|
>>> Перейти на полный размер сайта >>> Учебник для 10 класса Естествознание
§ 45. «Новая система химической философии» Д. ДальтонаВ основании каждой теории в естествознании
Чем отличается атомная теория Д. Дальтона от предшествующих ей вариантов атомистики? Какое влияние на последующее развитие естествознания оказали работы Дальтона? Что нового внесла атомистика Дальтона в понимание генезиса свойств веществ? Урок-лекцияУЧЕНИЕ О СОСТАВЕ ВЕЩЕСТВ. Исторически так сложилось, что учение об элементах и атомистические представления до начала XIX в. рассматривались как принципиально разные способы объяснения структуры и свойств тел. Свойства часто объясняли наличием в теле тех или иных элементарных начал, роль которых могли играть элементы Аристотеля (огонь, вода, воздух, земля), три первоначала Парацельса (ртуть, сера, соль) или какие-либо иные наборы элементарных сущностей. Сторонники же атомистических представлений связывали свойства с геометрическими и механическими характеристиками составляющих тело частиц (к примеру, с их величиной, формой, движением, с присущими им силами). Мысль Лавуазье о существовании в природе конечного числа элементов, обладающих определенной совокупностью свойств и доступных определению методами химического анализа, способствовала последующему синтезу атомистики и учения об элементах. Но для того чтобы эти два учения слились в одно, атомную теорию нужно было видоизменить. И главное, что предстояло сделать, — это найти такое свойство атома, которое бы, с одной стороны, оставалось неизменным в ходе химических реакций и агрегатных переходов, а с другой — поддавалось бы количественному экспериментальному определению. Ни форма, ни величина атомов на эту роль не подходили хотя бы потому, что их невозможно было определить экспериментально. В качестве подходящего свойства атома Д. Дальтон выбрал относительный атомный вес (в настоящее время используют термин относительная атомная масса, или просто «атомная масса»).
Джон Дальтон (1766—1844) — английский физик и химик. Работал в области метеорологии и физики газов, описал дефект зрения, известный как дальтонизм ТЕОРИЯ ДАЛЬТОНА. Все началось с метеорологии, которой Дальтон занимался всю свою сознательную жизнь, сделав около 200 ООО записей о состоянии погоды. В процессе метеорологических наблюдений он заинтересовался свойствами газов и газовых смесей, причем, обсуждая те или иные вопросы физики газов, он использовал атомистические теории, весьма распространенные в Англии еще с XVII в. В итоге к 1801 г. у него сложились следующие представления о природе газообразного состояния:
Рис. 55. Модель газа по Дальтону Для ответа на целый ряд важных вопросов (почему происходит диффузия газов; почему атмосфера не расслаивается, т. е. почему тяжелые газы не скапливаются у поверхности Земли, и т. д.) необходимо было прежде всего научиться определять состав газовой смеси; для начала — хотя бы количество кислорода в ней: без этого невозможно было экспериментально изучать изменение состава атмосферы с высотой, растворимость газов в воде и другие проблемы. Наиболее быстрым способом определения кислорода в газовой смеси, по мнению Дальтона, могла служить так называемая проба Пристли, т. е. реакции, которые в современной записи имеют вид: 2NO + O2 → 2NO2 или в присутствии воды:
В итоге Дальтон пришел к необходимости определить состав оксидов азота, а для этого надо было знать относительные атомные массы азота и кислорода. Таким образом, именно в процессе решения химической задачи о составе оксидов азота возникла задача определения относительных атомных масс. Однако, чтобы составить шкалу относительных атомных масс (Дальтон принимал массу атома водорода за единицу), нужно было знать атомные составы соединений — сколько атомов каждого элемента входит в молекулу («сложный атом», по терминологии Дальтона) данного соединения, а для того чтобы определить атомный состав соединения, надо знать его элементный состав (в процентах по массе) и... относительные атомные массы входящих в соединение атомов элементов. Круг замкнулся. Чтобы как-то выйти из создавшегося положения, Дальтон придумал правило, которое он назвал «правилом простоты». Именно придумал, потому что никаких мало-мальски веских доводов в доказательство этого правила он привести не смог, только умозрительные, вроде того что «природа действует всегда простейшим путем», «не следует увеличивать сложности без необходимости» и т. п.
Химические символы Д. Дальтона. 1810 Согласно этому правилу, если два элемента образуют только одно соединение (как, например, водород и кислород дают только воду; пероксид водорода тогда еще не был открыт), то состав его будет простейшим: АВ, т. е. вода в таком случае должна иметь состав НО, аммиак NH и т. д. Как видим, Дальтон не «угадал» состава воды и аммиака, и потому численно его шкала относительных атомных масс оказалась неверной. Но несовершенства теории Дальтона не умаляют сделанного им прорыва. Дальтон исходил в своих рассуждениях из того, что элемент — это атомы одного вида, с определенными атомными весами, а каждый атом — это атом определенного химического элемента. Иными словами, атомы различных химических элементов неодинаковы по своим свойствам и по их массам, тогда как все атомы одного и того же вещества совершенно одинаковы. Кроме того, Дальтон показал, что предложенная им атомная теория может быть не только умозрительной, но и рабочей теорией: проблему генезиса свойств веществ можно и должно связывать с атомным составом тел. Атомистические представления и представления об элементах, проделав долгую историческую эволюцию, объединились наконец в одно фундаментальное учение.
|
