Atominė teorija - tai yra įsitikinimas, kad visa materija yra sudaryta iš mažyčių, nedalomų elementų - turi labai gilias šaknis. Tačiau moksliškai tai nebuvo taikoma iki XIX amžiaus, kai įrodymais pagrįstas požiūris pradėjo atskleisti, kaip atrodė atominis modelis.
Būtent tuo metu Johnas Daltonas, anglų chemikas, meteorologas ir fizikas, pradėjo eksperimentų ciklą, kuris jam pasibaigs, siūlydamas atominių kompozicijų teoriją - kuri vėliau bus vadinama Daltono atominės teorija - kuri taps viena iš šiuolaikinės fizikos ir chemijos kertiniai akmenys.
Johnas Daltonas ne tik sukūrė atominės sąveikos modelį, bet ir yra įgytas už įstatymų, skirtų suprasti, kaip veikia dujos, kūrimą. Laikui bėgant tai priverstų padaryti išvadą apie atomų sąveiką, atomų svorį ir parengti įstatymus, kurie atomų teoriją patvirtintų kaip mokslinę discipliną.
Daltono dujų įstatymai:
Daltonas ištyrė savo atomų teoriją ištyręs dujas. Tai prasidėjo 1800 m., Kai Daltonas tapo Mančesterio literatūros ir filosofijos draugijos sekretoriumi. Būdamas ten, Daltonas pradėjo rašinių ciklą, kuriame aprašė savo eksperimentus, susijusius su mišraus dujų susidarymu, įskaitant garų ir kitų garų slėgį skirtingose temperatūrose, garuojant. ir dėl šiluminio dujų išsiplėtimo.
Savo rašiniuose Daltonas aprašė eksperimentus, kurių metu siekė išsiaiškinti garų slėgį įvairiuose taškuose nuo 0 iki 100 ° C (32 ir 212 ° F). Remdamasis savo stebėjimais dėl šešių skirtingų skysčių, Daltonas padarė išvadą, kad visų skysčių garų slėgio pokyčiai buvo lygiaverčiai, tuo pačiu temperatūros kitimu ir tuo pačiu bet kurio slėgio garais.
Jis taip pat padarė išvadą, kad visi elastingi skysčiai, veikiami to paties slėgio, vienodai plečiasi, kai veikia šiluma. Be to, jis pastebėjo, kad bet kokiu gyvsidabrio išsiplėtimu (t. Y. Pastebėtu temperatūros pakilimu naudojant gyvsidabrio termometrą) atitinkamas oro išsiplėtimas yra proporcingai mažesnis, tuo aukštesnė temperatūra.
Tuo tapo Daltono dėsnis (dar žinomas kaip Daltono dalinio slėgio dėsnis), kuriame teigiama, kad nereaguojančių dujų mišinyje bendras slėgis yra lygus atskirų dujų dalinio slėgio sumai.
Daltono atominė teorija:
Atlikdamas šiuos dujų tyrimus, Daltonas taip pat išsiaiškino, kad tam tikras dujas galima sujungti tik tam tikromis proporcijomis, net jei du skirtingi junginiai turi tą patį bendrą elementą ar elementų grupę.
Šie eksperimentai buvo paremti dviem teorijomis, atsiradusiomis šalia XVIII amžiaus pabaigos ir nagrinėjančiomis chemines reakcijas. Pirmasis buvo masės išsaugojimo įstatymas, suformuluotas Antoine'o Lavoisier'io 1789 m., Kuriame teigiama, kad cheminės reakcijos metu visa masė išlieka pastovi - t.y., kad reagentų masė yra tokia pati kaip ir produktų.
Antrasis buvo apibrėžtų proporcijų įstatymas, pirmą kartą įrodytas prancūzų chemiko Josepho Luiso Prousto 1799 m. Šiame įstatyme teigiama, kad jei junginys suskirstomas į jo sudedamuosius elementus, tai sudedamųjų dalių masės visada turės tas pačias proporcijas, neatsižvelgiant į tai. pradinės medžiagos kiekio ar šaltinio.
Studijuodamas šiuos įstatymus ir remdamasis jais, Daltonas sukūrė savo kelių proporcijų dėsnį. Šis įstatymas teigia, kad jei du elementai gali būti sujungti, norint sudaryti daugybę galimų junginių, tada antrojo elemento masių santykiai, kurie sujungiami su fiksuota pirmojo elemento mase, bus mažų sveikųjų skaičių santykiai.
Kitaip tariant, elementai atomo lygyje sujungiami fiksuotu santykiu, kuris natūraliai skiriasi priklausomai nuo jungiamų junginių dėl savo unikalaus atominio svorio. Išvados tapo Daltono atominių įstatymų ar modelio, kuriame pagrindinis dėmesys skiriamas penkioms pagrindinėms teoremoms, pagrindu. T
Būsena, kad gryniausi elementai susideda iš dalelių, vadinamų atomais; kad tam tikro elemento atomai yra vienodi iki pat paskutinio atomo; kad skirtingų elementų atomus galima atskirti pagal jų atominius svorius; kad elementų atomai susijungia sudarydami cheminius junginius; ir kad atomų negalima nei sukurti, nei sunaikinti vykstant cheminei reakcijai, tik keičiasi grupė.
Daltonas taip pat tikėjo, kad atominė teorija gali paaiškinti, kodėl vanduo skirtingomis proporcijomis absorbuoja skirtingas dujas - pavyzdžiui, jis nustatė, kad vanduo anglies dioksidą absorbuoja kur kas geriau nei jis sugeria azotą. Daltonas pateikė hipotezę, kad tai buvo padaryta dėl atitinkamų dujų dalelių masės ir sudėtingumo skirtumų.
