Атомная теория Дальтона — Справочник химика 21

    Для химических объектов, представления о которых сложились к началу прошлого века, современной символикой мы в основном обязаны И. Берцелиусу. Согласно Партингтону [333], Берцелиус (1813 г.) расширил систему, которой пользовался Томсон (1802 г.). Необходимо помнить, что буквенные обозначения атомов здесь совсем не величины и поэтому знаки -Ь, = при том же начертании совсем не арифметические знаки. Это — символы объектов. Насколько трудным казалось такое обозначение современникам, свидетельствует отзыв самого творца атомной теории. Дальтон писал [334, 335] Символы Берцелиуса ужасны. Молодой студент может быстрее изучить древнееврейский язык, чем ознакомиться с ними . Однако учащиеся усваивают теперь химические формулы уже в общеобразовательной средней школе. [c.370]







    Укажите те положения атомной теории Дальтона, которые не подтверждаются современным развитием науки. [c.53]

    Атомная теория Дальтона, давшая ему возможность сорвать покрывало мистики с закона постоянства состава, заключается в следующих положениях  [c.30]

    Способность элементов вступать в соединения лишь определенными порциями свидетельствовала о прерывном строении вещества. Развивая атомную теорию, Дальтон ввел близкое к современному представление об атомах и об относительных атомных массах элементов за единицу атомной массы он принял массу атома водорода как самого легкого. Он впервые в истории химии составил таблицу атомных масс, которая включала 14 элементов. [c.24]

    Джон Дальтон (1766 — 1844), сын бедного ткача, с ранних лет самостоятельно прокладывал себе дорогу в жизни. Получив лишь начальное образование, он сам с 12 лет начал давать уроки, а в 18 лет стал директором школы. Он самостоятельно изучил латинский, греческий и французский языки, а также математику и позднее преподавал их в колледжах Глазго, Эдинбурга, Лондона и главным образом Манчестера. Дальтон был довольно оригинальным человеком он проводил свои опыты, пользуясь примитивным самодельным оборудованием и, несмотря на это, сумел получить важные данные, позволившие ему выдвинуть атомную теорию. Дальтон не различал цветовых оттенков и пытался, правда безуспешно, изучать это заболевание, названное впоследствии по его имени дальтонизмом . Выступая с публичными лекциями по природе цвета, он способен был назвать спектральные полосы синей, розовой, лиловой, красной, зеленой и коричневой , не понимая удивления публики, которая правильно видела естественные цвета спектра. [c.41]

    Посмотрим теперь, как атомная теория Дальтона позволяет объяснить два основных закона химии, упоминавшиеся в разд. 3.1. Один из них, закон сохранения массы, утверждает, что химические превращения не сопровождаются измеримым увеличением или уменьшением массы участвующих в них веществ. Вначале этот закон был встречен с большим недоверием, поскольку многие химические реакции на первый взгляд сопровождаются изменениями веса веществ, как, например, в том случае, когда кусок дерева, сгорая, превращается в золу. Однако постепенно, проводя более тщательное собирание и взвешивание газообразных, а также жидких и твердых реагентов и продуктов реакций, химики убедились, что указанный закон правильно описывает происходящие явления. [c.42]

    ЗАКОН КРАТНЫХ ОТНОШЕНИЙ И АТОМНАЯ ТЕОРИЯ ДАЛЬТОНА [c.166]

    Чтобы атомная теория Дальтона стала жизненно необходимой для химии, надо было признать общий принцип, заключенный во втором законе Гей-Люссака. Иными словами, теорию Дальтона следовало объединить с молекулярной теорией, которая принимала существование частиц (молекул), образованных из двух или более атомов и способных в химических реакциях расщепляться на составляющие атомы. [c.180]

    Берцелиус исходил из попытки сочетать закон объемных отношений Гей-Люссака с атомной теорией Дальтона как уже говорилось, этой проблемой пренебрег английский химик. Не находя ясного решения, которое нашел Авогадро, Берцелиус не смог оценить значения закона объемных отношений, а спустя несколько лет совершенно перестал его учитывать. В этом смысле взгляды Берцелиуса и Дальтона полностью совпали, и, подобно Дальтону, Берцелиус обратился к химической проблеме определения атомных весов, разрабатывая более точные методы работы, чем методы Дальтона. В пространной статье Исследования по теории химических пропорций и химического действия электричества , появившейся в 1818 г. на шведском языке а в 1819 г. во французском переводе и имеющей большое значение для химической атомной теории, Берцелиус изложил оригинальные мысли об отношении между электрической полярностью и химическим сродством — мысли, которые впоследствии он развил в дуалистическую теорию. [c.192]

    Таким образом, обстановка для проведения реформы Канниццаро вполне назрела. Однако, чтобы прийти к его закону атомов , необходимо было согласовать гипотезу Авогадро с экспериментальными данными, накопившимися почти за пятидесятилетие. Мысль Канниццаро проследила все стадии новой атомной теории от Дальтона, Авогадро, Ампера, Годэна до Дюма, Берцелиуса, Жерара и Лорана. Не надо удивляться,— утверждает Канниццаро — этой необходимости в гипотезе для понимания законов. Часто бывает, что ум, усваивающий новую науку, должен пройти через все фазы, через которые прошла сама наука в своем историческом развитии . От пытливого ума Канниццаро не могло ускользнуть, что атомная теория Дальтона не была пригодна для последующего развития по исключительно химическому пути, основанному на стехио-метрических отношениях, выведенных из наблюдений Венцеля, Рихтера, Уолластона и других. На этом пути, кроме Дальтона и Жерара, потерпел неудачу и колосс из Стокгольма. [c.212]

    Поскольку атомный номер определяется атомной структурой, он приобретает значение, которое не придавалось атомному весу, рассматриваемому согласно атомной теории Дальтона. Многочисленные превращения, которым подвергаются радиоактивные элементы, привели к открытию, что один элемент может обладать различными атомными весами согласно же классической атомной теории, каждый элемент должен иметь только один определенный атомный вес. [c.420]

    Став на точку зрения атомной теории, Дальтон (1803 г.) высказал положение о том, что закон постоянства состава и самая специфичность элементных весов объясняются тем, что химически чистое вещество представляет собой собрание молекул, которые содержат определенные количества атомов составляющих их элементов. [c.127]

    Атомная теория Дальтона позволяла объяснить следующие экспериментальные факты  [c.68]

    Камнем преткновения для теории типов оказалось явление изомерии, в котором с особенной очевидностью обнаружилась недостаточность атомной теории Дальтона и необходимость уяснения положения первоначальных частиц , образующих молекулу сложного вещества. Эта задача ломоносовского плана была выполнена структурной теорией А. М. Бутлерова, развившейся из теорий радикалов и типов и включившей в себя рациональное зерно той и другой. [c.98]

    Атомная теория Дальтона [c.20]

    Развивая исследования объемных отношений газов, вступающих в химическое взаимодействие, Гей-Люссак, конечно, имел в виду и атомную теорию Дальтона. Он, впрочем, не упоминал в своих работах слова атом , оставаясь в этом отношении последователем К. Бертолле, однако, пользовался термином молекула , или же понятием химический эквивалент , или пропорция и, пожалуй, в этом отношении находился ближе к Дальтону. [c.109]

    В одно время с опубликованием атомной теории Дальтона начались исследования химических реакций между газообразными веществами между азотом и кислородом, водородом и кислородом, водородом и хлором и т. д. При этом выяснилась интересная особенность этих реакций. Оказалось, что при химических реакциях между газами объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных продуктов, как небольшие целые числа (закон объемных отношений Гей-Люссака). Например, один объем водорода с одним объемом хлора образуют два объема хлористого водорода, два объема водорода с одним объемом кислорода образуют два объема водяного [c.24]

    Эти высказывания Бертолле относятся к 1808 г., когда атомная теория Дальтона получила уже достаточно широкое распространение. Непоследовательность взглядов Бертолле была отмечена и самим Дальтоном [c.53]

    Волластон воспользовался термином эквивалент , чтобы противопоставить его термину атом . Тем самьш, возможно, хотел подчеркнуть, что в своей работе он не руководствовался атомной теорией Дальтона. Волластон не дал строгого определения понятия эквивалент , и это понятие, прочно вошедшее в химию к 20-м годам XIX в., было недостаточно ясным. [c.100]

    Если пересчитать приведенные числа относительно водорода, приняв его эквивалент за 1, то по существу получаются числа, близкие к атомным весам Дальтона. Таким образом, могло казаться, что между атомной теорией Дальтона и учением об эквивалентах Волластона нет существенной разницы. Однако вскоре стало ясно, что эквиваленты Волластона, более близкие к соединительным весам, чем к истинным атомным весам, противопоставлены атомным весам Дальтона. Они казались вначале менее произвольными по сравнению с атомными весами, так как рассчитывались не на основании правил, сформулированных Дальтоном. К тому [c.100]

    Атомная теория Демокрита была чисто умозрительной и слишком общей, а поэтому и мало полезной. Между тем атомная теория Дальтона уже представляла собой гипотезу, объяснявшую многие факты достаточно просто и разумно. [c.23]

    Открытие закона простых кратных отношений явилось первым крупным успехом атомной теории Дальтона. Этот закон был установлен не на основании опытных данных, а сформулирован исходя из положений атомной теории и уже затем проверен экспериментально. [c.24]

    СВЯЗЬ ТРУДОВ МЕНДЕЛЕЕВА С АТОМНОЙ ТЕОРИЕЙ ДАЛЬТОНА  [c.123]

    Как видно из приветствия, английские ученые указывают на связь периодической системы элементов Менделеева с атомной теорией Дальтона. Такую связь неоднократно отмечал и сам Менделеев, в частности в своем фарадеевском чтении Периодическая законность химических элементов , читанном в Лондоне в 1889 г. По знаменательно признание английскими учеными не только роли Менделеева в создании периодической системы, но и того, что с именем Менделеева связана новая эпоха в истории химии, ибо труды и открытия Менделеева действительно вдохнули в химию новую жизнь. Более того, авторы приветствия признают, что все отрасли естествознания оплодотворены и оживлены идеями Менделеева. [c.126]

    В общих чертах развитие атомно-молекулярной теории протекало в нескольких как бы параллельных направлениях, которые мы рассмотрим одно за другим. Публикация атомной теории Дальтона совпала с изучением некоторыми видными химиками того времени химических пропорций. В этих трудах теория Дальтона преломилась по-разному. Здесь можно выделить два главных направления одно — Берцелиуса и другое — Уолластона. Первое [c.45]

    Атомная теория Дальтона, ее развитие Томсоном, система эквивалентов Уолластона [c.47]

    После рассмотренных работ Берцелиуса, а также Гей-Люссака, применившего весовой метод анализа, настало время,— как пишет Канниццаро,— завершить труд, так прекрасно начатый и направленный Томсоном, то есть дать большее развитие атомной теории Дальтона и использовать ее как инструмент для вычисления количеств веществ, которые должны быть взяты для различных реакций и их продуктов [82, стр. 132]. Начало этому было положено почти одновременно Уолластоном и Берцелиусом. [c.58]

    Но Канниццаро упоминает о работах в этом направлении других современников Дальтона — Томсона, Уолластона, Берцелиуса. Особенно большую роль в публикации, интерпретации и развитии атомной теории Дальтона Канниццаро отводит Томсону. Можно полагать даже что вывод закона кратных отношений как следствия атомной теории принадлежит не самому Дальтону, а Томсону. Поэтому но меньшей мере необходимо провести дополнительное исследование, прежде чем согласиться с [c.77]

