ทฤษฎีอะตอม - นั่นคือความเชื่อที่ว่าสสารทั้งหมดประกอบด้วยองค์ประกอบเล็ก ๆ แบ่งแยกไม่ได้ - มีรากที่ลึกมาก อย่างไรก็ตามมันไม่ได้รับการยอมรับทางวิทยาศาสตร์จนถึงศตวรรษที่ 19 เมื่อวิธีการตามหลักฐานเริ่มเผยให้เห็นว่าแบบจำลองอะตอมมีลักษณะอย่างไร
ในเวลานี้ John Dalton นักเคมีชาวอังกฤษนักอุตุนิยมวิทยาและนักฟิสิกส์ได้เริ่มการทดลองหลายแบบซึ่งจะทำให้เขาเสนอทฤษฎีเกี่ยวกับการจัดเรียงของอะตอมซึ่งหลังจากนั้นจะเป็นที่รู้จักในชื่อ Atomic Theory Theory Theory สิ่งสำคัญของฟิสิกส์และเคมีสมัยใหม่
นอกเหนือจากการสร้างแบบจำลองสำหรับการโต้ตอบของอะตอมจอห์นดัลตันยังให้เครดิตกับการพัฒนากฎหมายเพื่อทำความเข้าใจว่าก๊าซทำงานอย่างไร ในเวลานี้จะนำเขาไปสู่การสรุปสิ่งต่าง ๆ เกี่ยวกับวิธีการที่อะตอมมีการโต้ตอบน้ำหนักของอะตอมและการออกแบบกฎหมายที่สร้างทฤษฎีอะตอมเป็นวินัยทางวิทยาศาสตร์
กฎหมายแก๊สของดัลตัน:
ดาลตันเกิดขึ้นกับทฤษฎีอะตอมของเขาซึ่งเป็นผลมาจากการวิจัยเรื่องแก๊ส สิ่งนี้เริ่มขึ้นในปี 1800 เมื่อดัลตันกลายเป็นเลขานุการของสมาคมวรรณกรรมและปรัชญาแมนเชสเตอร์ ในขณะนั้นดัลตันเริ่มส่งเรียงความเรียงความที่ระบุการทดลองของเขาเกี่ยวกับรัฐธรรมนูญของก๊าซผสมรวมถึงแรงดันไอน้ำและไอระเหยอื่น ๆ ที่อุณหภูมิแตกต่างกันในการระเหย และการขยายตัวทางความร้อนของก๊าซ
ในบทความของเขาดัลตันอธิบายการทดลองที่เขาพยายามสืบหาแรงดันไอน้ำที่จุดต่าง ๆ ระหว่าง 0 ถึง 100 ° C (32 และ 212 ° F) ดัลตันสรุปว่าการแปรผันของแรงดันไอน้ำสำหรับของเหลวทั้งหมดนั้นเทียบเท่ากับการแปรผันของอุณหภูมิและไอเดียวกันของแรงดันที่กำหนดตามการสังเกตของเขาเกี่ยวกับของเหลวหกชนิดที่แตกต่างกัน
นอกจากนี้เขายังสรุปว่าของเหลวยืดหยุ่นทั้งหมดภายใต้แรงดันเดียวกันขยายตัวเท่ากันเมื่อนำความร้อนมาใช้ นอกจากนี้เขาสังเกตว่าสำหรับการขยายตัวของปรอทใด ๆ (เช่นสังเกตการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโดยใช้ปรอทวัดอุณหภูมิ) ว่าการขยายตัวของอากาศที่สอดคล้องกันนั้นมีสัดส่วนน้อยลงอุณหภูมิก็จะสูงขึ้น
สิ่งนี้กลายเป็นพื้นฐานของกฎของดัลตัน (กฎของแรงกดดันบางส่วนของดัลตัน) ซึ่งระบุไว้ว่าในส่วนผสมของก๊าซที่ไม่ทำปฏิกิริยาความดันรวมที่ออกแรงจะเท่ากับผลรวมของแรงกดดันบางส่วนของก๊าซแต่ละตัว
ทฤษฎีอะตอมของ Dalton:
ในการวิจัยครั้งนี้เป็นก๊าซดาลตันยังค้นพบว่าก๊าซบางชนิดสามารถรวมกันได้ในสัดส่วนที่แน่นอนแม้ว่าสารประกอบสองชนิดที่ต่างกันจะมีองค์ประกอบร่วมกันหรือกลุ่มองค์ประกอบเดียวกัน
การทดลองเหล่านี้สร้างขึ้นจากทฤษฎีสองทฤษฎีที่เกิดขึ้นใกล้ถึงปลายศตวรรษที่ 18 ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี กฎข้อแรกคือกฎการอนุรักษ์ของมวลซึ่งสูตรโดย Antoine Lavoisier ในปี ค.ศ. 1789 ซึ่งระบุว่ามวลรวมในปฏิกิริยาทางเคมียังคงไม่เปลี่ยนแปลง - กล่าวคือสารตั้งต้นมีมวลเท่ากับผลิตภัณฑ์
