無機(jī)物化版塊活動——人物傳記系列

無機(jī)物化版塊活動人物傳記系列——道爾頓傳（中篇之二）

道爾頓生平傳記之探索科學(xué)原子論的歷程

        道爾頓在科學(xué)研究方法上既重視觀察實驗，又擅長理論思維，具有把觀察與思考、實驗的積累和豐富的想象、新穎的理論構(gòu)思相結(jié)合的特點。他正是憑借這一特點，從觀測氣象開始，進(jìn)而研究空氣的組成、性質(zhì)和混合氣體的擴(kuò)散與壓力，總結(jié)出氣體分壓定律，推論除空氣是由不同種類不同重量的微�；旌蠘�(gòu)成，基本確認(rèn)了原子的客觀存在。再由此出發(fā)，通過化學(xué)實驗測出了原子的相對重量。將原子的概念與理論從定性階段發(fā)展到定量階段，并經(jīng)閆哥的邏輯推導(dǎo)逐步建立起科學(xué)的原子論體系。

        1801年10月，道爾頓宣讀了一組論文，共四篇：《混合氣體的組成》、《論水蒸氣的力》、《論蒸發(fā)》和《論氣體受熱膨脹》。這組論文指出，戈杜的大氣都是由氧、氮、二氧化碳和水蒸氣四種主要成分的無數(shù)微�；蚪K極質(zhì)點混合而成的。

        那么混合又是怎么發(fā)生的呢？不久，道爾頓再另一篇論文《彈性流體彼此相互擴(kuò)散的趨勢》中指出：氣體混合的形成是因為氣體彼此擴(kuò)散的緣故，而“氣體的擴(kuò)散是由于相同微粒之間的排斥”。這種混合氣體又有什么特性呢？道爾頓為此設(shè)計了實驗，研究混合氣體各組分氣體的壓力，以探索它們之間是否存在某種聯(lián)系。根據(jù)實驗結(jié)果，他得出結(jié)論：混合氣體的壓力等于各組分氣體在同樣條件下單獨占有該容器時的壓力的總和。這就是著名的道爾頓分壓定律。

        面對這個新發(fā)現(xiàn)的定律，道爾頓開始思索如何來解釋這一現(xiàn)象。他想到了弱國氣體具有微粒的結(jié)構(gòu)，則氣體微粒可以均勻的分布在另一種氣體的微粒之間，如同其它物質(zhì)并不存在一樣。他懸著了古希臘哲學(xué)中的“原子”一詞來稱呼這些終極微粒。但他轉(zhuǎn)念又想，這和牛頓他們認(rèn)識的原子又有多少實質(zhì)上的區(qū)別呢？如果原子的確存在，那么就應(yīng)該根據(jù)原子論來解釋物質(zhì)的基本性質(zhì)和各種規(guī)律，就需要把對原子的認(rèn)識從定性推進(jìn)到定量階段。于是道爾頓把研究領(lǐng)域從氣象學(xué)、物理學(xué)擴(kuò)展到化學(xué)，又開始了新的探索。

        1802年11月12日，道爾頓宣讀了他的首篇化學(xué)論文《關(guān)于構(gòu)成大氣的幾種氣體或彈性流體的比例的實驗研究》。論文的一個重要內(nèi)容時從氧和亞硝氣的結(jié)合討論原子之間是怎樣化合的，并從中發(fā)現(xiàn)原子間的化學(xué)結(jié)合存在某種量的關(guān)系。接著他又分析了沼氣（甲烷）、成油氣（乙烯）兩種不同氣體的組成，發(fā)現(xiàn)他們都含碳?xì)鋬煞N元素，并注意到，如果這兩種氣體中的碳含量定位一份的話，沼氣的氫含量剛好是成油氣的兩倍。其它類似的情況也很普遍。于是一個重要的化學(xué)定律——倍比定律，被道爾頓發(fā)現(xiàn)了。

        倍比定律指明：如果甲乙兩種元素相互化合而生成幾種不同的化合物，則這些化合物中，跟一定重量的甲元素相化合的乙元素的重量互成簡單整數(shù)比。（PS:我們現(xiàn)在稱化學(xué)計量化合物或整比化合物又稱為道爾頓體，應(yīng)該就是為了紀(jì)念道爾頓的發(fā)現(xiàn)）

        為了確立科學(xué)的原子論觀點，道爾頓又著手于攻克以下問題：所有原子是不是都一樣重一樣大小呢？原子數(shù)目極大而體積極小，又有什么辦法可以確定他們的重量與大小？道爾頓充分利用他在大氣性質(zhì)研究的成果得出結(jié)論：不同元素的原子的重量、大小是各不相同的。

        道爾頓以極大的熱情投入到實驗工作中，測算各種不同元素的原子的相對重量，而且還考察了其他化學(xué)家的大量實驗數(shù)據(jù)。1803年9月6日，道爾頓在實驗日記上寫下第一張原子相對重量表，并指出最輕的元素就是氫，把氫的原子重量相對的定位1是較為合理的。

        1803年10月21日，在曼徹斯特文哲學(xué)會上，道爾頓做了題為《關(guān)于水及其他液體對氣體的吸收作用》的報告。在報告中第一次闡明了他的科學(xué)原子論，并宣讀了他的第一張原子量表。最后道爾頓鄭重宣布：“探索物質(zhì)的終極質(zhì)點即原子的相對重量，到現(xiàn)在為止還是一個全新的問題，我近來從事這方面的研究，并獲得相當(dāng)成功�！�

        道爾頓的這一新思想引起了科學(xué)界尤其是化學(xué)界的廣泛重視。盡管他測定的原子量與現(xiàn)在通用的原子量想比，數(shù)值上誤差很大，因為他把有些原子的當(dāng)量當(dāng)成了原子量，但是畢竟從此來時，人們把對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個基本層次——原子的認(rèn)識真正建立在科學(xué)的基礎(chǔ)之上了。正是由于道爾頓首次把原子量的發(fā)現(xiàn)引入化學(xué)，才使化學(xué)真正走了定量發(fā)展的階段。道爾頓的實驗技術(shù)并不高超，他的不少自制儀器也比較粗糙，所以實驗數(shù)據(jù)并不是很精確，而且他又有“色盲”的生理缺陷，然而，這一切都沒能阻擋道爾頓對真理的探索。

參考資料：
《化學(xué)哲學(xué)新體系》道爾頓著，北京大學(xué)出版社，科學(xué)素養(yǎng)文庫.科學(xué)元典叢書

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