科学家——道尔顿--

近代化学之父,化学史,约翰道尔顿,化学是在近代兴起的一门学科，无数的科学先驱者为这门学科奠定了理论基础，他具有敏锐的理论思维头脑，又具有卓越的实验才能，尤其是在对原子的研究方面取得了非凡的成果，因而被称为“近代化学之父”，成为近代化学的奠基人。,思考题,为什么道尔顿的原子学说是真正科学的原子学说？为什么近代化学之父不是拉瓦锡而道尔顿？道尔顿的科学成就有哪些？道尔顿的成功给我们什么启示？,道尔顿,约翰道尔顿（John Dalton，1766-1844）英国化学家、物理学家，原子学说的提出者。另外，他发现了色盲，因此，色盲也被称为道尔顿病。,化学史,伟人降生,1766年9月6日，道尔顿生于英格兰北方坎伯雷鹰田庄，1844年在曼彻斯特过世。终生未娶。父亲是一位兼种一点薄地的织布工人，母亲生了6个孩子，有3个因生活贫困而夭折。道尔顿6岁起在村里教会办的小学读书。刚读完小学， 就因家境困难而辍学。但是他酷爱读书， 在于农活的空隙还坚持自学。 父亲是一位农民兼手工业者。 幼年时家贫，无钱上学，加上又 是一个红绿色盲患者，生活艰辛， 但他以惊人的毅力，自学成才。,化学史,伟人生平,1817年道尔顿当选曼彻斯特文学与哲学学会会长，一直任职到去世，同时继续进行科学研究，他使用原子理论解释无水盐溶解时体积不发生变化的现象，率先给出了容量分析法原理的描述。但是，晚年的道尔顿思想趋于僵化，他拒绝接受盖吕萨克的气体分体积定律，坚持采用自己的原子量数值而不接受已经被精确测量的数据，反对永斯贝采利乌斯提出的简单的化学符号系统。 道尔顿希望在他死后对他的眼睛进行检验，以找出他色盲的原因。他认为可能是因为他的水样液是蓝色的。去世后的尸检发现眼睛正常，但是1990年对其保存在皇家学会的一只眼睛进行DNA检测，发现他缺少对绿色敏感的色素。为纪念道尔顿，现在他的头像被安放于曼彻斯特市政厅的入口处。很多化学家使用道尔顿作为原子量的单位。道尔顿的研究记录在他死后被完整收藏在曼彻斯特，但却毁于二次大战时的曼彻斯特轰炸。以撒艾西莫夫为此事叹道：不是只有活人才会在战争中被杀害。,伟人陨落,1837年4月，他刚过70岁，不幸中风，后经治疗病情有所好转，便又象往常那样继续工作。直到1844年7月26日晚，他还用发抖的手记下最后一篇气象日记。第二天清晨，他就象婴儿入睡一样静静地长眠了。享年77岁。对道尔顿的逝世，曼彻斯特市民们感到非常悲痛，当时的市政厅立即作出决定，授予这位科学家以荣誉市民的称号，将他的遗体安放在市政厅。4万多市民络绎不绝地前去致哀。8月12日公葬时，有100多辆马车送葬，数百人徒步跟随，沿街商店也都停止营业，以示悼念。一位终身未娶、没有后人也没有钱财的普通市民，在死后能获得这种非同寻常的礼遇，可见人们对道尔顿的崇敬。,那些年，发生在道尔顿身上的事,1793年任曼彻斯特新学院数学和自然哲学教授。1796年任曼彻斯特文学和哲学会会员。1800年担任该会的秘书。1801年提出气体分压定律，即混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。他还测定水的密度和温度变化关系和气体热膨胀系数相等等。1803年提出原子论：化学中的新时代是随着原子论开始的。1817年升为该会会长。1816年选为法国科学院通讯院士。1822年选为皇家学会会员。1826年，英国政府将英国皇家学会的第一枚金质奖章授予了道尔顿。,1808年继承古希腊朴素原子论和牛顿微粒说，提出原子学说；道尔顿曾用图形加字母的方式作为元素符号，但由于后来发现的元素越来越多，符号设计越来越复杂，不便于记忆和书写，故未能被广泛采用。 27岁时出版了气象观测研究 一书。书中描绘了气压计、温度 计、湿度计等一些装置，巧妙地 分析了降雨和云的形成过程、水 蒸发过程、大气层降水量的分布 等现象，深受读者喜爱。