Teoria atomică a lui John Dalton a pus bazele chimiei moderne.
Viața timpurie și educația lui John Dalton
John Dalton s-a născut la 6 septembrie 1766, în Eaglesfield, Anglia, Marea Britanie.
Amândoi părinții săi erau quakeri. Deși quakerii erau creștini, ei erau văzuți ca disidenți de către Biserica stabilită a Angliei. Ca urmare a acestui fapt, oportunitățile educaționale superioare ale lui John Dalton au fost limitate la locurile de învățământ disidente.
Tatăl său era un țesător, care deținea o casă și o mică cantitate de pământ.
John Dalton a fost un copil inteligent, care s-a interesat de lumea din jurul său și a încercat să învețe cât mai multe despre orice.
A frecventat școala din satul său până la vârsta de 11 ani, iar apoi a început să ajute ca profesor.
La vârsta de 15 ani, a început să-l ajute pe fratele său mai mare, John, să conducă un internat quaker în orașul Kendal, aflat la 65 km de casa sa. În tot acest timp, a continuat să învețe singur științe, matematică, latină, greacă și franceză. La vârsta de 19 ani, devenise directorul școlii, continuând în acest rol până la vârsta de 26 de ani.
Se pare că elevilor școlii le-a plăcut să fie învățați de Dalton, unul dintre ei amintindu-și:
„Băieții (erau) cu toții bucuroși să fie învățați de John Dalton, pentru că avea o dispoziție mai blândă; și, în plus, mintea lui era atât de ocupată cu matematica, încât greșelile lor îi scăpau din vedere.”
Devenind om de știință
În prima jumătate a anului 1793, la vârsta de 26 de ani, Dalton a preluat postul de profesor de matematică și filozofie naturală la New College din Manchester, un colegiu disident.
În 1794, a scris prima sa lucrare științifică pe care a numit-o:
: Extraordinary Facts Relating to the Vision of Colours.
Aceasta a fost prima lucrare care a discutat despre daltonism. Dalton și-a dat seama că această afecțiune era ereditară, deoarece el și alți membri ai familiei sale o aveau. În cele din urmă, teoria lui Dalton pentru daltonism a fost greșită, dar pentru că a fost prima persoană care a cercetat-o, afecțiunea a devenit cunoscută sub numele de daltonism.
După aceasta, a publicat mai multe lucrări de cercetare în domeniul științelor fizice, analizând conducerea căldurii, expansiunea gazelor prin căldură, proprietățile luminii, aurora boreală și meteorologia.
În 1800, Dalton a demisionat de la New College, care se afla în dificultate financiară, și a început să lucreze ca profesor particular de științe și matematică.
Teorie atomică
Comportamentul gazelor
În 1801, Dalton a ținut o serie de prelegeri în Manchester, al căror conținut a fost publicat în 1802. În aceste prelegeri a prezentat cercetările pe care le efectuase asupra gazelor și lichidelor. Aceste cercetări au fost revoluționare, oferind noi și mari perspective asupra naturii gazelor.
În primul rând, Dalton a afirmat corect că nu avea nicio îndoială că toate gazele pot fi lichefiate cu condiția ca temperatura lor să fie suficient de scăzută și presiunea suficient de mare.
Apoi a afirmat că, atunci când volumul său este menținut constant într-un recipient, presiunea unui gaz variază direct proporțional cu temperatura sa.
Aceasta a fost prima declarație publică a ceea ce în cele din urmă a devenit cunoscută sub numele de Legea lui Gay-Lussac, numită după Joseph Gay-Lussac care a publicat-o în 1809.
În 1803, Dalton a publicat Legea presiunilor parțiale, încă folosită de fiecare student universitar la chimie, care afirmă că într-un amestec de gaze care nu reacționează, presiunea totală a gazelor este egală cu suma presiunilor parțiale ale gazelor individuale.
Lucrările lui Dalton l-au distins ca om de știință de prim rang și a fost invitat să țină prelegeri la Royal Institution din Londra.
Dalton și atomii
Studiul său asupra gazelor l-a determinat pe Dalton să se întrebe din ce sunt făcute de fapt aceste substanțe invizibile.
Ideea atomilor fusese propusă pentru prima dată cu mai bine de 2000 de ani înainte de Democritus în Grecia Antică. Democritus credea că totul era alcătuit din particule minuscule numite atomi și că acești atomi nu puteau fi divizați în particule mai mici. Avea Democritus dreptate? Nimeni nu știa!
Dalton urma acum să rezolve acest mister vechi de 2000 de ani.
El a efectuat nenumărate reacții chimice și în 1808 a publicat ceea ce noi numim acum Legea lui Dalton în cartea sa A New System of Chemical Philosophy:
Dacă două elemente formează între ele mai mult de un compus, atunci rapoartele maselor celui de-al doilea element care se combină cu o masă fixă a primului element vor fi rapoarte de numere întregi mici.
