В основании каждой теории в естествознании
всегда лежит нечто такое, что не может
быть подтверждено экспериментально.
И. Я. Берцелиус

Чем отличается атомная теория Д. Дальтона от предшествующих ей вариантов атомистики? Какое влияние на последующее развитие естествознания оказали работы Дальтона? Что нового внесла атомистика Дальтона в понимание генезиса свойств веществ?

Урок-лекция

УЧЕНИЕ О СОСТАВЕ ВЕЩЕСТВ . Исторически так сложилось, что учение об элементах и атомистические представления до начала XIX в. рассматривались как принципиально разные способы объяснения структуры и свойств тел. Свойства часто объясняли наличием в теле тех или иных элементарных начал, роль которых могли играть элементы Аристотеля (огонь, вода, воздух, земля), три первоначала Парацельса (ртуть, сера, соль) или какие-либо иные наборы элементарных сущностей. Сторонники же атомистических представлений связывали свойства с геометрическими и механическими характеристиками составляющих тело частиц (к примеру, с их величиной, формой, движением, с присущими им силами).

Мысль Лавуазье о существовании в природе конечного числа элементов, обладающих определенной совокупностью свойств и доступных определению методами химического анализа, способствовала последующему синтезу атомистики и учения об элементах.

Но для того чтобы эти два учения слились в одно, атомную теорию нужно было видоизменить. И главное, что предстояло сделать, - это найти такое свойство атома, которое бы, с одной стороны, оставалось неизменным в ходе химических реакций и агрегатных переходов, а с другой - поддавалось бы количественному экспериментальному определению. Ни форма, ни величина атомов на эту роль не подходили хотя бы потому, что их невозможно было определить экспериментально. В качестве подходящего свойства атома Д. Дальтон выбрал относительный атомный вес (в настоящее время используют термин относительная атомная масса , или просто «атомная масса»).

Джон Дальтон (1766-1844) - английский физик и химик. Работал в области метеорологии и физики газов, описал дефект зрения, известный как дальтонизм

ТЕОРИЯ ДАЛЬТОНА . Все началось с метеорологии, которой Дальтон занимался всю свою сознательную жизнь, сделав около 200 ООО записей о состоянии погоды. В процессе метеорологических наблюдений он заинтересовался свойствами газов и газовых смесей, причем, обсуждая те или иные вопросы физики газов, он использовал атомистические теории, весьма распространенные в Англии еще с XVII в. В итоге к 1801 г. у него сложились следующие представления о природе газообразного состояния:

• атомы газов окружены теплородной оболочкой, обьем которой увеличивается с ростом температуры;
• между частицами газов действуют силы отталкивания, обусловленные отталкиванием теплородных оболочек, и силы притяжения («химического сродства»);
• частицы газа располагаются в пространстве настолько плотно, что теплородные оболочки касаются друг друга (рис. 55).

Рис. 55. Модель газа по Дальтону

Для ответа на целый ряд важных вопросов (почему происходит диффузия газов; почему атмосфера не расслаивается, т. е. почему тяжелые газы не скапливаются у поверхности Земли, и т. д.) необходимо было прежде всего научиться определять состав газовой смеси; для начала - хотя бы количество кислорода в ней: без этого невозможно было экспериментально изучать изменение состава атмосферы с высотой, растворимость газов в воде и другие проблемы. Наиболее быстрым способом определения кислорода в газовой смеси, по мнению Дальтона, могла служить так называемая проба Пристли, т. е. реакции, которые в современной записи имеют вид:

2NO + O 2 → 2NO 2 или в присутствии воды:
2NO + O 2 + H 2 O → HNO 2 + HNO 3

В итоге Дальтон пришел к необходимости определить состав оксидов азота, а для этого надо было знать относительные атомные массы азота и кислорода. Таким образом, именно в процессе решения химической задачи о составе оксидов азота возникла задача определения относительных атомных масс. Однако, чтобы составить шкалу относительных атомных масс (Дальтон принимал массу атома водорода за единицу), нужно было знать атомные составы соединений - сколько атомов каждого элемента входит в молекулу («сложный атом», по терминологии Дальтона) данного соединения, а для того чтобы определить атомный состав соединения, надо знать его элементный состав (в процентах по массе) и... относительные атомные массы входящих в соединение атомов элементов. Круг замкнулся.