道尔顿一生宣读和发表过 116篇论文，主要著作有化学哲学的新体系。 被称为“近代化学之父”，成为近代化学的奠基人。,道尔顿症,道尔顿症,道尔顿小时候，在圣诞节前夕买了一件礼物一双“棕灰色”的袜子，送给妈妈。妈妈看到袜子后，感到袜子的颜色过于鲜艳，就对道尔顿说：“你买的这双樱桃红色的袜子，让我怎么穿呢？”道尔顿感到非常奇怪，袜子明明是棕灰色的，为什么妈妈说是樱桃红色的呢？疑惑不解的道尔顿又去问弟弟和周围的人，除了弟弟与自己的看法相同以外，被问的其他人都说袜子是樱桃红色的。道尔顿对这件小事没有轻易地放过，他经过认真的分析比较，发现他和弟弟的色觉与别人不同，原来自己和弟弟都是色盲。道尔顿虽然不是生物学家和医学家，却成了第一个发现色盲症的人，也是第一个被发现的色盲症患者。为此他写了篇论文论色盲，成为世界上第一个提出色盲问题的人。后来，人们为了纪念他，又把色盲症称为道尔顿症。,色盲症,一种先天性色觉障碍疾病。色觉障碍有多种类型，最常见的是红绿色盲。根据三原色学说，可见光谱内任何颜色都可由红、绿、蓝三色组成。如能辨认三原色都为正常人，三种原色均不能辨认都称全色盲。辨认任何一种颜色的能力降低者称色弱，主要有红色弱和绿色弱。如有一种原色不能辨认都称二色视，主要为红色盲与绿色盲。红绿色盲情况极为常见。由于患者从小就没有正常辨色能力，因此不易被发现。一般认为，红绿色盲决定于X染色体上的两对基因，即红色盲基因和绿色盲基因。由于这两对基因在X染色体上是紧密连锁的，因而常用一个基因符号来表示。红绿色盲的遗传方式是X连锁隐性遗传。男性仅有一条X染色体，因此只需一个色盲基因就表现出色盲。女性有两条X染色体，因此需有一对致病的等位基因，才会表现异常。一个正常女性如与一个色盲男性婚配，父亲的色盲基因可随X染色体传给他们的女儿，不能传给儿子。女儿再把父亲传来的色盲基因传给她的儿子，这种现象称为交叉遗传。因而男性患者远多于女性患者。于红绿色盲患者不能辨别红色和绿色，因而不适宜从事美术、纺织、印染、化工等需色觉敏感的工作。如在交通运输中，若工作人员色盲，他们不能辨别颜色信号，就可能导致严重的交通事故。,色盲分类,1全色盲 ：属于完全性视锥细胞功能障碍，与夜盲（视杆细胞功能障碍）恰好相反，患者尤喜暗、畏光，表现为昼盲。七彩世界在其眼中是一片灰暗，如同观黑白电视一般，仅有明暗之分，而无颜色差别。而且所见红色发暗、蓝色光亮、此外还有视力差、弱视、中心性暗点、摆动性眼球震颤等症状。它是色觉障碍中最严重的一种，患者较少见。 2红色盲 ：又称第一色盲。患者主要是不能分辨红色，对红色与深绿色、蓝色与紫红色以及紫色不能分辨。常把绿色视为黄色，紫色看成蓝色，将绿色和蓝色相混为白色。曾有一中年男子买了件灰色羊毛衫，穿上后招来嘲笑，原来他是位红色盲患者，误红色为灰色。早年还有过报道，一红色盲患者当了火车司机，因看错了信号而造成火车相撞。,色盲分类,3绿色盲 ：又称第二色盲，患者不能分辨淡绿色与深红色、紫色与青蓝色、紫红色与灰色，把绿色视为灰色或暗黑色。有个报道，一美术训练班上有位画画得很好的小朋友，总是把太阳绘成绿色，树冠、草地绘成棕色，原来他是绿色盲患者。临床上把红色盲与绿色盲统称为红绿色盲，患者较常见。我们平常说的色盲一般就是指红绿色盲。 4蓝黄色盲 ：又称第三色盲。患者蓝黄色混淆不清，对红、绿色可辨，较少见。,色盲分类,5全色弱 又称红绿蓝黄色弱。其色觉障碍比全色盲程度要低，视力无任何异常，也无全色盲的其它并发症。在物体颜色深且鲜明时，则能够分辨；若颜色浅而不饱和时，则分辨困难。患者也少见。 6部分色弱 有红色弱（第一色弱）、绿色弱（第二色弱）和蓝黄色弱（第三色弱）等，其中红绿色弱较多见，患者对红、绿色感受力差，照明不良时，其辨色能力近于红绿色盲；但物质色深、鲜明且照明度佳时，其辨色能力接近正常。