Джон Да́льто́нУдарение Да́льтон предписывается «Большой российской энциклопедией», ударение Дальто́н — «Словарём личных имён» Ф. Л. Агеенко, двоякое ударение Да́льто́н указано в «Орфографическом словаре» В. В. Лопатина (Долтон) (; 6 сентября 1766 — 27 июля 1844) — английский физик и химик, метеоролог, естествоиспытатель и создатель химического атомизма. В 1794 году впервые провёл исследования и описал дефект зрения, которым страдал сам, — цветовую слепоту, позже названную в его честь дальтонизмом; открыл закон парциальных давлений (закон Дальтона) (1801), закон равномерного расширения газов при нагревании (1802), закон растворимости газов в жидкостях (закон Генри — Дальтона). Установил закон кратных отношений (1803), обнаружил явление полимеризации на примере этилена и бутилена, ввёл понятие «атомный вес», первым рассчитал атомные веса (массы) ряда элементов и составил первую таблицу их относительных атомных масс, заложив тем самым количественные основы для древней атомной теории строения вещества.
Профессор Манчестерского колледжа Оксфордского университета (1793)History — Harris Manchester College , президент Манчестерского литературного и философского общества (с 1817), член Лондонского Королевского общества (1822), почётный член Королевского общества Эдинбурга (1835), иностранный член Французской академии наук (1830; член-корреспондент с 1816)Les membres du passé dont le nom commence par D , лауреат Королевской медали (1826).John Dalton.Biography
Молодые годы Джон Дальтон родился в семье квакеров города Иглсфилд, графство Камберленд. Будучи сыном ткача, он только в 15 лет начал обучаться вместе со своим старшим братом Джонатаном в квакерской школе близлежащего города Кендал. К 1790 году Дальтон более-менее определился с будущей специальностью, выбирая между правом и медициной, однако его планы были встречены без энтузиазма — родители-диссентеры были категорически против обучения в английских университетах. Дальтону пришлось остаться в Кендале до весны 1793 года, после чего он перебрался в Манчестер, где познакомился с Джоном Гаухом (Gough), слепым философом-эрудитом, который в неформальной обстановке передал ему большую часть своих научных познаний. Это позволило Дальтону получить место преподавателя математики и естественных наук в «Новом Колледже», диссентерской академии Манчестера. Он оставался на этой должности до 1800 года, когда ухудшившееся финансовое положение колледжа вынудило его уйти; он начал заниматься частным преподаванием математики и естественных наук.
В молодые годы Дальтон близко общался с известным иглсфилдским протестантом Элиху Робинсоном, профессиональным метеорологом и инженером. Робинсон привил Дальтону интерес к различным проблемам математики и метеорологии. В течение своей жизни в Кендале Дальтон собрал решения рассматривавшихся им проблем в книге «Дневники леди и джентльменов», а в 1787 году начал вести собственный метеорологический дневник, в котором за 57 лет зафиксировал более 200,000 наблюдений В этот же период Дальтон заново разработал теорию циркуляции атмосферы, ранее предложенную Джорджем Хедли (George Hadley).George Hadley Encyclopedia Britannica. Accessed 2009-04-30. Первая публикация учёного называлась «Метеорологические наблюдения и опыты», в ней содержались зародыши идей многих его будущих открытий. Однако несмотря на всю оригинальность его подхода, научное сообщество не обратило особого внимания на труды Дальтона. Вторую крупную свою работу Дальтон посвящает языку, в печать она вышла под названием «Особенности английской грамматики» (1801).
Цветовая слепота Половину своей жизни Дальтон даже не подозревал, что с его зрением что-то не так. Он занимался оптикой и химией, но обнаружил свой дефект благодаря увлечению ботаникой. То, что он не мог отличить голубой цветок от розового, он объяснял путаницей в классификации цветов, а не недостатками его собственного зрения. Он заметил, что цветок, который днём, при свете солнца, был небесно-голубым (точнее, того цвета, что он считал небесно-голубым), при свете свечи выглядел тёмно-красным. Он обратился к окружающим, но никто такого странного преобразования не видел, за исключением его родного брата. Таким образом Дальтон догадался, что с его зрением что-то не так и что проблема эта наследуема. В 1794 году сразу после прибытия в Манчестер, Дальтон был избран членом Манчестерского литературно-философского общества («Лит&Фил») и несколько недель спустя выпустил в свет статью под названием «Необычные случаи цветовосприятия», где объяснял узость цветоощущения некоторых людей обесцвечиванием жидкого вещества глаза. Описав эту болезнь на собственном примере, Дальтон обратил на неё внимание людей, до того момента не осознававших у себя её наличия. Несмотря на то, что объяснение Дальтона подвергли сомнению ещё при его жизни, тщательность исследований им собственной болезни была настолько беспрецедентной, что термин «дальтонизм» прочно закрепился за этим недугом. В 1995 году были проведены исследования сохранившегося глаза Джона Дальтона, в ходе которых выяснилось, что он страдал формой дальтонизма — дейтеранопией. В этом случае глаз не улавливает свет средних длин волн (в более распространённом варианте болезни — дейтераномалииColor blindness В этой английской статье, посвященной нарушениям цветового зрения Джон Дальтон упоминается как раз в разделе, посвященном дейтеранопии, глаз просто искажает изображение из-за неправильного цвета пигмента соответствующего участка сетчатки). Кроме фиолетового и голубого цветов он мог нормально распознавать только один — жёлтый, и так писал об этом:
После этой работы Дальтона последовал десяток новых, посвящённых самым различным темам: цвету неба, причинам возникновения источников пресной воды, отражению и преломлению света, а также причастиям в английском языке.