Чтобы как-то выйти из создавшегося положения, Дальтон придумал правило, которое он назвал «правилом простоты». Именно придумал, потому что никаких мало-мальски веских доводов в доказательство этого правила он привести не смог, только умозрительные, вроде того что «природа действует всегда простейшим путем», «не следует увеличивать сложности без необходимости» и т. п.

Химические символы Д. Дальтона. 1810

Согласно этому правилу, если два элемента образуют только одно соединение (как, например, водород и кислород дают только воду; пероксид водорода тогда еще не был открыт), то состав его будет простейшим: АВ, т. е. вода в таком случае должна иметь состав НО, аммиак NH и т. д. Как видим, Дальтон не «угадал» состава воды и аммиака, и потому численно его шкала относительных атомных масс оказалась неверной.

Но несовершенства теории Дальтона не умаляют сделанного им прорыва. Дальтон исходил в своих рассуждениях из того, что элемент - это атомы одного вида, с определенными атомными весами, а каждый атом - это атом определенного химического элемента. Иными словами, атомы различных химических элементов неодинаковы по своим свойствам и по их массам, тогда как все атомы одного и того же вещества совершенно одинаковы.

Кроме того, Дальтон показал, что предложенная им атомная теория может быть не только умозрительной, но и рабочей теорией: проблему генезиса свойств веществ можно и должно связывать с атомным составом тел.

Атомистические представления и представления об элементах, проделав долгую историческую эволюцию, объединились наконец в одно фундаментальное учение.

• В своих расчетах относительных атомных масс азота и кислорода Дальтон исходил из известных в начале XIX в. данных о процентном (по массе) составе воды (85% кислорода и 15% водорода) и аммиака (80% азота и 20% водорода). Определите исходя из этих данных и принципа простоты Дальтона полученные им значения относительных масс азота и кислорода (атомную массу водорода Дальтон принимал за 1).
• Поначалу Дальтон полагал, что один из оксидов азота, так называемая селитряная кислота, имел атомный состав, который в современных обозначениях может быть представлен формулой NO 2 Процентный (по массе) состав этого оксида, по данным того времени, был следующим: 29,5% азота и 70,5% кислорода. Сопоставляя гипотетический атомный и экспериментально определенный процентный составы этого оксида и используя свою шкалу относительных атомных масс (см. предыдущую задачу), Дальтон предложил новую формулу селитряной кислоты. Какую? Ответ обоснуйте расчетом.
• Как с позиций атомной теории Дальтона можно интерпретировать закон постоянства состава?
• Почему свое двухтомное сочинение, вышедшее в 1808-1810 гг., Дальтон назвал «Новая система химической философии»?
• Какие положения атомной теории Дальтона вызывали, по вашему мнению, наибольшие возражения у его современников?

Известный всему миру Джон Дальтон был великим ученым, который многого достиг в своей работе в области химии, физики и метеорологии. Этого человека нельзя недооценить, ведь его труды стали основополагающими в своей сфере. Например, его теория строения вещества была прорывом в то время. А такой недуг, как цветовая слепота, до сих является его наследием и носит имя «дальтонизм» в честь своего первооткрывателя. Мы знаем ученого мужа Джона именно с этой его стороны, но не все знают, как проходила его жизнь, полная усердия и трудов, где так и не нашлось места семье, любви и детям.