,图片：红绿色盲者及红绿色弱者大多能读成，但全色弱者及正常者则大多都读不出来。,色盲症的治疗,穴位与指压法： 指压位于眼球正中央下2厘米处的“四白”，能提高眼睛机能。指压时，一面吐气一面用食指强压6秒钟。指压时睁眼指压和闭眼指压均可。 睁眼指压时，能明确判断色彩，闭眼指压时，能治疗视力异常、假性近视。如果是患有强烈色彩异常的话，应重点的强压眼下。不断进行这种指压的话，会逐渐祛除色觉异常。早上在洗脸镜前不妨指压一次，女性以夜间卸装后指压为宜。 色盲矫正镜-矫正色盲的有效途径 ：色盲矫正镜的原理，为根据补色拮抗，在镜片上进行特殊镀膜，产生截止波长的作用，对长波长者可透射，对短波长者发生反射。戴色盲眼镜，可使原来色盲图本辨认不清的变为能正确辨认。达到矫正色觉障碍的效果。 色盲矫正镜分隐形眼镜式和普通宽架式 ：菲士康色盲矫正隐性眼镜对红色盲和绿色盲均有卓著的矫正效果，是目前市场上表现最优秀的色盲矫正隐形眼镜。,原子论,古希腊原子论,原子的数目是无穷的，它们之间没有性质的区别，只有形状、体积和序列的不同。运动是原子固有的属性。原子永远运动于无限的虚空之中，它们互相结合起来，就产生了各种不同的复合物。原子分离，物体便归于消灭。他甚至认为人的灵魂也是由原子构成的，但那是最精细的原子；当构成灵魂的原子分散时，生命灭亡了，灵魂也就消失了。将他的认识论建立在这样一个假定之上，即构成事物的原子群不断地流射出事物的影像，这些影像作用于人的感官和心灵，便产生了人的感觉和思想。,原子论影响之一：德谟克利特,德谟克利特他肯定了人们的感觉和思想是客观世界的反映，这是唯物论的反映论。但是，他把感性认识和理性认识看成是两种不同的影像作用于不同的认识器官的结果，因此认识似乎是一次完成的；这就把感性认识与理性认识割裂开来，否定了前者到后者的飞跃。,近代原子论,西方文艺复兴后，自然科学的研究日益受到人们的广泛重视，以牛顿力学体系的建立为标志，自然科学进入了一个辉煌的发展时期。由于法国学者伽森第等人的努力，德谟克利特等人的原子论在17世纪得以复活。然而，此时原子论者感兴趣的问题已经不是设想如何组成世界，而是如何在原子论的基础上建立起物理学和化学的基本理论。受到当时力学思维盛行的影响，笛卡尔否认原子的不可分割性，他认为最初的宇宙由大小相同的粒子组成，这些粒子沿封闭曲线形成旋涡，结果造成今天的宇宙基本上由三种不同的粒子组成，这些粒子的性质可由质量、速度和运动的量等进行定量的描述。博斯科维奇则试图以没有大小、只有力学作用的原子模型来说明所有已知的物理现象，这为后来的气体分子运动论打下了基础。,近代原子论,然而大多数科学家对原子论的主要兴趣是在化学方面，他们认为原子本身不可发生改变，原子在被纳入更大的单元时，只是采取简单的并列方式。塞诺特已经清楚地区分了基本原子和经过组合而成的原子。波义耳遵循同样的思路，认识到组合而成的原子是以化学意义上的基本粒子的方式起作用。他在1661年出版了化学史上非常著名的怀疑派的化学家一书，用气体是像小弹簧似的粒子的聚集体的概念来解释气体的各种物理现象。,原子论影响之二：道尔顿,在近代原子论的建立中，英国伟大的科学家道耳顿做出了不可磨灭的贡献，他通常被看成是科学原子论之父。他把波义耳、拉瓦锡的研究成果，即化学元素是那种用已知的化学方法不能进一步分析的物质，同原子论的观点结合起来。他提出，有多少种不同的化学元素，就有多少种不同的原子；同一种元素的原子在质量、形态等方面完全相同。他还强调查清原子的相对重量以及组成一个化合物“原子”的基本原子的数目极为重要。关于原子组成化合物的方式，道耳顿认为这是每个原子在牛顿万有引力作用下简单地并列在一起形成的。