近代化學(xué)之父道爾頓簡介
來源:網(wǎng)絡(luò)來源 2009-08-30 13:32:59
化學(xué)是在近代興起的一門學(xué)科,無數(shù)的科學(xué)先驅(qū)者為這門學(xué)科奠定了理論基礎(chǔ),英國物理學(xué)家、化學(xué)家約翰·道爾頓(1766-1844)就是其中的一位。道爾頓既具有敏銳的理論思維頭腦,又具有卓越的實驗才能,尤其是在對原子的研究方面取得了非凡的成果,因而被稱為“近代化學(xué)之父”,成為近代化學(xué)的奠基人。
道爾頓出生在英國坎伯蘭的一個貧困的鄉(xiāng)村,他的父親是一個紡織工人。當時正值第一次工業(yè)革命的初期,很多破產(chǎn)的農(nóng)民淪為雇用工人。道爾頓一家的生活十分困頓,道爾頓的一個弟弟和一個妹妹都因為饑餓和疾病而夭折。道爾頓在童年根本沒有讀書的條件,只是勉強接受了一點點初等教育,十歲時,他就去給一個富有的教士當仆役。也許這也算是命運賜予他的一次機會吧,在教士家里他有讀了一些書,增長了很多知識。于是兩年后,他被推舉為本村小學(xué)的教師。
1799年,為了把大部分精力投入到科學(xué)研究中去,道爾頓離開了學(xué)院。他在幾個富人家里做私人教師,每天教課時間不超過兩小時。這樣,既能謀生又保證了他的科研工作�,F(xiàn)在,他越來越重視對氣體和氣體混合物的研究。道爾頓認為,要說明氣體的特性就必須知道它的壓力。他找到兩種很容易分離的氣體,分別測量了混合氣體和各部分氣體的壓力。結(jié)果很有意思,裝在容積一定的容器中的某種氣體壓力是不變的,引入第二種氣體后壓力增加,但它等于兩種氣體的分壓之和,兩種氣體單獨的壓力沒有改變。于是道爾頓得出結(jié)論:混合氣體的總壓等于組成它的各個氣體的分壓之和。道爾頓發(fā)現(xiàn)由此可以做出某些重要的結(jié)論,氣體在容器中存在的狀態(tài)與其他氣體無關(guān)。用氣體具有微粒結(jié)構(gòu)來解釋就是,一種氣體的微�;蛟泳鶆虻姆植荚诹硪环N氣體的原子之間,因而這種氣體的微粒所表示出來的性質(zhì)與容器中沒有另一種氣體一樣。道爾頓開始更多的研究關(guān)于原子的問題,他頑強進行研究工作,尋找資料、動手實驗、不斷的思考……
1803年9月6日,道爾頓在他筆記中寫下了原子論的要點:
(一)原子是組成化學(xué)元素的、非常微小的、不可在分割的物質(zhì)微粒。在化學(xué)反應(yīng)中原子保持其本來的性質(zhì)。
�。ǘ┩环N元素的所有原子的質(zhì)量以及其他性質(zhì)完全相同。不同元素的原子具有不同的質(zhì)量以及其他性質(zhì)。原子的質(zhì)量是每一種元素的原子的最根本特征。
(三)有簡單數(shù)值比的元素的原子結(jié)合時,原子之間就發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成化合物�;衔锏脑臃Q為復(fù)雜原子。
�。ㄋ模┮环N元素的原子與另一種元素的原子化合時,他們之間成簡單的數(shù)值比。
同年10月21日,道爾頓報告了他的化學(xué)原子論,并且宣讀了他的第二篇論文《第一張關(guān)于物體的最小質(zhì)點的相對重量表》。道爾頓的理論引起了科學(xué)界的廣泛重視。他應(yīng)邀去倫敦講學(xué),幾個月后又回到曼徹斯特繼續(xù)進行測量原子量的工作。有些時候,道爾頓也遇到一些困難。有些物質(zhì)被氧化后生成不同的氧化物,這是一種難解釋的現(xiàn)象,當然前人已經(jīng)進行了分析化驗,為了進行計算,道爾頓就只能利用這些結(jié)果;有時他在原始文獻中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果只是由一位科學(xué)家側(cè)得的,為了保證可靠性,道爾頓就再做一次分析。道爾頓所得出的原子量有很多是不準確的,但實際上他所計算出來的正是今天所謂的當量。例如他把氧的原子量確定為7而不是16。