Tiesą sakant, manoma, kad būtent šis pastebėjimas buvo pirmas kartas, kai Daltonas užsiminė apie tariamą atomų egzistavimą. Dokumente, kuriame buvo kalbama apie dujų absorbciją vandenyje, kuris pirmą kartą buvo paskelbtas 1805 m., Jis rašė:
„Kodėl vanduo nepripažįsta visų savo rūšių dujų? Šį klausimą, kurį tinkamai apsvarstiau, ir aš nesu visiškai įsitikinęs, esu beveik įsitikinęs, kad aplinkybė priklauso nuo kelių dujų galutinių dalelių svorio ir skaičiaus..”
Daltonas pasiūlė, kad kiekvienas cheminis elementas būtų sudarytas iš vieno unikalaus tipo atomų ir, nors jų negalima pakeisti ar sunaikinti cheminėmis priemonėmis, jie gali sujungti ir sudaryti sudėtingesnes struktūras (t. Y. Cheminius junginius). Tai buvo pirmoji tikrai mokslinė atomo teorija, nes Daltonas padarė savo išvadas eksperimentuodamas ir ištyręs rezultatus empiriniu būdu.
Daltonas ir atominiai svoriai:
Daltonas taip pat pradėjo tirti atominius svorius, remdamasis masės santykiais, kuriuose jie susimaišė, o vandenilio atomas buvo laikomas standartu. Tačiau Daltoną apribojo savo laboratorinių instrumentų griežtumas ir tai, kad jis nesuvokė, jog tam tikrų elementų atomai egzistuoja molekulinėje formoje, pavyzdžiui, gryno deguonies (O2).
Jis taip pat tikėjo, kad paprasčiausias junginys tarp bet kurių dviejų elementų visada yra vienas atomas. Tai geriausiai parodė tai, kaip jis manė, kad cheminė vandens formulė yra HO, o ne H2O.
1803 m. Daltonas žodžiu pateikė savo pirmąjį daugelio medžiagų santykinio atominio svorio sąrašą. Šis dokumentas buvo paskelbtas 1805 m., Tačiau jis ten tiksliai nenagrinėjo, kaip jis gavo šiuos skaičius. 1807 m. Jo metodą atskleidė jo pažįstamas Tomas Thomsonas trečiajame Thomsono vadovėlio leidime, Chemijos sistema. Galiausiai Daltonas savo vadovėlyje paskelbė išsamią sąskaitą, Nauja cheminės filosofijos sistema, 1808 ir 1810 m.
Mokslo trūkumai:
Pagrindinį Daltono teorijos trūkumą - t. Y. Tiek molekulių, tiek atomų egzistavimą - vėliau iš esmės ištaisė 1811 m. Amedeo Avogadro. „Avogadro“ pasiūlė, kad vienodame kiekyje bet kurių dviejų dujų, esant vienodai temperatūrai ir slėgiui, būtų vienodas molekulių skaičius. Kitaip tariant, dujų dalelių masė neturi įtakos tūriui, kurį jos užima.
Avogadro įstatymai leido jam nustatyti daugybės dujų diatominį pobūdį, tiriant tūrį, kuriuo jos reagavo. Taigi „Avogadro“ galėjo pasiūlyti tikslesnius deguonies ir įvairių kitų elementų atominės masės įverčius ir aiškiai atskirti molekules ir atomus. Deja, šie ir kiti atradimai prieštaravo ir patikslino Daltono teorijas.
Pavyzdžiui, mokslininkai nuo to laiko atrado, kad atomas - kadaise laikytas mažiausia materijos dalimi - iš tikrųjų gali būti padalintas į dar mažesnes elementarias daleles. Ir kadangi Daltonas suprato kaip atomus kaip vieną visumą, neatskiriant teigiamų, neigiamų ir neutralių krūvių, vėlesni J.J. Thomsonas, Ernestas Rutherfordas ir Neilsas Bohas atskleidė sudėtingesnę atomo struktūrą.
Šios teorijos vėliau buvo patvirtintos stebint elektroniniu mikroskopu. Mes taip pat žinome, kad atominis svoris yra pačių atomų struktūros produktas. Taigi gryniausia Daltono atominis modelis dabar galioja tik cheminėms reakcijoms. Tačiau tai nemažina Daltono indėlio į šiuolaikinį mokslą.
Iki jo laiko atomas buvo šiek tiek daugiau nei filosofinis konstruktas, perkeltas iš klasikinės antikos. Novatoriški Daltono darbai ne tik pavertė teoriją realybe, bet ir paskatino daugybę kitų atradimų, tokių kaip Einšteino reliatyvumo teorija ir Plancko kvantinė teorija - dvi studijų sritys, kurios sudaro mūsų šiuolaikinio supratimo apie kosmosą pagrindą.
Čia „Space Magazine“ esame parašę daug įdomių straipsnių apie atomų teoriją. Čia yra vienas apie atomų skaičių Visatoje, kokios yra atomo dalys? Kas buvo demokratas ?, Bohro atominis modelis ir kas yra slyvų pudingo modelis?
Jei norite sužinoti daugiau apie Daltono modelį, peržiūrėkite Centrinio Kvinslendo universiteto straipsnį apie Daltono atominį modelį.
Astronomijos aktoriai šia tema įrašė daug įdomių epizodų. Patikrinkite juos - Episode 138: Quantum Mechanics, Episode 378: Rutherford and Atoms, and Episode 392: The Standard Model - Intro.