    Исходя из атомной теории Дальтона, Праут высказал гипотезу, что все атомы построены из атомов водорода. Однако в дальнейшем оказалось, что атомные веса пе равны целым числам, умноженным на атомный вес водорода. Позднее идея Праута была частично согласована [24, 25] с установленным на опыте фактом нецелочисленности атомных весов элементов. Это достигалось за счет дополнительной идеи об изотопной природе элементов. Таким образом, определяемый химическими методами атомный вес зависит от соотношения изотопов, в котором они встречаются в природе он складывается из атомных весов двух или более изотопов, различающихся по массе, но обладающих одинаковыми химическими свойствами. Все элементы имеют изотопы. Выше рассмотрены свойства радиоактивных изотопов. Нерадиоактивные изотопы лучше изучать масс-спектрометрическим методом Астона [25]. [c.213]

    Первая работа по определению соединительных весов была выполнена Кавендишем, который в 1766 г. показал, что количества азотной и серной кислот, нейтрализующие одно и то нее количество поташа (карбоната калия) полностью реагируют с одним и тем же количеством мрамора (карбоната кальция). Аналогичные количественные опыты с различными кислотами и осн13ваниями были поставлены в 1791 г. немецким химиком П. Б. Рихтером. Быстрый успех в определении эквивалентных весов был достигнут поело того, как была разработана атомная теория Дальтона. [c.129]

    Атомная теория Дальтона, молекулярная теория Авогадро и все более широкое применение в химии математики в первую очередь способствовали этому переходу. Возникновение теории электролитической диссоциации Аррениуса (1887) ознаменовало, по словам Джонса новую эру в химии. Применение в химии принципов термодинамики и теории фаз Гиббса для гетерогенных равновесий (которая, кроме других заслуг, имеет еще и ту, что она способствовала развитию современной металлографии), расширение теории химического сродства и разработка третьего лачала термодинамики, или тепловой теоремы Нернста,—все эти завоевания науки формировали новое лицо химии. [c.13]

    XIX в. и характеризуется возникновением и развитием атомной теории Дальтона, aTOMHo-молекулярвой теории Авогадро, экспериментальными исследованиями по определению атомных весов, установлением и обоснованием правильных атомных весов, разработкой атомной реформы Канниццаро с его точными формулировками основных понятий атом, молекула, эквивалент. [c.15]

    Уолластон был врачом, физиком и химиком. Ныне вспоминают о его экспериментальном изучении эквивалентов. Из его химических работ имеют значение исследования родия и палладия, которые были им открыты соответственно в 1803 и 1805 гг. [Т. И. Красовицкая и С. Я. Плоткин, Волластон и атомная теория Дальтона, Вопросы истории естествознания и техники, вьш. 4 (45), изд. Наука , М., 1973, стр. 41.] [c.220]

    С другой стороны, Гей-Люссак, приняв с самого начала даль-тоновское понятие атома, не смог преодолеть ставшей традиционной схему двухступенчатой структуры материи атом — соединение, которую Дальтон принял, исходя из импонировавшего ему принципа наибольшей простоты . Он игнорировал возможность признания трехступенчатой схемы структуры вещества атом — молекула — вещество, несмотря на то, что такая схема не была новостью и фигурировала в сочинениях натурфилософов и естествоиспытателей еще в ХУП в. Именно поэтому его закон объемов реагирующих газов оказался неточным и не соответствовал выводам атомной теории Дальтона. Это несоответствие фактически исключало применение закона для расчетов. [c.111]

    Атомная теория Дальтона была принята химиками без возраже- [c.14]

    В этом не сомневались в XVIII веке, считая отдельные газы достаточно индивидуальными веществами с собственными свойствами, отличными от свойств других газов. Поэтому результаты Соссюра, нашедшего практически равные и независящие от плот ности газа объемные концентрации насыщенного водяного пара в различных газах (а именно в угольной кислоте, водородном газе и обычном газе), вызвали удивление. Однако эти результаты явились важным аргументом в пользу атомной теории Дальтона. Они подтвердили закон Дальтона, физической предпосылкой которого является взаимная энергетическая независимость компонентов газового раствора. Реньо (1854) экспериментально обнаружил отклонения от закона Дальтона, но неправильно истолковал эти отклонения. Д. И. Менделеев (1875) указал на то, что газовые растворы должны следовать общим законам растворов и между компонентами газового раствора должна иметься более тесная связь, чем простое смешение. Он правильно оценил результаты Реньо. Более точные измерения Б. Б. Голицына (1890) показали различия в давлении водяного пара в различных газах и в вакууме. [c.72]

    Обш,ее представление о развитии молекулярной теории с акцентом на гипотезу Авогадро можно получить из приведенной выше вступительной части Sunto . Но молекулярная теория по самой своей суш ности была естественным продолжением и развитием атомной теории Дальтона, с которой она настолько теспо переплетается, что уже в начале XIX в. образуют единую атомно-молекулярную теорию. [c.45]

    Несколько раньше там же Канниццаро так оценивает роль атомной теории Дальтона в истории химии того времени и ее влияние на современников Для своего возникновения атомная теория не ожидала, пока независимым путем не будут открыты и точно выражены все эмпирические законы относительно (химических) нропор-цип напротив, она-то и дала возможность предугадать и открыть большую часть из них, она-то и помогла оценить значение того немногого, что было известно раньше относительно этого предмета, она-то, наконец, снабдила языком для выражения этих всех законов [82, стр. 298]. [c.47]

    Мы можем, например, указать на большое сходство по цели, замыслу, обработке материала Исторических заметок Канниццаро и Исторического очерка развития химии в последние 40 лет Бутлерова — курса лекций, прочитанного в Петербургском университете в 1879— 1880 гг. Так же как Исторические заметки Канниццаро и его Фарадеевская речь, курс этот имел целью внести ясность в полемику вокруг одной из ван нейших проблем того времени, а именно, теории химического строения. Если противники ее пытались доказать, что она была как бы исторической случайностью, то, наоборот, Бутлеров как в своих полемических выступлениях, так и в этом курсе, стремился показать, что к понятию о химическом строении привела историческая необходимость Так же как и Канниццаро, Бутлеров начинает с атомной теории Дальтона п закона кратных отношений, но дальше основной акцент делает на развитие теоретической стороны органической химии, на развитие атомномолекулярной теории в приложении к материалу органической химии, то есть Бутлеров как бы воплотил неосуществленный замысел Каннпццаро. [c.76]

Урок 29. «новая система химической философии» д. дальтона — Естествознание — 10 класс

Естествознание, 10 класс

Урок 29. «Новая система химической философии» Д. Дальтона

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Чем отличается атомная теория Д. Дальтона от предшествующих ей вариантов атомистики? Что понимал Д.Дальтон под «относительным атомным весом», какому современному понятию соответствует содержание данного термина? Какое влияние на последующее развитие естествознания оказали работы Дальтона?

Глоссарий по теме:

Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, стоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

Молекула – мельчайшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Относительная атомная масса – отношение массы атома данного элемента к одной атомной единице массы. 1 атомная единица массы (а.е.м.) составляет 1/12 массы атома углерода ¹²С (1,66∙10^-27 кг).

Стехиометрия (от греч. stoicheion – первоначало, элемент; metreo – измеряю) – система законов, правил и терминов, обосновывающих расчёты состава веществ и количественных соотношений между массами (объемами) веществ в химических реакциях.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Естествознание. 10 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2017. – С. 137-139.

2. Савинкина Е.В. История химии. Элективный курс: Учебное пособие / Е.В. Савинкина, Г.П. Логинов, С.С. Плоткин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – С. 35-44.

3. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2000. – С. 27-28.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Левченков С.И. Период количественных законов // Краткий очерк истории химии: Учебное пособие для студентов химфака РГУ. URL:

http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Sketch_4.html

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Использование количественных методов изучения веществ приводит к ряду важных открытий: закон сохранения массы, закон постоянства состава вещества, закон кратных отношений, закон объемных отношений и др. Так, ещё в конце XVIII века немецкий химик Иеремия Вениамин Рихтер (1762 – 1807) ввёл понятие стехиометрии и показал, что элементы соединяются в определенных соотношениях. В начале XIX века французский учёный Джозеф Луи Пруст (1754 – 1826) на основе количественных исследований состава множества природных и синтетических веществ открывает закон постоянства состава вещества. Количественно исследуя составы многих веществ, английский физик и химик Джон Дальтон (1766 – 1844) формулирует закон кратных отношений. В ходе измерений объемов различных газов и продуктов их взаимодействия французский физик и химик Жозеф Луи Гей-Люссак (1778 – 1850) открывает закон объёмных отношений. В начале XIX века итальянский учёный Амедео Авогадро (1776 – 1856) формулирует закон о постоянстве числа молекул, содержащихся в одинаковых объемах разных газов. Все эти открытия основывались на представлениях о дискретном строении вещества и существовании в природе конечного числа элементов, обладающих определённым набором свойств, которые можно определить химическим путем.

Следует сказать, что к началу XIX века объяснение строения и свойств веществ основывалось на двух принципиально разных подходах – элементаризме и атомистике. Приверженцы взглядов дискретного строения вещества пытались связать свойства веществ с геометрическими и механическими характеристиками атомов. Сторонники элементаризма свойства объясняли наличием в теле некоторых элементарных начал (элементы Аристотеля или первоначала Парацельса). Представление об элементах постепенно трансформировалось. Так Лавуазье (1743 – 1794) под элементами понимал «простое тело», неразложимое в ходе химических процессов и обладающее рядом свойств, которые можно определить методами химического анализа. Первый перечень таких элементов был им приведен в «Таблице простых тел», вошедшей в его знаменитый учебник по химии.

Объединить атомистику и элементаризм в единое учение удалось английскому учёному Джону Дальтону.

Главной трудностью на пути создания нового атомного учения было найти такое свойство атома, которое можно измерить, но которое оставалось бы неизменным в ходе агрегатных переходов и химических процессов. Таким свойством атома Дальтон выбрал относительный атомный вес, таким образом, он ввел в научный язык хорошо Вам известное понятие («относительная атомная масса»). Так как абсолютный вес атома измерить было невозможно, за единицу им была принята масса самого легкого элемента водорода. Свою теорию Д. Дальтон изложил в двухтомном труде «Новая система химической философии», который был опубликован в 1808 – 1810 гг.

Основные положения атомной теории, которую создал Д. Дальтон, можно кратко сформулировать следующим образом:

1. Все вещества состоят из большого числа мельчайших атомов («простых» или «сложных»).
2. Атомы одного вещества абсолютно одинаковые.
3. Атомы различных элементов различны и способны соединяться друг с другом в определенных соотношениях, образуя «сложные атомы».
4. Простые атомы неделимы и неизменны. В ходе химических процессов «простые атомы» не изменяются, а только перегруппировываются, образуя другие «сложные атомы»
5. Главной характеристикой атомов является их вес (масса).

