道爾頓(3)〈原子說的創立者〉 江銘輝 五夢網
十、氣體定律研究
1800年道爾頓開始擔任學會秘書,隨後進行氣體的壓強研究。他加熱相同體積的不同氣體,發現溫度升高所引起的氣體壓力強度變化值與氣體種類無關。並且當溫度變化相同時,氣體壓力強度變化也是相同的。他實際上得到了和後來查理和蓋-呂薩克同樣的結論,但是他沒有繼續深究這個問題。
1801年道爾頓將水蒸汽加入乾燥空氣中,發現混合氣體中某組分的壓力強度與其他組分壓強度無關,且總壓力強度等於兩者壓力強度和,即道爾頓氣體分壓定律。同年道爾頓最親密的朋友威廉·亨利發現了難溶於水的氣體在水中的溶解數量與壓力強度成正比,即亨利定律。隨後亨利也觀察到對於混合氣體也存在同樣關係,只不過壓力強度換成了氣體的分壓值。道爾頓從這一研究成果得出溶解是純物理過程的結論。
十一、道爾頓原子論
1803午10月18日,道爾頓在曼徹斯特的文哲學會上第一次宣讀了他的有關原子學說及原子量計算的論文。提出:
1.元素的最終組成為原子,它們既不能創造,也不能消滅,也不可再被分割,在一切化學變化中保持本性不變。
2.每一種元素以其原子的質量為基本特徵。同種元素的原子,其形狀、大小、質質及各種性質部相同;不同元素的原子,其形狀、
大小、質量及各種性質都不相同。
3.不同元素的原子以簡單數目比相結合,形成了化學中的化合現象。化合物的原子稱為複雜原子,複雜原子的質量為所含各種原子品質之和。
道爾頓的原子學說,給古代停留在猜測的原子概念賦科學性有系統的解說,統一地解釋了當時所有的化學現象,因此很快得到化學界的普遍支持。
道爾頓的原子學說使人們對物質結構的認識前進了一大步,促進了化學的迅速發展,開創了化學全面、系統發展的新局面。
原子論學說中也有些武斷和錯誤的假定。道爾頓忽視了原子和分子的區別。
十二、道爾頓的原子理論沒有考慮到物質是由分子組成
道爾頓根據他的原子理論,依據元素在化合物中質量比,以氫元素的質量為基準,來估計它們的原子量。但他存在一些與現今公認事實不相符的概念:1.將元素的單質視為由元素的原子構成。2.兩種元素間形成的最簡單的化合物分子是由每種元素的一個原子構成(所以他認為水的分子式是HO,而非H2O)。 另外,他進行實驗所使用的儀器很粗陋。這些因素造成他所得到的測量結果與現在的公認值有一定的偏差。例如,1803年,他認為氧原子的質量是氫原子的5.5倍,因為他對於水做測量發現每得到1g的氫會得到5.5g的氧,並堅信水的分子式是HO。1806年,他又將氧的原子量修正為7。而如果依據水現在公認的分子式,氧原子和氫原子的質量比則為16:1。
1811年,阿伏伽德羅從原理上對於道爾頓的理論進行了修正。阿伏伽德羅提出分子是決定物質性質的最小微元,分子是由原子構成的。阿伏伽德羅所做出的修正劃清了分子和原子概念間的區別,並與道爾頓的原子理論形成了解釋物質微觀構成的原子--分子學說。
道爾頓的原子理論並沒有涉及到原子本身結構的討論。事實上原子並不是不能分割,它可以再分成:電子、質子與中子。