Teori atom - iaitu kepercayaan bahawa semua jirim terdiri dari unsur-unsur kecil yang tidak dapat dipisahkan - mempunyai akar yang sangat dalam. Namun, ia tidak diterima secara ilmiah hingga abad ke-19, ketika pendekatan berdasarkan bukti mulai memperlihatkan bagaimana model atom itu.
Pada masa inilah John Dalton, seorang ahli kimia, ahli meteorologi dan ahli fizik Inggeris, memulakan satu siri eksperimen yang akan memuncaknya mengemukakan teori komposisi atom - yang kemudiannya akan dikenali sebagai Teori Atom Dalton - yang akan menjadi salah satu tonggak fizik dan kimia moden.
Selain membuat model untuk interaksi atom, John Dalton juga dikreditkan dengan mengembangkan undang-undang untuk memahami bagaimana gas berfungsi. Pada waktunya, ini akan mendorongnya untuk membuat kesimpulan tentang bagaimana atom berinteraksi, berat atom, dan merancang undang-undang yang menetapkan teori atom sebagai disiplin saintifik.
Undang-undang Gas Dalton:
Dalton mengemukakan teori atomnya sebagai hasil penyelidikannya terhadap gas. Ini bermula pada tahun 1800, ketika Dalton menjadi setiausaha Persatuan Sastera dan Falsafah Manchester. Semasa di sana, Dalton mula mengemukakan satu siri karangan yang menggariskan eksperimennya mengenai pembentukan gas campuran, termasuk tekanan wap dan wap lain pada suhu yang berbeza, pada penyejatan. dan pengembangan haba gas.
Dalam karangannya, Dalton menjelaskan eksperimen di mana dia berusaha untuk memastikan tekanan wap pada pelbagai titik antara 0 dan 100 ° C (32 dan 212 ° F). Berdasarkan pemerhatiannya terhadap enam cecair yang berbeza, Dalton menyimpulkan bahawa variasi tekanan wap untuk semua cecair adalah setara, untuk variasi suhu yang sama, dan wap yang sama dengan tekanan yang diberikan.
Dia juga menyimpulkan bahawa semua cecair elastik di bawah tekanan yang sama mengembang sama ketika haba digunakan. Selanjutnya, dia memerhatikan bahawa untuk pengembangan tertentu merkuri (iaitu kenaikan suhu yang diperhatikan menggunakan termometer merkuri), bahawa pengembangan udara yang sepadan berkadar kurang, semakin tinggi suhu.
Ini menjadi asas seperti Dalton's Law (aka. Tekanan Dalton separa tekanan), yang menyatakan bahawa dalam campuran gas yang tidak bertindak balas, tekanan total yang diberikan sama dengan jumlah tekanan separa dari gas masing-masing.
Teori Atom Dalton:
Dalam penyelidikan ini mengenai gas, Dalton juga mendapati bahawa gas tertentu hanya dapat digabungkan dalam perkadaran tertentu, walaupun dua sebatian yang berbeza mempunyai unsur atau kumpulan elemen yang sama.
Eksperimen ini dibina berdasarkan dua teori yang muncul menjelang akhir abad ke-18 yang menangani reaksi kimia. Yang pertama adalah undang-undang pemuliharaan jisim, yang dirumuskan oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1789, yang menyatakan bahawa jumlah jisim dalam tindak balas kimia tetap konstan - iaitu bahawa reaktan mempunyai jisim yang sama dengan produk.
Yang kedua adalah hukum perkadaran yang pasti, pertama kali dibuktikan oleh ahli kimia Perancis Joseph Louis Proust pada tahun 1799. Undang-undang ini menyatakan bahawa jika sebatian dipecah menjadi unsur penyusunnya, maka jisim konstituen akan selalu mempunyai perkadaran yang sama, tidak kira kuantiti atau sumber bahan asal.
Mempelajari undang-undang ini dan membangunnya, Dalton mengembangkan undang-undangnya dengan pelbagai bahagian. Undang-undang ini menyatakan bahawa jika dua unsur dapat digabungkan untuk membentuk sejumlah sebatian yang mungkin, maka nisbah jisim unsur kedua, yang bergabung dengan jisim tetap unsur pertama, akan menjadi nisbah bilangan bulat kecil.
Dengan kata lain, elemen bergabung pada tahap atom dalam nisbah tetap yang secara semula jadi berbeza berdasarkan sebatian yang digabungkan, kerana berat atomnya yang unik. Penemuan ini menjadi asas kepada Hukum Atom atau Model Dalton, yang memfokuskan pada lima teorema asas. T
Keadaan bahawa unsur-unsur, dalam keadaan paling murni, terdiri daripada zarah-zarah yang disebut atom; bahawa atom unsur tertentu sama, hingga atom terakhir; bahawa atom unsur-unsur yang berbeza dapat dibezakan oleh berat atomnya; bahawa atom unsur bersatu untuk membentuk sebatian kimia; dan bahawa atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan dalam tindak balas kimia, hanya kumpulan yang pernah berubah.
Dalton juga percaya teori atom dapat menjelaskan mengapa air menyerap gas yang berlainan dalam bahagian yang berbeza - sebagai contoh, dia mendapati bahawa air menyerap karbon dioksida jauh lebih baik daripada menyerap nitrogen. Dalton membuat hipotesis ini disebabkan oleh perbezaan jisim dan kerumitan zarah masing-masing gas.