Детские годы

Начнем с самого рождения гения. Джон Дальтон был рожден 6 сентября 1766 года в маленькой английской деревушке Иглзфилд, которая находится в Камберленде. Отец его был простой бедный ткач по имени Джозеф, в то время как его мать, Дебора, вышла из зажиточной квакерской семьи. Когда Джону исполнилось пятнадцать, он уже с успехом управлял делами в школе квакеров вместе со своим братом. В возрасте 21 года он начал вести записи в своем дневнике и с тех пор не переставал вносить туда все свои важные наблюдения. В итоге там окажется более 20 тысяч записей. Проблемой для юноши было то, что квакерские взгляды абсолютно не допускали обучения детей в каком-либо английском учебном заведении. И хотя Джон очень хотел поступить в юридический или медицинский институт, он не мог этого сделать.

Шаги в науке

Только в 1793 году Джон Дальтон, открытия которого сыграли важную роль в науке, переехал в большой город Манчестер. Там он начал работать учителем в колледже, где преподавал математику и философию. Там и началась его научная карьера. Одна за другой начали выходить его работы:

• 1793 - метеорологические очерки, которые стали основой всех его работ;
• 1794 - самая ранняя работа Дальтона на тему человеческого восприятия цветов; именно это было началом теории цветовой слепоты, которую затем развил Джон в своих работах;
• 1800 - рассуждения Джона о природе воздуха и его составе с учетом атмосферного давления;
• 1801 - выходят сразу две книги, одна из которых посвящена грамматике английского языка, а вторая закону, который впоследствии будет назван в честь ученого;
• 1803 - печатает статью об определении атомных весов;
• 1808 - выход «Новой системы философии химии», где он продолжает работу над теорией атома;
• 1810 - дополнение к книге, где он более подробно описывает строение вещества и атомный вес.

Труды

Джон Дальтон, биография которого так важна для любого интересующегося наукой, сделал очень много открытий, но наиболее известны общественности два из них. Под первым имеется в виду закон Дальтона. Это закон давления, который в наши дни очень сильно помогает людям, работающим на большой глубине в океане.

Второе важное открытие было сделано в отношении восприятия человеком цветов. Будучи в возрасте 26 лет, он обнаружил, что не может различать все цвета. Начав изучать данное явление, он пришел к открытию недуга «цветовой слепоты». Но ее до сих пор именуют именем ученого и называют «дальтонизм».

Цветовая слепота

Все знают, что дальтонизм - это неспособность различать цвета, но мало кто знает научное определение этого заболевания. Дело в том, что данный недуг является следствием нарушения работы сетчатки глаза. За функцию определения каждого цвета отвечает специальная колбочка. Всего их у человека три вида, при этом каждый отвечает за свой цвет - синий, красный и зеленый. Если в одной из колбочек нет какого-то пигмента, то человек не может различить этот цвет. Дальтонизм может быть врожденным, а может начаться после перенесенного заболевания глаза, например катаракты. Часто такая патология наблюдается уже в детском возрасте. Если родители внимательные, они заметят тревожные признаки уже в начальных классах, и даже раньше. Когда ребенок начинает рисовать предметы неправильного цвета, вы должны сразу проверить его зрение и восприятие цветов у специалиста.

Лечение дальтонизма

Еще давно физик Джон Дальтон заявил, что данное заболевание не лечится. Ученые пытаются найти способ решать такие проблемы, но все, что они научились пока делать, это корректировать восприятие цвета с помощью линз. В будущем планируется внедрять недостающие гены в сетчатку, но это пока на стадии эксперимента. Стоит заметить, что людям с подобным диагнозом нельзя работать водителями общественного транспорта, их не берут в армию на ответственные участки, им нельзя управлять самолетом. Этих людей заставляют тщательно проходить обследования и разрешают выполнять трудовые обязанности, только если нет противопоказаний по итогам осмотра.

Достижения

О достижениях ученого можно рассуждать очень много, ведь вклад этого человека трудно переоценить. Джон Дальтон, открытия в химии, физике и метеорологии которого стали основой для многих научных разработок, трудился не покладая рук на благо науки. Но при этом он не игнорировал и другие сферы, например философию и языки. В возрасте двадцати восьми лет он был принят в состав литературно-философского общества в Манчестере. Это почетное общество, в состав которого входило много уважаемых людей того времени. А еще через шесть лет Джон занял там пост научного секретаря. Проработав в этой должности семнадцать лет, он в конце концов стал главой общества.

