Różne

Pochodzenie i rozwój atomowego modelu materii Johna Daltona

Pochodzenie i rozwój atomowego modelu materii Johna Daltona


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Idea atomu jako najmniejszej, niepodzielnej jednostki materii ma długą historię, która wyprzedza Johna Daltona o tysiąclecia, ale jego naukowo uzasadniona teoria z początku XIX wieku była przełomem w naszym rozumieniu tego podstawowego elementu świat fizyczny.

Początki atomu

Idea niepodzielnej jednostki materii, z której wszystkie rzeczy są wykonane, można znaleźć w tekstach zarówno ze starożytnej Grecji, jak i starożytnych Indii, ale atom, jaki znamy, tak naprawdę zaczął się w starożytnej Grecji w VI wieku pne.

Termin atom pochodzi od słowa atomos,ukuty przez starożytnego greckiego filozofa Leucippusa i jego ucznia Demokryta około VI lub V wieku pne. Dosłownie oznaczając „nie dające się przeciąć”, Demokryt w szczególności szerzył ideę atomosu jako nieskończonej liczby, wiecznych i niestworzonych cząstek fizycznych, które tworzą całą materię.

Idee wczesnych atomistów - jak czasami nazywa się Leucyppa, Demokryta i Epikura - esencjalizowały koncepcję, że jedyną prawdziwą zmianą na świecie była zmiana miejsca - a konkretnie zmiana stanu ruchu lub spoczynku - i że nic nowego nigdy nie zostało stworzone i że nic istniejącego nigdy nie przestało istnieć.

Kiedy osoba się urodziła, atomos, z których się składały, zmieniły pozycję, aby uczynić tę osobę tym, kim była. Wzrost polegał po prostu na zmianie pozycji bardziej atomów, aby dołączyć do już istniejącej kolekcji atomów. Kiedy ktoś umarł, a jego ciała uległy rozkładowi, atomos po prostu się rozdzieliły i rozproszyły, a te atomosy można było później przekonfigurować, tworząc źdźbło trawy lub rzekę. W gruncie rzeczy byli Carl Sagans swoich czasów, przypominając nam wszystkim, że wszyscy jesteśmy stworzeni z gwiezdnego materiału.

W końcu jest to bliższe rzeczywistej rzeczywistości materii niż idee arcy-nemezis Demokryta, Platona, który konceptualizował świat zbudowany z transcendentnych trójkątów i wielościanów, które dały początek jednemu z czterech elementów - Ziemi, Wiatru, Ogień i woda. Elementy te łączyłyby się następnie, tworząc niedoskonałe, fizyczne kopie wyabstrahowanych, doskonałych form dowolnej danej rzeczy.

Dzieło Demokryta przetrwało upadek Rzymu i przeniosło europejskie średniowiecze w świecie islamskim. Ponowne odkrycie atomosu w Europie nastąpiło dzięki reintrodukcji Arystotelesa, ucznia Platona, który debatował nad konkurującymi ideami atomosu i trójkątów Platona we własnych dziełach, oraz rzymskiego poety Lukrecjusza, który pisał o ideach atomistycznych Epikura, na pomysłach Demokryta sprzed kilku wieków.

Ponowne wprowadzenie filozofii pogańskiej spowodowało, że rządzące władze kościelne zupełnie straciły kształt, chociaż Arystoteles miał przynajmniej tę korzyść z filozofii monoteistycznej, o której zwolennicy mogli - i rzeczywiście - dowodzili, że Arystoteles był naprawdę Mówiąc o bogu Abrahamowym, po prostu nigdy o nim nie słyszał, więc nie wiedział, jakie imię nadać swojemu Pierwszemu Władcy.

Epikur i Demokryt nie mieli jednak takiej obrony. Atomos oznaczało, że nie potrzeba bogów, aby wyjaśnić życie i śmierć, jak drewno pali się, tworząc dym i popiół, lub jak woda i gleba zmieniają się w uprawy. Wszystko można wytłumaczyć zmianą położenia różnych atomów względem siebie. Materialistyczna podstawa filozofii Epikura i Demokryta bezpośrednio zaprzeczała naukom Kościoła, a zatem owoce tej filozofii, atomos, zostały nazwane głupią pogańską herezją, co czyniło niebezpiecznym popieranie takiego materialnego modelu.

