Английский химик джон дальтон. Биография джона дальтона

Джон Дальтон (6 сентября 1766 - 27 июля 1844) - английский провинциальный учитель-самоучка, химик, метеоролог, естествоиспытатель и квакер. Один из самых знаменитых и уважаемых учёных своего времени, ставший широко известным благодаря своим новаторским работам в разных областях знания. Он впервые (1794) провёл исследования и описал дефект зрения, которым страдал сам, - цветовая слепота, позже названный в его честь дальтонизмом; открыл закон парциальных давлений (закон Дальтона) (1801), закон равномерного расширения газов при нагревании (1802), закон растворимости газов в жидкостях (закон Генри-Дальтона). Установил закон кратных отношений (1803), обнаружил явление полимеризации (на примере этилена и бутилена), ввёл понятие «атомный вес», первым рассчитал атомные веса (массы) ряда элементов и составил первую таблицу их относительных атомных весов, заложив тем самым основу атомной теории строения вещества.

Профессор Манчестерского колледжа Оксфордского университета (1793), член Французской академии наук (1816), президент Манчестерского литературного и философского общества (с 1817), член Лондонского Королевского общества (1822) и Королевского общества Эдинбурга (1835), лауреат Королевской медали (1826).

Молодые годы

Джон Дальтон родился в семье квакеров города Иглсфилд, графство Камберленд. Будучи сыном портного, только в 15 лет он начал обучаться вместе со своим старшим братом Джонатаном в квакерской школе близлежащего города Кендал. К 1790 году Дальтон более-менее определился с будущей специальностью, выбирая между правом и медициной, однако его планы были встречены без энтузиазма - родители-диссентеры были категорически против обучения в английских университетах. Дальтону пришлось остаться в Кендале до весны 1793 года, после чего он перебрался в Манчестер, где познакомился с Джоном Гоухом, слепым философом-эрудитом, который в неформальной обстановке передал ему большую часть своих научных познаний. Это позволило Дальтону получить место преподавателя математики и естественных наук в «Новом Колледже», диссентской академии Манчестера. Он оставался на этой должности до 1800 года, когда ухудшившееся финансовое положение колледжа вынудило его уйти; он начал заниматься частным преподаванием математики и естественных наук.

В молодые годы Дальтон близко общался с известным иглсфилдским протестантом Элиху Робинсоном, профессиональным метеорологом и инженером. Робинсон привил Дальтону интерес к различным проблемам математики и метеорологии. В течение своей жизни в Кендале Дальтон собрал решения рассматривавшихся им проблем в книге «Дневники леди и джентльменов», а в 1787 году начал вести собственный метеорологический дневник, в котором за 57 лет зафиксировал более 200,000 наблюдений В этот же период Дальтон заново разработал теорию циркуляции атмосферы, ранее предложенную Джорджем Хедли (George Hadley). Первая публикация ученого называлась «Метеорологические наблюдения и опыты», в ней содержались зародыши идей многих его будущих открытий. Однако несмотря на всю оригинальность его подхода, научное сообщество не обратило особого внимания на труды Дальтона. Вторую крупную свою работу Дальтон посвящает языку, в печать она вышла под названием «Особенности английской грамматики» (1801).

Цветовая слепота

Здоровый человек увидит тут цифры 44 или 49, а больной дейтеранопией, как правило, не увидит ничего

Половину своей жизни Дальтон даже не подозревал, что с его зрением что-то не так. Он занимался оптикой и химией, но обнаружил свой дефект благодаря увлечению ботаникой. То, что он не мог отличить голубой цветок от розового, он объяснял путаницей в классификации цветов, а не недостатками его собственного зрения. Он заметил, что цветок, который днём, при свете солнца, был небесно-голубым (точнее, того цвета, что он считал небесно-голубым), при свете свечи выглядел тёмно-красным. Он обратился к окружающим, но никто такого странного преобразования не видел, за исключением его родного брата. Таким образом Дальтон догадался, что с его зрением что-то не так и что проблема эта наследуема. В 1794 году, сразу после прибытия в Манчестер, Дальтон был избран членом Манчестерского литературно-философского общества («Лит&Фил») и несколько недель спустя выпустил в свет статью под названием «Необычные случаи цветовосприятия», где объяснял узость цветоощущения некоторых людей обесцвечиванием жидкого вещества глаза. Описав эту болезнь на собственном примере, Дальтон обратил на нее внимание людей, до того момента не осознававших у себя ее наличия. Несмотря на то, что объяснение Дальтона подвергли сомнению ещё при его жизни, тщательность исследований им собственной болезни была настолько беспрецедентной, что термин «дальтонизм» прочно закрепился за этим недугом. В 1995 году были проведены исследования сохранившегося глаза Джона Дальтона, в ходе которых выяснилось, что он страдал редкой формой дальтонизма - Протанопией. В этом случае глаз не может распознавать красный,зелёный и зелёно-голубой цвета. Кроме фиолетового и голубого цветов он мог нормально распознавать только один - желтый, и так писал об этом:

Та часть картины, которую другие называют красной, мне кажется как будто тенью или просто плохо освещенной. Оранжевый, зеленый и желтый кажутся оттенками одного цвета, от интенсивного до бледно-желтого.

После этой работы Дальтона последовал десяток новых, посвященных самым различным темам: цвету неба, причинам возникновения источников пресной воды, отражению и преломлению света, а также причастиям в английском языке.