Личная жизнь

Что касается его личной жизни, то Джон Дальтон так и не женился за всю свою жизнь. Не любитель шумных мест и компаний, он предпочитал уединение и общество хороших друзей, которые в основном все были из квакеров. Когда ему был семьдесят один год, он перенес сердечный приступ, после чего у него начались артикуляционные проблемы. Ему было трудно говорить. За следующие шесть лет он перенес еще два удара, второй из которых стал последним.

27 июля 1844 года после очередного приступа Джон скончался один в комнате. Его тело обнаружила служанка. Она принесла старику чай и увидела уже бездыханное тело на полу возле кровати. Дальтон был похоронен с почестями в ратуше города Манчестера. После смерти, желая увековечить имя ученого, многие его соратники по науке и их последователи стали использовать меру «дальтон» как единицу массы атома.

Интересным считается факт, что Джон Дальтон начал работать над исследованиями цветового восприятия именно потому, что обнаружил этот недуг у себя, причем это произошло, только когда ему было двадцать шесть лет. Более того, его братья также имели разные формы дальтонизма. Так Джон выяснил, что болезнь может быть наследственной.

У него самого был вариант протанопа. Этим словом называют человека, который не различает красного цвета. Если же человек вовсе не может различить ни один цвет, то его именуют ахроматоп. Забавно, что человечество обязано этим открытием ботанике. Ведь увлекшись именно этой наукой, Джон понял, что с его зрением что-то не так. Рассматривая разновидности цветов, он заметил, что при наличии розовых, красных и бордовых бутонов он не может найти между ними разницы. Они казались ему синими. Поначалу окружающие думали, что Джон шутит, спрашивая, какого цвета тот или иной предмет. Но потом все стало понятным, особенно когда Дальтон развил свою теорию восприятия.

Кстати, Дальтон является единственным научным деятелем, которому поставили памятник еще при жизни. А сделано это было именно в ратуше Манчестера, где впоследствии и был похоронен ученый.

Фамилия: Дальтон
Дата рождения: 06.09.1766
Гражданство: Великобритания

Джон Дальтон родился 6 сентября 1766 года в бедной семье в северной английской деревушке Иглсфилд. В тринадцать лет он завершил обучение в местной школе и сам стал помощником учителя.

В Кендале осенью 1781 года он становится учителем математики.

Научные исследования Дальтон начал в 1787 года с наблюдений и экспериментального изучения воздуха. Он занимался и математикой, пользуясь богатой школьной библиотекой. Он стал самостоятельно разрабатывать новые математические задачи и решения, а вслед за тем написал и первые свои научные труды в этой области. Через четыре года он стал директором школы. В это время он сблизился с доктором Чарлзом Хатоном, редактором нескольких журналов Королевской военной академии. Дальтон стал одним из постоянных авторов этих альманахов. За вклад в развитие математики и философии он получил несколько высоких наград. В 1793 году он переезжает в Манчестер, где преподает в Новом колледже. Он привез с собой рукопись "Метеорологических наблюдений и этюдов. Кроме описания барометра, термометра, гигрометра и других приборов и аппаратов, Дальтон анализировал в ней процессы образования облаков, испарения, распределения атмосферных осадков, утренние северные ветры и прочее.

В 1794 году Дальтон стал членом Литературного и философского общества. В 1800 году его избрали секретарем, в мае 1808 года - вице-президентом, а с 1817 года и до конца жизни был президентом.

Осенью 1794 года он выступил с докладом о цветной слепоте. Этот особый дефект зрения мы называем сегодня дальтонизмом.

В 1799 году Дальтон покинул Новый колледж и стал самым дорогим частным учителем в Манчестере. Он преподавал в богатых семьях не более двух часов в день, а потом занимался наукой. Его внимание привлекали газы и газовые смеси.

Дальтон сделал несколько фундаментальных открытий - закон равномерного расширения газов при нагревании (1802), закон кратных отношений (1803), явление полимерии (на примере этилена и бутилена).

6 сентября 1803 года Дальтон в своем лабораторном журнале записал первую таблицу атомных весов. Впервые он упомянул об атомной теории в докладе "Об абсорбции газов водой и другими жидкостями", прочитанном 21 октября 1803 года в Манчестерском литературном и философском обществе.

В декабре 1803 - мае 1804 годов Дальтон прочитал курс лекций об относительных атомных весах в Королевском институте в Лондоне. Атомную теорию Дальтон развил в своей книге - "Новая система химической философии", изданной в 1808 году. В ней он подчеркивает два положения: все химические реакции - результат соединения или деления атомов, все атомы разных элементов имеют разный вес.

В 1816 году Дальтона избрали членом-корреспондентом Парижской академии наук. В следующем году - президентом Общества в Манчестере, а в 1818 году английское правительство назначило его научным экспертом в экспедиции сэра Джона Росса, который лично вручил назначение ученому.

Но Дальтон остался в Англии. Он предпочитал спокойную работу в кабинете, не желая разбрасываться и терять драгоценное время. Исследования по определению атомных весов продолжались.

В 1822 году Дальтон стал членом Королевского общества. Вскоре после этого он уехал во Францию.

В 1826 году английское правительство наградило ученого золотым орденом за открытия в области химии и физики, и главным образом за создание атомной теории. Дальтон был избран почетным членом Академии наук в Берлине, научного общества в Москве, Академии в Мюнхене.

Во Франции, чтобы засвидетельствовать признание достижений выдающихся ученых мира, Парижская академия наук избрала свой почетный совет.

В 1832 году Дальтон был удостоен самого высокого отличия Оксфордского университета. Ему присудили степень доктора юридических наук. Из естествоиспытателей того времени такой чести был удостоен только Фарадей.

В 1833 году ему назначили пенсию. Решение правительства было зачитано на торжественном заседании в Кембриджском университете.

Дальтон, несмотря на преклонный возраст, продолжал усиленно работать и выступать с докладами. Однако с приходом старости все чаще одолевали болезни, все труднее становилось работать. 27 июля 1844 года Дальтон скончался.

Джон Дальтон родился в небольшом поселении Иглсфилд в графстве Камберленд, в Англии, в семье бедного ткача Джозефа Дальтона и Деборы Гринап, происходившей из процветающей английской семьи квакеров – членов христианского движения, чья идеология шла в разрез с буквой Нового Завета.

В возрасте 15 лет, Джон помогает старшему брату Джонатану управлять делами в его частной квакерской школе в городке Кенда в графстве Камбрия.

С 1787 г. Джон ведёт дневник метеорологических наблюдений, и за всю свою дальнейшую жизнь, на протяжении более 57 лет, он запишет в нём около 20 000 погодных наблюдений.

Где-то около 1790 г. Дальтон строит планы на поступление на юридический или медицинский факультет института, но, поскольку он принадлежит к «сектантам» – к членам групп, противостоявших англиканской церкви – учиться в английских учебных заведениях ему запрещается.

Научная деятельность

В 1793 г. Дальтон переезжает в Манчестер, где получает пост учителя математики и натуральной философии в Новом колледже – сектантской академии, предоставляющей рабочие места религиозным нонконформистам с высшим образованием.

Все юношеские годы примером и образцом для подражания для Дальтона был Элайху Робинсон – выдающийся квакер, непогрешимый метеоролог, который и прививает мальчику интерес к математике и метеорологии.

В 1793 г. выходит в свет первая книга очерков Дальтона на метеорологические темы, основанная на его личных наблюдениях. Эта работа закладывает основы всех его дальнейших трудов.