Mimo to nie można było obejść faktu, że atomos był naprawdę dobrym sposobem na wyjaśnienie zjawiska naturalnego, więc idea atomosu utknęła w pobliżu, nawet została podjęta przez niektórych członków kościoła, którzy argumentowali, że nic w pismach świętych wykluczone Bóg stworzył wszechświat z atomów. W czasach Oświecenia wiedza o atomach była dość rozpowszechniona wśród nowej klasy naukowej, ale w zasadzie pozostawała ideą czysto filozoficzną.

Praca na gazach Johna Daltona

Na przełomie XIX i XX wieku John Dalton był angielskim chemikiem, fizykiem i meteorologiem, pracującym jako sekretarz Manchester Literary and Philosophical Society. Do 1800 roku chemia przeszła jedną z najbardziej dramatycznych rewolucji intelektualnych od tysiącleci, gdy naukowy rygor zaczął być stosowany w starożytnych badaniach alchemii, które zaczęto nazywać rewolucją chemiczną XVIII wieku.

Podczas gdy starożytna grecka idea, że ​​woda, powietrze, ogień i ziemia są podstawowymi elementami całej materii, była nadal uważana za daną przez wielu w tamtych czasach, chemicy, tacy jak Antoine Lavoisier, położyli wiele podwalin pod nowoczesną chemię w XVIII wieku przez izolowanie i identyfikacja niektórych najważniejszych pierwiastków w chemii, takich jak wodór i tlen. Jednak to naukowe rozumienie chemii i atomu będącego centrum tego wszystkiego było jeszcze w powijakach, kiedy John Dalton odziedziczył je na początku XIX wieku.

Właściwości gazów były szczególnie interesujące dla Daltona i wiele z jego najważniejszych prac obraca się wokół ich badań. Począwszy od 1800 roku Dalton zaczął rejestrować różne ciśnienia różnych form oparów, które w tamtym czasie były uważane za substancję oddzielną od powietrza atmosferycznego. WedługWszechświat dzisiaj:

[b] na podstawie swoich obserwacji sześciu różnych cieczy Dalton doszedł do wniosku, że zmiana prężności pary dla wszystkich cieczy była równoważna, dla tej samej zmiany temperatury i tej samej pary o dowolnym podanym ciśnieniu.

Doszedł również do wniosku, że wszystkie elastyczne płyny pod tym samym ciśnieniem rozszerzają się jednakowo pod wpływem ciepła. Ponadto zauważył, że dla dowolnego rozszerzania się rtęci (tj. Odnotowanego wzrostu temperatury za pomocą termometru rtęciowego), odpowiadająca mu ekspansja powietrza jest proporcjonalnie mniejsza, im wyższa jest temperatura.

Stało się to podstawą [] prawa Daltona (znanego również jako prawo ciśnień cząstkowych Daltona), które mówiło, że w mieszaninie gazów niereagujących całkowite wywierane ciśnienie jest równe sumie ciśnień cząstkowych poszczególnych gazów.

To właśnie podczas pracy nad właściwościami tych gazów Dalton zauważył specyficzny trend. Odkrył, że pewne gazy można łączyć tylko w określonych proporcjach, tworząc określone związki, nawet jeśli dwa różne związki mają wspólny pierwiastek lub pierwiastki.

Dalton zaczął wywnioskować, że gdyby związek mógł być wykonany tylko z określonych proporcji elementów składowych, jedyny sposób, w jaki mogłoby to zadziałać, to gdyby poszczególne jednostki składników składowych łączyły się dyskretnie w mieszaninie w określonym stosunku, dając początek jednemu związkowi i nie inny.

Następnie doszedł do wniosku, że jeśli dwa pierwiastki mogą wytwarzać dwa lub więcej związków, tak jak węgiel i tlen mogą wytwarzać zarówno tlenek węgla, jak i dwutlenek węgla, stosunek mas drugiego pierwiastka przy ustalonej masie pierwszego pierwiastka nieuchronnie da się zredukować do małej całości. liczby.