Разработка атомистической концепции

В 1800 году Дальтон стал секретарем Манчестерского литературно-философского общества, после чего он представил ряд докладов под общим названием «Опыты», посвященных определению состава газовых смесей, давления пара различных веществ при разных температурах в вакууме и на воздухе, испарению жидкостей, термическому расширению газов. Четыре таких статьи были напечатаны в «Докладах» Общества в 1802 году. Особо примечательно вступление ко второй работе Дальтона:

Едва ли можно сомневаться в возможности перехода любых газов и их смесей в жидкое состояние, нужно лишь приложить к ним соответствующее давление или понизить температуру, вплоть до разделения на отдельные компоненты.

После описания экспериментов по установлению давления водяного пара при различных температурах в интервале от 0 до 100 °C, Дальтон переходит к обсуждению давления пара шести других жидкостей и делает вывод о том, что изменение давления пара эквивалентно для всех веществ при одинаковом изменении температуры.

В четвертом своем труде Дальтон пишет:

Не вижу каких-либо объективных причин считать неверным тот факт, что два любых газа (упругая среда) при одинаковом начальном давлении расширяются одинаково при изменении температуры. Однако для любого заданного расширения паров ртути (неупругая среда) расширение воздуха будет меньше. Таким образом, общий закон, который описывал бы природу теплоты и ее абсолютное количество, следует выводить на основе изучения поведения упругих сред. Газовые законы

Жозеф Луи Гей-Люссак

Таким образом, Дальтон подтвердил закон Гей-Люссака, опубликованный в 1802 году. В течение двух-трех лет после прочтения его статей, Дальтон опубликовал ряд работ посвященных схожим темам, например поглощению газов водой и другими жидкостями (1803); в это же время им был постулирован закон парциальных давлений, известный как закон Дальтона.

Наиболее важными из всех работ Дальтона считаются работы, связанные с атомистической концепцией в химии, - с ней его имя связано самым непосредственным образом. Предполагается (Томасом Томсоном), что эта теория была разработана либо в ходе исследований поведения этилена и метана при различных условиях, либо в ходе анализа диоксида и монооксида азота.

Изучение лабораторных записей Дальтона, обнаруженных в архивах «Лит&Фил», говорит о том, что по ходу поиска объяснения закона кратных отношений ученый все ближе подходил к рассмотрению химического взаимодействия как элементарного акта сочетания атомов определенных масс. Мысль об атомах постепенно росла и крепла в его голове, подкрепляясь экспериментальными фактами, полученными при исследовании атмосферы. Первые увидевшие свет начала этой идеи можно найти в самом конце его статьи, посвященной абсорбции газов (написана 21 октября 1803, опубликована в 1805). Дальтон пишет:

Почему вода не сохраняет свою форму, подобно любому газу? Посвятив решению этой проблемы достаточно времени, я не могу с полной уверенностью дать подходящий ответ, однако я уверен, что все зависит от веса и количества микрочастиц в веществе. Определение атомных весов

Перечень химических знаков отдельных элементов и их атомных весов, составленный Джоном Дальтоном в 1808 году. Некоторые из символов, использовавшихся в ту пору для обозначения химических элементов, восходят к эпохе алхимии. Данный перечень нельзя рассматривать как «Периодическую таблицу», поскольку он не содержит повторяющихся (периодических) групп элементов. Некоторые из веществ не являются химическими элементами, например, известь (поз.8 слева). Дальтон рассчитал атомный вес каждого вещества по отношению к водороду, как самому лёгкому, закончив свой список ртутью, которой ошибочно был присвоен атомный вес больше, чем у свинца (поз.6 справа)

Различные атомы и молекулы в книге Джона Дальтона Новый курс химической философии (1808).

Для визуализации своей теории Дальтон использовал собственную систему символов, также представленную в «Новом курсе химической философии». Продолжая исследования, Дальтон через некоторое время опубликовал таблицу относительных атомных весов шести элементов - водорода, кислорода, азота, углерода, серы, фосфора, приняв массу водорода равной 1. Заметим, что Дальтон не дал описания способа, которым он определил относительные веса, но в его записях от 6 сентября 1803 года мы находим таблицу расчета этих параметров на основе данных различных химиков по анализу воды, аммиака, диоксида углерода и других веществ.

Столкнувшись с проблемой расчета относительного диаметра атомов (из которых, как считал ученый, состоят все газы), Дальтон использовал результаты химических экспериментов. Предполагая, что любое химическое превращение всегда происходит по наиболее простому пути, Дальтон приходит к выводу - химическая реакция возможна лишь между частицами различных весов. С этого момента концепция Дальтона перестает быть простым отражением идей Демокрита. Распространение этой теории на вещества привело исследователя к закону кратных отношений, а эксперимент идеально подтвердил его вывод. Стоит отметить, закон кратных отношений был предугадан Дальтоном в докладе, посвященном описанию содержания различных газов в атмосфере, прочтенном в ноябре 1802 года: «Кислород может соединяться с определенным количеством азота, или уже с удвоенным таким же, но не может быть какого-либо промежуточного значения количества вещества». Существует мнение, что это предложение было добавлено некоторое время спустя после прочтения доклада, однако опубликовано лишь в 1805 году.

В работе «Новый курс химической философии» все вещества были разбиты Дальтоном на двойные, тройные, четверные и т. п. (в зависимости от количества атомов в молекуле). Фактически, он предложил классифицировать структуры соединений по общему количеству атомов - один атом элемента X, соединяясь с одним атомом элемента Y, дает двойное соединение. Если же один атом элемента X соединяется с двумя Y (или наоборот), то такое соединение будет тройным.