В 1794 г. учёный пишет научную статью, озаглавленную «Необыкновенные факты касательно видения цветов» – одну из самых ранних своих работ на тему цветового восприятия человеческого глаза.

В 1800 г. Дальтон делает доклад, представляя публике свою статью «Экспериментальные заметки», речь в которых идёт об опытах с газами и изучении природы и химической составляющей воздуха относительно атмосферного давления.

В 1801 г. публикуется вторая книга, «Начальный курс английской грамматики». В этом же году учёный откроет «закон Дальтона» – эмпирический закон, полученный в результате работы с газами.

К 1803 г. его опыты с «давлением смеси идеальных газов» приводят к выведению «закона парциального давления», названного в честь учёного.

В начале 1800-х г.г. Дальтон формулирует теорию «теплового расширения» и «реакции нагрева и охлаждения в газах» с учётом расширения и сжатия воздуха.

В 1803 г. он пишет статью для Манчестерского литературного и философского общества, в которой представляет таблицу относительных атомных весов – одну из первых определений атомных весов в то время.

В 1808 г., в работе «Новая система философии химии», он делает дальнейшие разъяснения атомной теории и атомных весов, высказывая собственное видение того, как можно определить химические элементы, основываясь на их атомной массе.

В 1810 г. Дальтон издаёт приложение к своей книге «Новая система философии химии», в котором тщательно прорабатывает «атомную теорию строения вещества» и понятие «атомного веса».

Основные работы

В 1801 г. учёный выводит «закон Дальтона», также известный как «закон парциального давления Дальтона», который в наши дни широко применяется аквалангистами для измерения уровня давления на разных глубинах океана и его влияния на уровень потребления дыхательного газа и концентрации азота.

Он вводит термин «дальтонизм» для определения цветовой слепоты, получивший своё название от имени учёного. На эту тему Дальтон рассуждает в статье «Необыкновенные факты касательно видения цветов, с наблюдениями».

В вышедшем в свет в 1808 г. труде «Новая система философии химии», он разрабатывает «атомную теорию строения вещества» и становится первым учёным, составившим таблицу относительных атомных весов. Эта теория, заложившая основы для дальнейших исследований в данной области, актуальна и в наше время.

Награды и достижения

В 1794 г. Дальтона избирают членом Манчестерского литературного и философского общества. В 1800 г. учёный становится научным секретарём общества, а с 1817 г. возглавляет его.

Личная жизнь и наследие

Дальтон всю жизнь оставался холостяком, вёл скромную жизнь и общался лишь с несколькими друзьями, принадлежавшими к группе квакеров.

В 1837 г. учёный переносит сердечный удар, за которым, через несколько лет, последует ещё один, вследствие чего у него появляются проблемы с речью.

После третьего удара, настигшего Дальтона в возрасте 77 лет, он падает с кровати, а, некоторое время спустя, служанка, принесшая учёному чай, находит его мёртвым.

Похоронили Дальтона в Манчестерской ратуше.

В память о его научных достижениях, многие химики и биохимики пользуются внесистемной единицей измерения «дальтон», являющейся атомной единицей массы.

Когда Дальтон был ещё жив, в Манчестерской ратуше ему была воздвигнута большая статуя. Таким образом, он стал, пожалуй, единственным учёным, памятник которому был поставлен ещё при жизни.

Оценка по биографии

Новая функция! Средняя оценка, которую получила эта биография. Показать оценку

Теория Дальтона

Английский химик Джон Дальтон (1766-1844), который вошел в историю химии как первооткрыватель закона кратных отношений и создатель основ атомной теории, прошел через всю цепь этих размышлений. Основные положения теории Дальтон вывел из сделанного им самим открытия. Он обнаружил, что два элемента могут соединяться друг с другом в различных соотношениях, но при этом каждая новая комбинация элементов представляет собой новое соединение (рис. 9).

Так, например, при образовании углекислого газа 3 части углерода (по весу) соединяются с 8 частями кислорода, а 3 части углерода и 4 части кислорода дают угарный газ (моноксид углерода). Соотношение количеств кислорода, содержащегося в этих соединениях, представляет собой соотношение малых целых чисел. Восемь частей кислорода дают углекислый газ, 4 части кислорода - угарный (оксид углерода), т. е. в первом соединении кислорода вдвое больше.

В 1803 г. Дальтон обобщил результаты своих наблюдений и сформулировал важнейший закон химии - закон кратных отношений .

Этот закон полностью отвечает атомистическим представлениям. Предположим, например, что атомы кислорода в 3 раза тяжелее атомов углерода. Если монооксид углерода образуется в результате сочетания одного атома углерода с одним атомом кислорода, то в этом соединении соотношение весовых частей углерода и кислорода должно быть равно 3:4. В диоксиде же углерода, состоящем из одного атома углерода и двух атомов кислорода, оно должно быть 3:8.

Поскольку было найдено, что элементы соединяются в кратных отношениях, следовательно, соединения различаются по составу на целые атомы. Разумеется, предполагаемые различия в составе и закон кратных отношений справедливы лишь при условии, что материя действительно состоит из крошечных неделимых атомов.

Выдвигая новую версию атомистической теории, опиравшуюся на законы постоянства состава и кратных отношений, Дальтон как дань уважения Демокриту сохранил термин «атом» и назвал так считавшиеся в то время неделимыми мельчайшие частицы, составляющие материю.

В 1808 г. он опубликовал труд «Новая система химической философии», в которой изложил атомистическую теорию уже более подробно. В том же году справедливость закона кратных отношений была подтверждена исследованиями другого английского химика - Уильяма Гайда Уолластона (1766-1828). Уолластон всячески способствовал утверждению атомистической теории, и взгляды Дальтона со временем завоевали всеобщее признание.

Атомистическая теория нанесла последний удар по бытовавшим еще представлениям о возможностях взаимных переходов элементов-стихий. Стало очевидным, что различные металлы состоят из атомов различных видов, и, поскольку атомы считались в то время неделимыми и незаменяемыми (см., однако, гипотезу Праута), бесполезно было надеяться, что когда-нибудь удастся атом свинца превратить в атом золота .

О непосредственном наблюдении атомов Дальтона, даже под микроскопом, не могло быть и речи: для этого они слишком малы. Однако с помощью косвенных измерений можно получить представление об их относительном весе. Например, 1 часть (по весу) водорода соединяется с 8 частями кислорода, образуя воду. Если молекула воды состоит из одного атома водорода и одного атома кислорода, то, следовательно, атом кислорода в 8 раз тяжелее атома водорода. Если условно принять, как это и делал Дальтон, вес атома водорода за 1, то вес атома кислорода при этом соответственно равен 8.

Далее, если 1 часть водорода соединяется с 5 частями азота, образуя аммиак, и если молекула аммиака состоит из одного атома водорода и одного атома азота, то, следовательно, атомный вес азота должен быть равен 5.

Рассуждая таким образом, Дальтон составил первую таблицу атомных весов . Эта таблица, хотя, вероятно, и была самой важной работой Дальтона, в ряде аспектов оказалась совершенно ошибочной. Основное заблуждение Дальтона заключалось в следующем. Он был твердо убежден, что при образовании молекулы атомы одного элемента соединяются с атомами другого элемента попарно. Исключения из этого правила Дальтон допускал лишь в крайних случаях.

Тем временем накапливались данные, свидетельствующие о том, что подобное сочетание атомов «один к одному» отнюдь не является правилом. Противоречие проявилось, в частности, при изучении воды, причем еще до того, как Дальтон сформулировал свою атомную теорию.

Здесь впервые в мир химии проникло электричество.

