그리스 철학자 데모크리토스가 제시한 원자의 개념은 수세기 동안 많은 과학자들이 공유하지 않았습니다. 그러나 1804년, 달튼 원자 모델, 그리스 원자론자들의 이론을 바탕으로 받아들여졌습니다.
Dalton의 원자 모델
원자론적 사상과 그리스 철학사상 이후, 새로운 원자론이 과학계에 알려지기까지 약 2천년의 세월이 흘렀다. 그것의 기원은 영국의 물리학자, 화학자, 기상학자이자 최초의 근대 원자론의 발기인이었던 John Dalton의 연구에 있었습니다.
달튼은 학문이 물리학에 국한되지 않고 오히려 인간의 눈으로 색을 인식할 수 없다는 연구로 널리 인정받아 온전한 과학자라 할 수 있으며, 그 덕분에 오늘날에는 Daltonism으로 알려져 있습니다.
그의 원자 모델은 당구공 모델로 알려졌으며 1804년에 발표되었습니다. Dalton은 과학 연구원이었고 그의 모델은 그가 기체에 대해 수행한 여러 실험의 결과로 결론을 내린 제품이었습니다. 그는 다음과 같은 이론의 선구자였습니다. 러더퍼드 원자 모델.
Dalton은 자신의 작업의 결론과 효과를 기초로 그리스인이 말한 원자가 실제로 존재한다는 것을 증명할 수 있었습니다. 데모크리토스의 원자론 그는 현대 물리학의 역사에서 원자의 존재에 대한 최초의 과학적 기반 이론을 확립할 수 있을 뿐이었다.
Dalton의 원자 모델의 기본 원리
Dalton의 원자 모델은 1803년과 1807년 사이에 고안된 원자의 메커니즘, 형태 및 위치에 대한 최초의 시각화된 시도였습니다.
첫 번째 가정
그는 모든 물질은 원자라고 불리는 소립자로 구성되어 있으며 분할되거나 파괴될 수 없다고 결정했습니다. 그들은 또한 화학 반응에서 생성되거나 변경될 수 없습니다.
두 번째 가정
모든 요소를 구성하는 원자는 무게뿐만 아니라 다른 특성에서도 서로 동일합니다. 따라서 모든 산소 원자는 절대적으로 동일합니다. 대신, 다른 원소의 원자는 무게에 따라 서로 다릅니다. 이 가정 덕분에 다른 원자와 Dalton에 따르면 가장 간단한 수소의 비교를 통해 상대적 원자량에 대한 지식이 생겼습니다.
세 번째 가정
원자는 어떤 종류의 화학 작용이 수행되더라도 분할될 수 없습니다. 같거나 다른 원자의 조합은 더 복잡한 화합물이나 물질을 생성하지만 항상 물질의 최소 기본 단위인 원자에서 시작합니다.
네 번째 가정
원자가 서로 결합하여 화합물을 형성하면 항상 단순하고 완전한 숫자로 표현할 수 있는 관계가 나타납니다. 원자는 나눌 수 없기 때문에 분수로 절대. 그것은 두 개의 동일한 원자(O2)로 형성된 산소 또는 두 개의 동일하고 하나의 다른 물(H2O)에서 발생합니다.
다섯 번째 가정
무작위 원소의 원자를 다른 양으로 결합함으로써 수많은 다른 화합물을 형성할 수 있습니다. 이것은 유한한 수의 원자에서 시작하여 우주의 모든 물질이 만들어졌다는 것을 설명할 수 있는 유일한 방법입니다. 이 아이디어를 예시하기 위해 탄소 원자와 두 개의 산소 원자가 화합물(CO2)을 형성하지만 각 요소 중 하나만 다른 화합물(CO)을 형성합니다.
여섯 번째 가정
모든 화합물은 두 개 이상의 다른 원소의 원자가 일정하고 단순한 방식으로 결합될 때 형성됩니다. 그러나 에 따르면 돌턴의 이론, 같은 원소의 원자는 처음에는 다른 원자가 있을 때만 서로 친화력을 나타내지 않습니다.
달튼의 법칙
이러한 가정의 결과로 다음 법칙이 공식화되었습니다.
- 모든 물질은 원자로 구성되어 있습니다.
- 확실히 알려진 모든 것은 지구와 알려진 우주 모두에서 원자로 구성됩니다. 각 요소는 원자로 구성됩니다.