Пять основных положений теории Дальтона Атомы любого элемента отличны от всех других, причем характерной чертой в данном случае является их относительная атомная масса Все атомы данного элемента идентичны Атомы различных элементов могут соединяться, образуя химические соединения, причем каждое соединение всегда имеет одинаковое соотношение атомов в своем составе Атомы нельзя создать заново, разделить на более мелкие частицы, уничтожить путем каких-либо химических превращений. Любая химическая реакция просто изменяет порядок группировки атомов. см. Атомизм Химические элементы состоят из маленьких частиц, называемых атомами

Дальтон также предложил «правило наибольшей простоты», которое, правда, не получило независимых подтверждений: когда атомы соединяются только в одном соотношении, это говорит об образовании ими двойного соединения.

Это было только предположение, полученное ученым просто из веры в простоту устройства природы. Исследователи того времени не располагали объективными данными для определения количества атомов каждого элемента в сложном соединении. Однако подобные «предположения» являются жизненно необходимыми для такой теории, ибо расчет относительных атомных весов невозможен без знания химических формул соединений. Впрочем, гипотеза Дальтона привела его к определению формулы воды как OH (так как с позиций его теории вода является продуктом реакции H+O, причем соотношение всегда постоянно); для аммиака он предлагал формулу NH, что, разумеется, не соответствует современным представлениям.

Несмотря на внутренние противоречия, лежащие в самом сердце концепции Дальтона, некоторые ее принципы дожили до наших дней, хотя и с небольшими оговорками. Скажем, атомы действительно не могут быть разделены на части, созданы или уничтожены, однако это справедливо лишь для химических реакций. Дальтон также не знал о существовании изотопов химических элементов, свойства которых порой отличны от «классических». Несмотря на все эти недочеты, теория Дальтона (химическая атомитика) повлияла на будущее развитие химии не меньше кислородной теории Лавуазье.

Зрелые годы

Джеймc Прескотт Джоуль

Свою теорию Дальтон показал Т.Томсону, который вкратце обрисовал ее в третьем издании своего «Курса химии» (1807), а затем уже сам ученый продолжил ее изложение в первой части первого тома «Нового курса химической философии» (1808). Вторая часть была издана в 1810 году, а вот первая часть второго тома не выходила в свет до 1827 года - развитие химической теории пошло намного дальше, оставшийся неопубликованным материал был интересен уже очень узкой даже для научной среды аудитории. Вторая часть второго тома так и не вышла в свет.

В 1817 году Дальтон стал президентом «Лит&Фил», каковым и оставался до своей смерти, сделав 116 докладов, из которых наиболее примечательны самые ранние. В одном из них, сделанном в 1814 году, он объясняет принципы объемного анализа, в котором был одним из первопроходцев. В 1840 году его работа, посвященная фосфатам и арсенатам (часто называемая одной из наиболее слабых), была признана Королевским Обществом недостойной публикации, в результате Дальтону пришлось делать это самому. Такая же участь постигла ещё четыре его статьи, две из которых («О количестве кислот, щелочей и солей в различных солях», «О новом и простом методе анализа сахара») содержали открытие, которые сам Дальтон считал вторым по важности после атомистической концепции. Определенные безводные соли при растворении не вызывают увеличения объема раствора, соответственно, как писал ученый, они занимают некие «поры» в структуре воды.

Джеймс Прескотт Джоуль - известный ученик Дальтона.

Экспериментальный метод Дальтона

Сэр Гэмфри Дэви, гравюра 1830 года по картине Сэра Томаса Лоуренса (1769-1830)

Дальтон часто работал со старыми и неточными приборами, даже когда были доступны более совершенные. Сэр Гэмфри Дэви называл его «грубым экспериментатором», всегда находившим нужные ему факты, причем чаще беря их из головы, чем из реальных условий опыта. С другой стороны, историки непосредственно занимавшиеся Дальтоном, повторили ряд экспериментов ученого и говорили, наоборот, о его мастерстве.

В предисловии ко второй части первого тома «Нового курса», Дальтон пишет, что использование чужих экспериментальных данных так часто вводило его в заблуждение, что в своей книге он решил писать только о тех вещах, которые мог лично проверить. Впрочем, такая «независимость» вылилась в недоверие даже к общепризнанным вещам. Например, Дальтон критиковал и, похоже, так до конца и не принял газовый закон Гей-Люссака. Ученый придерживался нетрадиционных взглядов на природу хлора даже после установления его состава Г. Дэви; номенклатуру Й. Я. Берцелиуса он категорически отвергал, несмотря на то, что многие считали ее гораздо проще и удобней громоздкой системы дальтоновских символов.

Личная жизнь и общественная деятельность

Джон Дальтон (из книги: А. Шустер, А. Е. Шипли. Наследие британской науки . - Лондон, 1917)

Ещё до создания своей атомистической концепции Дальтон был широко известен в научных кругах. В 1804 году ему предложили читать курс лекций по натуральной философии в Королевском институте (Лондон), где он затем читал другой курс в 1809-1810 гг. Некоторые современники Дальтона ставили под сомнение его способность интересно и красиво излагать материал; Джон Дальтон обладал грубоватым, тихим, невыразительным голосом, помимо этого ученый слишком сложно объяснял даже самые простые вещи.

В 1810, сэр Гэмфри Дэви предложил ему выставить свою кандидатуру на выборы в члены Королевского Общества, однако Дальтон отказался, по-видимому из-за денежных затруднений. В 1822 году он оказался кандидатом, сам не зная об этом, и после выборов заплатил положенный взнос. За шесть лет до этого события он стал членом-корреспондентом Французской Академии наук, а в 1830 году был избран одним из восьми иностранных членов академии (на место Дэви).

В 1833 правительство графа Грея назначило ему жалование в 150 фунтов, в 1836 году оно возросло до 300.