При определении атомных весов различных элементов Д. Дальтон пользовался как экспериментальными данными других исследователей, так и результатами собственных экспериментов и вычислений. Изучая составы различных газовых смесей для определения относительных атомных весов разных элементов, Дальтон столкнулся с проблемой определения числа атомов, входящих в состав молекулы (учёный называл молекулы «сложными атомами»). Чтобы выйти из этой ситуации учёный вводит «правило простоты». Согласно этому правилу, если два элемента образуют только одно соединение, его состав должен быть простейшим – молекула содержит по одному атому каждого элемента. Тогда вода должна иметь состав НО, аммиак – NH и т.д. Неправильное определение состава этих и других веществ стало причиной того, относительные атомные веса элементов, полученные учёным значительно отличаются от современных значений.

Несмотря на ошибочность полученной шкалы относительных атомных весов и несовершенства новой атомной теории Д. Дальтон совершил настоящий прорыв в науке. Рассматривая его теорию с современных позиций, можно увидеть, что учёный понимал элемент как атомы одного вида, с определенными атомными весами, а каждый атом – это атом определенного химического элемента. Иными словами, атомы различных химических элементов не одинаковы по своим свойствам и по их массам, тогда как все атомы одного и того же вещества совершенно одинаковы.

Таким образом, благодаря работам Д. Дальтона атомистические идеи и представления об элементах, претерпев долгое историческое развитие, были объединены в единое учение. Созданная учёным атомная теория, в которой он ввел фундаментальное понятие относительного атомного веса – первый количественный параметр, характеризующий атом, послужила теоретической базой для дальнейшего развития химии и физики.

Резюме теоретической части.

1. Использование в конце XVIII – начале XIX вв. количественных методов изучения веществ приводит к ряду важных открытий в физике и химии: закон сохранения массы, закон постоянства состава вещества, закон кратных отношений, закон объемных отношений и др.
2. Д. Дальтоном было введено фундаментальное понятие относительного атомного веса – первый количественный параметр, характеризующий атом, и осуществлена попытка определить их экспериментально.
3. Основные положения атомной теории Д. Дальтона:
4. Все вещества состоят из большого числа мельчайших атомов («простых» или «сложных»).
5. Атомы одного вещества абсолютно одинаковые.
6. Атомы различных элементов различны и способны соединяться друг с другом в определенных соотношениях, образуя «сложные атомы».
7. Простые атомы неделимы и неизменны. В ходе химических процессов «простые атомы» не изменяются, а только перегруппировываются, образуя другие «сложные атомы».
8. Главной характеристикой атомов является их вес (масса).
9. Атомистические идеи и представления об элементах, претерпев долгое историческое развитие, были объединены Д. Дальтоном в единое учение, которое послужило теоретической базой для создания атомно-молекулярного учения, дальнейшего развития химии и физики.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Укажите верные утверждения:

Правильный ответ: А, В.

2. Установление соответствие между элементами двух множеств. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

Правильный ответ:

Атомная теория строения вещества • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Слово «атом» — греческого происхождения, и переводится оно «неделимый». Принято считать, что первым идею о том, что кажущаяся гладкой и непрерывной материя на самом деле состоит из великого множества мельчайших и потому невидимых частиц, выдвинул древнегреческий философ Демокрит (чей «расцвет», согласно восхитительному по образности выражению классиков, пришелся на V век до н. э.). О жизни Демокрита нам, однако, практически ничего неизвестно, и оригинальные труды этого мыслителя до наших дней не дошли. Поэтому об идеях Демокрита остается судить в основном по цитатам из его работ, которые мы находим у других авторов, прежде всего у Аристотеля.

Логика рассуждений Демокрита, если перевести ее на современный язык, была крайне проста. Представим, говорил он, что у нас есть самый острый в мире нож. Берем первый попавшийся под руку материальный объект и разрезаем его пополам, затем одну из получившихся половинок также разрезаем пополам, затем разрезаем пополам одну из получившихся четвертинок и так далее. Рано или поздно, утверждал он (основываясь, как и все древнегреческие мыслители, прежде всего на философских соображениях), мы получим частицу столь мелкую, что дальнейшему делению на две она не поддается. Это и будет неделимый атом материи.

По представлениям Демокрита атомы были вечными, неизменными и неделимыми. Изменения во Вселенной происходили исключительно из-за изменений в связях между атомами, но не в них самих. Тем самым он тонко обошел давнишний спор древнегреческих философов о том, подвержена ли переменам сама суть видимого мира или все перемены в нем носят чисто внешний характер.

От древнегреческих представлений об атоме на сегодняшний день сохранилось разве что само слово «атом». Теперь мы знаем, что атом состоит из более фундаментальных частиц (см. Элементарные частицы). Ясно, что между древнегреческой теорией и современными научными исследованиями мало общего: идеи Демокрита не основывались ни на каких наблюдениях или практических опытах. Демокрит, подобно всем натурфилософам античности, просто рассуждал и делал умозрительные заключения относительно природы мира.

Тем не менее труды Демокрита не остались без признания и в современном мире. На последней греческой монете достоинством 10 драхм (теперь она выведена из обращения и заменена евро) на лицевой стороне изображен портрет Демокрита, а на оборотной — схематическая модель атома. Я весьма признателен своему другу Гансу фон Байеру, обратившему мое внимание на то, что на монете изображен атом с тремя электронами — стало быть, это атом лития. Демокрита называли «смеющимся философом» (похоже, он обладал несвойственным другим античным философам чувством юмора). Не потому ли на монете, увековечивающей его память, изображен именно атом лития — химического элемента, который теперь широко используется для лечения депрессии?

Идея об атомном строении материи так и оставалась чисто философским умопостроением вплоть до начала XIX века, когда сформировались основы химии как науки. Химики первыми и обнаружили, что многие вещества в процессе реакций распадаются на более простые компоненты. Например, вода распадается на водород и кислород. Однако некоторые вещества — те же водород и кислород — разложению на составляющие при помощи химических реакций не поддаются. Такие вещества назвали химическими элементами. К началу XIX века было известно около 30 химических элементов (на момент написания этой статьи их открыто более 110, включая искусственно полученные в лабораторных условиях; см. Периодическая система). Кроме того, было установлено, что в процессе химических реакций количественное соотношение веществ, участвующих в данной реакции, не изменяется. Так, для получения воды неизменно берутся восемь массовых долей кислорода и одна доля водорода (см. Закон Авогадро).

Первым осмысленную интерпретацию этих фактов предложил Джон Дальтон, чьё имя увековечено в открытом им законе Дальтона. В своих химических опытах он исследовал поведение газов (см. Закон Бойля—Мариотта, Закон Шарля и Основной закон термодинамики), но этим круг его интересов не ограничивался. В 1808 году он приступил к публикации своего фундаментального двухтомного труда «Новая система химической философии», радикально повлиявшего на дальнейшее развитие химии. В этой работе Дальтон предположил, что осмыслить и интерпретировать последние достижения экспериментальной химии можно только приняв, что каждому химическому элементу в этих опытах соответствует уникальный для него атом, и что именно смешение и объединение в различных пропорциях этих атомов приводит к образованию наблюдаемых в природе химических веществ. Например, вода, по Дальтону, состоит из сочетания двух атомов водорода и одного атома кислорода (общеизвестная формула H₂O). Тот факт, что все атомы одного вида неразличимы между собой, удачно объяснял, почему при химических реакциях они всегда обнаруживаются в неизменных пропорциях. Так, в случае с водой, два атома водорода всегда одни и те же, где бы мы ни взяли эту воду, и всегда находятся в одной и той же связи с единственным атомом кислорода.

Для Дальтона, как и для Демокрита, атомы оставались неделимыми. В черновиках и книгах Дальтона мы находим рисунки, где атомы представлены в виде шариков. Однако основное положение его работы — что каждому химическому элементу соответствует особый тип атома — легло в основу всей современной химии. Этот факт остается непреложным и теперь, когда мы знаем, что каждый атом сам по себе является сложной структурой (см. Опыт Резерфорда) и состоит из тяжелого, положительно заряженного ядра и легких, отрицательно заряженных электронов, вращающихся по орбитам вокруг ядра. Достаточно обратиться к сложностям квантовой механики (см. также Атом Бора и Уравнение Шрёдингера), чтобы понять, что концепция атома не исчерпала себя и в XXI веке.

Неплохо, однако, для идеи, зародившейся в философских спорах 2500 лет назад!

См. также:

Джон Дальтон — основатель химической атомистики. К 250-летию со дня рождения

6 сентября 2016 гю исполнилось 250 лет со дня рождения знаменитого английского ученого Джона Дальтона.

Он был членом Лондонского Королевского общества, иностранным членом Парижской академии наук, президентом Манчестерского литературно-философского общества, почетным доктором Оксфордского и Эдинбургского университетов.

Сегодня его имя увековечено во многих научных терминах: химическая атомистика Дальтона, закон газовых смесей Дальтона, единица массы атомов, молекул и вирусов Дальтон (Да), Дальтониды — химические соединения постоянного состава, дальтонизм — болезнь зрения.

Жизненный путь Джона Дальтона

Начало жизненного пути Джона Дальтона не давал никаких оснований для надежды на всемирную славу. Он родился 6 сентября 1766 г. в семье бедного ткача в городке Иглсфилд на севере Англии. Отец научил его читать и дал начальные знания по математике. Когда Джону исполнилось 10 лет, он начал посещать школу в Пардшоу-холле, в трех километрах от дома, где обнаружил большие математические способности. Проучившись два года, Дальтон в 12-летнем возрасте сам начал преподавать (и зарабатывать на хлеб) в школе, которую открыли в Иглсфилд. Через два года ему пришлось уйти из школы и поработать год на ферме. Начиная с 1781 г. он 12 лет преподавал в школе в городе Кендал. В то же время изучал латинский язык, математику, «натуральную философию» — главным образом физику. Тогда же Дальтон стал сотрудничать с «Календарем для джентльменов и леди», в связи с чем начал в 1787 г. метеорологические наблюдения, которые проводил в течении всей жизни. Итог первых пяти лет наблюдений он подвел в книге «Метеорологические наблюдения и опыты», вышедшей в 1793 году.

На почве научных и учебных занятий Дальтон познакомился с Джоном Гоугом, который помог ему устроиться в 1793 г. преподавателем математики и физики в Новый колледж — высшее учебное заведение в Манчестере. Вскоре Дальтон подружился с 23-летним Робертом Оуэном — будущим знаменитым общественным деятелем Англии, по рекомендации которого в 1794 г. был избран членом Манчестерского литературно-философского общества. Через несколько недель после избрания Дальтон сделал доклад и опубликовал в сборнике трудов этого общества статью, где впервые в мире было описано дефект зрения, который он заметил у себя и своего брата — неспособность различать цвета. Этот дефект впоследствии назвали дальтонизмом.

В 1794-1800 гг. Дальтон проводит исследования, выступает с докладами на заседаниях Общества и публикует статьи о метеорологических явлениях — дождь, росу, туман, а также по некоторым вопросам английской грамматики.

В 1800 г. Новый колледж переехал из Манчестера в Йорк, а Дальтон остался в Манчестере, где продолжил преподавательскую деятельность. В 1801 г. был избран секретарем Манчестерского литературно-философского общества.

В том же году начался наиболее плодотворный период научных исследований Дальтона. В 1801 г. он сформулировал закон: давление смеси газов равно сумме их парциальных давлений (закон Дальтона). В 1802 г. открыл закон теплового расширения газов при постоянном давлении, известный сегодня как закон Ж. Гей-Люссака (хотя Гей-Люссак открыл этот закон через несколько месяцев после Дальтона).