ข้อที่สองคือกฎของสัดส่วนที่แน่นอนซึ่งได้รับการพิสูจน์โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส Joseph Louis Proust ในปี ค.ศ. 1799 กฎหมายฉบับนี้ระบุว่าหากสารประกอบถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบจากนั้นมวลขององค์ประกอบจะมีสัดส่วนเดียวกันเสมอ ของปริมาณหรือแหล่งที่มาของสารต้นฉบับ
การศึกษากฎหมายเหล่านี้และการสร้างมันขึ้นมาดัลตันได้พัฒนากฎหมายของเขาในหลาย ๆ ด้าน กฎหมายฉบับนี้ระบุว่าหากองค์ประกอบสองอย่างสามารถรวมกันเป็นรูปแบบของสารประกอบที่เป็นไปได้แล้วอัตราส่วนของมวลขององค์ประกอบที่สองซึ่งรวมกับมวลคงที่ขององค์ประกอบแรกจะเป็นอัตราส่วนของจำนวนเต็มเล็กน้อย
กล่าวอีกนัยหนึ่งองค์ประกอบรวมกันที่ระดับอะตอมในอัตราส่วนคงที่ซึ่งแตกต่างกันตามธรรมชาติของสารประกอบที่รวมกันเนื่องจากน้ำหนักอะตอมเฉพาะของพวกเขา การค้นพบนี้กลายเป็นพื้นฐานของกฎหมายหรือแบบจำลองอะตอมของดัลตันซึ่งมุ่งเน้นไปที่ทฤษฎีบทพื้นฐานห้าประการ T
สถานะที่องค์ประกอบในสถานะที่บริสุทธิ์ประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่าอะตอม อะตอมของธาตุเฉพาะนั้นเหมือนกันหมดไปจนถึงอะตอมสุดท้าย อะตอมของธาตุต่าง ๆ สามารถบอกได้ด้วยน้ำหนักอะตอม อะตอมของธาตุนั้นรวมตัวกันเพื่อสร้างสารประกอบทางเคมี และอะตอมนั้นไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ในปฏิกิริยาทางเคมีมีเพียงการจัดกลุ่มเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง
ดัลตันยังเชื่อว่าทฤษฎีปรมาณูสามารถอธิบายได้ว่าทำไมน้ำดูดซับก๊าซต่าง ๆ ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน - ตัวอย่างเช่นเขาพบว่าน้ำดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ดีกว่าดูดซับไนโตรเจน ดาลตันตั้งสมมติฐานว่าสิ่งนี้เกิดจากความแตกต่างของมวลและความซับซ้อนของอนุภาคของก๊าซ
ในความเป็นจริงมันเป็นข้อสังเกตที่เชื่อกันว่าเป็นครั้งแรกที่ดัลตันบอกใบ้ถึงการดำรงอยู่ของอะตอม ในกระดาษที่ระบุการดูดซับก๊าซในน้ำซึ่งเผยแพร่ครั้งแรกใน 1,805 เขาเขียนว่า:
“ ทำไมน้ำถึงไม่ยอมรับปริมาณของก๊าซทุกชนิดเหมือนกัน? คำถามนี้ฉันได้พิจารณาอย่างถูกต้องแล้วและถึงแม้ว่าฉันจะไม่สามารถตอบสนองตัวเองได้อย่างสมบูรณ์ฉันเกือบจะโน้มน้าวใจว่าสถานการณ์นั้นขึ้นอยู่กับน้ำหนักและจำนวนของอนุภาคสุดท้ายของก๊าซหลายชนิด.”
ดาลตันเสนอว่าองค์ประกอบทางเคมีแต่ละอย่างประกอบด้วยอะตอมของชนิดที่เป็นเอกลักษณ์และแม้ว่าพวกเขาจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงหรือทำลายโดยวิธีทางเคมีพวกเขาสามารถรวมกันเพื่อสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น (เช่นสารประกอบทางเคมี) นี่เป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกของอะตอมตั้งแต่ดาลตันถึงข้อสรุปของเขาโดยการทดลองและการตรวจสอบผลลัพธ์ในลักษณะเชิงประจักษ์
น้ำหนักดัลตันและอะตอม:
ดาลตันยังเริ่มศึกษาน้ำหนักอะตอมตามอัตราส่วนมวลซึ่งรวมเข้าด้วยกันกับอะตอมไฮโดรเจนที่ใช้เป็นมาตรฐาน อย่างไรก็ตามดัลตันถูก จำกัด ด้วยความหยาบคายของเครื่องมือในห้องปฏิบัติการของเขาและความจริงที่ว่าเขาไม่ได้คิดว่าอะตอมขององค์ประกอบบางอย่างมีอยู่ในรูปแบบโมเลกุลเช่นออกซิเจนบริสุทธิ์ (O2).
