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近代化学之父——道尔顿 (1766-1844)

2015-06-17 23:03阅读:1,336
英国化学家约翰·道尔顿(John Dalton,1766-1844)有着敏锐的理论思维头脑.又
具有卓越的实验才能,他在原子的研究和气象学研究等方面取得了非凡的成果。被称
为“近代化学之父”,成为近代化学的奠基人。


“拉空,阿分,道尔原,电子汤”这样一段顺口溜至今难忘,这是我在初三化学刚刚启
蒙时自己编的一段顺口溜,目的就在于记住各种物质被哪个科学家第一次提出,从而在考试
中去填诸如:“空气是由______发现的”这样的题目,于是拉瓦锡之于空气,道尔顿之于原
子,阿弗加德罗之于分子,汤姆生之于电子的意义令我至今难忘。但是,在此之后似乎对于
这些人也没有更多的了解,所以当我要写一篇关于道尔顿的介绍时,就需要我通过查询资料,
检索信息,汇总出这样一篇介绍性文章,同时也让我对于道尔顿有了更多的了解,可以说也
这也是个学习的过程。
一. 道尔顿生平
道尔顿于 1766 年9 月6 日生于英国坎伯雷,1844 年卒于曼彻斯特。父亲是一位纺织工
人。当时正值第一次工业革命的初期,很多破产的农民沦为雇用工人。道尔顿一家的生活十
分困难。道尔顿在童年根本没有读书的条件,只是勉强接受了一点点初等教育,十岁时,他
就去给一个富有的教士当仆役,在教士家里他有读了一些书,积累了一些知识。两年后,他
被推举为本村小学的教师。1781 年,十五岁的道尔顿随哥哥到外地谋生。不久后,他成为
了肯达耳中学的教师。在教学之余,他一边系统的自学科学知识,一边进行气象观察。在这
里他还结识了著名哲学家豪夫,他从豪夫那里学到了很多知识,教学水平迅速提高,四年以
后,便成为了肯达耳中学的校长。1793 年,在豪夫的推荐下,道尔顿又受聘于曼彻斯特的
一所新学院。在这里他出版了自己的第一本科学著作——《气象观察与研究》。第二年,他
在罗伯特·欧文的推荐下成为曼彻斯特文学哲学会的会员。1799 年,为了把大部分精力投入
到科学研究中去,道尔顿离开了学院,开始更多的研究关于原子的问题,他顽强进行研究工
作,寻找资料、动手实验、不断的思考,同年10 月21 日,道尔顿报告了他的化学原子论,
r> 并且宣读了他的第二篇论文《第一张关于物体的最小质点的相对重量表》。1808 年,道尔顿
的主要化学著作《化学哲学的新体系》正式出版,书中详细记载了道尔顿的原子论的
主要实验和主要理论。原子论建立以后,道尔顿在欧洲一时引来众多关注和荣誉,1816
年,道尔顿被选为法国科学院院士;1817 年,道尔顿被选为曼彻斯特文学哲学会会长;1826
年,英国政府授予他金质科学勋章;1828 年,道尔顿被选为英国皇家学会会员;他又相继
被选为柏林科学院名誉院士、慕尼黑科学院名誉院士、莫斯科科学协会名誉会员,还得到了
牛津大学授予科学家的最高荣誉——法学博士称号。1844 年7 月26 日道尔顿用颤抖的手写
下了他最后一篇气象观测记录。7 月27 日他从床上摔下来,服务员发现他已经去世。道尔
顿,这位近代化学的奠基人走完了传奇的一生。
二. 道尔顿轶闻
道尔顿因其在化学和物理上的卓越成就而被载入了科学史,但是同时他在生物学方面也
很巧合的做出了贡献,成为了第一个从科学的角度发现并研究色盲的人,原因也很有意思,
他本身就是个色盲患者。至于他发现色盲的过程,我们可以通过一个小故事演绎一下。
年少时期,道尔顿与一些同是失学的少年朋友在街上玩耍,正好有一列士兵从大街上走
过。他正看着,身旁的一位小男孩指着士兵们的服装说:“多么鲜艳的红外套!”道尔顿马上
反驳说:“你怎么连颜色都辨别不出,士兵们所穿的衣服明明灰色的,怎么会是红色的呢?”
孩子们都哈哈大笑起来,嘲笑道尔顿不辨颜色,笑得道尔顿很囧,但他还是感到莫名其妙,
不知道自己到底错在哪里。又过了很多年,在圣诞节前夕给妈妈买了一件礼物——一双“棕
灰色”的袜子。妈妈看到袜子后,感到袜子的颜色过于鲜艳,就对道尔顿说:“你买的这双
樱桃红色的袜子,让我怎么穿呢?”道尔顿感到非常奇怪,袜子明明是棕灰色的,为什么妈
妈说是樱桃红色的呢?疑惑不解的道尔顿又去问弟弟和周围的人,除了弟弟与自己的看法相
同以外,被问的其他人都说袜子是樱桃红色的。道尔顿经过认真的分析比较,发现他和弟弟
的色觉与别人不同,原来自己和弟弟都是色盲。为此他撰写了论文,提出人类中存在着色盲
这一病症。道尔顿的这一发现引起了社会公众的重视,所以在英国将色盲常称为道尔顿症。
故事真假不可考证,但是道尔顿对于色盲症的发现还是有其不可磨灭的贡献。
三 .科学成就
1.气象学和物理学上的贡献
1787 年,道尔顿26 岁时对气象学发生了兴趣,对大气的成分和性质做了细致的考察,
研究了有关蒸气压、混合气体分压、气体扩散等问题。六年后发表了一本有关气象学的书—
—《气象观察与研究》。对空气和大气的研究又使他对一般气体的特征发生了兴趣。通过一