Разработка атомистической концепции В 1800 году Дальтон стал секретарём Манчестерского литературно-философского общества, после чего он представил ряд докладов под общим названием «Опыты», посвящённых определению состава газовых смесей, давления пара различных веществ при разных температурах в вакууме и на воздухе, испарению жидкостей, термическому расширению газов. Четыре таких статьи были напечатаны в «Докладах» Общества в 1802 году. Особо примечательно вступление ко второй работе Дальтона:
После описания экспериментов по установлению давления водяного пара при различных температурах в интервале от 0 до 100 °C, Дальтон переходит к обсуждению давления пара шести других жидкостей и делает вывод о том, что изменение давления пара эквивалентно для всех веществ при одинаковом изменении температуры.
В четвёртом своём труде Дальтон пишет:
Газовые законы
Таким образом, Дальтон подтвердил закон Гей-Люссака, опубликованный в 1802 году. В течение двух-трёх лет после прочтения его статей, Дальтон опубликовал ряд работ посвящённых схожим темам, например поглощению газов водой и другими жидкостями (1803); в это же время им был постулирован закон парциальных давлений, известный как закон Дальтона.
Наиболее важными из всех работ Дальтона считаются работы, связанные с атомистической концепцией в химии, — с ней его имя связано самым непосредственным образом. Предполагается (Томасом Томсоном), что эта теория была разработана либо в ходе исследований поведения этилена и метана при различных условиях, либо в ходе анализа диоксида и монооксида азота.
Изучение лабораторных записей Дальтона, обнаруженных в архивах «Лит&Фил», говорит о том, что по ходу поиска объяснения закона кратных отношений учёный все ближе подходил к рассмотрению химического взаимодействия как элементарного акта сочетания атомов определённых масс. Мысль об атомах постепенно росла и крепла в его голове, подкрепляясь экспериментальными фактами, полученными при исследовании атмосферы. Первые слова, увидевшие свет начала этой идеи можно найти в самом конце его статьи, посвящённой абсорбции газов (написана 21 октября 1803, опубликована в 1805). Дальтон пишет:
Определение атомных весов
Для визуализации своей теории Дальтон использовал собственную систему символов, также представленную в «Новом курсе химической философии». Продолжая исследования, Дальтон через некоторое время опубликовал таблицу относительных атомных весов шести элементов — водорода, кислорода, азота, углерода, серы, фосфора, приняв массу водорода равной 1. Заметим, что Дальтон не дал описания способа, которым он определил относительные веса, но в его записях от 6 сентября 1803 годаLaboratory notebook in ibid., p. 248 мы находим таблицу расчёта этих параметров на основе данных различных химиков по анализу воды, аммиака, диоксида углерода и других веществ.
Столкнувшись с проблемой расчёта относительного диаметра атомов (из которых, как считал учёный, состоят все газы), Дальтон использовал результаты химических экспериментов. Предполагая, что любое химическое превращение всегда происходит по наиболее простому пути, Дальтон приходит к выводу — химическая реакция возможна лишь между частицами различных весов. С этого момента концепция Дальтона перестаёт быть простым отражением идей Демокрита. Распространение этой теории на вещества привело исследователя к закону кратных отношений, а эксперимент идеально подтвердил его вывод. Стоит отметить, закон кратных отношений был предугадан Дальтоном в докладе, посвящённом описанию содержания различных газов в атмосфере, прочтённом в ноябре 1802 года: «Кислород может соединяться с определённым количеством азота, или уже с удвоенным таким же, но не может быть какого-либо промежуточного значения количества вещества». Существует мнение, что это предложение было добавлено некоторое время спустя после прочтения доклада, однако опубликовано лишь в 1805 году.
В работе «Новый курс химической философии» все вещества были разбиты Дальтоном на двойные, тройные, четверные и т. п. (в зависимости от количества атомов в молекуле). Фактически, он предложил классифицировать структуры соединений по общему количеству атомов — один атом элемента X, соединяясь с одним атомом элемента Y, даёт двойное соединение. Если же один атом элемента X соединяется с двумя Y (или наоборот), то такое соединение будет тройным.
Основные положения теории Дальтона Химические элементы состоят из маленьких частиц, называемых атомами (принцип дискретности (прерывности строения) вещества) Атомы нельзя создать заново, разделить на более мелкие частицы, уничтожить путём каких-либо химических превращений (или превратить друг в друга). Любая химическая реакция просто изменяет порядок группировки атомов (атомы не возникают и не исчезают при химических реакциях — закон сохранения массы; см. Атомизм) Атомы любого [одного] элемента идентичны и отличны от всех других, причём характерной чертой в данном случае является их [одинаковая] относительная атомная масса Атомы различных элементов имеют различный вес (массу) Атомы различных элементов могут соединяться в химических реакциях, образуя химические соединения, причём каждое соединение всегда имеет одинаковое [простое, целочисленное] соотношение атомов в своём составе Относительные веса (массы) взаимодействующих элементов непосредственно связаны с весами (массами) самих атомов, как это показывает закон постоянства состава Дальтон также предложил «правило наибольшей простоты», которое, правда, впоследствии не получило независимых подтверждений: когда атомы соединяются только в одном соотношении, это говорит об образовании ими двойного соединения (сложных двух-(много-)атомных молекулярных соединений).