В 1803 г. Дальтон создает первый вариант «таблицы относительных весов первичных частиц», что стало первым шагом на пути к его атомистической теории. В 1804 г. он рассказал о своей теории авторитетному химику Томасу Томсону — автору очень популярного в те времена учебника «Система химии». С согласия Дальтона в 1807 г. Томсон включил изложение его теории в третье издание своей книги, чем существенно поспособствовал ее утверждению среди ученых. В следующем, 1808 г., вышла первая часть первого тома книги Дальтона «Новая система химической философии» с подробным изложением и экспериментальным обоснованием атомистической теории. Вторая часть первого тома вышла в 1810 г., второй том — в 1827 г.

В 1816 г. Дальтона выбрали иностранным членом Парижской академии наук. В следующем году он становится президентом Манчестерского литературно-философского общества. В 1822 г. совершает поездку во Францию, где встречается с французскими учеными, в том числе с К. Бертолле и Ж. Гей-Люссаком. В том же году его избирают членом Лондонского Королевского общества.

Дальтон продолжает экспериментальные и теоретические исследования, а также преподавательскую деятельность. Интересно отметить, что в 1834-1837 гг. он давал уроки математики и физики будущему знаменитому физику Джону Джоулю и его брату.

В 1837 г. Дальтон перенес инфаркт и был частично парализован. 27 июля 1844г. он умер в Манчестере от второго инфаркта.

Начало создания химической атомистики

Главным достижением Джона Дальтона как ученого стало создание химической атомистики — научной концепции, согласно которой вещество состоит из неделимых в химических процессах атомов; простые вещества состоят из атомов одного вида, а маленькие частицы сложных веществ состоят из различных атомов.

Путь к этому открытию был очень непростым. Самым тяжелым, соответственно, самым интересным, в нем был начальный этап. Рассказать об этом этапе стоит еще и потому, что во многих книгах дается его ложное описание. Утверждают, что Дальтон, основываясь на данных количественного анализа веществ, сформулировал закон кратных отношений (если два элемента, которые реагируют между собой, образуют несколько соединений, то различные массовые количества одного элемента что сочетаются с тем же массовым количеством второго, относятся как небольшие целые числа), а дальше объяснил этот закон, выдвинув гипотезу о существовании атомов. В действительности было наоборот. Основываясь на атомистической гипотезе, Дальтон сделал предположение о существовании названных кратных отношений, для проверки которого начал анализировать данные количественного анализа веществ. К проблеме же химического строения веществ он обратился в ходе решения вопросов, связанных с метеорологией.

Прежде всего следует заметить, что в начале XIX века газы считались упругими (эластичными) жидкостями (на английском — «elastic fluid», на русском — «упругая жидкость» или «упругий флюид»). Считалось, что частицы газов примыкают друг к другу, а различные газы, как и жидкости, растворяются друг в друге благодаря тому, что существуют силы притяжения (родства) между их частицами. Также считалось, что состояние насыщенного водяного пара в воздухе возникает по той же причине, что и насыщенный раствор соли в воде: растворитель насыщается и перестает поглощать вещество, что растворяется.

Исследуя атмосферный воздух, Дальтон определил, что количество «растворенной» пары в закрытом сосуде определяется только температурой и не зависит от количества (давления) воздуха в нем. Более того, количество пара будет тем же, если воздух из сосуда откачать. Из этого следовало, что причина испарения не в химическом родстве между водяным паром и воздухом. Тогда в чем? Дальтон высказывает предположение газы растворяются друг в друге не потому, что их атомы притягиваются друг другом, а потому, что между атомами одного газа существует сила отталкивания. Он также предположил, что атомы одного газа не действуют на атомы другого: каждый газ является пустотой для другого. Отсюда следовал вывод, который сейчас называется законом Дальтона: давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов смеси.

Но предположение о существовании стольких сил отталкивания, сколько различных видов газов, выглядело совершенно невероятным; его раскритиковали и французские, и английские химики. Дальтон прислушался к критике и стал думать, как избавиться от предположения о множестве различных отталкивающих сил. В 1803 г.. Ему пришло в голову, что отталкивание атомов обусловлено действием невесомого флюида теплорода, который образует оболочки вокруг атомов газов. Но почему тогда один газ является пустотой для другого? Дальтон решил, что это можно объяснить, предположив, что размеры атомов различных газов разные, и процесс смешивания газов похож на просыпание маленьких шариков в промежутки между большими шарами.

Чтобы доказать это предположение, Дальтон стал искать способ определения размера атомов. Считая, что атомы газа примыкают друг к другу, объем атома можно оценить, разделив объем газа на количество атомов в нем, а зная объем атома и предположив, что он имеет сферическую форму, легко найти его диаметр. Общее число атомов можно найти, зная вес газа и вес атома. Атом взвесить невозможно. Но можно найти его относительный вес, взяв за единицу вес атома одного какого-то элемента. За такую единицу Дальтон взял вес атома водорода как наименьший, и, пользуясь известными данными о процентном составе химических соединений, 6 сентября 1803 г. составил первую «таблицу относительных весов первичных частиц». 19 сентября 1803 г. он составил таблицу, в которой привел удельный вес газов, относительный вес атомов газов и их диаметры. Поскольку ему было известно, что два элемента (например, азот и кислород) образуют не одно соединение, он предположил, что частицы химически сложных газов могут состоять из двух, трех и более атомов. В этом случае, делает он вывод, вес одного элемента, приходящейся на единицу веса иного, в различных соединениях будет отличаться как небольшие целые числа.

Далее были эксперименты, вычисления, дискуссии. Но решающий шаг к химической атомистики было сделано.

В. Николаенко

Атомистическая теория Дальтона.

Первым
действительно научным обоснованием
атомистической теории, убедительно
продемонстрировавшим рациональность
и простоту гипотезы о том, что всякий
химический элемент состоит из мельчайших
частиц, явилась работа английского
школьного учителя математики Дж.Дальтона
(1766–1844), статья которого, посвященная
этой проблеме, появилась в 1803. Его
атомистическая теория прочно основывалась
на экспериментальных наблюдениях. Она
оказалась столь успешной, что с этого
времени заняла господствующее положение
в науке и почти не потребовала дальнейшего
пересмотра.

Дальтон
изучал свойства газов, в частности
отношения объемов газов, вступавших в
реакцию образования химического
соединения, например, при образовании
воды из водорода и кислорода. Он установил,
что отношения прореагировавших количеств
водорода и кислорода всегда представляют
собой отношения небольших целых чисел.
Так, при образовании воды (h3O) в реакцию
с 16 г кислорода вступают 2,016 г газообразного
водорода, а при образовании пероксида
водорода (h3O2) с 2,016 г водорода соединяются
32 г газообразного кислорода. Массы
кислорода, реагирующие с одной и той же
массой водорода при образовании этих
двух соединений, соотносятся между
собой как небольшие числа:

16:32
= 1:2.

На
основе подобных результатов Дальтон
сформулировал свой «закон кратных
отношений». Согласно этому закону, если
два элемента соединяются в разных
пропорциях, образуя разные соединения,
то массы одного из элементов, соединяющиеся
с одним и тем же количеством второго
элемента, соотносятся как небольшие
целые числа. По второму закону Дальтона,
«закону постоянных отношений», в любом
химическом соединении соотношение масс
входящих в него элементов всегда одно
и то же. Большое количество экспериментальных
данных, относящихся не только к газам,
но также и к жидкостям и твердым
соединениям, собрал Й.Берцелиус
(1779–1848), который провел точные измерения
реагирующих масс элементов для многих
соединений. Его данные подтвердили
сформулированные Дальтоном законы и
убедительно продемонстрировали наличие
у каждого элемента наименьшей единицы
массы.

Атомные
постулаты Дальтона имели то преимущество
перед абстрактными рассуждениями
древнегреческих атомистов, что его
законы позволяли объяснить и увязать
между собой результаты реальных опытов,
а также предсказать результаты новых
экспериментов. Он постулировал, что 1)
все атомы одного и того же элемента
тождественны во всех отношениях, в
частности, одинаковы их массы; 2) атомы
разных элементов имеют неодинаковые
свойства, в частности, неодинаковы их
массы; 3) в соединение, в отличие от
элемента, входит определенное целое
число атомов каждого из составляющих
его элементов; 4) в химических реакциях
может происходить перераспределение
атомов, но ни один атом не разрушается
и не создается вновь. (В действительности,
как выяснилось в начале 20 в., эти постулаты
не вполне строго выполняются, т.к. атомы
одного и того же элемента могут иметь
разные массы, например водород имеет
три такие разновидности, называемые
изотопами; кроме того, атомы могут
претерпевать радиоактивные превращения
и даже полностью разрушиться, но не в
химических реакциях, рассматривавшихся
Дальтоном.) Основанная на этих четырех
постулатах атомная теория Дальтона
давала самое простое объяснение законов
постоянных и кратных отношений.

Теория Дальтона [38] . Краткая история химии. Развитие идей и представлений в химии

Английский химик Джон Дальтон (1766—1844), который вошел в историю химии как первооткрыватель закона кратных отношений и создатель основ атомной теории, прошел через всю цепь этих размышлений. Основные положения теории Дальтон вывел из сделанного им самим открытия. Он обнаружил, что два элемента могут соединяться друг с другом в различных соотношениях, но при этом каждая новая комбинация элементов представляет собой новое соединение (рис. 9).

Так, например, при образовании углекислого газа 3 части углерода (по весу) соединяются с 8 частями кислорода, а 3 части углерода и 4 части кислорода дают угарный газ (моноксид углерода). Соотношение количеств кислорода, содержащегося в этих соединениях, представляет собой соотношение малых целых чисел. Восемь частей кислорода дают углекислый газ, 4 части кислорода — угарный (оксид углерода), т. е. в первом соединении кислорода вдвое больше.

В 1803 г. Дальтон обобщил результаты своих наблюдений и сформулировал важнейший закон химии — закон кратных отношений.

Этот закон полностью отвечает атомистическим представлениям. Предположим, например, что атомы кислорода в 3 раза тяжелее атомов углерода. Если монооксид углерода образуется в результате сочетания одного атома углерода с одним атомом кислорода, то в этом соединении соотношение весовых частей углерода и кислорода должно быть равно 3:4. В диоксиде же углерода, состоящем из одного атома углерода и двух атомов кислорода, оно должно быть 3:8.

Поскольку было найдено, что элементы соединяются в кратных отношениях, следовательно, соединения различаются по составу на целые атомы. Разумеется, предполагаемые различия в составе и закон кратных отношений справедливы лишь при условии, что материя действительно состоит из крошечных неделимых атомов.

Выдвигая новую версию атомистической теории, опиравшуюся на законы постоянства состава и кратных отношений, Дальтон как дань уважения Демокриту сохранил термин «атом» и назвал так считавшиеся в то время неделимыми мельчайшие частицы, составляющие материю.

В 1808 г. он опубликовал труд «Новая система химической философии», в которой изложил атомистическую теорию уже более подробно. В том же году справедливость закона кратных отношений была подтверждена исследованиями другого английского химика — Уильяма Гайда Уолластона (1766—1828). Уолластон всячески способствовал утверждению атомистической теории, и взгляды Дальтона со временем завоевали всеобщее признание.

