogadro erbjuda mer exakta uppskattningar av atommassan av syre och olika andra element och gjorde en tydlig åtskillnad mellan molekyler och atomer. Tyvärr motsatte sig dessa och andra upptäckter både och förfinade Daltons teorier.till exempel har forskare sedan upptäckt att atomen – en gång trodde vara den minsta delen av materien – faktiskt kan delas in i ännu mindre elementära partiklar. Och medan Dalton uppfattades som atomer som en enda enhet utan separation mellan positiva, negativa och neutrala laddningar, efterföljande experiment av J.J. Thomson, Ernest Rutherford och Neils Bohr avslöjade en mer komplex struktur för atomen.

dessa teorier validerades senare av observationer gjorda med elektronmikroskopet. Vi vet också att atomvikt är en produkt av själva atomernas struktur. Därför anses Daltons atommodell, i sin renaste form, nu endast vara giltig för kemiska reaktioner. Detta minskar dock inte Daltons bidrag till modern vetenskap.

före sin tid var atomen lite mer än en filosofisk konstruktion som överfördes från den klassiska antiken. Daltons banbrytande arbete gjorde inte bara teorin till verklighet utan ledde till många andra upptäckter, såsom Einsteins relativitetsteori och Plancks kvantteori – två studieområden som ligger till grund för vår moderna förståelse av kosmos.

Vi har skrivit många intressanta artiklar om atomteori här på Universe today. Här är en om antalet atomer i universum, vilka delar är atomen? Vem Var Democritus?, Bohrs atommodell, och vad är Plommonpuddingmodellen?

Om du vill lära dig mer om Daltons modell, kolla in artikeln från Central Queensland University om Daltons atommodell.

Astronomy Cast har spelat in många intressanta avsnitt om ämnet. Kolla in dem-avsnitt 138: kvantmekanik, avsnitt 378: Rutherford och atomer och avsnitt 392: Standardmodellen-Intro.