De exemplu, Dalton a constatat că 12 grame de carbon pot reacționa cu 16 grame de oxigen pentru a forma compusul pe care acum îl numim monoxid de carbon.
De asemenea, a constatat că 12 grame de carbon pot reacționa cu 32 de grame de oxigen pentru a forma dioxid de carbon.
Acest raport de 32:16, care se simplifică la 2:1, l-a intrigat pe Dalton.
Analizând toate datele pe care le-a colectat, Dalton și-a afirmat convingerea că materia există sub formă de atomi. El a mers mai departe decât Democritus, afirmând că atomii din elemente diferite au mase diferite. El a publicat, de asemenea, diagrame care arată, de exemplu:
1. Cum se combină atomii pentru a forma molecule
În partea de sus a diagramei sale, Dalton atribuie atomul 1 ca fiind hidrogenul, 2 azotul, 3 carbonul, 4 oxigenul, 5 fosforul, etc.
El arată apoi cum ar putea arăta moleculele atunci când atomii se combină pentru a forma compuși. De exemplu, molecula 21 este apa (OH), 22 este amoniacul (NH) și 23 este oxidul de azot (NO). Cititorii moderni vor vedea că Dalton a greșit moleculele 21 și 22. Acest lucru este mai puțin important decât faptul că sistemul de atomi și molecule al lui Dalton este aproape identic cu modul în care le-am putea reprezenta astăzi. De exemplu, molecula 28 a lui Dalton este dioxidul de carbon. Astăzi, am desena în continuare dioxidul de carbon în acest mod.
Amedeo Avogadro a publicat în curând o lucrare care s-a bazat pe cea a lui Dalton și a corectat unele dintre erorile lui Dalton – de exemplu Avogadro a spus că apa ar trebui să fie scrisă H20. Din păcate, lucrarea lui Avogadro a fost ignorată timp de mulți ani, în parte pentru că nu era de acord cu cea a lui Dalton.
2. Cum ar putea arăta moleculele de apă în gheață
Aici Dalton arată cum s-ar putea aranja moleculele de apă atunci când sunt înghețate în gheață. Noi folosim astăzi diagrame similare pentru a arăta cum se aranjează atomii și moleculele în cristale.
Teoria atomică a lui Dalton afirmă că:
1. Elementele sunt alcătuite din atomi, care sunt particule minuscule, prea mici pentru a fi văzute.
2. Toți atomii unui anumit element sunt identici.
3. Atomii unor elemente diferite au proprietăți diferite: masele lor sunt diferite, iar reacțiile lor chimice sunt diferite.
4. Atomii nu pot fi creați, distruși sau divizați.
5. Într-o reacție chimică, atomii se leagă între ei sau se separă unul de altul.
6. Atomii se combină în raporturi simple de numere întregi pentru a forma compuși.
Deși am învățat că atomii aceluiași element pot avea mase diferite (izotopi) și se pot scinda în reacții nucleare, cea mai mare parte a teoriei atomice a lui Dalton rămâne valabilă și astăzi, la peste 200 de ani de la descrierea sa. Este fundamentul pe care a fost construită chimia modernă.
„Reputația permanentă a domnului Dalton se va baza pe faptul că a descoperit un principiu simplu, universal aplicabil faptelor din chimie – în stabilirea proporțiilor în care se combină corpurile, punând astfel bazele unor lucrări viitoare… meritele sale în această privință se aseamănă cu cele ale lui Kepler în astronomie.”
Honoruri
Dalton nu s-a căsătorit și nu a avut copii. A rămas un quaker credincios toată viața sa, trăind modest.
În 1810, a refuzat o invitație de a deveni membru al Societății Regale. În 1822, a fost ales fără știrea sa. În 1826, a primit Medalia Regală a Societății pentru Teoria Atomică.
În 1833, Academia Franceză de Științe l-a ales ca unul dintre cei opt membri străini ai săi. În 1834, Academia Americană de Arte și Științe l-a ales ca membru străin.
Sfârșitul
Când avea 71 de ani, Dalton a suferit un mic accident vascular cerebral – sau paralizie, așa cum era cunoscută atunci. Un an mai târziu, un accident vascular cerebral mai semnificativ l-a lăsat în imposibilitatea de a vorbi la fel de clar ca odinioară. În 1844, când avea 77 de ani, un alt atac cerebral l-a lovit. A murit la vârsta de 77 de ani, la 27 iulie 1844.
Reputația sa științifică era atât de mare încât, atunci când trupul său a fost depus la Primăria din Manchester, a fost vizitat de peste 40.000 de persoane care i-au adus un omagiu. John Dalton a fost înmormântat în Manchester, în cimitirul Ardwick.
.