Περιεχόμενο
Ο χημικός John Dalton πιστώνεται με την πρωτοποριακή σύγχρονη ατομική θεωρία. Ήταν επίσης ο πρώτος που μελέτησε την τύφλωση του χρώματος.Σύνοψη
Χημικός John Dalton γεννήθηκε στις 6 Σεπτεμβρίου 1766, στο Eaglesfield της Αγγλίας. Κατά τη διάρκεια της πρώιμης καριέρας του, εντόπισε την κληρονομική φύση της ερυθροπράσινης χρωματικής τύφλωσης. Το 1803 αποκάλυψε την έννοια του νόμου των μερικών πιέσεων του Dalton. Επίσης, στη δεκαετία του 1800, ήταν ο πρώτος επιστήμονας που εξήγησε τη συμπεριφορά των ατόμων όσον αφορά τη μέτρηση του βάρους. Dalton πέθανε στις 26 Ιουλίου 1844 στο Μάντσεστερ της Αγγλίας.
Πρόωρη ζωή και σταδιοδρομία
Ο βρετανός χημικός John Dalton γεννήθηκε στο Eaglesfield, Αγγλία, στις 6 Σεπτεμβρίου του 1766, σε μια οικογένεια Quaker. Είχε δύο επιζώντα αδέλφια. Τόσο ο ίδιος όσο και ο αδελφός του γεννήθηκαν τυφλά. Ο πατέρας του Dalton κέρδισε ένα μέτριο εισόδημα ως υφαντή υφαντή. Ως παιδί, ο Dalton ήλπιζε για επίσημη εκπαίδευση, αλλά η οικογένειά του ήταν πολύ φτωχή. Ήταν σαφές ότι θα χρειαζόταν να βοηθήσει με τα οικογενειακά οικονομικά από νεαρή ηλικία.
Αφού παρακολούθησε ένα σχολείο Quaker στο χωριό του στο Cumberland, όταν ο Dalton ήταν μόλις 12 χρονών, άρχισε να διδάσκει εκεί. Όταν ήταν 14 ετών, πέρασε ένα χρόνο εργασίας σαν αγρόκτημα, αλλά αποφάσισε να επιστρέψει στη διδασκαλία - αυτή τη φορά ως βοηθός σε οικοτροφείο Quaker στο Kendal. Μέσα σε τέσσερα χρόνια, ο ντροπαλός νέος άνδρας έγινε επικεφαλής του σχολείου. Έμεινε εκεί μέχρι το 1793, οπότε και έγινε καθηγητής μαθηματικών και φιλοσοφικών στο New College του Μάντσεστερ.
Ενώ στο New College, ο Dalton προσχώρησε στη λογοτεχνική και φιλοσοφική κοινωνία του Μάντσεστερ. Η ιδιότητα του μέλους έδωσε πρόσβαση Dalton σε εργαστηριακές εγκαταστάσεις. Για ένα από τα πρώτα του ερευνητικά έργα, ο Dalton συνέχισε το ενδιαφέρον του για την μετεωρολογία. Αρχίζει να τηρεί καθημερινά κούτσουρα των καιρικών συνθηκών, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή σε λεπτομέρειες όπως η ταχύτητα του ανέμου και η βαρομετρική πίεση - μια συνήθεια Dalton θα συνέχιζε όλη τη ζωή του. Τα ερευνητικά του ευρήματα σχετικά με την ατμοσφαιρική πίεση δημοσιεύθηκαν στο πρώτο του βιβλίο, Μετεωρολογικά ευρήματα, το έτος που έφτασε στο Μάντσεστερ.
Κατά τη διάρκεια της πρώιμης καριέρας του ως επιστήμονας, ο Dalton διερεύνησε επίσης την τύφλωση του χρώματος - ένα θέμα με το οποίο εξοικειώθηκε με την εμπειρία από πρώτο χέρι. Δεδομένου ότι η πάθηση είχε επηρεάσει τόσο τον ίδιο όσο και τον αδελφό του από τη γέννησή του, ο Dalton θεωρούσε ότι πρέπει να είναι κληρονομική. Έδειξε ότι η θεωρία του είναι αλήθεια όταν η γενετική ανάλυση του ίδιου του οφθαλμικού ιστού αποκάλυψε ότι έλειπε ο φωτοϋποδοχέας για να αντιληφθεί το πράσινο χρώμα. Ως αποτέλεσμα της συμβολής του στην κατανόηση του κόκκινου-πράσινου τυφλού χρώματος, η κατάσταση εξακολουθεί να αναφέρεται συχνά ως "Νταντονισμός".
