32. ДЖОН ДАЛЬТОН (1766–1844)

32. ДЖОН ДАЛЬТОН (1766–1844)

Джон Дальтон был английским ученым, который в начале девятнадцатого века ввел в науку теорию атома. Сделав это, он подал ключевую идею, которая с тех пор вызвала огромный прогресс в химии. Будьте уверены, он был не первым человеком, который предположил, что все материальные объекты состоят из невероятно большого числа чрезвычайно маленьких неделимых частиц, называемых атомами. Это понятие было предложено древнегреческим философом Демокритом (460–370 г.г. до н. э.?) и блестяще описано римским писателем Лукрецием (умер в 55 г. до н. э.) в его знаменитой поэме «О природе вещей». Теорией Демокрита (которая не была принята Аристотелем) пренебрегали в средние века. Также она почти не оказала влияния на современную науку. И все-таки несколько ведущих ученых семнадцатого века (в том числе Исаак Ньютон) придерживались сходных понятий. Но ни одна из ранних теорий атома не была описана количественно и не использовалась в научных исследованиях.

Самое главное, никто не видел связи между философскими предположениями об атомах и твердыми фактами химии. Вот когда на сцену вышел Дальтон. Он представил ясную количественную теорию, которую можно было использовать для интерпретирования химических экспериментов и точно проверить в лаборатории. Хотя терминология ученого немного отличалась от той, которой мы пользуемся теперь, Дальтон ясно выразил понятия атомов, молекул, элементов и химических соединений. Он четко пояснил, что хотя общее число атомов в мире огромно, количество их различных типов сравнительно мало. (В его книге содержится список из двадцати элементов, или видов атомов; сегодня известно немногим больше ста элементов.) Хотя различные типы атомов отличаются по весу, Дальтон настаивал, что любые два атома одного и того же вида идентичны по всем свойствам, включая массу. (Современные сложные эксперименты показывают, что в этом правиле есть исключения. Для любого химического элемента существуют два или больше типов атомов, называемых изотопами, которые слегка отличаются по массе, хотя их химические свойства почти идентичны.) Дальтон включил в свою книгу таблицу относительных весов различных типов атомов — первую подобную таблицу и ключевую часть любой количественной теории атомов.

Также Дальтон четко утверждал, что две любые молекулы одного химического соединения состоят из одинаковой комбинации атомов. (Например, каждая молекула закиси азота состоит из двух атомов азота и одного атома кислорода.) Из этого следует, что данное химическое соединение — неважно, как оно может быть получено или где найдено, — всегда состоит из одних и тех же элементов и с точно такой же пропорцией по весу. Это закон «определенных пропорций», который был экспериментально открыт Жозефом Луи Прустом несколькими годами раньше.

Дальтон так убедительно представил свою теорию, что за двадцать лет ее приняло большинство ученых. Более того, химики стали следовать программе, предложенной в книге: точное определение относительных атомных весов, анализ химических соединений по весу, определение точных комбинаций атомов, которые составляют каждый вид молекул. Успех этой программы, конечно, был ошеломляющим. Трудно переоценить важность гипотезы существования атомов. Это основное понятие в современной химии.

К тому же это еще стали неоценимым прологом к многим направлениям современной физики. Только потому, что теория атомов так часто обсуждалась раньше, Дальтон не более высокое место в этой книге.

Ученый родился в 1766 году в городке Иглсфилд в северной Англии. Его формальное обучение закончилось, когда ему было всего одиннадцать лет. В науке он был почти полностью самоучкой. Дальтон был развитым молодым человеком и в двенадцать лет сам стал учителем. Ему приходилось оставаться учителем или репетитором большую часть жизни. В пятнадцать лет он переехал в город Кендел, а в двадцать шесть — в Манчестер где он и прожил до самой смерти в 1844 году. Дальтон никогда не был женат. В 1787 году ученый увлекся метеорологией и в двадцать один год издал книгу по этой теме. Изучение воздуха и атмосферы пробудило в нем интерес к свойствам газов в целой. Проведя серию экспериментов, он открыл два важных закона управляющих поведением газов. Первый, который Дальтон представил в 1801 году, утверждает, что объем, занимаемой газом, пропорционален его температуре. (В основном он известен как закон Шарля, французского ученого, открывшего его за несколько лет перед Дальтоном, но не сумевшего опубликовать результаты своих исследований.) Второй, также представленный в 1801 году, известен как закон давления частиц. В 1804 году Дальтон сформулировал свою теорию атомов и подготовил список атомных весов. Однако его главная книга «Новая система химической философии» не выходила в свет вплоть до 1808 года. Эта книга сделала ученого знаменитым, и спустя много лет его ждала еще большая слава.

Кстати, Дальтон страдал формой цветоаномалии. Он — и это характерно для него — заинтересовался данным явлением. Ученый изучил тему и в конце концов опубликовал научную работу по цветоаномалии — первую работу в мире, написанную на эту тему!