Атомистическая теория нанесла последний удар по бытовавшим еще представлениям о возможностях взаимных переходов элементов-стихий. Стало очевидным, что различные металлы состоят из атомов различных видов, и, поскольку атомы считались в то время неделимыми и незаменяемыми (см., однако, гипотезу Праута), бесполезно было надеяться, что когда-нибудь удастся атом свинца превратить в атом золота [39].

О непосредственном наблюдении атомов Дальтона, даже под микроскопом, не могло быть и речи: для этого они слишком малы. Однако с помощью косвенных измерений можно получить представление об их относительном весе. Например, 1 часть (по весу) водорода соединяется с 8 частями кислорода, образуя воду. Если молекула воды состоит из одного атома водорода и одного атома кислорода, то, следовательно, атом кислорода в 8 раз тяжелее атома водорода. Если условно принять, как это и делал Дальтон, вес атома водорода за 1, то вес атома кислорода при этом соответственно равен 8.

Далее, если 1 часть водорода соединяется с 5 частями азота, образуя аммиак, и если молекула аммиака состоит из одного атома водорода и одного атома азота, то, следовательно, атомный вес азота должен быть равен 5.

Рассуждая таким образом, Дальтон составил первую таблицу атомных весов [40]. Эта таблица, хотя, вероятно, и была самой важной работой Дальтона, в ряде аспектов оказалась совершенно ошибочной. Основное заблуждение Дальтона заключалось в следующем. Он был твердо убежден, что при образовании молекулы атомы одного элемента соединяются с атомами другого элемента попарно. Исключения из этого правила Дальтон допускал лишь в крайних случаях.

Тем временем накапливались данные, свидетельствующие о том, что подобное сочетание атомов «один к одному» отнюдь не является правилом. Противоречие проявилось, в частности, при изучении воды, причем еще до того, как Дальтон сформулировал свою атомную теорию.

Здесь впервые в мир химии проникло электричество.

Об электричестве знали еще древние греки; было известно, что кусочек янтаря, если его потереть, способен притягивать легкие предметы. Однако лишь спустя столетия английский физик Уильям Гильберт (1540—1603) сумел показать, что такой же способностью обладает и ряд других веществ. Примерно в 1600 г. Гильберт предложил вещества такого типа называть «электриками» (от греческого ???????? — янтарь). Как выяснилось, вещество, способное после натирания или какого-либо другого воздействия притягивать к себе легкие предметы, переносит электрический заряд или содержит электричество.

В 1733 г. французский химик Шарль Франсуа де Систернэ Дюфе (1698—1739) установил, что существуют два вида электрических зарядов: один из них возникает на стекле («стеклянное электричество»), а другой — на янтаре («смоляное электричество»). Вещество, несущее заряд одного вида, притягивает вещество, несущее заряд другого вида, но два одинаково заряженных вещества взаимно отталкиваются.

Бенджамин Франклин (1706—1790), великий американский ученый, выдающийся государственный деятель и дипломат, в сороковых годах XVIII в. выдвинул новую гипотезу. Он предположил, что существует единый электрический флюид и что вид электрического заряда зависит от содержания этого флюида. Если содержание электрического флюида превышает некоторую норму, вещество несет заряд одного вида, если же этого флюида содержится меньше нормы, вещество несет заряд другого вида.

Франклин считал, что стекло содержит электрического флюида больше нормы и поэтому несет положительный заряд. Смола же, по его мнению, несет отрицательный заряд. Термины, предложенные Франклином, используются до сих пор, хотя в них вкладывается иной смысл, так как в настоящее время представления о причинах прохождения тока противоположны тем, которые были приняты во времена Франклина.

В 1800 г. итальянский физик Алессандро Вольта (1745—1827) сделал важное открытие. Он установил следующее: два куска металла (разделенные растворами, способными проводить электрический заряд) можно расположить таким образом, что по соединяющей их проволоке пойдет «ток электрических зарядов», или электрический ток. Вольта сконструировал первую электрическую батарею, представлявшую собой столб из 20 пар металлических пластинок двух разных металлов. Такая батарея, известная под названием Вольтова столба, явилась первым источником постоянного тока. Электрический ток в такой батарее образуется в результате химической реакции, в которой участвуют оба металла и разделяющий их раствор.

Результаты работы Вольта явились первым несомненным доказательством того, что между химическими реакциями и электричеством существует определенная связь. Однако это предположение было полностью разработано только в следующем столетии.

Если в результате химической реакции возникает электрический ток, то естественно предположить, что и электрический ток может изменять материю и вызывать химическую реакцию. И действительно, всего через шесть недель после первого описания Вольтой своей работы два английских химика — Уильям Николсон (1753—1815) и Энтони Карлайл (1768—1840) продемонстрировали наличие такой обратной зависимости. Пропустив электрический ток через воду, они обнаружили, что на электропроводящих полосках металла, опущенных в воду, появляются пузырьки газа. Как выяснилось, на одной из полосок выделяется водород, на другой — кислород.

В сущности Николсон и Карлайл при помощи электрического тока разложили воду на водород и кислород. Другими словами, они впервые провели электролиз воды. Если Кавендищ соединил водород и кислород в воду, то Николсон и Карлайл осуществили обратную реакцию. Выделявшиеся по мере разложения воды водород и кислород они собирали в отдельные сосуды. Последующие измерения показали, что объем водорода вдвое превышает объем кислорода. Конечно, водород легче, чем кислород, но поскольку объем водорода был больше, следовательно, в молекуле воды атомов водорода должно быть больше, чем атомов кислорода. Объем выделившегося водорода вдвое превысил объем кислорода, поэтому вполне естественно было предположить, что каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода, а не по одному атому каждого элемента, как считал Дальтон.

Таким образом, проведенный эксперимент подтвердил предположение о том, что одна часть водорода (по весу) соединяется с 8 частями (также по весу) кислорода. А если это предположение справедливо, то, следовательно, 1 атом кислорода в 8 раз тяжелее двух атомов водорода взятых вместе и, таким образом, в 16 раз тяжелее одного атома водорода. Если вес водорода принять за единицу, то атомный вес кислорода составит 16, а не 8.

Атомно-молекулярное учение — Вики

Атомно-молекулярное учение — совокупность теоретических представлений естествознания о дискретном строении веществ.

В развитие атомно-молекулярного учения большой вклад внесли М. В. Ломоносов, Дж. Дальтон, А. Лавуазье, Ж. Пруст, А. Авогадро, Й. Берцелиус, Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров и многие другие.

История

Античная атомистика

Представление о том, что материя состоит из отдельных частиц — атомов возникло ещё в древней Греции в V в. до н. э. Атомизм был создан представителями древнегреческой философии Левкиппом (500—440 до н. э.) и его учеником Демокритом (460—370 до н. э.).

Левкипп задался вопросом, можно ли каждую частичку материи, какая бы малая она ни была, разделить на еще более мелкие частицы. Левкипп считал, что в результате такого деления можно получить настолько малую частицу, что дальнейшее деление станет невозможным.

Ученик Левкиппа философ Демокрит назвал эти крошечные частицы «атомами» (атомос-неделимый). Он считал, что атомы каждого элемента имеют особые размеры и форму и что именно этим объясняются различия в свойствах веществ. Вещества, которые мы видим и ощущаем, образуется при соединение между собой атомов различных элементов, и, изменив природу этого соединения, можно одно вещество превратить в другое.

Левкипп, Демокрит и Эпикур,полагали, что твердость материала соответствовала форме атомов, из которых он состоит. Таким образом, атомы железа являются твердыми и прочными с крючками, которые фиксируют их в твердом теле, атомы воды гладкие и скользкие, атомы соли, из-за их вкуса, острые и заостренные и атомы воздуха являются легкими и вращающимися, проникая во все другие материалы. Именно Демокрит был главным сторонником этой точки зрения. Используя аналогии, основанные на чувственном опыте, он описывал атомы различных веществ, кака отличными друг от друга по форме, размеру и расположению их частей. Кроме того, связи объяснялись материальными связями, в которых отдельные атомы снабжались насадками: некоторые с крючками и ушками, другие с шариками и гнездами.

Другим воплощением идеи дискретности стали теории Эмпедокла, Платона и Аристотеля об элементах-качествах, однако, они составляли отдельное направление развития представления о веществе и его составе, создав тем самым основу алхимических представлений о трасмутации веществ.

Становление атомистической гипотезы в XVII—XVIII веках

XVII век

С ростом влияния схоластики и упадка Римской империи атомная теория была отвергнута на многие века в пользу различных четырехэлементных теорий и более поздних алхимических теорий. Однако, в 17 веке исследователи вновь вернулись к атомной теории, прежде всего благодаря работам Пьерра Гассенди и Исаака Ньютона. Среди других ученых того времени П. Гассенди глубоко изучил древнюю историю, написал основные труды о натурфилософии Эпикура и стал пропагандистом его идеи. Он рассуждал, что для учета размеров и формы атомов, движущихся в пустоте, могут быть учтены и свойства самого вещества. Тепло было связано с маленькими круглыми атомами, а холод – с пирамидальными атомами с острыми концами, что объясняло ощущение уколов от сильного холода, а твердые тела удерживались вместе переплетающимися крючками.

Ньютон, хотя и признавал различные теории присоединения атомов, находившиеся в то время в моде, т. е. теорию «зацепленных атомов», «склеенных атомов» (тела в состоянии покоя) и теорию «слипания посредством согласованных движений», скорее всего, полагал, как это хорошо сказано в его «Оптике» 1704 года, что частицы притягиваются друг к другу некоторой силой, которая «в непосредственном контакте чрезвычайно сильна, на малых расстояниях выполняет химические взаимодействия и действует на частицы с любым ощутимым эффектом.»

Однако, более конкретно, концепция агрегатов или единиц связанных атомов, то есть «молекул», как сказали бы сегодня, берет свое начало от гипотезы Роберта Бойля 1661 года, в его знаменитом трактате «The Sceptical Chymist», что материя состоит из скоплений частиц (кластеров), и что химические изменения являются результатом перестройки этих кластеров. Р. Бойль утверждал, что основные элементы материи состоят из частиц различного типа и размера, называемых «корпускулами», которые способны организовываться в группы.

В 1680 году французский химик Николя Лемери, взяв за основу корпускулярную теорию, установил, что кислотность любого вещества состоит в его заостренных частицах, а щелочи наделены порами различных размеров. Молекула, согласно этой точке зрения, состояла из корпускул, Объединенных геометрическим соединением точек и пор.

XVIII век

Ранним предшественником идеи связанных «комбинаций атомов» была теория «объединения через химическое сродство». Например, в 1718 году, основываясь на концепции Бойля о комбинациях кластеров, французский химик Этьен Франсуа Жоффруа разработал теорию химического сродства для объяснения комбинаций частиц, полагая, что определенная алхимическая «сила» притягивает определенные алхимические компоненты. Имя Жоффруа наиболее известно в связи с его таблицами «сродства» (tables des rapports), которые он представил Французской академии в 1718-1720 годах.
Это были списки, составленные путем сопоставления наблюдений за действием веществ друг на друга, показывающие различные степени сродства, проявляемые аналогичными телами для различных реагентов. Эти таблицы сохраняли свою актуальность до конца столетия, пока не были вытеснены более глубокими концепциями, введенными Клодом Бертолле.

Атомистическая гипотеза в XIX веке

Атомистическая теория Дальтона

Перечень символов химических элементов и их атомных весов Дж. Дальтона (1808)

Создание научной теории стало возможно только в XVIII-XIX веках, когда физика и химия стали базироваться на точных экспериментальных данных.