- 원자는 나눌 수 없고 파괴할 수 없습니다.
- 원자는 물질의 가장 작은 입자입니다.
- 주어진 원소의 모든 원자는 동일합니다.
- 특정 원소에서 모든 원자는 동일한 질량과 동일한 특성을 갖습니다.
- 다른 원소의 원자는 질량과 속성이 다릅니다.
- 각 요소는 특성과 질량이 다른 원자로 구성됩니다.
- 화합물은 XNUMX개 이상의 서로 다른 종류의 원자의 조합으로 구성됩니다.
- 특정 화합물은 항상 같은 종류의 원자가 같은 비율로 결합되어 있습니다.
- 화학 반응은 원자의 재배열입니다.
- 화학 반응은 원자의 분리, 결합 또는 재배열의 산물입니다. 그러나 한 원소의 원자는 화학 반응의 결과로 다른 원소의 원자가 되지 않습니다.
Dalton 원자 모델의 추가 고려 사항
위에 나열된 기본 원리의 생성과 함께 Dalton은 서로 관련되어 분자를 형성하는 두 요소의 원자가 질량 보존 법칙을 준수한다고 제안했습니다. 이것은 분자에서 발견되는 원자의 수와 유형이 화학 반응에 사용되는 원소의 원자 수 및 유형과 동일함을 의미합니다.
이 이론의 또 다른 관련 진술은 배수 비율의 법칙으로, 두 원소의 두 원자가 켤레할 때 켤레는 1:1, 2:1, 2:2와 같은 정수의 비율로만 발생할 수 있습니다. , 등등. 물을 예로 들면 H2O가 2:1의 비율로 결합하는 것을 볼 수 있는데, 이는 수소 원자 XNUMX개와 산소 XNUMX개를 가지고 있음을 의미합니다.
따라서 이러한 요소의 다른 비율을 사용하여 물을 생산할 수는 없습니다. 3개의 수소 원자와 3개의 산소 원자(2:XNUMX)를 사용하여 물을 생성하는 것은 불가능합니다.
Dalton은 또한 "원자량 표"를 만들 수 있었고 그 표의 데이터를 사용하여 가장 가벼운 원소인 수소와 비교하여 원소의 무게에 따라 결정된 배열로 원소를 배치할 수 있었습니다. , 테이블의 첫 번째이며 원자 번호가 1입니다.
당구공 모델
원자가 물질의 가장 작은 입자라는 생각을 갖게 된 결과 원자를 단단하고 단단한 구체로 상상할 수 있게 되었으며, 그의 표현 중 많은 부분이 나무 구체로 만든 모형으로 만들어졌습니다. 모델명.
Dalton 이론의 일련의 추론은 두 가지 법칙을 과학적으로 만족스러운 방식으로 설명할 수 있었습니다. 즉, 반응하는 물질 사이에 비례가 고정되는 일정한 비율의 법칙과 반응하는 물질 사이의 비율이 결정되는 배수의 법칙입니다. 항상 정수로 할 것입니다.
이 공식을 통해 구성 입자의 유한 집합에서 시작하여 수많은 기본 물질의 존재를 설명하는 것도 가능했습니다. 그것은 나중에 Rutherford의 이론과 함께 개선되었습니다. 보어 원자 모델
Dalton의 원자 모델은 본질적으로 단순한 조합 모델로, 그 시대의 거의 모든 화학에 대한 해명을 제공할 수 있으며, 이를 통해 화학 분야 및 다양한 기타 과학 분야의 개발 및 미래 혁신을 위한 기반을 제공할 수 있습니다.
달튼의 실험
그들의 논리를 사용하여 원자를 개념화하는 원자론자들과 달리, Dalton은 전적으로 화학의 관점에서 수행된 원자의 존재를 증명하는 수많은 실험에 자신의 주장을 기반으로 했습니다. 가장 잘 알려진 몇 가지는 다음과 같습니다.
그는 기체 상태의 물질에 대한 실험을 수행하여 그 물질 상태의 압력 효과를 관찰하여 기체 물질을 구성하는 원자가 중단되지 않은 우연한 움직임에 있다는 결론에 도달했습니다.
그의 실험 중 일부는 화합물 분자를 만들기 위한 원소의 혼합물을 기반으로 했으며, 그 결과 주어진 화합물은 항상 같은 비율의 같은 원소로 구성되며 배수 비율의 법칙을 따른다고 주장할 수 있었습니다.