Νόμος του Dalton
Το ενδιαφέρον του Dalton για τις ατμοσφαιρικές πιέσεις τελικά τον οδήγησε σε μια πιο προσεκτική εξέταση των αερίων. Ενώ μελέτησε τη φύση και τη χημική σύνθεση του αέρα στις αρχές του 1800, ο Dalton έμαθε ότι δεν ήταν χημικό διαλύτη, όπως πίστευαν άλλοι επιστήμονες. Αντίθετα, ήταν ένα μηχανικό σύστημα που αποτελείται από μικρά μεμονωμένα σωματίδια που χρησιμοποιούν την πίεση που ασκείται ανεξάρτητα από κάθε αέριο.
Τα πειράματα του Dalton σε αέρια οδήγησαν στην ανακάλυψή του ότι η συνολική πίεση ενός μείγματος αερίων ανήλθε στο άθροισμα των μερικών πιέσεων που ασκεί κάθε μεμονωμένο αέριο ενώ καταλαμβάνει τον ίδιο χώρο. Το 1803 αυτή η επιστημονική αρχή έγινε επισήμως γνωστή ως νόμος των μερικών πιέσεων του Dalton. Ο νόμος του Dalton εφαρμόζεται κυρίως στα ιδανικά αέρια και όχι στα πραγματικά αέρια, λόγω της ελαστικότητας και του χαμηλού όγκου μορίων των ιδίων αερίων. Ο χημίστας Humphry Davy ήταν σκεπτικός σχετικά με το νόμο του Dalton, μέχρι ο Dalton εξήγησε ότι οι δυνάμεις απωθήσεως που πίστευαν στο παρελθόν ότι δημιούργησαν πίεση ασκούσαν μόνο μεταξύ των ατόμων του ίδιου είδους και ότι τα άτομα μέσα σε ένα μείγμα ποικίλουν σε βάρος και πολυπλοκότητα.
Η αρχή του Νόμου του Dalton μπορεί να αποδειχθεί χρησιμοποιώντας ένα απλό πείραμα που περιλαμβάνει μια γυάλινη φιάλη και ένα μεγάλο μπολ με νερό. Όταν η φιάλη βυθίζεται κάτω από το νερό, το νερό που περιέχει μετατοπίζεται, αλλά η φιάλη δεν είναι κενή. Είναι γεμάτο με το αόρατο υδρογόνο αντ 'αυτού. Η ποσότητα πίεσης που ασκείται από το υδρογόνο μπορεί να αναγνωριστεί χρησιμοποιώντας ένα γράφημα που αναφέρει την πίεση των ατμών του νερού σε διαφορετικές θερμοκρασίες, επίσης χάρη στις ανακαλύψεις του Dalton. Αυτή η γνώση έχει πολλές χρήσιμες πρακτικές εφαρμογές σήμερα. Για παράδειγμα, οι scuba divers χρησιμοποιούν τις αρχές του Dalton για να μετρήσουν πώς τα επίπεδα πίεσης σε διαφορετικά βάθη του ωκεανού θα επηρεάσουν τον αέρα και το άζωτο στις δεξαμενές τους.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1800, ο Dalton υπέθεσε επίσης έναν νόμο θερμικής διαστολής ο οποίος απεικόνιζε την αντίδραση θέρμανσης και ψύξης των αερίων στην επέκταση και τη συμπίεση. Συγκεντρώθηκε διεθνής φήμη για την πρόσθετη μελέτη του χρησιμοποιώντας ένα ακατάλληλα διαμορφωμένο υγρόμετρο σημείου δρόσου για να καθορίσει πώς η θερμοκρασία επηρεάζει το επίπεδο ατμοσφαιρικού υδρατμού.
Ατομική θεωρία
Η γοητεία του Dalton με αέρια τον οδήγησε σταδιακά να ισχυριστεί επίσημα ότι κάθε μορφή ύλης (στερεού, υγρού ή αερίου) αποτελούταν επίσης από μικρά μεμονωμένα σωματίδια. Αναφέρθηκε στην πιο αφηρημένη θεωρία της ύλης του Έλληνα φιλόσοφου Democritus Abdera, η οποία είχε περάσει αιώνες πριν από τη μόδα, και δανείστηκε τον όρο "atomos" ή "άτομα" για να επισημάνει τα σωματίδια. Σε ένα άρθρο που έγραψε για τη λογοτεχνική και φιλοσοφική κοινωνία του Μάντσεστερ το 1803, ο Dalton δημιούργησε το πρώτο διάγραμμα ατομικών βαρών.