Дальтон никогда не был женат, имел мало друзей. Четверть века он прожил вместе со своим другом Р. В. Джонсом (1771-1845) на улице Георга в Манчестере; обычное течение его дня, состоявшего из лабораторной и преподавательской работы, нарушалось лишь ежегодными экскурсиями в Озёрный край или редкими визитами в Лондон. В 1822 он совершил короткую поездку в Париж, где встречался с различными местными учёными. Также несколько ранее он посетил ряд научных съездов Британской Ассоциации в Йорке, Оксфорде, Дублине и Бристоле.

Конец жизни, наследие

Паспарту Дальтона (около 1840).

Бюст Дальтона работы английского скульптора Чантрей

В 1837 году Дальтон пережил легкий инфаркт, однако уже в 1838 следующий удар вызвал у него нарушение речи; впрочем, это не помешало ученому продолжить свои изыскания. В мае 1844 он пережил ещё один удар, а 26 июля дрожащей рукой сделал последнюю запись в своем метеорологическом журнале; 27 июля Дальтон был найден мертвым в своей квартире в Манчестере.

Джон Дальтон был похоронен на Ардвикском кладбище Манчестера. Сейчас на месте кладбища располагается игровая площадка, однако его фотографии сохранились. Бюст Дальтона (работа Чантрея) украшает вход в Королевский колледж Манчестера, статуя Дальтона, также работа Чантрея, находится сейчас в здании мэрии Манчестера.

В память о трудах Дальтона некоторые химики и биохимики неофициально используют термин «дальтон» (или сокращенно Da) для обозначения единицы атомной массы элемента (эквивалентной 1/12 массы 12С). Также в честь ученого названа улица, соединяющая Динсгейт и площадь Альберта в центре Манчестера.

Одно из зданий на территории университета города Манчестера носит имя Джона Дальтона. В нем располагется Технологический факультет и проходит большая часть лекций по естественнонаучным предметам. На выходе из здания установлена статуя Дальтона, перемещенная сюда из Лондона (работа Вильяма Тида, 1855, до 1966 сояла на пл. Пиккадили).

Здание студенческого общежития Университета Манчестера также носит имя Дальтона. Университетом учреждены различные гранты имени Дальтона: два по химии, два по математике, а также Дальтоновская премия по естественной истории. Существует также Медаль Дальтона, периодически выдаваемая Манчестерским литературно-философским обществом (в общей сложности выдано всего 12 медалей).

На Луне есть кратер, названый в его честь.

Большая часть работ Джона Дальтона была уничтожена в результате бомбардировки Манчестера 24 декабря 1940 года. Айзек Азимов по этому поводу писал: «На войне умирают не только живые».

Джон Дальтон (6 сентября 1766 - 27 июля 1844) - английский провинциальный учитель-самоучка, химик, метеоролог и естествоиспытатель. Один из самых знаменитых и уважаемых учёных своего времени, ставший широко известным благодаря своим новаторским работам в разных областях знания. Он впервые (1794) провёл исследования и описал дефект зрения , которым страдал сам, - цветовая слепота , позже названный в его честь дальтонизмом ; открыл закон парциальных давлений (закон Дальтона) (1801), закон равномерного расширения газов при нагревании (1802), закон растворимости газов в жидкостях (закон Генри-Дальтона) . Установил закон кратных отношений (1803), обнаружил явление полимеризации (на примере этилена и бутилена), ввёл понятие «атомный вес », первым рассчитал атомные веса (массы) ряда элементов и составил первую таблицу их относительных атомных весов , заложив тем самым основу атомной теории строения вещества.

Молодые годы

Джон Дальтон родился в семье квакеров города Иглсфилд, графство Камберленд . Будучи сыном портного, только в 15 лет он начал обучаться вместе со своим старшим братом Джонатаном в квакерской школе близлежащего города Кендал. К 1790 году Дальтон более-менее определился с будущей специальностью, выбирая между правом и медициной, однако его планы были встречены без энтузиазма - родители-диссентеры были категорически против обучения в английских университетах. Дальтону пришлось остаться в Кендале до весны 1793 года, после чего он перебрался в Манчестер , где познакомился с Джоном Гоухом, слепым философом-эрудитом, который в неформальной обстановке передал ему большую часть своих научных познаний. Это позволило Дальтону получить место преподавателя математики и естественных наук в «Новом Колледже», диссентской академии Манчестера. Он оставался на этой должности до 1800 года, когда ухудшившееся финансовое положение колледжа вынудило его уйти; он начал заниматься частным преподаванием математики и естественных наук.

Цветовая слепота

Половину своей жизни Дальтон даже не подозревал, что с его зрением что-то не так. Он занимался оптикой и химией, но обнаружил свой дефект благодаря увлечению ботаникой. То, что он не мог отличить голубой цветок от розового, он объяснял путаницей в классификации цветов, а не недостатками его собственного зрения. Он заметил, что цветок, который днём, при свете солнца, был небесно-голубым (точнее, того цвета, что он считал небесно-голубым), при свете свечи выглядел тёмно-красным. Он обратился к окружающим, но никто такого странного преобразования не видел, за исключением его родного брата. Таким образом Дальтон догадался, что с его зрением что-то не так и что проблема эта наследуема . В 1794 году, сразу после прибытия в Манчестер, Дальтон был избран членом Манчестерского литературно-философского общества («Лит&Фил») и несколько недель спустя выпустил в свет статью под названием «Необычные случаи цветовосприятия», где объяснял узость цветоощущения некоторых людей обесцвечиванием жидкого вещества глаза. Описав эту болезнь на собственном примере, Дальтон обратил на нее внимание людей, до того момента не осознававших у себя ее наличия. Несмотря на то, что объяснение Дальтона подвергли сомнению ещё при его жизни, тщательность исследований им собственной болезни была настолько беспрецедентной, что термин «дальтонизм » прочно закрепился за этим недугом. В 1995 году были проведены исследования сохранившегося глаза Джона Дальтона, в ходе которых выяснилось, что он страдал редкой формой дальтонизма - дейтеранопией . В этом случае глаз не улавливает свет средних длин волн (в более распространенном варианте болезни - дейтераномалии, глаз просто искажает изображение из-за неправильного цвета пигмента соответствующего участка сетчатки). Кроме фиолетового и голубого цветов он мог нормально распознавать только один - желтый, и так писал об этом:

Разработка атомистической концепции

В четвертом своем труде Дальтон пишет:

Газовые законы

Жозеф Луи Гей-Люссак

Таким образом, Дальтон подтвердил закон Гей-Люссака , опубликованный в 1802 году. В течение двух-трех лет после прочтения его статей, Дальтон опубликовал ряд работ посвященных схожим темам, например поглощению газов водой и другими жидкостями (1803); в это же время им был постулирован закон парциальных давлений, известный как закон Дальтона.

Изучение лабораторных записей Дальтона, обнаруженных в архивах «Лит&Фил» , говорит о том, что по ходу поиска объяснения закона кратных отношений ученый все ближе подходил к рассмотрению химического взаимодействия как элементарного акта сочетания атомов определенных масс. Мысль об атомах постепенно росла и крепла в его голове, подкрепляясь экспериментальными фактами, полученными при исследовании атмосферы. Первые увидевшие свет начала этой идеи можно найти в самом конце его статьи, посвященной абсорбции газов (написана 21 октября 1803, опубликована в 1805). Дальтон пишет:

Определение атомных весов

Перечень химических знаков отдельных элементов и их атомных весов, составленный Джоном Дальтоном в 1808 году. Некоторые из символов, использовавшихся в ту пору для обозначения химических элементов, восходят к эпохе алхимии. Данный перечень нельзя рассматривать как «Периодическую таблицу», поскольку он не содержит повторяющихся (периодических) групп элементов. Некотоые из веществ не являются химическими элементами, например, известь (поз.8 слева). Дальтон рассчитал атомный вес каждого вещества по отношению к водороду, как самому лёгкому, закончив свой список ртутью, которой ошибочно был присвоен атомный вес больше, чем у свинца (поз.6 справа)

Столкнувшись с проблемой расчета относительного диаметра атомов (из которых, как считал ученый, состоят все газы), Дальтон использовал результаты химических экспериментов. Предполагая, что любое химическое превращение всегда происходит по наиболее простому пути, Дальтон приходит к выводу - химическая реакция возможна лишь между частицами различных весов. С этого момента концепция Дальтона перестает быть простым отражением идей Демокрита. Распространение этой теории на вещества привело исследователя к закону кратных отношений, а эксперимент идеально подтвердил его вывод . Стоит отметить, закон кратных отношений был предугадан Дальтоном в докладе, посвященном описанию содержания различных газов в атмосфере, прочтенном в ноябре 1802 года: «Кислород может соединяться с определенным количеством азота, или уже с удвоенным таким же, но не может быть какого-либо промежуточного значения количества вещества». Существует мнение, что это предложение было добавлено некоторое время спустя после прочтения доклада, однако опубликовано лишь в 1805 году.

Пять основных положений теории Дальтона

Атомы любого элемента отличны от всех других, причем характерной чертой в данном случае является их относительная атомная масса
Все атомы данного элемента идентичны
Атомы различных элементов могут соединяться, образуя химические соединения, причем каждое соединение всегда имеет одинаковое соотношение атомов в своем составе
Атомы нельзя создать заново, разделить на более мелкие частицы, уничтожить путем каких-либо химических превращений. Любая химическая реакция просто изменяет порядок группировки атомов. см. Атомизм
Химические элементы состоят из маленьких частиц, называемых атомами

Зрелые годы

Джеймc Прескотт Джоуль

На Луне есть кратер, названый в его честь.

См. также

Атомная единица массы (дальтон)
Дальтоновский минимум - период низкой солнечной активности

Примечания

Литература

Greenaway Frank John Dalton and the Atom. - Ithaca, New York: Cornell University Press, 1966.
Henry William C. Memoirs of the Life and Scientific Researches of John Dalton . - London: Cavendish Society, 1854.
(1995) «The Chemistry of John Dalton"s Color Blindness ». Science 267 (5200): 984-988. DOI :10.1126/science.7863342 . PMID 7863342 . Проверено 2007-12-24.
Lonsdale Henry The Worthies of Cumberland: John Dalton . - George Routledge and Sons: George, 1874.
Millington John Price John Dalton . - London: J. M. Dent & Company, 1906.
Patterson Elizabeth C. John Dalton and the Atomic Theory. - Garden City, New York: Anchor, 1970.
Rocke, A. J. (2005). «In Search of El Dorado: John Dalton and the Origins of the Atomic Theory ». Social Research 72 : 125-158. Проверено 2007-12-24.
Roscoe Henry E. John Dalton and the Rise of Modern Chemistry . - London: Macmillan, 1895.
Roscoe Henry E. A New View of the Origin of Dalton"s Atomic Theory . - London: Macmillan, 1896.
Smith R. Angus Memoir of John Dalton and History of the Atomic Theory . - London: H. Bailliere, 1856.
Smyth A. L. John Dalton, 1766-1844: A Bibliography of Works by and About Him, With an Annotated List of His Surviving Apparatus and Personal Effects. - 1998.
Thackray Arnold John Dalton: Critical Assessments of His Life and Science. - Harvard University Press, 1972. -

«Открытие химической атомистики было сделано Джоном Дальтоном, английским физиком и химиком, в Манчестере в течение двух недель, а именно - с 3 по 19 сентября 1803 г.