1804年以后,道爾頓又對甲烷和乙烯的化學(xué)成分進行分析實驗,他發(fā)現(xiàn),甲烷中碳氫比是4.3:4;而乙烯中碳氫比是4.3:2。他由此推出碳氫化合的比例關(guān)系,并發(fā)現(xiàn)了倍比定律:相同的兩種元素生成兩種或兩種以上的化合物時,若其中一種元素的質(zhì)量不變,另一種元素在化合物中的相對重量成簡單的整數(shù)比。道爾頓認為倍比定律既可以看作是原子論的一個推論,又可以看作是對原子論的一個證明。
1807年,湯姆遜在它的《化學(xué)體系》一書中詳細的介紹了道爾頓的原子論。第二年道爾頓的主要化學(xué)著作《化學(xué)哲學(xué)的新體系》正式出版。書中詳細記載了道爾頓的原子論的主要實驗和主要理論。自此道爾頓的原子論才正式問世。
在科學(xué)理論上,道爾頓的原子論是繼拉瓦錫的氧化學(xué)說之后理論化學(xué)的又一次重大進步,他揭示出了一切化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)都是原子運動,明確了化學(xué)的研究對象,對化學(xué)真正成為一門學(xué)科具有重要意義,此后,化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科得到了蓬勃發(fā)展;在哲學(xué)思想上,原子論揭示了化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系,繼天體演化學(xué)說誕生以后,又一次沖擊了當時僵化的自然觀,為科學(xué)方法論的發(fā)展、辯證自然觀的形成以及整個哲學(xué)認識論的發(fā)展具有重要意義。
原子論建立以后,道爾頓名震英國乃至整個歐洲,各種榮譽紛至沓來,1816年,道爾頓被選為法國科學(xué)院院士;1817年,道爾頓被選為曼徹斯特文學(xué)哲學(xué)會會長;1826年,英國政府授予他金質(zhì)科學(xué)勛章;1828年,道爾頓被選為英國皇家學(xué)會會員;此后,他又相繼被選為柏林科學(xué)院名譽院士、慕尼黑科學(xué)院名譽院士、莫斯科科學(xué)協(xié)會名譽會員,還得到了當時牛津大學(xué)授予科學(xué)家的最高榮譽—法學(xué)博士稱號。在榮譽面前,道爾頓開始還是冷靜的、謙虛的,但是后來榮譽越來越高,他逐漸改變了,變得驕傲、保守,最終走向了思想僵化、固步自封。
1808年,法國化學(xué)家呂薩克在原子論的影響下發(fā)現(xiàn)了氣體反應(yīng)的體積定律,實際上這一定律也是對道爾頓的原子論的一次論證,后來也得到了其他科學(xué)家的證實并應(yīng)用于測量氣體元素的原子量。但是呂薩克定律卻遭到了道爾頓本人的拒絕和反對,他不僅懷疑呂薩克的實驗基礎(chǔ)和理論分析,還對他進行了嚴厲的抨擊。1811年,意大利物理學(xué)家阿佛加德羅建立了分子論,使道爾頓的原子論與呂薩克定律在新的理論基礎(chǔ)上統(tǒng)一起來。他也遭到了道爾頓無情的反駁。1813年,瑞典化學(xué)家貝齊力烏斯創(chuàng)立了用字母表示元素的新方法,這種易寫易記的新方法被大多數(shù)科學(xué)家接受,而道爾頓一直到死都是新元素符號的反對派。
雖然道爾頓的后半生科學(xué)貢獻不大、甚至阻撓別人的探索,人們還是給予了他深切的懷念。
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