นอกจากนี้เขายังเชื่อว่าสารประกอบที่ง่ายที่สุดระหว่างองค์ประกอบสองอย่างนั้นเป็นอะตอมเดียวต่อกัน นี่เป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดในวิธีที่เขาคิดว่าสูตรทางเคมีของน้ำคือ HO ไม่ใช่ H2ทุม
ในปี 1803 ดัลตันนำเสนอรายการน้ำหนักอะตอมสัมพัทธ์เป็นครั้งแรกของเขาสำหรับสารหลายชนิด บทความนี้ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1805 แต่เขาไม่ได้พูดถึงวิธีการที่เขาได้รับตัวเลขเหล่านี้ ในปี 1807 วิธีการของเขาถูกเปิดเผยโดยคนรู้จักโทมัสทอมสันในหนังสือเรียนของทอมสันฉบับที่สาม ระบบเคมี. ในที่สุดดัลตันตีพิมพ์บัญชีเต็มในตำราเรียนของเขาเอง ระบบปรัชญาเคมีแบบใหม่ใน 2351 และ 2353
ข้อบกพร่องทางวิทยาศาสตร์:
ข้อบกพร่องหลักในทฤษฎีของ Dalton - กล่าวคือการดำรงอยู่ของทั้งโมเลกุลและอะตอม - ได้รับการแก้ไขในหลักการในปี 1811 โดย Amedeo Avogadro Avogadro เสนอว่าปริมาตรเท่ากันของก๊าซสองชนิดใดที่อุณหภูมิและความดันเท่ากันจะมีโมเลกุลจำนวนเท่า ๆ กัน กล่าวอีกนัยหนึ่งมวลของอนุภาคของก๊าซจะไม่ส่งผลกระทบต่อปริมาตรที่มันมีอยู่
กฎหมายของ Avogadro ทำให้เขาสามารถสรุปลักษณะไดอะตอมมิกของก๊าซหลายชนิดโดยการศึกษาปริมาตรที่พวกมันตอบสนอง ดังนั้น Avogadro จึงสามารถเสนอการประมาณค่าที่แม่นยำมากขึ้นของมวลอะตอมของออกซิเจนและองค์ประกอบอื่น ๆ และทำให้ความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างโมเลกุลและอะตอม อนิจจาการค้นพบเหล่านี้และอื่น ๆ ทั้งทฤษฎีที่ขัดแย้งและขัดเกลาของดัลตัน
ยกตัวอย่างเช่นนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าอะตอมซึ่งครั้งหนึ่งเคยคิดว่าเป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสสารสามารถแบ่งย่อยเป็นอนุภาคขนาดเล็กได้ และในขณะที่ดาลตันรู้สึกเหมือนเป็นอะตอมเดี่ยวโดยที่ไม่มีการแยกระหว่างประจุบวกประจุลบและประจุเป็นกลางการทดลองถัดไปโดยเจเจ ทอมสัน, เออร์เนสต์รูเทอร์ฟอร์ดและนีลส์บอร์เปิดเผยโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับอะตอม
ทฤษฎีเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบในภายหลังโดยการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เรารู้ด้วยว่าน้ำหนักอะตอมเป็นผลผลิตของโครงสร้างของอะตอมเอง ดังนั้น Atomic Model ของ Dalton ในรูปแบบที่บริสุทธิ์ที่สุดจึงถือว่ามีผลใช้ได้เฉพาะปฏิกิริยาทางเคมีเท่านั้น อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้ลดทอนการมีส่วนร่วมของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่
ก่อนเวลาของเขาอะตอมนั้นน้อยกว่าสิ่งก่อสร้างทางปรัชญาที่สืบทอดมาจากสมัยโบราณ งานที่ก้าวล้ำของ Dalton ไม่เพียง แต่ทำให้ทฤษฎีเป็นจริง แต่นำไปสู่การค้นพบอื่น ๆ เช่นทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein และทฤษฎีควอนตัมของ Planck - สองสาขาการศึกษาที่เป็นพื้นฐานของความเข้าใจสมัยใหม่ของจักรวาล
เราได้เขียนบทความที่น่าสนใจมากมายเกี่ยวกับทฤษฎีอะตอมที่นี่ที่นิตยสารอวกาศ นี่คือหนึ่งในจำนวนอะตอมในจักรวาลส่วนต่าง ๆ ของอะตอมคืออะไรใครเป็นประชาธิปไตยหรือแบบจำลองอะตอมของ Bohr และพุดดิ้งแบบพลัมคืออะไร
หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแบบจำลองของ Dalton ลองอ่านบทความจาก Central Queensland University เกี่ยวกับแบบจำลอง Atomic ของ Dalton
นักดาราศาสตร์ได้บันทึกเรื่องราวที่น่าสนใจมากมายในเรื่องนี้ ตรวจสอบพวกเขาออกตอนที่ 138: กลศาสตร์ควอนตัมตอนที่ 378: รัทเธอร์ฟอร์ดและอะตอมและตอนที่ 392: โมเดลมาตรฐาน - แนะนำ