Επιδιώκοντας να επεκτείνει τη θεωρία του, επανέλαβε το θέμα του ατομικού βάρους στο βιβλίο του Ένα νέο σύστημα χημικής φιλοσοφίας, που δημοσιεύθηκε το 1808. Στο Ένα νέο σύστημα χημικής φιλοσοφίας, Ο Dalton εισήγαγε την πεποίθησή του ότι τα άτομα διαφορετικών στοιχείων θα μπορούσαν να διακρίνονται γενικά με βάση τα διαφορετικά ατομικά βάρη τους. Με αυτόν τον τρόπο, έγινε ο πρώτος επιστήμονας που εξήγησε τη συμπεριφορά των ατόμων όσον αφορά τη μέτρηση του βάρους. Επίσης, αποκάλυψε το γεγονός ότι τα άτομα δεν μπορούσαν να δημιουργηθούν ή να καταστραφούν.
Η θεωρία του Dalton εξέτασε επιπλέον τις συνθέσεις των ενώσεων, εξηγώντας ότι τα μικροσκοπικά σωματίδια (άτομα) σε μια ένωση ήταν άτομα ένωσης. Είκοσι χρόνια αργότερα, ο χημικός Amedeo Avogadro θα περιείχε περαιτέρω τη διαφορά μεταξύ ατόμων και ενώσεων ατόμων.
Σε Ένα νέο σύστημα χημικής φιλοσοφίας, Dalton έγραψε επίσης για τα πειράματά του που αποδεικνύουν ότι τα άτομα συνδυάζονται με συνέπεια σε απλές αναλογίες. Αυτό σήμαινε ότι τα μόρια ενός στοιχείου αποτελούνται πάντοτε από τις ίδιες αναλογίες, με εξαίρεση τα μόρια του νερού.
Το 1810 ο Dalton δημοσίευσε ένα παράρτημα Ένα νέο σύστημα χημικής φιλοσοφίας. Σε αυτό ανέπτυξε μερικές από τις πρακτικές λεπτομέρειες της θεωρίας του: ότι τα άτομα μέσα σε ένα δεδομένο στοιχείο έχουν όλα το ίδιο μέγεθος και βάρος, ενώ τα άτομα διαφορετικών στοιχείων φαίνονται - και είναι διαφορετικά από το άλλο. Ο Dalton συνέθεσε τελικά έναν πίνακα με τα ατομικά βάρη όλων των γνωστών στοιχείων.
Οι ατομικές του θεωρίες υιοθετήθηκαν γρήγορα από την επιστημονική κοινότητα γενικά με λίγες αντιρρήσεις. "Ο Dalton έκανε τα άτομα επιστημονικά χρήσιμα", δήλωσε ο Rajkumari Williamson Jones, ιστορικός επιστήμης στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ. Ο βραβευμένος με το Νόμπελ καθηγητής Sir Harry Kroto, ο οποίος σημείωσε τη συν-ανακάλυψη των σφαιρικών φουλερενίων άνθρακα, αναγνώρισε την επαναστατική επίδραση των ανακαλύψεων του Dalton στον τομέα της χημείας: «Το κρίσιμο βήμα ήταν να γράψω στοιχεία από την άποψη των ατόμων τους ... ξέρουν πώς θα μπορούσαν να κάνουν χημεία εκ των προτέρων, δεν είχε κανένα νόημα. "
Μετέπειτα ζωή
Από το 1817 έως την ημέρα που πέθανε, ο Dalton υπηρέτησε ως πρόεδρος της λογοτεχνικής και φιλοσοφικής κοινωνίας του Μάντσεστερ, της οποίας ο πρώτος έδωσε πρόσβαση σε εργαστήριο. Ένας ασκούμενος της μετριοπάθειας Quaker, αντιστάθηκε στη δημόσια αναγνώριση. το 1822 απέρριψε την εκλεγμένη ιδιότητα του μέλους της Βασιλικής Εταιρείας. Ωστόσο, το 1832 δέχτηκε με βεβαιότητα ένα επίτιμο διδακτορικό δίπλωμα από το διάσημο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Κατά ειρωνικό τρόπο, η φόρμα αποφοίτησής του ήταν κόκκινη, ένα χρώμα που δεν μπορούσε να δει. Ευτυχώς γι 'αυτόν, η τύφλωσή του ήταν μια βολική δικαιολογία για να παρακάμψει τον κανόνα Quaker, απαγορεύοντας στους συνδρομητές του να φορούν κόκκινο.
