Teoria atomică - adică credința că toată materia este compusă din elemente minuscule, indivizibile - are rădăcini foarte adânci. Cu toate acestea, nu a fost îmbrățișată științific până în secolul 19, când o abordare bazată pe dovezi a început să dezvăluie cum arăta modelul atomic.
În acest moment, John Dalton, un chimist, meteorolog și fizician englez, a început o serie de experimente care ar fi culminat cu el propunând teoria compozițiilor atomice - care ulterior va fi cunoscută sub numele de Teoria atomică a lui Dalton - care va deveni una dintre pietrele de temelie ale fizicii și chimiei moderne.
Dincolo de crearea unui model pentru interacțiuni atomice, John Dalton este, de asemenea, creditat cu elaborarea legilor pentru înțelegerea modului de funcționare a gazelor. În timp, acest lucru l-ar duce la concluzia lucrurilor despre cum au interacționat atomii, greutatea atomilor și la proiectarea legilor care stabilesc teoria atomică ca disciplină științifică.
Legile privind gazele Dalton:
Dalton a venit cu teoria sa asupra atomilor ca urmare a cercetărilor sale asupra gazelor. Aceasta a început în 1800, când Dalton a devenit secretar al Societății literare și filozofice din Manchester. În timp ce se afla acolo, Dalton a început să prezinte o serie de eseuri care să-și contureze experimentele privind constituirea gazelor amestecate, inclusiv presiunea aburului și a altor vapori la diferite temperaturi, la evaporare. și pe expansiunea termică a gazelor.
În eseurile sale, Dalton a descris experimente în care a încercat să constate presiunea aburului în diferite puncte cuprinse între 0 și 100 ° C (32 și 212 ° F). Pe baza observațiilor sale despre șase lichide diferite, Dalton a concluzionat că variația presiunii de vapori pentru toate lichidele era echivalentă, pentru aceeași variație de temperatură și aceeași vapori de orice presiune dată.
El a mai concluzionat că toate fluidele elastice sub aceeași presiune se extind în mod egal atunci când se aplică căldură. Mai mult, el a observat că pentru orice expansiune dată a mercurului (adică creșterea notată a temperaturii folosind un termometru cu mercur), că expansiunea corespunzătoare a aerului este proporțional mai mică, cu cât temperatura este mai mare.
Aceasta a devenit baza dreptului lui Dalton (de asemenea, legea lui Dalton a presiunilor parțiale), care afirma că într-un amestec de gaze care nu reacționează, presiunea totală exercitată este egală cu suma presiunilor parțiale ale gazelor individuale.
Teoria atomică a lui Dalton:
În cursul acestei cercetări privind gazele, Dalton a descoperit, de asemenea, că anumite gaze pot fi combinate doar în anumite proporții, chiar dacă doi compuși diferiți au împărtășit același element comun sau un grup de elemente.
Aceste experimente s-au bazat pe două teorii care au apărut aproape de sfârșitul secolului 18 care s-au ocupat de reacțiile chimice. Prima a fost legea de conservare a masei, formulată de Antoine Lavoisier în 1789, care afirmă că masa totală dintr-o reacție chimică rămâne constantă - adică că reactanții au aceeași masă ca și produsele.
Al doilea a fost legea proporțiilor definite, dovedită prima dată de chimistul francez Joseph Louis Proust în 1799. Această lege afirmă că, dacă un compus este defalcat în elementele sale constitutive, atunci masele componentelor vor avea întotdeauna aceleași proporții, indiferent de din cantitatea sau sursa substanței originale.
Studiind aceste legi și bazându-se pe ele, Dalton și-a dezvoltat legea în proporții multiple. Această lege afirmă că dacă două elemente pot fi combinate pentru a forma un număr de compuși posibile, atunci raporturile maselor celui de-al doilea element, care se combină cu o masă fixă a primului element, vor fi raporturi cu numere întregi mici.
Cu alte cuvinte, elementele se combină la nivel atomic în raporturi fixe care diferă în mod natural pe baza compușilor combinați, datorită greutăților lor atomice unice. Rezultatele au devenit baza legilor sau modelului atomic de la Dalton, care se concentrează pe cinci teoreme de bază. T
Starea care elementele, în starea lor cea mai pură, constă din particule numite atomi; că atomii unui element specific sunt la fel, până la ultimul atom; că atomii diferitelor elemente pot fi deosebite de greutățile lor atomice; că atomii elementelor se unesc pentru a forma compuși chimici; și că atomii nu pot fi creați sau distruși în reacție chimică, doar gruparea se schimbă vreodată.
Dalton a crezut că teoria atomică ar putea explica de ce apa a absorbit gaze diferite în proporții diferite - de exemplu, a descoperit că apa a absorbit dioxidul de carbon mult mai bine decât a absorbit azotul. Dalton a estimat că acest lucru s-a datorat diferențelor de masă și complexitate a particulelor respective ale gazelor.