在化学反应后，原子仍保持自身不变。尽管现代科学的发展在一定程度上修正了原子本身的物理不可分和万有引力将原子连接在一起的观点，但是道耳顿对原子的定义却被广泛地接受下来。因而道尔顿的原子论是真正科学的原子学说。,原子论,1799年10月21日，道尔顿报告了他的化学原子论，并且宣读了他的第二篇论文第一张关于物体的最小质点的相对重量表。道尔顿的理论引起了科学界的广泛重视。他应邀去伦敦讲学，几个月后又回到曼彻斯特继续进行测量原子量的工作。有些时候，道尔顿也遇到一些困难。有些物质被氧化后生成不同的氧化物，这是一种难解释的现象，当然前人已经进行了分析化验，为了进行计算，道尔顿就只能利用这些结果；有时他在原始文献中发现的结果只是由一位科学家侧得的，为了保证可靠性，道尔顿就再做一次分析。道尔顿所得出的原子量有很多是不准确的，但实际上他所计算出来的正是今天所谓的当量。例如他把氧的原子量确定为7而不是16。,原子论,1804年以后，道尔顿又对甲烷和乙烯的化学成分进行分析实验，他发现，甲烷中碳氢比是4.3:4;而乙烯中碳氢比是4.3:2。他由此推出碳氢化合的比例关系，并发现了倍比定律：相同的两种元素生成两种或两种以上的化合物时，若其中一种元素的质量不变，另一种元素在化合物中的相对重量成简单的整数比。道尔顿认为倍比定律既可以看作是原子论的一个推论，又可以看作是对原子论的一个证明。 1807年，汤姆逊在它的化学体系一书中详细的介绍了道尔顿的原子论。第二年道尔顿的主要化学著作化学哲学的新体系正式出版。书中详细记载了道尔顿的原子论的主要实验和主要理论。自此道尔顿的原子论才正式问世。 在科学理论上，道尔顿的原子论是继拉瓦锡的氧化学说之后理论化学的又一次重大进步，他揭示出了一切化学现象的本质都是原子运动，明确了化学的研究对象，对化学真正成为一门学科具有重要意义，此后，化学及其相关学科得到了蓬勃发展；在哲学思想上，原子论揭示了化学反应现象与本质的关系，继天体演化学说诞生以后，又一次冲击了当时僵化的自然观，为科学方法论的发展、辩证自然观的形成以及整个哲学认识论的发展具有重要意义。,原子论,原子论：化学中的新时代是随着原子论开始的。1808年继承古希腊朴素原子论和牛顿微粒说，提出原子学说，其要点：（1）化学元素由不可分的微粒原子构成，它在一切化学变化中是不可再分的最小单位。比如氢气在和氧气发生反应时参加的最小微粒是氢原子和氧原子 （2）同种元素的原子性质和质量都相同，不同元素原子的性质和质量各不相同，原子质量是元素的基本特征之一。（3）不同元素化合时，原子以简单整数比结合。,定量,定量,道尔顿在化学方面提出了定量的概念，总结出质量守恒定律、定比定律和化合量（当量）定律。在此基础上，1803年又发现了化合物的倍比定律，提出了元素的原子量概念，并制成最早的原子量表。,单位：道尔顿,单位：道尔顿,人们为了纪念道尔顿，以他的名字作为原子质量单位（Dalton，Dal，Da，D）。 定义为碳12原子质量的1/12，1D=1/N g，N为阿伏伽德罗常数。 对分子来说，一个分子的质量，用道尔顿单位表示时，其值相当于分子量。但分子量为该物质的一分子的质量与C12原子的质量的1/12之比，是无量纲数。 在生物化学、分子生物学，蛋白组学以及遗传学中经常用D或KD，蛋白质是大分子，所以常用kDa（千道尔顿）来表示。,道尔顿 分压定律,道尔顿分压定律,在任何容器内的气体混合物中，如果各组分之间不发生化学反应，则每一种气体都均匀地分布在整个容器内，它所产生的压强和它单独占有整个容器时所产生的压强相同。也就是说，一定量的气体在一定容积的容器中的压强仅与温度有关。例如，零摄氏度时，1mol 氧气在22.4L 体积内的压强是101.3kPa 。如果向容器内加入1mol 氮气并保持容器体积不变，则氧气的压强