Sebenarnya, inilah pemerhatian yang pertama kali dipercayai bahawa Dalton mengisyaratkan adanya atom yang seharusnya. Dalam makalah yang membahas penyerapan gas di dalam air, yang pertama kali diterbitkan pada tahun 1805, dia menulis:
"Mengapa air tidak mengakui sebilangan besar gas sama? Soalan ini telah saya pertimbangkan dengan betul, dan walaupun saya tidak dapat memuaskan hati saya sepenuhnya, saya hampir yakin bahawa keadaannya bergantung pada berat dan bilangan zarah utama beberapa gas.”
Dalton mencadangkan bahawa setiap unsur kimia terdiri dari atom satu jenis yang unik, dan walaupun mereka tidak dapat diubah atau dimusnahkan dengan cara kimia, mereka dapat bergabung untuk membentuk struktur yang lebih kompleks (iaitu sebatian kimia). Ini menandakan teori atom yang benar-benar saintifik, kerana Dalton membuat kesimpulannya dengan eksperimen dan pemeriksaan hasilnya secara empirikal.
Berat Dalton Dan Atom:
Dalton juga mula mengkaji berat atom berdasarkan nisbah jisim di mana mereka bergabung, dengan atom hidrogen yang diambil sebagai standard. Namun, Dalton dibatasi oleh kekasaran instrumen makmalnya dan fakta bahawa dia tidak menyangka bahawa atom unsur-unsur tertentu wujud dalam bentuk molekul, seperti oksigen tulen (O2).
Dia juga percaya bahawa sebatian termudah antara dua unsur adalah satu atom masing-masing. Ini digambarkan dengan baik dalam bagaimana dia berpendapat bahawa formula kimia untuk air adalah HO, bukan H2O.
Pada tahun 1803, Dalton secara lisan membentangkan senarai berat atom relatifnya yang pertama untuk sejumlah bahan. Makalah ini diterbitkan pada tahun 1805, tetapi dia tidak membincangkan dengan tepat bagaimana dia memperoleh angka-angka ini. Pada tahun 1807, kaedahnya dinyatakan oleh kenalannya Thomas Thomson, dalam edisi ketiga buku teks Thomson, Sistem Kimia. Akhirnya, Dalton menerbitkan akaun penuh dalam buku teksnya sendiri, Sistem Falsafah Kimia Baru, pada tahun 1808 dan 1810.
Kelemahan Ilmiah:
Kekurangan utama dalam teori Dalton - iaitu keberadaan molekul dan atom - kemudian diperbaiki pada prinsipnya pada tahun 1811 oleh Amedeo Avogadro. Avogadro mencadangkan bahawa isipadu yang sama dari dua gas, pada suhu dan tekanan yang sama, mengandungi bilangan molekul yang sama. Dengan kata lain, jisim zarah-zarah gas tidak mempengaruhi isi padu yang dimilikinya.
Undang-undang Avogadro mengizinkannya menyimpulkan sifat diatomik banyak gas dengan mempelajari jumlah di mana mereka bertindak balas. Oleh itu, Avogadro dapat memberikan anggaran yang lebih tepat mengenai jisim atom oksigen dan pelbagai unsur lain, dan membuat perbezaan yang jelas antara molekul dan atom. Sayangnya, penemuan ini dan penemuan lain bertentangan dan menyempurnakan teori Dalton.
Sebagai contoh, para saintis sejak itu mendapati bahawa atom - yang pernah dianggap sebagai bahagian terkecil dari bahan - sebenarnya dapat dibahagikan kepada partikel unsur yang lebih kecil. Dan sedangkan Dalton dianggap sebagai atom sebagai entiti tunggal tanpa pemisahan antara cas positif, negatif, dan neutral, percubaan berikutnya oleh J.J. Thomson, Ernest Rutherford, dan Neils Bohr mengungkapkan struktur yang lebih kompleks pada atom.
Teori-teori ini kemudiannya disahkan oleh pemerhatian yang dibuat dengan mikroskop elektron. Kita juga tahu bahawa berat atom adalah hasil struktur atom itu sendiri. Oleh itu, Model Atom Dalton, dalam bentuk paling murni, kini hanya dianggap sah untuk tindak balas kimia. Namun, ini tidak mengurangkan sumbangan Dalton terhadap sains moden.
Sebelum zamannya, atom itu lebih dari sekadar konstruksi falsafah yang diturunkan dari zaman kuno. Karya pemecah tanah Dalton bukan sahaja menjadikan teori itu kenyataan tetapi membawa kepada banyak penemuan lain, seperti teori relativiti Einstein dan teori kuantum Planck - dua bidang kajian yang menjadi asas pemahaman moden kita tentang kosmos.
Kami telah menulis banyak artikel menarik mengenai teori atom di sini di Space Magazine. Berikut adalah jumlah Atom Di Alam Semesta, Apa Bahagian Atom ?, Siapa Demokrat ?, Model Atom Bohr, dan Apa Model Puding Plum?
Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai model Dalton, lihat artikel dari Central Queensland University mengenai model Dalton's Atomic.
Astronomy Cast telah merakam banyak episod menarik mengenai perkara ini. Lihatlah - Episod 138: Mekanik Kuantum, Episod 378: Rutherford and Atoms, dan Episode 392: Model Piawai - Pengenalan.