Dalton 원자 모델의 수용
Dalton의 원자론은 많은 시간을 들이지 않고도 당대의 많은 과학자들에게 널리 받아들여졌고 오늘날 원자론의 일부 부분의 기초가 되었습니다.
오늘날 과학자들은 원자가 물질의 가장 작은 입자가 아니라는 것도 알고 있지만, 알려진 바와 같이 원자에는 양성자, 중성자 및 전자와 같은 여러 종류의 더 작은 입자가 포함되어 있습니다. Dalton의 이론은 화학의 이론적 기초로 즉시 확립되었습니다.
Dalton 이론의 한계와 오류
Dalton은 모든 원소의 원자가 개별적으로 남아 있다는 가설을 가지고 있었는데, 그로 인해 그는 O2로 존재하는 순수한 산소의 경우와 같이 일부 원소에서 원자가 분자에 존재한다는 것을 깨닫지 못했습니다. 즉, 두 개의 산소 원자를 가진 같은 원소의 분자.
마찬가지로, 두 원소 사이의 가장 단순한 화합물은 항상 각각의 원자 하나라는 그의 생각은 틀렸습니다. 물의 표현이 H2O가 아니라 HXNUMXO라고 추론하게 만든 오류.
그가 실험에 사용한 장비가 매우 기초적이라는 사실 때문에 Dalton은 몇 가지 잘못된 결론을 내렸습니다. 그의 초기에 그는 산소에 5.5의 값을 주었는데, 이는 그가 참조로 사용한 수소 원자보다 5.5배 더 부피가 크다는 것을 의미합니다. 그러나 그는 그 시대의 다른 연구원들이 산소 값을 7로 주었다는 사실에도 불구하고 몇 년 후에 그 값을 수정하여 산소 값을 8로 줄 수 있었습니다.
Dalton 이론의 영향
현재의 원자론이 몇 년 전만 해도 형언할 수 없는 수준에 도달한 것은 사실이지만, 돌턴의 천재성은 그의 이론의 본질적 원리가 어떤 면에서는 여전히 유효하다는 점이다. 그러나 오늘날에는 원자가 핵 수준에서 반응에 의해 분리될 수 있다는 것이 알려져 있지만 이것이 화학 반응에 의해 원자를 분리할 수 없다는 Dalton의 진술이 더 이상 유효하지 않다는 것을 의미하지는 않습니다.
또한 오늘날에는 같은 원소의 모든 원자가 같은 질량을 가지고 있지 않다는 것도 알려져 있습니다. 동위원소는 추가 중성자를 가진 원자이며 존재하더라도 질량이 더 크다는 것을 증명하는 것이 가능했기 때문입니다. 같은 요소.
달튼의 전기
John Dalton은 6년 1766월 10일 영국에서 태어났습니다. 그의 가족은 겸손했고 그의 초기 교육은 그의 부모와 그의 마을에 있는 학교에서 받았습니다. 혈통과 집안 형편 때문에 12세에 일을 시작하여 집에서 일해야 했지만 14세에 학교에서 가르치기 시작하여 XNUMX세에 라틴어에 능하다.
Dalton은 계속해서 자신이 살았던 지역의 강사들로부터 비공식적인 가르침을 받고 가르치며 27세가 되었을 때 맨체스터의 작은 대학에서 수학 및 자연 철학 교수로 임명되어 계속해서 그 자리를 지켰습니다. 몇 년, 7년, 같은 과목의 과외 선생님이 되기로 결심할 때까지.
과학적 기여
의심할 여지 없이 그의 가장 관련 있는 공헌 중 하나는 원자에 대한 그의 이론이지만 John Dalton은 다음에 대한 연구와 실험을 수행했습니다.
- 기상학.
- 산의 높이 측정.
- 색맹, 나중에 그를 기리기 위해 Daltonism이라고 명명된 상태.
- 가스와 관련된 일부 법률.
그리고 그는 하늘의 색과 관련된 것, 심지어 영문법과 같은 사소한 주제에 대한 그의 작품의 다른 많은 출판물을 만들었습니다.
Dalton은 내성적인 성격의 남자였으며 결혼한 적이 없습니다. 오로지 연구에만 몰두하며 소란 없이 겸손한 삶을 살았습니다. 1837년과 1838년에 그는 발작을 일으켜 말을 못하게 되었지만 1844년 사망한 해까지 계속 조사를 하는 것을 막지는 못했습니다.