В течение многих лет Дальтон занимался изучением воздушной атмосферы и вёл регулярные метеорологические наблюдения, записывая их результаты в свой научный дневник. Главный вопрос, который его давно интересовал и разобраться в котором он долгое время стремился, был следующий: каким образом и почему газы диффундируют друг в друга, образуя при этом совершенно однородную смесь? Сам Дальтон об этом говорил в 1810 г.: «Занимаясь долгое время метеорологическими наблюдениями и размышляя о природе и строении атмосферы, я нередко удивлялся тому, как может сложная атмосфера или смесь двух или более упругих флюидов (газов - Прим. Б.М. Кедрова) представлять массу явно однородную, которая во всех механических отношениях сходна с простой атмосферой». Ответ на этот вопрос дали по-своему французские химики во главе с Бертолле. Между газами, говорили они, существует химическое сродство, и потому все газы способны в любых отношениях растворять друг друга. Например, когда происходит испарение воды в атмосферу, то воздух просто растворяет водяной пар. Но в данном случае для этого растворения имеется предел: для каждой температуры воздух может впитать в себя только определенное количество водяного пара, и тогда наступает насыщение (насыщенный пар).

Дальтон показал несостоятельность этого взгляда: прежде всего оказалось, что количество «растворённого» пара не зависит от того, сколько взято воздуха: воздуха может быть в несколько раз больше в данном объёме или меньше, а количество насыщенного пара зависит только от температуры. Этого не могло бы быть, если бы действительно воздух растворял в себе пар. Более того, водяной пар достигает того же состояния насыщения в полной пустоте и даже ещё быстрее, нежели в присутствии воздуха. Что в таком случае служит для него растворителем? Очевидно, что дело вовсе не в сродстве между газами и не в их взаимном растворении. Тогда в чём?

Дальтон обращается к Ньютону и в его «Математических началах натуральной философии» находит следующее рассуждение, которое ему весьма импонирует: Ньютон считает, что газ (упругий флюид) состоит из маленьких частиц (атомов), которые взаимно отталкивают друг друга с силой, возрастающей с уменьшением расстояния между ними. Исходя из этого Ньютон с атомистических позиции объяснил закон Бойля об обратной пропорциональности между объемом и давлением газа. Но Ньютон ничего не знал о сложном составе атмосферы, а потому его объяснение не могло быть применено к случаю, который специально интересовал Дальтона. Тем не менее Дальтон сразу же уловил главную мысль: дело в отталкивании между частицами газа, а не в притягивании одного газа другим. Поэтому сначала в 1801 г. он выдвинул предположение, что существует столько отталкивательных сил, сколько имеется различных видов газов и паров. Такое предположение казалось совершенно неправдоподобным. Французские химики его отвергли с порога. Но среди английских химиков оно также не встретило поддержки. Особенно резко нападал на Дальтона Томас Томсон.

Дальтон прислушался к критике и стал искать способы избавиться от допущения множества различных отталкивательных сил. В 1803 г. ему пришло в голову, что он до сих пор исключал из своего рассмотрения тепло как отталкивательную силу. В то время тепло трактовалось многими как особая невесомая топкая «жидкость» (флюид). Следовательно, встала задача объяснить, каким образом один и тот же теплород может действовать избирательно, т. е. так, что в одном случае будут отталкиваться друг от друга только частицы, скажем, кислорода, а на частицы других газов они не будут оказывать никакого воздействия, а те в свою очередь тоже никак не влиять на частицы кислорода. Если бы удалось найти такое решение, то отпала бы необходимость придумывать столько различных отталкивательных сил, сколько имеется в природе различных упругих флюидов (газов и паров): одно и то же тепло (теплород) вызывал бы все процессы отталкивания в разных газах. Но как модельно представить такое действие теплорода - это оставалось загадкой.

Но вот у Дальтона появилась идея: а что, если принять, что размеры у разных частиц газов различны? В таком случае можно было бы представить, что крупные частицы одного газа будут отталкиваться друг от друга, не затрагивая мелких частиц другого газа и не испытывая с их стороны также никакого воздействия. В итоге механизм смешения (диффузии) газов можно было бы представить как просыпку мелкой дроби в промежутки между крупной дробью. Сейчас же встал вопрос: а что надо понимать под размерами газовых частиц? Ведь тепло Дальтон представлял как особую, отдельную от атомов жидкость. Где она могла быть сосредоточена? Очевидно, вокруг самих атомов, создавая вокруг них тепловую атмосферу подобно тому, как окружающий Землю воздух образует воздушную атмосферу нашей планеты. В таком случае, согласно Дальтону, размеры частиц, это - общий суммарный объём атома и окружающей его теплородной оболочки. Если бы теперь удалось доказать фактическими данными, что размеры частиц, понимаемых как сумма атома и тепловой атмосферы, неодинаковы у разных газов, то задача была бы решена, по мнению Дальтона. Очевидно, как можно предположить, в таком виде вопрос встал перед Дальтоном в самом начале сентября 1803 г.