Экспериментальное подтверждение атомной гипотезы нашёл английский химик Джон Дальтон. В начале XIX века Дальтон открыл несколько новых эмпирических закономерностей: закон парциальных давлений (закон Дальтона), закон растворимости газов в жидкостях (закон Генри-Дальтона) и, наконец, закон кратных отношений (1803). Объяснить эти закономерности (прежде всего закон кратных отношений), не прибегая к предположению о дискретности материи, невозможно. В 1808 году Дальтон изложил свою атомистическую гипотезу в труде «Новая система химической философии».

Основные положения теории Дальтона состояли в следующем (в основе атомно-молекулярного учения лежит принцип дискретности (прерывности строения) веществ)^[1]:

1. Всякое вещество не является чем-то сплошным, а состоит из отдельных очень малых частиц — все вещества состоят из большого числа атомов (простых или сложных).
   Различие между веществами обусловлено различием между их частицами
2. Атомы одного вещества полностью тождественны. Простые атомы абсолютно неизменны и неделимы.
3. Частицы (атомы) различных веществ различны — как по массе, так и по свойствам
4. Атомы различных элементов способны соединяться между собой в определённых соотношениях.
5. Важнейшим свойством атомов является атомный вес.

Уже в 1803 году в лабораторном журнале Дальтона появилась первая таблица относительных атомных весов некоторых элементов и соединений (атомный вес водорода был принят равным единице). Дальтон ввёл символы химических элементов в виде окружностей с различными фигурами внутри. Впоследствии Дальтон неоднократно корректировал атомные веса элементов, однако для большинства элементов им приводились неверные значения.

Работы А. Авогадро

Амедео Авогадро предложил новое слово «молекула». Согласно «Краткой историей химии» Партингтона, в своей статье 1811 года «Эссе по определению относительных масс элементарных тел молекул» он, по сути, утверждает:

Во время своего пребывания в Верчелли Авогадро написал краткую записку (меморандум), в которой изложил гипотезу о том, что мы теперь называем законом Авогадро: равные объемы газов при одинаковой температуре и давлении содержат одинаковое число молекул. Этот закон подразумевает, что соотношение, возникающее между весами одинаковых объемов различных газов при одинаковых температуре и давлении, соответствует соотношению между соответствующими молекулярными весами. Следовательно, относительные молекулярные веса можно было теперь вычислить по массам образцов газа.
Авогадро разработал эту гипотезу, чтобы согласовать закон Дж. Л. Гей-Люссака 1808 года об объемах и сочетании газов с атомной теорией Дальтона 1803 года. Самая большая трудность, с которой Авогадро пришлось столкнуться, заключалась в огромной путанице в то время в отношении атомов и молекул. Одним из самых важных вкладов работы Авогадро было четкое разграничение одного от другого, допускающее, что простые вещества тоже могут состоять из молекул, состоящих из атомов. Дальтон же, напротив, не рассматривал такую возможность. Любопытно, что Авогадро рассматривает только молекулы, содержащие четное число атомов; он не говорит, почему нечетные числа опущены.

В 1826 году, опираясь на работу Авогадро, французский химик Жан-Батист Дюма утверждает:

В начале 20-го века американский химик Гильберт Ньютон Льюис, когда преподавал студентам Гарварда, чтобы представлять электроны вокруг атомов, стал символически изображать их точками. Его ученики отдавали предпочтение этим рисункам, что стимулировало его в этом направлении. Из этих лекций Льюис отметил, что элементы с определенным количеством электронов, по-видимому, обладают особой стабильностью. Этот феномен был отмечен немецким химиком Ричардом Абеггом в 1904 году, на который Льюис ссылался как на «закон валентности Абега» (ныне широко известный как правило Абега). Льюису казалось, что как только вокруг ядра образуется ядро из восьми электронов, слой заполняется и начинается новый слой. Льюис также отметил, что различные ионы с восемью электронами также, по-видимому, обладают особой стабильностью. Исходя из этих взглядов, он предложил «правило восьми» или «правило октета»: ионы или атомы с заполненным слоем из восьми электронов обладают особой стабильностью [17].
Более того, заметив, что куб имеет восемь углов, Льюис представил себе атом как имеющий восемь сторон, доступных для электронов, подобно углу куба. Впоследствии, в 1902 году, он разработал концепцию, в которой кубические атомы могут соединяться на своих сторонах, образуя кубически структурированные молекулы.
В 1913 году, работая заведующим кафедрой химии в Калифорнийском университете в Беркли, Льюис прочитал предварительный набросок статьи английского аспиранта Альфреда Лаука Парсона, который посещал Беркли в течение года. В этой статье Парсон предположил, что электрон – это не просто электрический заряд, но и небольшой магнит (или «Магнетон», как он его называл), и более того, что химическая связь возникает в результате совместного использования двух электронов между двумя атомами. А уже это, согласно Льюису, означало, что связывание происходит, когда два электрона образуют общий край между двумя полными кубами.

Исходя из этих взглядов, в своей знаменитой статье 1916 года «Атом и молекула» Льюис ввел «структуру Льюиса» для представления атомов и молекул, где точки представляют электроны, а линии – ковалентные связи. В этой статье он разработал концепцию электронно-парной связи, в которой два атома могут делиться от одного до шести электронов, образуя таким образом единственную электронную связь, одинарную, двойную, или тройную связь.

Основные положения

Атомно-молекулярная теория базируется на следующих законах и утверждениях:

• Все вещества состоят из атомов
• Атомы одного химического вещества (химический элемент) обладают одинаковыми свойствами, но отличаются от атомов другого вещества
• При взаимодействии атомов образуются молекулы (гомоядерные — простые вещества, гетероядерные — сложные вещества)
• При физических явлениях молекулы не изменяются, при химических происходит изменение их состава
• Химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состояли исходные вещества

• Закон сохранения массы — масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции
• Закон постоянства состава (закон кратных отношений) — любое определенное химически чистое соединение независимо от способа его получения состоит из одних и тех же химических элементов, причем отношения их масс постоянны, а относительные числа их атомов выражаются целыми числами
• Аллотропия — существование одного и того же химического элемента в виде нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам.

Вытекающие законы и положения

Согласно современным квантово-механическим представлениям, у атомов в молекуле более или менее неизменным остается только остов, то есть ядро и внутренние электронные оболочки, тогда как характер движения внешних (валентных) электронов коренным образом изменяется так, что образуется новая (как бы отдельная), молекулярная электронная оболочка, охватывающая всю молекулу (см. Химическая связь). В этом смысле никаких неизменных атомов в молекулах нет.

Доказательство существования атомов и молекул

Теории Левкипп и Демокрита об атомах не была подтверждена экспериментально, поскольку древние греки вообще не проводили экспериментов, они ставили размышления выше наблюдений.

Первый эксперимент, подтверждающий атомную природу вещества, был проведен лишь спустя 2000 лет. В 1662 г. ирландский химик Роберт Бойль (1627—1691) при сжатии воздуха в U-образной трубке под давлением столбика ртути обнаружил, что объем воздуха в трубке обратно пропорционален давлению:

pV=Const{\displaystyle pV=Const}

Французский физик Эдм Мариотт (1620—1684) подтвердил это соотношение через 14 лет после Бойля и заметил, что оно выполняется только при постоянной температуре.

Результаты, полученные Бойлем Мариоттом, можно объяснить, только если признать, что воздух состоит из атомов, между которыми имеется пустое пространство. Сжатие воздуха обусловлено сближением атомов и уменьшением объема пустого пространства.

См. также

Примечания

Литература

• Начала химии / Н.Е.Кузьменко.: В.В.Еремин, В.А.Попков. — М.: Лаборатория знаний, 2016. — 704 с. — ISBN 978-5-906828-17-0.

Джон Дальтон и теория атома

Цель обучения

• Определить основные положения атомной теории Дальтона

Ключевые моменты

• Атомная теория Дальтона предполагала, что вся материя состоит из атомов, неделимых и неразрушимых строительных блоков. Хотя все атомы элемента были идентичны, у разных элементов были атомы разного размера и массы.

Атомная теория

• Дальтона также утверждает, что все соединения состоят из комбинаций этих атомов в определенных соотношениях.
• Дальтон также предположил, что химические реакции приводят к перегруппировке реагирующих атомов.

Условия

• единица атомной массы Стандартная единица, которая используется для обозначения массы атома.
• атом Наименьшее возможное количество вещества, которое все еще сохраняет свою идентичность как химический элемент, теперь известно, что оно состоит из ядра, окруженного электронами.

История атомной теории Дальтона

Хотя концепция атома восходит к идеям Демокрита, английский метеоролог и химик Джон Далтон сформулировал первое современное описание атома как фундаментального строительного блока химических структур.Дальтон разработал закон множественных пропорций (впервые представленный в 1803 году), изучая и расширяя работы Антуана Лавуазье и Жозефа Пруста.

Пруст изучил оксиды олова и обнаружил, что их массы были либо 88,1% олова и 11,9% кислорода, либо 78,7% олова и 21,3% кислорода (это были оксид олова (II) и диоксид олова соответственно). Дальтон отметил, исходя из этих процентных соотношений, что 100 г олова будут соединяться либо с 13,5 г, либо с 27 г кислорода; 13,5 и 27 образуют соотношение 1: 2. Дальтон обнаружил, что атомная теория вещества может элегантно объяснить эту общую закономерность в химии — в случае оксидов олова Пруста один атом олова соединяется с одним или двумя атомами кислорода.

Дальтон также считал, что атомная теория может объяснить, почему вода поглощает разные газы в разных пропорциях: например, он обнаружил, что вода поглощает углекислый газ намного лучше, чем азот. Дальтон предположил, что это произошло из-за различий в массе и сложности соответствующих частиц газа. Действительно, молекулы углекислого газа (CO ₂ ) тяжелее и крупнее молекул азота (N ₂ ).

Дальтон предположил, что каждый химический элемент состоит из атомов одного уникального типа, и, хотя они не могут быть изменены или разрушены химическими средствами, они могут объединяться в более сложные структуры (химические соединения).Поскольку Дальтон пришел к своим выводам путем экспериментов и изучения результатов эмпирическим путем, это стало первой действительно научной теорией атома.

Новая система химической философии Джона Далтона
На этом изображении из книги Далтона «Новая система химической философии», опубликованной в 1808 году, изображены различные атомы и молекулы.

Атомная теория Дальтона

Основные положения атомной теории Дальтона:

1. Все состоит из атомов, которые являются неделимыми строительными блоками материи и не могут быть разрушены.
2. Все атомы элемента идентичны.
3. Атомы разных элементов различаются по размеру и массе.
4. Соединения образуются с помощью различных целочисленных комбинаций атомов.
5. Химическая реакция приводит к перегруппировке атомов в реагентах и ​​продуктах.

Теория атома пересматривалась с годами, чтобы включить в нее существование атомных изотопов и взаимное преобразование массы и энергии. Кроме того, открытие субатомных частиц показало, что атомы можно разделить на более мелкие части.Однако важность Дальтона в развитии современной атомной теории была признана путем обозначения атомной единицы массы как Дальтон.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Джон Далтон | Биография, открытия, атомная модель и факты

Джон Далтон (родился 5 или 6 сентября 1766 года, Иглсфилд, Камберленд, Англия — умер 27 июля 1844 года, Манчестер), английский метеоролог и химик, пионер в развитии современной теории атома.