Zasadniczo, jeśli dodanie pewnej ilości tlenu do węgla daje tlenek węgla, uzyskanie dwutlenku węgla wymaga dodania wielokrotności ilości tlenu używanego do produkcji tlenku węgla, co w tym przykładzie oznaczałoby, że musiałbyś dodać dwa razy więcej tlen, aby uzyskać dwutlenek węgla, tak jak potrzebujesz tlenku węgla.

Ponownie, jedynym sposobem, w jaki mogłoby to mieć miejsce, byłoby to, że fizyczny węgiel i tlen, które łączyłeś, były zbiorem pojedynczych jednostek węgla i tlenu, które indywidualnie łączyłyby się ze sobą w określonych stosunkach zgodnie z ilością każdego obecnego pierwiastka.

Te dwa spostrzeżenia, w połączeniu z prawami dotyczącymi zachowania masy i określonych proporcji - odkryte odpowiednio przez Lavoisiera i Josepha Louisa Prousta - stanowiły istotne ogniwo między starożytnym greckim atomosem Demokryta a nowoczesną chemią. Dalton rozpoznał tę historię, więc nazwał te pierwiastki atomami.

Model atomowy Daltona

Proponując coś, co stało się znane jako Dalton Atomic Model, Dalton opisał pięć podstawowych właściwości atomu.

Pierwszy, każdy element można zredukować do jednej, niepodzielnej jednostki samego siebie.

druga, każdy atom elementu jest identyczny z każdym innym atomem tego elementu.

Trzeciatomy różnych pierwiastków można było rozróżnić po ich masie atomowej.

Czwarty, poszczególne atomy jednego pierwiastka łączą się z pojedynczymi atomami innego pierwiastka, tworząc związki.

Piąty, żaden atom nigdy nie może zostać zniszczony ani stworzony w procesie chemicznym, zmienia się tylko układ atomów.

Podczas gdy niektóre z nich okazałyby się nie do końca poprawne - na przykład izotopy pierwiastka mogą się różnić od siebie, a nawet mieć różne właściwości, będąc nadal klasyfikowanym jako ten sam pierwiastek - co Dalton opisał na początku Wiek XIX jest bardzo bliski dzisiejszemu rozumieniu materii na poziomie makro.

Jak udoskonalono model atomowy Daltona

W następnym stuleciu model atomowy Daltona zostanie udoskonalony, ponieważ dalsze eksperymenty wykazały, że atom nie był tak schludny i uporządkowany, jak początkowo proponował Dalton. Marie i Pierre Curie odkryli, że atomy pewnych pierwiastków emitują promieniowanie, czego nie mogliby zrobić, gdyby były nieredukowalnym materiałem opisanym przez Daltona.

Później okaże się, że atomy mogą mieć ładunek elektromagnetyczny, dodatni lub ujemny, który nazywamy jonami. Jony te wskazują, że atomy normalnie obojętne muszą składać się z ujemnie naładowanej substancji, wprost proporcjonalnej do dodatnio naładowanej substancji, tak aby te dwa ładunki znosiły się nawzajem. Jony można było wyjaśnić tylko wtedy, gdyby ta równowaga została zakłócona, co oznaczało, że substancje naładowane elektromagnetycznie atomu musiały być odrębne i możliwe do oddzielenia. A zatem atom nie był tak mały, jak się da.

Stamtąd mamy proton, neutron i elektron; foton i stała Plancka; oraz Albert Einstein, Niels Bohr i inni, którzy odkrywają, co do tej pory było mocno zrewidowanym modelem atomowym Johna Daltona i wprowadzają dziwaczny świat mechaniki kwantowej. Od tego momentu nauka pozostawia za sobą uporządkowaną i mierzalną strukturę atomu, a także fizykę - choć nie wiadomo jeszcze, czy Platon miał rację co do tych trójkątów.


Obejrzyj wideo: Z czego składa się skała? (Może 2022).