Позднее он вспоминал: «При дальнейшем рассмотрении этого вопроса мне пришло в голову, что я ни разу не учитывал влияния различия в величине частиц упругих флюидов. Под величиной я подразумеваю твёрдую частицу в центре вместе с окружающей её атмосферой тепла. Если, например, число частиц кислорода в данном объёме воздуха в точности не одинаково с числом частиц азота в том же объёме, то величина частиц кислорода должна отличаться от величины частиц азота. Если величина атомов различна, то при допущении, что отталкивательной силой является тепло, равновесие не может установиться между частицами неодинаковой величины, давящими друг на друга».

С этого момента Дальтон стал искать способ определить размер (величину) частиц упругих флюидов с тем, чтобы проверить и подтвердить правильность выдвинутой им гипотезы о причинах диффузии газов друг в друга с образованием однородной смеси. Несомненно, что до сих пор весь ход его рассуждений был чисто физическим и относился не к области химических взаимодействий, а к области физики газов. Но как только Дальтон стал искать пути определения размеров (величины) газовых частиц в смысле системы из атома и тепловой атмосферы вокруг него, так он сейчас же из области физики перешел в область химии, хотя сам, вероятно, сразу даже не заметил этого. Ещё меньше он мог по-первоначалу понять, что переход его из физики в химию вызывает такой переворот в химии, по сравнению с которым поиски размеров газовых частиц с целью объяснения механизма диффузии представляются ничтожными с научной точки зрения. Тем не менее, Дальтон ещё некоторое время считал, что главное - это вовсе не то, что он вносит своими идеями в химию, а пресловутые тепловые оболочки и их диаметры.

Процесс открытия химической атомистики начался непосредственно с того момента, когда Дальтон приступил к вычислению размеров (диаметров «частиц» газа, включая их теплородные оболочки). Ведь для того, чтобы такое вычисление осуществить, нужно ввести по крайней мере два новых представления: вo-первых, об атомном весе элемента и, во-вторых, о числе атомов в сложной частице химического соединения. Эти два новых представления и составили теоретический фундамент всей химической атомистики в начале XIX в. Но, повторяем, оба эти представления были введены исключительно в целях расчёта размеров газовых частиц (в дальтоновском смысле) для создания модели диффузии газов и модели газовой смеси. Как же это всё происходило? Для того чтобы определить диаметр частицы, Дальтон должен был разделить общий объём, занимаемый данным газом, на общее число частиц газа, присутствующих в этом объёме. Число частиц ему, конечно, не было известно, а потому требовалось найти какой-то окольный путь для его определения. Очевидно, что общее число частиц можно было бы найти, если знать вес отдельного атома (частицы) данного газа. Тогда, разделив общий вес газа, присутствующего в данном объёме, на вес отдельного атома (частицы), можно было бы узнать число частиц в данном объёме газа. Однако нельзя было и мечтать взвесить отдельный атом, особенно в условиях слабо развитой экспериментальной техники того времени. Значит, опять надо было продолжать искать окольные пути для достижения поставленной цели.

Таким окольным путем оказалась идея, родившаяся в тот момент в голове Дальтона, - исходить не из абсолютного веса атома, а из его относительного веса. Но для этого следовало принять за единицу вес атома одного какого-нибудь элемента. Дальтон за таковую принял вес атома водорода, как наименьший. В таком случае из весового отношения составных частей какого-либо химического соединения, например, воды, можно было бы непосредственно выводить величину атомного веса того или иного элемента, в данном случае, т. е. в случае воды, кислорода (при Н=1). […]

Таков был путь открытия химической атомистики. Как видим, он с самого начала был нераздельно связан у Дальтона с представлениями о мифических теплородных оболочках атомов и с наивной моделью диффузии газов, совершающейся, якобы, на манер просыпки дробинок малого диаметра в промежутки между шарами большого диаметра».

Кедров Б.М. , Научное открытие и информация о нём, в Сб.: Научное открытие и его восприятие / Под ред. С.Р. Микулинского, М.Г. Ярошевского, М., «Наука», 1971 г., с. 26-31.

Джон Дальтон – английский физик, химик, впервые описавший заболевание дальтонизмом, родился 6 сентября 1766 года в Иглсфилде (Камберленд, Великобритания).

Он занимался химией и физикой, а его наблюдения за погодой, которые он вел всю жизнь, оказали огромное воздействие на метеорологию.

Но знаменит он более всего за своё открытие дальтонизма. Он первым обратил внимание на то, что некоторые из его учеников путают красный и зеленый цвета. У других же наблюдалось неразличение синего и желтого. Дальтон и сам страдал от цветовой слепоты. Посчитав это наблюдение важным, он выступил с докладом в Манчестерском философском и литературном обществе.

Разумеется, в конце восемнадцатого века, когда Дальтон сделал это открытие, он не имел ни возможности выяснить причину этого расстройства, ни сферы применения своему открытию – она появится лишь с развитием транспорта и цветовой сигнализации. Зато люди, не различавшие цветов, перестали чувствовать себя одинокими.

Однако большую часть своей жизни Дальтон посвятил наблюдениям за погодой. В своей первой книге «Метеорологические наблюдения и этюды» немало места уделялось проблеме образования облаков, распределения осадков, зависимости погоды от давления воздуха.

Через метеорологические исследования Дальтон пришел к изучению газов. Он сделал несколько важных открытий: закон равномерного расширения газов при нагревании, закон кратных отношений, явление полимерии (на примере этилена и бутилена).

Через изучение свойств газов Дальтон пришел к атомной, или как её тогда называли корпускулярной теории вещества. Его теории как и он сам вскоре завоевали огромную популярность. Он был избран членом-корреспондентом многих европейских академий.

Дальтон продолжал работать до самой смерти 27 июля 1844 года. Последнюю запись в своем погодном дневнике он сделал за несколько часов до своей смерти.

