道尔顿-科学原子论的提出者

1、文档编码 : CG2L6B10O8B10 HE4K10R9B10K10 ZC3L10B2I4P3道尔顿科学原子论的提出者道尔顿科学原子论的提出者英国化学家道尔顿把古代恩辨、模糊的原子假说开展为科学的原子理论,为近代化学的开展奠定了重要的根底；伟大革命导师恩格斯誉称他为近代化学之父；道尔顿是怎样攀登上科学顶峰呢？他自己是这样答复的：如果我比我四周的人获得更多的成就的话,那主要- 不,我可以说,几乎单纯地- 是由于不懈的努力；一些人比另外一些人获得更多的成就,主要是由于他们对放在他们面前的问题比起一般人能够更加用心和坚持,而不是由于他的天赋比别人高多少；这是道尔顿的切身体会,也是他成功的体会总结；

2、我们从他为科学真理奋斗一生的经受中,这段名言；自学成才的道路可以更深刻地懂得道尔顿的道尔顿是依 * 不懈的努力而自学成才的；1766 年 9 月 6 日,道尔顿产生在英格兰北部一个穷乡僻壤；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学校读书；刚读完小学,就因家境困难而辍学；但是他喜爱读书,在于农活的空隙仍坚持自学； 他的勤奋好学的态度得到村里一个叫鲁宾逊的亲戚的赞扬； 鲁宾逊主动地利用晚上时间来教他数学和物理；到了 15 岁时,道尔顿的学识已有很大提高,于是他离家来到邻近的肯达尔镇上,在他表兄任校长的教会学校里担 第 2

3、页任助理老师；在这所学校里,他仍然坚持一边努力工作,一 边发愤读书,无论是数学、自然科学,仍是哲学、文学的书籍,他都广泛涉猎；据说在这所学校的12 年中,他读的书比以后 50 年的仍多；正是这种勤奋学习为他当时的教学和 以后的科研奠定了坚实的根底；在肯达尔镇,有个名叫约翰 豪大的盲人学者,他 2 岁时患 天花而失明；他靠着坚强的毅力和出众的才智,通过自学先 后把握了拉丁文、希腊文和法文,仍获得了数学、天文、医 学、植物、学等学科的丰富学问,成为远近著名的学者；道 尔顿从他的身上找到了学习的典范,主动登门拜豪夫为师,跟他学习数学、哲学和拉丁文、希腊语；1793 年,道尔顿经豪夫举荐,来到了曼彻斯

4、特,受聘于一所新学院担任数学和物理学讲师；后来他仍开设了化学课程,系统地学习化学学问是从这里开头的；在学习中,道尔顿有 一种宝贵的韧劲；上学校时,每当遇到较难的运算题,他总 是坚持要把难题解出；为此当同学们部放学回家了,他却常 常端坐在教室里,埋头解题；在鲁宾逊的感染下,他很早就 开头进行气象观测；在肯达尔,蒙夫的指导又使他把握了记 录气象日记,从 21 岁时,道尔顿记气象日记,坚持了整整 57 年；直到临终的前一天,他仍登记了一段气象观看；就是 这股学习的韧劲使他攻下了一个又一个的学习难关；虚心地 求教和不倦地自学最终使道尔顿成为一位学问渊博的学者；第 3 页科学征递上的攀登曼彻斯特是英国产

5、业革命中兴起的纺织工业中心之一,也是新兴的资产阶级和无产阶级的重要活动堡垒；一些来自中下阶层的新型科学家、企业家、 商人、工程师、 医生及文学家、哲学家自发地组织了以提倡科学和工艺为宗旨的民间科学团体 - 曼彻斯特文学与哲学学会；他们定期聚会, 宣读论文,争辩自然科学、哲学、文学、民法、商业及各种工艺问题,思想很活泼；在产业革命中作出突出奉献的一些企业家、科 学家、思想家都参加到这一学会中来,学会实际上成为产业 革命的参谋部；道尔顿到曼彻斯特后不久,很快参加了这一 学会的活动；他的争辩成果大部在这个学会的例会上宣读,这个学会的刊物发表了他多达百余篇的论文,道尔顿的科研活动与该学会有着亲热的联系

6、；由于他学识渊博, 待人诚恳,作风淳朴,大家都很敬重他, 1808 年推选他为学会的副会长,1817 年任会长,直到他去世；道尔顿在曼彻斯特发表的第一篇论文,不是气象问题,也不 是物理问题,而是一篇关于色盲的争辩文章；说起来,事出 偶然； 圣诞节时道尔顿为母亲买了一双深蓝色的袜子表示自 己对老人的孝敬；当他送给母亲时,母亲却厉声责问他,为 什么买一双红色袜子；依照当地宗教习俗,妇女禁忌红色；对此他经过认 由此道尔顿才发觉自己的辨色才能与众不同；真的调查, 发觉他哥哥也和他一样,第 4 页具有不正常的辨色才能,另有一些人也具有这一病症；为此他撰写了论文,提出人类中存在着色盲这一病症；道尔顿的这一