Популярные вопросы

Чем известен Джон Далтон?

Джон Дальтон наиболее известен тем, что стал известен как закон Дальтона, который утверждает, что полное давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений отдельных составляющих газов, причем парциальное давление — это давление, которое каждый газ будет оказывать. только в объеме смеси при той же температуре.

Почему Джон Далтон имел такое влияние?

Джон Дальтон основал свою теорию парциальных давлений на идее, что только одинаковые атомы отталкиваются друг от друга, тогда как разные атомы, кажется, реагируют безразлично.Это представление было ошибочным, но оно помогло объяснить, почему каждый газ в смеси ведет себя независимо, продемонстрировав, что атомы всех видов не похожи друг на друга.

Каким был еще вклад Джона Далтона в химию?

Джон Далтон разработал грубый метод измерения масс элементов в соединении. Его закон множественных пропорций гласит, что когда два элемента образуют более одного соединения, массы одного элемента, которые объединяются с фиксированной массой другого, находятся в соотношении малых целых чисел.

Каким был еще научный вклад Джона Далтона помимо химии?

Джон Дальтон утверждал, вопреки современному мнению того времени, что атмосфера представляет собой физическую смесь примерно 80 процентов азота и 20 процентов кислорода, а не конкретное соединение элементов. С тех пор идея Далтона подтверждается научными наблюдениями.

Ранняя жизнь и образование

Далтон родился в семье торговцев квакерами; его дед Джонатан Далтон был сапожником, а его отец Джозеф — ткачом.Джозеф женился на Деборе Гринап в 1755 году, которая происходила из зажиточной местной квакерской семьи. Далтон был самым младшим из их трех отпрысков, доживших до взрослого возраста. Он учился в квакерской средней школе Джона Флетчера в Иглсфилде. Когда Джону было всего 12 лет, Флетчер передал школу старшему брату Джона, Джонатану, который призвал младшего Далтона помочь ему с преподаванием. Два года спустя братья купили школу в Кендале, где обучили около 60 учеников, некоторые из них — пансионеры.

В качестве учителя Далтон опирался на опыт двух важных наставников: Элиху Робинсона, квакерского джентльмена с некоторыми средствами и научными вкусами из Иглсфилда, и Джона Гофа, ученого-математика и классика из Кендала. От этих людей Джон приобрел основы математики, греческого и латинского языков. Робинсон и Гоф также были метеорологами-любителями в Озерном крае, и от них Далтон получил практические знания в конструировании и использовании метеорологических инструментов, а также инструкции по ведению ежедневных метеорологических записей.Далтон сохранил живой интерес к метеорологическим измерениям на всю оставшуюся жизнь.

Ранняя научная карьера

В 1793 году Далтон переехал в Манчестер, чтобы преподавать математику в инакомыслящей академии, Новом колледже. Он взял с собой контрольные листы своей первой книги, сборник эссе на метеорологические темы, основанный на его собственных наблюдениях, а также на наблюдениях его друзей Джона Гофа и Питера Кростуэйта. Эта работа, Метеорологические наблюдения и очерки , была опубликована в 1793 году.Поначалу это не вызвало особого шума, но содержало оригинальные идеи, которые вместе с более развитыми статьями Далтона ознаменовали переход метеорологии от темы общего фольклора к серьезным научным исследованиям.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Далтон родился и вырос в гористом озерном крае Англии и имел хорошие возможности для наблюдения за различными метеорологическими явлениями. Он поддержал точку зрения, вопреки мнению современников, что атмосфера представляет собой физическую смесь примерно 80 процентов азота и 20 процентов кислорода, а не конкретное соединение элементов.Он измерил способность воздуха поглощать водяной пар и изменение его парциального давления в зависимости от температуры. Он определил парциальное давление в терминах физического закона, согласно которому каждая составляющая в смеси газов оказывала такое же давление, которое она имела бы, если бы это был единственный присутствующий газ. Один из современников Далтона, британский ученый Джон Фредерик Даниэлл, позже провозгласил его «отцом метеорологии».

Вскоре после прибытия в Манчестер Далтон был избран членом Манчестерского литературно-философского общества.Его первым вкладом в это общество было описание дефекта, который он обнаружил в своем собственном видении и видении своего брата. Эта статья была первой публикацией о дальтонизме, которое некоторое время спустя было известно как дальтонизм.

Джон Далтон

Джон Далтон

Джон Далтон

Современная теория атома
(Джон Далтон)

Эксперименты с газами, которые впервые стали возможны на рубеже XIX века.
привел Джона Далтона в 1803 г. к предложению современной теории атома, основанной на следующих
предположения.

1. Материя состоит из неделимых и неразрушимых атомов.

2. Все атомы элемента идентичны.

3. Атомы разных элементов имеют разный вес и разный химический состав.
характеристики.

4. Атомы различных элементов объединяются в простые целые числа, образуя соединения.

5. Атомы не могут быть созданы или уничтожены. Когда соединение разлагается, атомы
восстановлен без изменений.

Закон Дальтона
Парциальные давления (Джон Дальтон)

Джон Дальтон первым осознал, что полное давление смеси газов равно
сумма вкладов отдельных компонентов смеси. Условно,
часть общего давления смеси, создаваемая одним компонентом, называется
парциальное давление этого компонента. Закон парциальных давлений Дальтона гласит, что
полное давление смеси газов — это сумма парциальных давлений различных
составные части.

P _T = P ₁ + P ₂ + P ₃
+ …

Дальтон вывел закон парциальных давлений из своей работы о количестве водяного пара.
которые могут поглощаться воздухом при разных температурах. Поэтому вполне уместно, что это
Чаще всего используется закон для корректировки количества водяного пара, улавливаемого, когда газ
собираются вытеснением воды.

Истоки
Стехиометрия (Джон Дальтон)

Джон Далтон не был знаком с синдромом Рихтера.
работы, когда он разработал свою атомную теорию в 1803 году. Однако к 1807 году ссылки на это
работы появились в записных книжках Далтона, и современники Далтона рассматривали его атомную теорию
как способ объяснить, почему соединения сочетаются в определенных пропорциях.

Рассмотрим, например, воду. В своем знаменитом учебнике Trait lmentaire de Chimie ,
который был опубликован в 1789 году, Лавуазье сообщил
в этой воде было примерно 85% кислорода и 15% водорода по весу.Таким образом, вода казалась
содержат в 5,6 раза больше кислорода по весу, чем водород. Дальтон предположил, что вода содержит
один атом водорода и один атом кислорода, как показано ниже, и пришел к выводу, что кислород
атом должен весить в 5,6 раза больше атома водорода. На основании таких рассуждений,
Дальтон построил таблицу относительных атомных весов горстки элементов.

постулатов атомной теории Дальтона

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Недостатки атомной теории Далтона
2. Достоинства атомной теории Далтона
3. Авторы и атрибуция

Джон Далтон, британский школьный учитель, опубликовал свою теорию об атомах в 1808 году.Его выводы были основаны на экспериментах и ​​законах химического соединения.

Постулаты

1. Вся материя состоит из неделимых частиц, называемых атомами.
2. Атомы одного и того же элемента похожи по форме и массе, но отличаются от атомов других элементов.
3. Атомы нельзя создать или уничтожить.
4. Атомы различных элементов могут объединяться друг с другом в фиксированных простых целочисленных соотношениях с образованием сложных атомов.
5. Атомы одного и того же элемента могут объединяться в более чем одном соотношении с образованием двух или более соединений.
6. Атом — это наименьшая единица вещества, которая может принимать участие в химической реакции.

Недостатки атомной теории Дальтона

• Неделимость атома была доказана неверно: атом можно подразделить на протоны, нейтроны и электроны. Однако атом — самая маленькая частица, которая принимает участие в химических реакциях.
• Согласно Дальтону, атомы одного и того же элемента похожи во всех отношениях. Однако атомы некоторых элементов различаются по массе и плотности.Эти атомы разной массы называются изотопами. Например, у хлора есть два изотопа с массовыми числами 35 и 37.
• Дальтон также утверждал, что атомы разных элементов различны во всех отношениях. В некоторых случаях это оказалось неверным: атомы аргона и кальция имеют атомную массу 40 а.е.м. каждый. Эти атомы известны как изобары.
• Согласно Дальтону, атомы различных элементов объединяются в простых целочисленных соотношениях с образованием соединений. Этого не наблюдается в сложных органических соединениях, таких как сахар (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ).
• Теория не может объяснить существование аллотропов; он не учитывает различия в свойствах древесного угля, графита, алмаза.

Достоинства теории атома Дальтона

• Атомная теория объясняет законы химического сочетания (Закон постоянного состава и Закон множественных пропорций).
• Дальтон был первым человеком, который распознал работоспособное различие между элементарной частицей элемента (атома) и частицей соединения (молекулы).

Авторы и авторство

5 недостатков в атомной теории Далтона

В начале 1800-х годов один британский ученый заложил основы современной атомной теории. Его звали Джон Далтон, и его теория потрясла научный истеблишмент того времени.

Здесь мы кратко исследуем человека, стоящего за теорией, и раскрываем ее утверждения и серьезные недостатки.

СВЯЗАННЫЙ: ЭНРИКО ФЕРМИ: ЧЕЛОВЕК, КОТОРЫЙ ПОСТАВИЛ МИРОВОЕ ЯДЕРНОЕ ДЕЛЕНИЕ

Каковы пять основных положений атомной теории Дальтона?

В 1803 году Джон Дальтон предложил свою атомную теорию.В то время он был наставником и основывал свои выводы на экспериментальных данных и законах химических комбинаций.

В нем он сделал несколько интересных заявлений: —

1. Что вся материя состоит из крошечных, неделимых и неразрушимых частиц, называемых атомами. Атом — это наименьшая единица вещества, которая может принимать участие в химической реакции.

2. Все атомы данного элемента идентичны по массе и свойствам, но отличаются от атомов других элементов.

3. Материя не может быть создана или уничтожена.

4. Атомы различных элементов могут объединяться друг с другом в фиксированных простых целочисленных отношениях с образованием сложных атомов.

5. Атомы одного и того же элемента могут объединяться в более чем одном соотношении с образованием двух или более соединений.

Это делает его теорию одной из наиболее всеобъемлющих попыток определить, что на самом деле представляет собой химическая реакция, то есть перегруппировка атомов.

Кем был Джон Далтон?

Джон Далтон, британский химик и метеоролог, родился 6 сентября 1766 года в Иглсфилде, Камберленд.Он наиболее известен тем, что ввел атомную теорию в химию.

Далтон родился в семье квакеров и был сыном ткача.

В 1790-х Далтон был назначен учителем математики и натурфилософии в Академии Нью-Колледжа в Манчестере. В возрасте 21 года он начал вести обширный метеорологический дневник, а позже написал сборник эссе на различные метеорологические темы.

«Эта работа, Метеорологические наблюдения и Очерки , была опубликована в 1793 году.Сначала это вызвало мало шума, но содержало оригинальные идеи, которые вместе с более развитыми статьями Далтона ознаменовали переход метеорологии от темы общего фольклора к серьезным научным занятиям ». — Encyclopedia Britannica.

Часть его работы помогла ему предположить, что атмосфера Земли представляет собой физическую смесь элементов примерно 80% азота и 20% кислорода .