Το 1833 η κυβέρνηση του χορήγησε σύνταξη, η οποία διπλασιάστηκε το 1836. Dalton προσφέρθηκε ένα άλλο πτυχίο, αυτή τη φορά Διδακτορικό Δίπλωμα, από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου το 1834. Όπως και αν οι τιμές αυτές ήταν ανεπαρκές φόρο τιμής στον επαναστάτη χημικό, στο Λονδίνο, το άγαλμα ανεγέρθηκε στην τιμή του Dalton - επίσης το 1834. "Το Dalton ήταν πολύ μεγάλη εικόνα για το Μάντσεστερ", δήλωσε ο Rajkumari Williams Jones. «Είναι ίσως ο μόνος επιστήμονας που πήρε ένα άγαλμα στη ζωή του».
Στην περσινή ζωή του, ο Dalton συνέχισε να διδάσκει και να διδάσκει σε πανεπιστήμια σε όλο το Ηνωμένο Βασίλειο, παρόλο που λέγεται ότι ο επιστήμονας ήταν ένας αδέξιος λέκτορας με μια θλιβερή και τραγική φωνή. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, ο Dalton κατάφερε να διατηρήσει την σχεδόν άψογη φήμη του ως αφοσιωμένο Quaker. Έζησε μια ταπεινή, απλή ζωή που επικεντρώνεται στη γοητεία του με την επιστήμη και ποτέ δεν παντρεύτηκε.
Το 1837 ο Dalton είχε ένα εγκεφαλικό επεισόδιο. Είχε πρόβλημα με την ομιλία του για το επόμενο έτος.
Θάνατος και κληρονομιά
Μετά από ένα δεύτερο κτύπημα, ο Dalton πέθανε ήσυχα το βράδυ της 26ης Ιουλίου 1844 στο σπίτι του στο Μάντσεστερ της Αγγλίας. Του δόθηκε τελετή κηδείας και απονεμήθηκε πλήρης τιμητική διάκριση. Έχει αναφερθεί 40.000 άνθρωποι που παρακολούθησαν την πομπή, τιμώντας τις συνεισφορές του στην επιστήμη, την κατασκευή και το εμπόριο του έθνους.
Βρίσκοντας έναν τρόπο να «ζυγίσει άτομα», η έρευνα του John Dalton όχι μόνο άλλαξε το πρόσωπο της χημείας αλλά και ξεκίνησε την εξέλιξή του σε μια σύγχρονη επιστήμη. Η διάσπαση του ατόμου στον 20ο αιώνα δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί χωρίς το Dalton να θέσει τα θεμέλια της γνώσης για την ατομική σύνθεση απλών και σύνθετων μορίων. Οι ανακαλύψεις του Dalton επέτρεψαν επίσης την οικονομικά αποδοτική κατασκευή χημικών ενώσεων, δεδομένου ότι ουσιαστικά δίνουν στους κατασκευαστές μια συνταγή για τον προσδιορισμό των σωστών χημικών αναλογιών σε μια συγκεκριμένη ένωση.
Η πλειοψηφία των συμπερασμάτων που αποτελούσαν την ατομική θεωρία του Dalton παραμένουν σήμερα.
"Τώρα με τη νανοτεχνολογία, τα άτομα είναι το κεντρικό στοιχείο", δήλωσε ο Καθηγητής Χημείας του Nottingham University David Garner. "Τα άτομα χειρίζονται άμεσα για να κάνουν νέα φάρμακα, ημιαγωγούς και πλαστικά." Συνέχισε να εξηγεί περαιτέρω: "Αυτός μας έδωσε την πρώτη κατανόηση της φύσης των υλικών. Τώρα μπορούμε να σχεδιάσουμε μόρια με μια πολύ καλή ιδέα των ιδιοτήτων τους".
Το 2003, για το δισεκατομμυριούχο της δημόσιας ανακοίνωσης του Dalton για την ατομική του θεωρία, το Μουσείο του Μάντσεστερ πραγματοποίησε ένα αφιέρωμα στον άνθρωπο, τη ζωή του και τις πρωτοποριακές του επιστημονικές ανακαλύψεις.