7、发觉引起了社会公众的重视,所以在英国将色盲常称为道尔顿症；学识的增加, 使道尔顿感到要深化争辩,解决几个科学难题,必需付出更多的时间和精力；为此,1799 年他坚决地辞去了 学院的繁忙教职,从曼彻斯特文学和哲学会借了一间工作 室,又在工作室邻近租了一间简洁的民房,开头他清贫的以 科研为主的新生 活；据他的房东介绍说：道尔顿的生活很 有规律,几乎每天都是,早餐前先去试验室升火,吃完早餐 后即开头工作,始终干到午餐时才出来；吃罢午餐又连续进试验室工作,始终忙到晚上9 点,晚餐后稍作休息,就进住房读书至夜半；这种生活就象时钟运转一样有规律, 午夜方眠,早晨即起 成为道尔顿勤奋治同学活的真实写照；功夫

8、不负有心人；勤奋的学习,刻苦的钻研,使道尔顿在攀登科学的山路上取得了一个又一个的成果；长期以来对气象观测和对大气各种问题的思索很自然地引导他去争辩气体的 物理性质；他用自己亲自动手设计制作的各种器具认真地考察了大气、水蒸气等多种气体和蒸发、压缩、膨胀等物理现象,仍对大 气的组成、混和气体的状态、气体的扩散、气体在水中的溶解等问题作了试验争辩；从1301 年起,他间续地完成了 关于极光 、 关于气压计 、论降雨 、 关于温度计 、 混和第 5 页气体的组成 、 论水蒸气的力 、 论蒸发 、 论气体受热膨胀 等论文；其中最突出的成果是,他在 论气体受热膨胀的论文中清楚地提出了气体的热膨胀定律：任何

9、气体每上升确定温度时发生的体积膨胀是相同的,在同一时期,法国化 学家盖 吕萨克也提出了气体的体积随温度而转变的这一 定律,所以现在人们常称气体热膨胀定律为道尔顿一盖,吕 萨克定律,此后不久,道尔顿又进一步地提出了著名的混和 气体的分压定律,混和气体的压力等于各组分在同样条件下所具有的压力之和；这些对气体物理性质的试验争辩成果又引导道尔顿去攀登科学险途的新顶峰；科学原子论的提出通过气象观测和对气体物理性质的争辩,道尔顿常摸索这么一个问题：为什么复合的大气,或者由两种或更多种弹性流 体气体组成的混和物竟能在外观上构成一种均匀体？他 决心说明常见的自然现象；他曾假定各种物质气体都是由同样大小的微粒构

10、成；混 和气体的分压定律说明一种气体的微粒能均匀地分布在另 一种气体的微粒之中；气体的扩散也是类似的物理过程；由 此道尔顿认为,物质的微粒结构是存在的,这些质点或许是 大小了,即便接受显微镜也无法看到；这时他想起了公元前古希腊哲学家提出的原子假设,来称呼这种微粒；于是他选择了原子这一名词第 6 页牛顿在他的力学理论中,指出在物质微粒的运动中,同性相 斥,异性相吸；依据这一思想,道尔顿假设在混和气体中,一类气体的原子并不排斥另一类气体的原子,仅仅是同类原 子相互排斥；那么怎样证明气体原子的存在呢？道尔顿认 为,必需去测定各种原子的相对质量和不同原子合成新粒子 的组成；当时化学家在气体化合物的化学

11、反响中,为道尔顿的争辩供应了一些试验数据,种原子的相对质量的需要,但是仍远远中意不了他运算各 为此道尔顿作了一些大胆的假设和推理；第一他从物理学的角度动身,假定相同体积的气体在同温同压下, 含有相同数目的原子；假设这一假定能成立,他便可以通过测量相对的蒸汽密度来换算气体原子的相对 质量；但是,他在氧气、氢气合成水的试验中发觉,水的蒸气密度反而小于氧气的蒸气密度；法来测算原子相对质量行不通；于是他疑心接受蒸气密度用现在的观点来看,只要把道尔顿测定的微粒由原子改为分子就对了,惋惜道尔顿当时没有这种熟识； 接受物理学的试验方法行不通,道尔顿转向了化学；依据水由 35 份氧和 15 份氢组成的试验结果

12、,得到了氧和氢化合的质量比；又由氨气的分析得到了氮和氢化合的质量比；有了这些质量比仍不够,仍必需知道化合物的微粒究竟由几个原子组成,才能换算出原子的相对质量；对此道尔顿提出了由 原子构成微粒分子的根本原那么；两种元素 A 和 B 间,第 7 页假设只存在一种化合物,其分子为 AB假设存在两种化合物,其分子为 AB、ABB或 AAB；假设存在三种时,可能是 AB、AA或 ABB.,在这样的规定下,他以氢原 子量作为基准,利用化学家对一些物质的分析结果,换算出一批原子的相对质量,这就是世界上第一张原子相对质量表,记载在 1803年 9 月 6 日道尔顿的日记中,这一天恰好是道尔顿 37 岁的生日,