В ходе своих экспериментов он также смог измерить способность воздуха поглощать водяной пар и заметить, что изменение давления пара для всех жидкостей эквивалентно при одинаковом изменении температуры.

Он был первым, кто дал определение парциального давления (с точки зрения физического закона), а позже его назвал «отцом метеорологии» другой выдающийся британский ученый, Джон Фредерик Даниэл.

Опираясь на свои идеи парциального давления, Джон позже разработал свою знаменитую атомную теорию.

Каковы недостатки атомной теории Дальтона?

Какой бы интересной ни была теория Далтона, у нее были очень серьезные недостатки.

1. Его постулат о неделимости атома с тех пор оказался неверным.Как мы все знаем сегодня, атомы действительно можно подразделить на серьезные субатомные частицы.

Атомы на самом деле состоят из протонов, нейтронов, электронов и других субатомных частиц. Однако Дальтон был прав в том смысле, что химические реакции действительно происходят только на атомном уровне.

2. Дальтон утверждал, что все атомы одного и того же элемента одинаковы во всех отношениях. Однако, как мы с тех пор обнаружили, элемент может существовать в разных формах, называемых изотопами, которые содержат равное количество протонов, но разное количество нейтронов в своих ядрах.Изоптопы отличаются друг от друга относительной атомной массой, но не химическими свойствами. Например, углерод имеет 15 известных изотопов (хотя не все из них стабильны.

3. Как и в пункте 2 выше, Дальтон также утверждал, что все атомы разных элементов различны во всех отношениях. некоторые обстоятельства

Например, изотопы разных элементов могут различаться по атомному номеру (числу протонов), но иметь одинаковое массовое число.Их называют изобарами. Например, аргон 40, калий 40 и кальций 40 каждый имеют атомную массу 40 а.е.м., но различаются по атомному номеру.

4. Дальтон также утверждал, что атомы различных элементов объединяются в простом целочисленном соотношении при образовании соединений. Этого не наблюдается в сложных органических соединениях, таких как сахар — C ₁₂ H ₂₂ O _11.

5. Теория Дальтона не рассматривает аллотропы, свойство некоторых химических элементов существовать в двух или более различных формах в такое же химическое состояние.Например, углерод присутствует в твердых телах графене, графите и алмазе.

Однако атомная теория Дальтона имела некоторые достоинства.

— Его атомная теория частично объясняет законы химического сочетания (Закон постоянного состава и Закон множественных пропорций).

— Далтон был одним из первых, кто осознал работоспособное различие между элементарными частицами элемента и соединениями, которые они могут образовывать.

Как Далтон создал свою теорию?

В то время, когда Дальтон сформулировал свою интересную теорию, область химии еще только зарождалась.Химия становилась все более строгой и основывалась больше на предыдущем опыте и неудачах.

В это время развились два закона, которые Дальтон использовал в своих теориях, — это закон постоянного состава и закон множественной пропорции, а также закон постоянного состава.

— Закон постоянного состава — Это гласит, что образцы чистого соединения всегда содержат одни и те же элементы в одной и той же массовой доле. Проще говоря, вода всегда состоит из 1 грамма водорода и 8 граммов кислорода.

Другими словами, независимо от того, как соединение получено или приготовлено, чистая версия всегда будет содержать одни и те же элементы в одной и той же массовой доле. Например, углекислый газ (CO ₂ ) всегда содержит углерод и кислород в массовом соотношении 3: 8. Вода (H ₂ O) всегда состоит из водорода и кислорода в массовом соотношении 1: 9.

Этот закон вместе с законом кратных пропорций Дальтона является основой стехиометрии в химии.

— Закон множественных пропорций — гласит, что, когда два элемента объединяются друг с другом, образуя более одного соединения, веса одного элемента, которые объединяются с фиксированным весом другого, находятся в соотношении небольших целых чисел. .

Источник: Cezary Borysiuk / Flickr

Это может показаться немного странным, поэтому мы включим пример, чтобы сделать его более понятным.

«Два соединения состоят из углерода и кислорода. Первое соединение содержит 1,333 г кислорода на каждый грамм C. Второе соединение содержит 2,666 г кислорода на каждый грамм углерода. Числа 1,333 и 2,666 образуют простую единицу: 2 соотношение «. — abetterchemtext.com.

Закон сохранения массы — «Закон сохранения массы гласит, что масса в изолированной системе не создается и не разрушается химическими реакциями или физическими преобразованиями.»- course.lumenlearning.com. В этом смысле продукты любой реакции должны всегда иметь ту же массу, что и реагенты.

Интересная теория Дальтона, таким образом, была продуктом попытки понять эти принципы.

» Соединения представляют собой комбинации атомы и комбинации всегда одинаковы (Определенные пропорции). Разные соединения имеют разное количество атомов, но поскольку два атома должны весить ровно в два раза больше одного атома, между этими массами будет простое соотношение (множественные пропорции).»-abetterchemtext.com.

Джон Далтон и научный метод

Инструменты и технологии

Дальтон предложил свою атомную теорию в 1808 году; прошло еще столетие, прежде чем теория была принята всеми учеными.

Марк Михалович | 22 мая 2008 г.

Многие считают 2008 год 200-летием теории атома, важной теории природы материи Джона Дальтона. Дальтон (1766–1844) предположил, что вся материя во Вселенной состоит из нерушимых, неизменных атомов — каждый тип характеризуется постоянной массой — которые подвергаются химическим реакциям, соединяясь и отделяясь друг от друга.Но юбилеи могут быть обманчивыми. Это было в 1808 году, когда Дальтон опубликовал первый том Новые системы химической философии , в котором полностью излагалась его атомная теория, но на самом деле его идеи были уже известны, поскольку он говорил и писал о них не менее пяти лет. Тем не менее, пройдет еще век, прежде чем атомная теория станет общепризнанной.

У теории, безусловно, были свои первые поклонники, в том числе шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848). В его пользу были веские доказательства; такое представление атомов объясняет стехиометрию реакций, согласно которой комбинированные элементы сохраняют свои пропорции до, во время и после реакции друг с другом.Однако не все сочли этот факт убедительным. Хамфри Дэви (британец, 1748–1829) и Клод-Луи Бертолле (французский, 1748–1822) не убедили. Поскольку атомы нельзя было увидеть, Далтон не мог основывать свою теорию на прямом наблюдении, и это было главным камнем преткновения для многих ученых.

Тем не менее, теория атома была полезна, независимо от того, доказана она или нет. Стехиометрические пропорции легче выразить через атомы, чем через абсолютную массу. Проще сказать, что 1 атом водорода соединяется с 1 атомом хлора с образованием 1 молекулы хлористого водорода, чем сказать, что 1 грамм водорода вступает в реакцию с 35.Из 45 граммов хлора получается 36,45 грамма хлористого водорода. Многие химики обнаружили, что используют теорию атома, даже если все время держали носы в руках.

Принятие медленно росло в течение следующей сотни лет, поскольку концепция атома стала полезной для объяснения множества вещей, от молекулярной структуры в органической химии до расстояния и движения молекул в газовой физике. К 1905 году все еще были некоторые противники, в том числе Марселлин Бертло и отец-основатель физической химии Вильгельм Оствальд, но большинство химиков признали существование атомов.В том году молодой Альберт Эйнштейн написал статью, которая не привлекает столько внимания, как его работа по фотоэлектрическому эффекту и его специальная теория относительности. В этой работе концепция атома использовалась для исследования феномена броуновского движения.

Когда мельчайшие частицы взвешены в жидкости, они движутся, казалось бы, случайным, постоянно меняющимся курсом, причем каждая из них только медленно движется в любом направлении. Ранее ученые предположили, что частицы перемещаются, потому что молекулы жидкости постоянно находятся в движении и сталкиваются с взвешенными частицами, беспорядочно сталкивая их.Эйнштейн развил эту идею дальше, опираясь на наблюдение Якоба Хенрикуса вант Гоффа, что молекулы растворенных веществ движутся так же, как молекулы газа, и их поведение можно описать с помощью газовых законов. В своей статье 1905 года Эйнштейн рассматривал взвешенные частицы, как если бы они были гигантскими молекулами, и продолжал предсказывать, как они должны вести себя в соответствии с законами газа. Например, он заявил, что средняя скорость взвешенных частиц должна отражать среднюю кинетическую энергию движущихся молекул жидкости, в которой частицы были взвешены.Он также предсказал, что в вертикальном цилиндре водной суспензии гравитационное притяжение вызовет большую плотность частиц в нижней части цилиндра и меньшую плотность в верхней части, точно так же, как земная атмосфера становится тоньше на больших высотах.

Три года спустя, в 1908 году, «Новой системе химической философии » Дальтона исполнилось 100 лет. Бертело умер в прошлом году, отвергая атомы до конца. Оствальд все еще не признавал существования атомов.Французский ученый Жан Перрен принял вызов Эйнштейна и начал детально изучать броуновское движение. Перрин провел невероятно тщательные наблюдения, построив траектории белковых частиц в водных суспензиях. Он изучал их вариации в распределении в зависимости от мельчайших вариаций вертикальной высоты. Он смог показать, что их поведение соответствует предсказаниям Эйнштейна для частиц, которые постоянно сталкиваются с невидимыми молекулами. Раз и навсегда твердость материи была продемонстрирована недвусмысленно.Окончательное подтверждение этому было положено в 1926 году, когда Перрен получил Нобелевскую премию по физике за свою работу.

Позже ученые будут использовать атомно-силовую микроскопию и сканирующую туннельную микроскопию, чтобы дать нам еще более четкие наблюдения о природе вещества в виде частиц. Сегодня теория атома освещается в первых главах большинства общих учебников химии. Большинство из нас привыкли видеть его в этом возвышенном месте, и можно легко забыть, что его не было с 1808 года.

Развитие атомной теории

Теория раннего атома Хотя идея атом был впервые предложен Демокритом в четвертом веке. До н.э., его предположения были бесполезны для объяснения химических явлений, потому что там не было экспериментальных доказательств, подтверждающих их. Это было только в конце 1700-е годы что первые химики начали объяснять химическое поведение с точки зрения атом.Джозеф Пристли, Антуан Лавуазье и другие подготовили почву для основание химия. Они продемонстрировали, что вещества могут объединяться, образуя новые материалы. Это был английский химик Джон Далтон, который сложил кусочки принадлежащий вместе и разработали атомную теорию в 1803 году. Далтона атомная теория содержит пять основных предположения: Все материя состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Далтон и другие представляли атомы, из которых состоит вся материя, как крошечные, твердые сферы на разных стадиях движения. Атомы нерушимы и неизменны . Атомы элемента не могут быть созданы, уничтожены, разделены на более мелкие части или превращается в атомы другого элемента. На базе Далтона эта гипотеза о закон сохранения массы, сформулированный Антуаном Лавуазье и другие около 1785 г. Элементы характеризуется массой своих атомов . Далтон предположил, что все атомы одного и того же элемента имеют одинаковый вес. Следовательно, каждый атом такого элемента, как кислород, идентичен к каждому второму атому кислорода. Однако атомы разных элементов, например как кислород и ртуть, отличаются друг от друга. В химических реакциях атомы объединяются в малые целочисленные отношения .Эксперименты, которые далтон и другие выполненные показали, что химические реакции идут согласно отношениям атома к атомам, которые были точными и четко определенными. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт