Razno

Podrijetlo i razvoj atomskog modela materije Johna Daltona

Podrijetlo i razvoj atomskog modela materije Johna Daltona

Ideja o atomu kao najmanjoj, nedjeljivoj jedinici materije ima dugu povijest koja prethodi Johnu Daltonu tisućljećima, ali njegova znanstveno obrazložena teorija početkom 19. stoljeća bila je prijelomni razvoj u našem razumijevanju ovog temeljnog elementa fizički svijet.

Podrijetlo atoma

Ideja nedjeljive jedinice materije od koje su sve napravljene može se naći u tekstovima i iz drevne Grčke i iz drevne Indije, ali atom kakav poznajemo doista je započeo u drevnoj Grčkoj u 6. stoljeću pne.

Pojam atom izveden je iz riječi atomos,koji su stvorili drevni grčki filozof Leukip i njegov učenik Demokrit oko 6. ili 5. stoljeća pne. Doslovno značeći „neizrezivo", Demokrit je, posebno, širio ideju da su atomi beskrajni, vječni i nestvorene fizičke čestice koje čine svu materiju.

Ideje ranih atomista - kako se ponekad nazivaju Leucippus, Democritus i Epicurus - esencijalizirale su koncept da je jedina stvarna promjena na svijetu ona mjesta - konkretno promjena stanja kretanja ili mirovanja - i da nikada nije stvoreno ništa novo i da ništa od postojećeg nikada nije prestalo biti.

Kad se osoba rodila, atomi iz kojih je sastavljena promijenili su položaj da bi ta osoba postala ono što jest. Rast je jednostavno više atomos mijenjao položaj da bi se pridružio već postojećoj zbirci atomosa. Kad je netko umro i njihova su tijela propala, atomi su se jednostavno odvojili i raspršili, a ti bi se atomi nakon toga mogli prekonfigurirati tako da tvore vlati trave ili rijeke. Oni su u osnovi bili Carl Sagans svoga doba, podsjećajući nas sve da smo svi napravljeni od zvijezda.

To je na kraju bliže stvarnoj stvarnosti materije nego idejama Demokritove arh nemeze, Platona, koji je konceptualizirao svijet koji se gradi od transcendentnih trokuta i poliedara koji su stvorili jedan od četiri elementa - Zemlju, Vjetar, Vatra i voda. Ti bi se elementi tada kombinirali i napravili nesavršene, fizičke kopije apstrahiranih, savršenih oblika bilo koje stvari.

Demokritovo djelo preživjelo je pad Rima i projahalo europski srednji vijek u islamskom svijetu. Do ponovnog otkrivanja atoma u Europi došlo je zahvaljujući ponovnom uvođenju Aristotela, Platonova učenika koji je u svojim radovima raspravljao o konkurentskim idejama atoma i Platonovih trokuta, te rimskog pjesnika Lukrecija, koji je napisao o Epikurovim atomističkim idejama, koje su izgradile na Demokritove ideje iz nekoliko stoljeća ranije.

Ponovno uvođenje poganske filozofije dovelo je do toga da se vladajuće crkvene vlasti prilično izobličile, iako je Aristotel barem imao korist od monoteističko-ish filozofije za koju su zagovornici mogli - i jesu - tvrditi da pokazuje da je Aristotel bio stvarno govoreći o abrahamskom bogu, jednostavno nikada nije čuo za njega, pa nije znao koje ime dati svom Premier Moveru.

Epikur i Demokrit, međutim, nisu imali takvu obranu. Atomos je značio da nisu potrebni bogovi koji bi objasnili život i smrt, niti kako drvo izgara u dim i pepeo ili kako se voda i tlo pretvaraju u usjeve. Sve bi se moglo objasniti promjenom položaja različitih atoma u odnosu jedni na druge. Materijalistička osnova za filozofije Epikura i Demokrita izravno je proturječila crkvenim učenjima, pa su plodovi te filozofije, atomosi, žigosani kao glupava poganska hereza, čineći opasnim zalaganje za takav materijalni model.

Ipak, nije se moglo zaobići činjenicu da su atomi zaista dobar način objašnjavanja prirodnih pojava, pa se ideja o atomima zaglavila, čak su je i zauzeli neki u crkvi koji su tvrdili da ništa u spisima isključeno Bog od stvaranja svemira od atomosa. U doba prosvjetiteljstva znanje o atomima bilo je prilično rašireno među novom znanstvenom klasom, ali je u velikoj mjeri ostalo čisto filozofska ideja.

John Dalton's Work on Gases

Na prijelazu iz 19. u. John Dalton bio je engleski kemičar, fizičar i meteorolog koji je radio kao tajnik Mančesterskog književnog i filozofskog društva. Do 1800. godine kemija je doživjela jednu od najdramatičnijih intelektualnih revolucija u tisućljećima, jer se znanstvena strogost počela primjenjivati ​​na drevno proučavanje alkemije, koja se nazvala Kemijska revolucija 18. stoljeća.

Iako su mnogi u to vrijeme drevnu grčku ideju da su voda, zrak, vatra i zemlja bitni elementi sve tvari još uvijek uzimali kao datost, kemičari poput Antoinea Lavoisiera postavili su velik dio temelja za modernu kemiju tijekom 18. stoljeća. izoliranje i identificiranje nekih od najvažnijih elemenata u kemiji, poput vodika i kisika. Ipak, ovo znanstveno razumijevanje kemije i atoma u središtu svega bilo je još u povojima dok ga je John Dalton naslijedio početkom 19. stoljeća.

Svojstva plinova bila su od posebnog interesa za Daltona i velik dio njegovog najvažnijeg djela vrti se oko njihovog proučavanja. Počevši od 1800. godine, Dalton je počeo bilježiti različite pritiske različitih oblika pare, koja se u to vrijeme smatrala odvojenom tvari od atmosferskog zraka. PremaSvemir danas:

[b] Na temelju svojih promatranja šest različitih tekućina, Dalton je zaključio da je promjena tlaka pare za sve tekućine jednaka, za istu varijaciju temperature i istu paru bilo kojeg zadanog tlaka.

Također je zaključio da se sve elastične tekućine pod istim tlakom jednako šire kada se primjenjuje toplina. Nadalje, primijetio je da je za svako dato širenje žive (tj. Zabilježeni porast temperature pomoću živinog termometra), da je odgovarajuće širenje zraka proporcionalno manje, što je temperatura veća.

To je postalo osnova [Daltonovog zakona (zvani Dalton-ov zakon parcijalnih pritisaka), koji je izjavio da je u mješavini nereagirajućih plinova ukupni pritisak koji se vrši jednak zbroju parcijalnih tlakova pojedinih plinova.

Tijekom ovog rada na svojstvima ovih plinova Dalton je primijetio osebujan trend. Otkrio je da se određeni plinovi mogu kombinirati samo u određenim omjerima da bi se stvorili određeni spojevi, čak i kad dva različita spoja dijele zajednički element ili elemente.

Dalton je počeo zaključivati ​​da ako se spoj može izrađivati ​​samo s određenim udjelima komponentnih elemenata, jedini način na koji bi to mogao funkcionirati jest da se pojedinačne jedinice komponentnih elemenata diskretno kombiniraju u smjesi u određenom omjeru da nastane jedan spoj i ni drugi.

Nadalje je zaključio da bi, ako dva elementa mogu proizvesti dva ili više spojeva, način na koji ugljik i kisik mogu stvoriti i ugljični monoksid i ugljični dioksid, omjer masa drugog elementa s obzirom na fiksnu masu prvog elementa neizbježno smanjio na male cjeline brojevi.

U osnovi, ako vam dodavanje određene količine kisika ugljiku daje ugljični monoksid, dobivanje ugljičnog dioksida zahtijeva dodavanje višekratnika količine kisika koji se koristi za proizvodnju ugljičnog monoksida, što bi u ovom primjeru značilo da biste trebali dodati dvostruko više kisika da biste dobili ugljični dioksid koliko ste trebali za dobivanje ugljičnog monoksida.

Opet, jedini način na koji bi to mogao biti slučaj je da su fizičke tvari ugljika i kisika koje ste kombinirali bile zbirka pojedinačnih jedinica ugljika i kisika koje bi se pojedinačno spajale u određenim omjerima prema količini svakog prisutnog elementa.

Ova dva uvida, u kombinaciji sa zakonima o očuvanju mase i određenih razmjera - koje su otkrili Lavoisier i Joseph Louis Proust - bila su bitna poveznica između drevnih grčkih atoma Demokrita i moderne kemije. Dalton je prepoznao ovu povijest, pa je te elementarne jedinice nazvao atomima.

Daltonov atomski model

Predlažući ono što će postati poznato kao Daltonov atomski model, Dalton je opisao pet bitnih svojstava atoma.

Prvi, svaki se element može svesti na jednu, nedjeljivu jedinicu sebe.

Drugi, svaki atom elementa identičan je svakom drugom atomu tog elementa.

Treći, atomi različitih elemenata mogli su se razlikovati po atomskoj težini.

Četvrti, pojedinačni atomi jednog elementa kombiniraju se s pojedinačnim atomima drugog elementa da bi stvorili spojeve.

Peti, niti jedan atom nikada ne može biti uništen ili stvoren u kemijskom procesu, mijenja se samo raspored atoma.

Iako bi se ispostavilo da neki od njih nisu posve točni - izotopi se elementa, na primjer, mogu razlikovati jedni od drugih i čak imati različita svojstva dok su i dalje klasificirani kao isti element - ono što je Dalton opisao na početku 19. stoljeće prilično je blisko našem današnjem razumijevanju materije na makro razini.

Kako je usavršen Daltonov atomski model

Tijekom sljedećeg stoljeća Daltonov atomski model bit će usavršen jer su daljnja eksperimentiranja pokazala da atom nije bio tako uredan i uredan kao što je Dalton prvi put predložio. Marie i Pierre Curie otkrili su da atomi određenih elemenata oslobađaju zračenje, što oni ne bi mogli učiniti ako su nesvodljivi materijal koji je Dalton opisao.

Kasnije će se utvrditi da atomi mogu imati elektromagnetski naboj, bilo pozitivan ili negativan, koji nazivamo ionima. Ovi ioni ukazuju na to da se normalno neutralni atomi moraju sastojati od negativno nabijene tvari izravno proporcionalne pozitivno nabijenoj tvari, tako da se ta dva naboja međusobno poništavaju. Joni se mogu objasniti samo ako je došlo do poremećaja ove ravnoteže, što je značilo da elektromagnetski nabijene tvari atoma moraju biti različite i odvojive. Atom, dakle, nije bio tako mali kao što postaje.

Odatle smo dobili proton, neutron i elektron; foton i Planckova konstanta; i Albert Einstein, Niels Bohr i drugi razotkrivajući ono što je do sada bio jako revidirani atomski model Johna Daltona i uvodeći bizaran svijet kvantne mehanike. Odatle znanost ostavlja urednu i mjerljivu strukturu atoma, kao i fiziku, iza sebe - iako još nema riječi o tome je li Platon bio u pravu u vezi s tim trokutima.


Gledaj video: Genetsko podrijetlo Hrvata: Iranski utjecaji, dokumentarna serija 44 (Siječanj 2022).