Определить только одну научную специальность, к которой может быть отнесен Джон Дальтон, трудно. Один из самых уважаемых и заслуженных ученых своего времени был физиком, химиком, метеорологом.

Известны его работы, посвященные английскому языку. Он первым исследовал дефект цветового зрения, которым обладал и который впоследствии назвали по его имени - дальтонизмом.

Преподаватель-самоучка

Универсализм его научных устремлений и многообразие исследовательских интересов может быть частично объясним отсутствием у него систематического образования в конкретной области. Джон Дальтон родился 6 сентября 1766 года в городке Иглсфилде, в графстве Кимберленд на севере Англии, в бедной семье ткача. Его родители были квакерами-диссентерами, отрицавшими всё, что связано с официальной англиканской церковью, поэтому посещение образовательных учреждений для Джона было невозможно.

Необходимость с раннего возраста зарабатывать, высокие способности и стремление к получению знаний привели к неожиданному результату. Благодаря знакомству с Джоном Гоухом, слепым философом-эрудитом, передавшим ему часть своих знаний, и упорному самообразованию, Джон Дальтон с 12 лет стал работать учителем в сельской школе.

Дальтон-метеоролог

Первой публикацией Дальтона была работа, которая называлась «Метеорологические наблюдения и опыты» (1793). Благодаря ей он познакомился с учеными, которые помогли переехать в Манчестер и получить место преподавателя математики в Новом колледже. Интерес к метеорологии возник у него благодаря знакомству с Элихом Робинсоном, ученому и инженеру из его родного городка Иглсфилда. Джон Дальтон в своей работе, содержавшей многие идеи, приведшие его к будущему открытию развил теорию формирования атмосферных потоков, предложенную Джорджем Хедли.

В 1787 году ученый начал вести дневник метеорологических наблюдений. Джон Дальтон, биография которого весьма интересна и поучительна, последнюю запись в дневнике сделал уже слабеющей рукой спустя 57 лет. Эти записи являли собой результат изучения состава атмосферного воздуха - самых значительных достижений Дальтона в химии и физике. Одним из первых он стал измерять температуру воздуха на разных высотах, совершая регулярные походы в горы в Озерном краю на северо-западе страны.

Дальтонизм

Вторая крупная работа ученого была посвящена филологии - «Особенности английской грамматики» (опубликована в 1801 году), но затем его внимание привлекла собственная особенность зрения, связанная с цветовосприятием. Прожив около 35 лет, он обнаружил, что иначе воспринимает цвета, чем большинство людей, и что такой же особенностью обладает его родной брат. Быстро разобравшись, что дело не только в классификации оттенков (цвет, который он называл голубым, отличался от того, каким считали его остальные), Дальтон высказал свои мысли относительно причин этого явления.

Вывод о наследственной природе такого дефекта зрения оказался верным, но объяснение его обесцвечиванием глазной жидкости было впоследствии опровергнуто. Тщательность исследования и оригинальность подхода к проблеме, которые были проявлены ученым в статье «Необычные случаи цветовосприятия» (1794), послужили причиной появления термина дальтонизм, которым с тех пор пользуются офтальмологи.

Газовая теория

Умение делать выводы из наблюдений и экспериментов, уводящие в смежные области науки - основа творческого метода, которым в совершенстве владел Джон Дальтон. Открытия в химии и физике, сделанные им, часто основаны на одних и тех же экспериментах. От исследования состава атмосферы, потоков, формирующих погоду, он перешел к изучению взаимодействий газов в зависимости от их физических и химических свойств - плотности, давления и т. д. Результаты этих работ позволили ему совершить открытия в корпускулярной - атомной - природе вещества.

Опыты с газами привели Дальтона к открытию нескольких фундаментальных законов: о парциальных (присущих отдельным компонентам) давлениях газовой смеси (1801), закон теплового расширения газов (1802) и закономерности растворения газов в жидкостях (1803). Вывод о разности величины атомов, составляющих газы, о наличии околоатомной тепловой оболочки позволил Дальтону объяснить природу расширения газов при нагревании, их диффузии и зависимости давления от внешних условий.

Атомистика Дальтона

Идея о том, что всё в природе состоит из мельчайших неделимых элементов, была высказана еще античными авторами. Но именно Дальтон придал этим идеям материальность. Основными положениями его теории были несколько утверждений:

Бережно сохраняется модель молекулы, сделанная Дальтоном из деревянных шариков. Важнейшая заслуга ученого - ввод в научную практику понятия относительного атомного веса, водорода как единицы молекулярной массы. стала основной количественной характеристикой вещества в химии. Не все представления Дальтона об атомном строении вещества были верными вследствие неразвитости общей физики, но его теория послужила мощным толчком в познании атома.

Признание

Мало кто смог добиться в науке вершин, имея такое сложное начало, как Джон Дальтон. Краткая биография ученого - яркий пример того, как целеустремленность и жажда знаний меняют жизнь человека. Она позволяет проследить путь становления сильной личности и увидеть, как происходило превращение мальчика, не имеющего шансов на получение серьезного системного образования, кому родительские убеждения закрыли путь в университет, во всемирно признанного ученого, члена престижнейших научных Академий Европы.

Мало в истории примеров столь преданного, почти монашеского служения науке, какое вел Джон Дальтон. Фото портретов, написанных с ученого в заключительный период жизни, показывают человека, отдавшего все силы методичной и напряженной работе.

Наградой для Дальтона стало признание коллег и учеников. Статуя ученого была установлена на входе в Королевский колледж Манчестера, где он преподавал еще при жизни. В дальнейшем это признание переросло в настоящую мировую славу.