系列的实验,他发现了有关气体特性的两个重要定律。
在长期的观察中,道尔顿试图解释为什么几种气体混合在一起会很均匀。1803 年,他
发现如果对任何气体进行加热,气体的体积或气压就会增大和升高;如果设法使任何气体降
温,又可以发现气体的体积减小并且气压降低。道尔顿观察到的现象早在1787 年,法国人
查理已经发现,并提出了气体体积随温度升高而膨胀的定律。后来,他越来越重视对气体和
气体混合物的研究。道尔顿认为,要说明气体的特性就必须知道它的压力。他找到两种很容
易分离的气体,分别测量了混合气体和各部分气体的压力。结果很有意思,装在容积一定的
容器中的某种气体压力是不变的,引入第二种气体后压力增加,但它等于两种气体的分压之
和,两种气体单独的压力没有改变。于是道尔顿得出结论:混合气体的总压等于组成它的各
个气体的分压之和,气体在容器中存在的状态与其他气体无关,这就是道尔顿分压定律。
2.提出原子论
伟大的革命导师恩格斯就说:“化学中的新时代是随着原子论开始的。”所以,是原子论
确立了道尔顿在科学史上的地位,为其赢得了“现代化学之父”的称号。
通过对气体微粒的研究,道尔顿开始更多的研究关于原子的问题,通过研究工作,寻找
资料、动手实验、不断思考,并结合古希腊朴素原子论和牛顿微粒说,道尔顿于1803 年10
月18 日,在曼彻斯特的学会上第一次宣读了他的有关原子论的论文。论文中说了如下几个
原子论的要点:
(1).元素的最终组成称为简单原子,它们是不可见的,既不能创造,也不能毁灭和再分
割,它们在一切化学变化中本质不变。
(2).同一元素的原子,其形状、质量及性质是相同的;不同元素的原子则相反。每一种
元素以其原子的质量为其最基本的特征。
(3).不同元素的原子以简单数目的比例相结合,形成化合物。化合物的原子称为复杂原
子,其质量为所含各元素原子质量总和。同一种复杂原子,其形状、质量及性质也必然相同。
以后,道尔顿进一步考虑到对各种原子的相对质量进行测量的问题,虽然进行了许多研
究工作,但是依据当时的水平所测得的原子量是很不准确的,甚至无法计算各种元素的原子
量,因而他不得不作了一些大胆的猜测和假设。他首先为复杂原子进行了命名:二元化合物、
三元化合物和四元化合物。然后,他又很武断地做出了这样的结论:如果两种元素彼此化合,
其化合时则遵循从最简单的方式开始,其层次分为4 个。道尔顿又据以上原则,以氢原子量
为1,以此作为标准,规定了其他元素原子的相对质量。
道尔顿提出的原子论之所以被称作近代化学的开端,后人有以下评价:
第一,道尔顿的原子论彻底剥去了长期披在原子学说身上的哲学外衣,把模糊的猜测与
设想变成了明确的、经得起科学实验检验的科学理论。圆满解释了各种化学实验事实.揭示
了质量守恒定律、当量定律倍比定律的本质与内在联系,有着广泛的实验基础,并对以后整
个实验科学的发展起着重大的指导作用。因此它是“立足于物理和化学实验之上,运用科学
的推理和严谨的论证方法,完全合乎科学理论建立的逻辑程序。
第二,道尔顿的原子论不仅明确指出了原子具有重量的特征,而且进一步提出了测定原
子量的历史任务,并第一次用化学的方法测定了多种元素的原子量。从此,原子就不再是一
个抽象模糊的概念,而具有了可以用实验直接测量的数量特征。原子量也成为区别原子种类
的基本标志,使化学研究走向精确化、定量化和系统化。这是道尔顿原子论与以往各种原子
学说的根本区别,也是道尔顿开创精神的具体表现。
第三、道尔顿的原子论的建立标志着人类对物质结构的认识从古希腊原子论起又前进了
一大步,它为以后的物理学、化学、生物学的发展奠定了理论基础,特别是促进了化学的迅
速发展,开辟了化学全面、系统发展的新时期。19 世纪后半叶以来,分子学说、化学键理
论、化学结构理论、元素周期律等学说的形成和发展,以及20 世纪以来化学理论上所取得
的许多重大突破,几乎都是建立在道尔顿原子论的基础之上的。这不仅大大丰富了近代科学
原子论的内涵,而且进一步在更高的层次上确立了它的中心地位,更进一步地证明了原子学
说的科学真理性。但是,我们仍然应该看到,道尔顿的化学原子论尽管有着里程碑式的重大
意义,也具有很强的科学性,但由于社会条件和自身原因等多方面的限制,原子论也有着两
个重大缺陷:其一、道尔顿认为原子是不可分的,继续保持了古希腊哲学原子论的特点;其
二、他把化合物视为复杂原子,不懂得分子的概念,所以在解释所谓“复杂原子”时遇到了
许多困难,这个问题直到分子学说创立以后才得到解决。
道尔顿在晚年有些固步自封,沉溺于自己的成就,甚至有些顽固,拒绝接受盖•吕萨克
的气体分体积定律,坚持采用自己的原子量数值而不接受已经被精确测量的数据,反对永斯
•贝采利乌斯提出的简单的化学符号系统。但是这些都无法磨灭道尔顿在近代化学史上的贡
献,他应该值得我们永远铭记

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