Об электричестве знали еще древние греки; было известно, что кусочек янтаря, если его потереть, способен притягивать легкие предметы. Однако лишь спустя столетия английский физик Уильям Гильберт (1540-1603) сумел показать, что такой же способностью обладает и ряд других веществ. Примерно в 1600 г. Гильберт предложил вещества такого ь к себе легкие предметы, переносит электрический заряд или содержит электричество .

В 1733 г. французский химик Шарль Франсуа де Систернэ Дюфе (1698-1739) установил, что существуют два вида электрических зарядов: один из них возникает на стекле («стеклянное электричество»), а другой - на янтаре («смоляное электричество»). Вещество, несущее заряд одного вида, притягивает вещество, несущее заряд другого вида, но два одинаково заряженных вещества взаимно отталкиваются.

Бенджамин Франклин (1706-1790), великий американский ученый, выдающийся государственный деятель и дипломат, в сороковых годах XVIII в. выдвинул новую гипотезу. Он предположил, что существует единый электрический флюид и что вид электрического заряда зависит от содержания этого флюида. Если содержание электрического флюида превышает некоторую норму, вещество несет заряд одного вида, если же этого флюида содержится меньше нормы, вещество несет заряд другого вида.

Франклин считал, что стекло содержит электрического флюида больше нормы и поэтому несет положительный заряд . Смола же, по его мнению, несет отрицательный заряд . Термины, предложенные Франклином, используются до сих пор, хотя в них вкладывается иной смысл, так как в настоящее время представления о причинах прохождения тока противоположны тем, которые были приняты во времена Франклина.

В 1800 г. итальянский физик Алессандро Вольта (1745-1827) сделал важное открытие. Он установил следующее: два куска металла (разделенные растворами, способными проводить электрический заряд) можно расположить таким образом, что по соединяющей их проволоке пойдет «ток электрических зарядов», или электрический ток . Вольта сконструировал первую электрическую батарею, представлявшую собой столб из 20 пар металлических пластинок двух разных металлов. Такая батарея, известная под названием Вольтова столба, явилась первым источником постоянного тока. Электрический ток в такой батарее образуется в результате химической реакции, в которой участвуют оба металла и разделяющий их раствор.

Результаты работы Вольта явились первым несомненным доказательством того, что между химическими реакциями и электричеством существует определенная связь. Однако это предположение было полностью разработано только в следующем столетии.

Если в результате химической реакции возникает электрический ток, то естественно предположить, что и электрический ток может изменять материю и вызывать химическую реакцию. И действительно, всего через шесть недель после первого описания Вольтой своей работы два английских химика - Уильям Николсон (1753-1815) и Энтони Карлайл (1768-1840) продемонстрировали наличие такой обратной зависимости. Пропустив электрический ток через воду, они обнаружили, что на электропроводящих полосках металла, опущенных в воду, появляются пузырьки газа. Как выяснилось, на одной из полосок выделяется водород, на другой - кислород.

В сущности Николсон и Карлайл при помощи электрического тока разложили воду на водород и кислород. Другими словами, они впервые провели электролиз воды. Если Кавендищ соединил водород и кислород в воду, то Николсон и Карлайл осуществили обратную реакцию. Выделявшиеся по мере разложения воды водород и кислород они собирали в отдельные сосуды. Последующие измерения показали, что объем водорода вдвое превышает объем кислорода. Конечно, водород легче, чем кислород, но поскольку объем водорода был больше, следовательно, в молекуле воды атомов водорода должно быть больше, чем атомов кислорода. Объем выделившегося водорода вдвое превысил объем кислорода, поэтому вполне естественно было предположить, что каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода, а не по одному атому каждого элемента, как считал Дальтон.

Таким образом, проведенный эксперимент подтвердил предположение о том, что одна часть водорода (по весу) соединяется с 8 частями (также по весу) кислорода. А если это предположение справедливо, то, следовательно, 1 атом кислорода в 8 раз тяжелее двух атомов водорода взятых вместе и, таким образом, в 16 раз тяжелее одного атома водорода. Если вес водорода принять за единицу, то атомный вес кислорода составит 16, а не 8.