De fapt, tocmai această observație se crede a fi prima dată când Dalton a arătat despre presupusa existență de atomi. În lucrarea care a abordat absorbția gazelor în apă, care a fost publicată pentru prima dată în 1805, el a scris:
„De ce nu admite apa cea mai mare parte a tuturor tipurilor de gaze? Această întrebare am considerat-o în mod corespunzător și, deși nu sunt în stare să mă satisfacă complet, sunt aproape convins că circumstanța depinde de greutatea și numărul particulelor finale ale mai multor gaze..”
Dalton a propus ca fiecare element chimic să fie compus din atomi de un singur tip, unic și, deși nu pot fi alterați sau distruși prin mijloace chimice, se pot combina pentru a forma structuri mai complexe (adică compuși chimici). Aceasta a marcat prima teorie cu adevărat științifică a atomului, deoarece Dalton a ajuns la concluziile sale prin experimentarea și examinarea rezultatelor într-o manieră empirică.
Dalton și greutăți atomice:
Dalton a început de asemenea să studieze greutățile atomice pe baza raporturilor de masă în care s-au combinat, cu atomul de hidrogen luat drept standard. Cu toate acestea, Dalton a fost limitat de cruditatea instrumentelor sale de laborator și de faptul că nu a conceput că atomii anumitor elemente există sub formă moleculară, cum ar fi oxigenul pur (O2).
De asemenea, el a crezut că cel mai simplu compus între oricare două elemente este întotdeauna câte un atom. Acest lucru a fost cel mai bine ilustrat în modul în care a crezut că formula chimică pentru apă este HO, nu H2O.
În 1803, Dalton a prezentat oral prima sa listă de greutăți atomice relative pentru o serie de substanțe. Această lucrare a fost publicată în 1805, dar nu a discutat acolo exact cum a obținut aceste cifre. În 1807, metoda sa a fost dezvăluită de cunoscutul său Thomas Thomson, în cea de-a treia ediție a manualului lui Thomson, Un sistem de chimie. În cele din urmă, Dalton a publicat un cont complet în propriul său manual, Un nou sistem de filozofie chimică, în 1808 și 1810.
Defecțiuni științifice:
Principalul defect în teoria lui Dalton - adică existența atât a moleculelor cât și a atomilor - a fost ulterior corectată în principiu în 1811 de Amedeo Avogadro. Avogadro a propus ca volume egale de oricare două gaze, la temperaturi și presiuni egale, să conțină un număr egal de molecule. Cu alte cuvinte, masa particulelor unui gaz nu afectează volumul pe care îl ocupă.
Legea lui Avogadro i-a permis să deducă natura diatomică a numeroase gaze studiind volumele la care au reacționat. Astfel, Avogadro a fost capabil să ofere estimări mai exacte ale masei atomice de oxigen și a altor alte elemente și a făcut o distincție clară între molecule și atomi. Din păcate, aceste și alte descoperiri au contrazis și rafinat teoriile lui Dalton.
De exemplu, oamenii de știință au descoperit de atunci că atomul - cândva gândit a fi cea mai mică parte a materiei - poate fi de fapt împărțit în particule elementare chiar mai mici. Și în timp ce Dalton a conceput ca atomi ca o singură entitate, fără nicio separare între sarcinile pozitive, negative și neutre, experimentele ulterioare ale lui J.J. Thomson, Ernest Rutherford și Neils Bohr au dezvăluit atomului o structură mai complexă.
Aceste teorii au fost ulterior validate prin observații făcute cu microscopul electronic. Știm, de asemenea, că greutatea atomică este un produs al structurii atomilor înșiși. Prin urmare, modelul atomic al lui Dalton, în forma sa cea mai pură, este considerat acum valabil doar pentru reacțiile chimice. Totuși, acest lucru nu diminuează contribuția lui Dalton la știința modernă.
Înainte de timpul său, atomul nu era decât un construct filosofic transmis din antichitatea clasică. Lucrările de bază ale lui Dalton nu au făcut ca teoria să devină realitate, ci a dus la multe alte descoperiri, cum ar fi teoria relativității lui Einstein și teoria cuantică a lui Planck - două domenii de studiu care stau la baza înțelegerii noastre moderne a cosmosului.
Am scris multe articole interesante despre teoria atomică aici la Space Magazine. Iată unul despre numărul de atomi din univers, care sunt părțile Atomului? Cine a fost Democrit ?, Modelul atomic al lui Bohr și care este modelul pudinei de prun?
Dacă doriți să aflați mai multe despre modelul Dalton, consultați articolul de la Universitatea Centrală Queensland despre modelul atomic al lui Dalton.
Astronomie Cast a înregistrat numeroase episoade interesante pe această temă. Verificați-le - episodul 138: Mecanica cuantică, episodul 378: Rutherford și atomii și episodul 392: Modelul standard - Introducere.
