道尔顿原子学说的发现及其重要特点

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：为了解决这一问题，他以此为开端进行了研究，并最终导出了原子学说，完成了他的杰出贡献。道尔顿原子学说的主要点是：1.所有物质都不能无限分割，都要达到一个最后的极限。道尔顿做为一个新原子学说的提出者，不管是出于职责，还是出于满足自己的科学兴趣，他都是果敢地着手进行了各种原子量的测定。道尔顿原子学说的重要特点就在于它能够同实验事实密切相联系。

原子学说，如前所述，早已经由古希腊的哲学家论述过。根据文献记载，留基伯（Leucippus）的原子学说，实际上更莫如说是他的高徒德谟克利特（Democritus，公元前460～前361年）的原子学说，是最古老和最著名的。依照他的学说，万物是由原子所构成，原子（a tom，或a temno）意即“不可再分”的物质，也就是不论用什么方法也不能再分割的最小的微粒。原子用肉眼是看不见的，且永远不变，不能毁灭，并经常处于无休止的运动之中。原子的种类多样。它在大小、形状、结合方式上可有种种差别。同一物质的原子均相同。不同物质是由不同原子所组成。例如灵魂的原子就是一种非常小、圆而光滑的原子。

这个学说曾经由提倡“快乐主义”而著名的希腊哲学家伊壁鸠鲁（Epicurus，公元前342～前270年）和罗马诗人卢克莱修（Lucretius，公元前98～前55年）等人做了进一步传播。它是同恩培多克勒和亚里士多德等人所主张的连续学说相对立的。后者认为物质是可以无限分割的，从而也就不可能存在原子一类的东西。这样原子学说就在同这种反对学说的斗争中延续了几个世纪，直到得到了弗朗西斯·培根、伽里略、波义耳和牛顿等人的有力支持，才在18世纪末叶几乎风靡了整个科学界。然而此时的原子学说，仍然也只是一种臆想的产物，是一个根基脆弱的假说，还未能有任何事实来确证原子的实际存在。而且长期以来还认为它是不可能由实验来确证的。

然而，这个已经流传了2200年的原子学说，它的再生时机终于来临。这就是由于道尔顿的倡导而带来的新生。

道尔顿研究了气体的各种性质。为了说明不同气体在水中溶解度的差别，他认为各种气体都是由无数的微粒所构成的。那么是不是由于粒子大小的不同而造成了溶解度的差别呢？为了解决这一问题，他以此为开端进行了研究，并最终导出了原子学说，完成了他的杰出贡献。他在1803年时就已经得出了原子学说的基本要点，但是直到1808年才公开发表于世。

道尔顿原子学说的主要点是：

1.所有物质都不能无限分割，都要达到一个最后的极限。这个极限的微粒，依照自古以来的说法，就叫做原子（atom）。

2.原子的种类很多。各元素都有各自特有的原子。同一元素的原子，性质完全相同，质量相等。不同元素的原子，性质不同，特别是质量不同。

3.化合物是由其组成元素的原子聚集而成的“复杂原子”。在构成一种化合物时，其成分元素的原子数目保持一定，而且保持着最简单的整数。

此外，道尔顿还设想所有元素的原子均为球形，并以其所制造的模型来表示各种化合物（复杂原子）的结构。下面列出的就是其中的一部分：(www.chuimin.cn)

道尔顿认为，在元素与元素形成化合物时原子数目都是最简单的。然而，他的想法却是有些过于简单了。正如在上例中所见到的那样，他把水和氨都当作是由两元素的各一个原子所组成，显然是错误的。

如果仅从上面所叙述的来看，道尔顿的原子论似乎同古希腊的原子论也没有多大的区别。但是，它强调了原子的质量则是最突出的特点。这一学说的真正价值，可以从能够详细说明它的实验事实的密切关系中得到认识。

道尔顿做为一个新原子学说的提出者，不管是出于职责，还是出于满足自己的科学兴趣，他都是果敢地着手进行了各种原子量的测定。测定原子量，这恐怕是自古以来人类要实现的一个最勇敢的创举。当时，他所测定的原子量当然还不是原子的绝对重量，只是以最小的原子量即氢的原子量为标准所测出的相对值。

这个重量还是比较容易测出的。例如，对于氧和氮来说，它们的原子量经过道尔顿的确定分别是7和5（以氢的原子量做为1）。这样的确定是根据以下的事实，即道尔顿发现在氧气和氢气化合成水时，是由7克氧气和1克氢气生成8克的水；在氮气和氢气化合成氨气时，经过道尔顿对氨气的分析后得知二者的重量比为5份氮和1份氢。根据道尔顿的假定，无论是水还是氨，都是由构成元素的各一个原子组成的。这样，如果1个氢原子的重量是1的话，则就可以确定一个氧原子的重量为7，一个氮原子的重量为5。

根据这样的想法，道尔顿测定了当时已知的20种普通元素的原子量，同时还测定了许多普通化合物的复杂原子的原子量。但是，遗憾的是，结果并不怎么好。因为正确的结果应当是氧的原子量为16，氮为14。道尔顿之所以会产生这样大的错误，如前所述，主要是由于把水和氨的组成都看得过于简单了。另外，假如就算没有这个误差的话，道尔顿也应当把氧的原子量定为8，氮的原子量定为14/3＝4.7才是。出现这一错误的原因是由于当时的分析方法还比较落后，同时也由于道尔顿还不是一位很优秀的化学分析家。

道尔顿所测得的原子量的数值，尽管是如此粗糙，然而毕竟还是化学家最早测出的原子量，是值得重视的。特别是还能为定量地探索化学变化的规律最早提供了依据。从这一点来看，道尔顿的伟大功绩是永远值得人们纪念的。

道尔顿原子学说的重要特点就在于它能够同实验事实密切相联系。这是什么意思呢？这就是说，在化学变化的过程中参加反应的物质的重量之间存在着规律性的关系，而这种关系正可以由原子学说得到简单而明确的说明。这也就是道尔顿原子学说高于古代的原子学说的一个所在。

道尔顿原子学说的发现及其重要特点

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