13、因而更富有意义；1803 年 10 月,在曼彻斯特文学和哲学学会的一次活动中,道尔顿第一次表达了他的原子论；点: 他的根本观点可归纳为三1元素是由特殊微小、不行再分的微粒- 原子组成,原子在一切化学变化中不行再分,并保持自己的特殊性质；2同一元素全部原子的质量、性质都完全相同；不同元素的原子质量和性质也各不相同,根本特点之一；原子质量是每一种元素的3不同元素化合时,原子以简洁整数比结合；尽管道尔顿提出的原子论被后人发觉存在许多错误,但是他关于原子的描述、原子量的运算是项意义深远的开创性工作,第一次把纯属臆测的原子概念变成一种具有确定质量的、可以由试验来测定的物质实体；在他阐述他的原子论的过程中

14、,他又发觉和他原子理论相吻合的一个试验事实：当甲乙两元素能化合生成几种不同的化合物时,那么在这些化第 8 页合物中与确定质量的甲元素相化合的各乙元素的质量多互 成简洁的整数比；例如一氧化碳和二氧化碳中,与同量碳化合的氧,其质量之比为1：2；氧的氮化物、沼气甲烷和成油气乙烯 等也都显现此规律；于是道尔顿第一个提出 了表述这一规律的倍比定律；倍比定律来自试验,很快为大 家所懂得和接受,固而成为原子理论的试验论据之一；不朽的业绩,光线的形象 1804 年夏天,当时在英国已颇出名气的化学家托马斯 汤姆 逊拜望了道尔顿；道尔顿向他介绍了自己的原子论,汤姆逊极为饮赏,他抓紧时间,在1807 年出版的他所著

15、的.化学体系.一书中,宣扬了道尔顿的原子论,从而使这一理论为其 他化学家所熟识；道尔顿自己的著作.化学哲学新体系.在 1808 年才间续问世；这一名著分两卷,第一卷又分上下两册；在第一卷上册中,他主要论述了物质的结构,详尽地说明白原子论的由来和开展,包括他关于原子论的根本观点；第一卷下册于 1810 年出版,它的内容主要是结合化学试验的事实,运用原子理论对一些元素和化合物的组成、性质作介绍； 其次卷直到1827年才出版, 它重点表达金属氧化物、把原子论的思想作了进一步的开展；硫化物以及合金的性质,最早提出原子论的一是古希腊哲学家德模克利特公元前 476 一 370,他认为物质是由许多微粒组成的

16、,这些微粒叫第 9 页原子,意思是不行分割,许多后人都接受了德模克利特的观 点,但是他们的假定只是凭想像并无试验依据；近代科学巨人牛顿也是一位原子论者,但他笔下的原子乃是一些大小不同而本质相同的微粒；道尔顿的原子论就不一样,他认为相 同元素的原子形状和大小都一样,不同元素的原子那么不 同,每种元素的原子质量都是固定不变的,原子量是元素原 子的根本特点；相比之下,可以发觉道尔顿的原子论有了本 质的开展；道尔顿原子论所提出的新概念和新思想,很快成为化学家们解决实际问题的重要理论；第一用它清楚地说明白当时正被运用的定比定律、当量定律；同时这一理论使众多的化学现象得到了统一的说明；特殊是原子量的引入,

17、原子质量是化学元素根本特点的思想,引导着化学家把定量争辩与定性研究结合起来,从而把化学争辩提高到一个新的水平；革命导师恩格斯评判说, 在化学中,特殊感谢道尔顿发觉了原子论,已到达的各种结果都具有了秩序和相对的可 * 性,已经能够有系统地, 差不多是有方案地向仍没有被战胜的领域进攻,可以和方案周密地围攻一个堡垒相比； 道尔顿的原子论不仅在英国化学界,而且在整个科学界引起了重视和推崇；1816 年法国科学院选道尔顿为外国通讯院士；1822 年在没有征求道尔顿本人看法的情形下,英国皇家学会增选他为会员；其后他先后被聘为柏林科学院名誉院第 10 页士、莫斯科自然科学爱好者协会名誉会员、慕尼黑科学院名 誉院士；对此道尔顿没有丝毫爱好,他仍然象过去一样,将 自己的热忱和精力奉献给科学,连续从事原子论的争辩,测 定各种元素的原子量,连续过着那淳朴而紧急的隐居式生 活；道尔顿的清贫生活,特殊是那简洁的住房和艰苦的工作 条件,使慕名而来访的科学家感到意外；由于他们的大声呼 吁,英国政府才在 1833 年关怀起道尔顿的生活,准备每年 给他 150 英镑的微薄的养老金,以供他晚年生活；1837 年 4 月,他刚过70 岁,不幸中风