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第48章 开拓科学疆域的人——英国化学家道尔顿

道尔顿(1766—1844),英国化学家、近代化学之父。在化学方面他提出了定量的概念,总结出质量守恒定律、定比定律。在此基础上,1803年他又发现了化合物的倍比定律,提出了元素的原子量概念,并制成了最早的原子量表。

道尔顿出生在英国一个贫困的山村,当时正值第一次工业革命的初期。他的父亲是一个纺织工人,家里生活十分困顿,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。10岁时,他去给一个富有的教师当仆役,在那里他增长了很多知识,于是两年后,被推举为本村小学的教师。

气体研究让他放弃工作

1781年,年仅15岁的道尔顿随哥哥到外地谋生。不久后,他就成为肯达耳中学的教师。这个时期他结识了著名学者豪夫,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——《气象观察和论文集》。

道尔顿本人是色盲症患者,他对色盲进行研究,写出了详细的报告在学会上发表,成为第一个研究色盲并取得成果的人。虽然他对色盲起因的解释证明是不正确的,但是为了纪念他在这方面所做的工作,这种疾病有时被称为“daltonism”(色盲)。

为了把大部分精力投入到科学研究中,道尔顿离开了学院,他在几个富人家里做私人教师,每天教课时间不超过两小时。这样既能谋生又保证了他的科研工作。现在,他越来越重视对气体和气体混合物的研究。经过多次实验,道尔顿得出重要结论:气体在容器中存在的状态与其他气体无关。用气体具有微粒结构来解释,就是一种气体的微粒或原子均匀地分布在另一种气体的原子之间,因而这种气体的微粒所表示出来的性质与容器中没有另一种气体一样。

原子论带给他荣誉,骄傲,保守

同年10月,道尔顿报告了他的化学原子论,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》。道尔顿的理论引起了科学界的广泛重视。他应邀去伦敦讲学,几个月后又到曼彻斯特继续进行测量原子量的工作。不过,道尔顿所得出的原子量有很多是不准确的,但实际上他所计算出来的正是今天所谓的当量。例如他把氧的原子量确定为7而不是16。

道尔顿又对甲烷和乙烯的化学成分进行分析实验,他发现,甲烷中碳氢比是4.3 ∶ 4,而乙烯中碳氢比是4.3 ∶

2。他由此推出碳氢化合的比例关系,并发现了倍比定律:相同的两种元素生成两种或两种以上的化合物时,若其中一种元素的质量不变,另一种元素在化合物中的相对质量成简单的整数比。道尔顿认为倍比定律既可以看做是原子论的一个推论,又可以看做是对原子论的一个证明。

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。自此道尔顿的原子论才正式问世。

原子论建立以后,道尔顿名震英国乃至整个欧洲,各种荣誉纷至沓来。1816年,道尔顿被选为法国科学院院士;1828年,道尔顿被选为英国皇家学会会员?鸦此后,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等等。在荣誉面前,道尔顿逐渐变了,变得骄傲、保守,故步自封,不能接受科学研究的新方法。

虽然道尔顿的后半生科学贡献不大,甚至阻挠别人的探索,人们还是给予了他深切的怀念。

名人逸闻——后来人的结论遭到他无情的反驳

1808年,法国化学家吕萨克在原子论的影响下发现了气体反应的体积定律,1811年,意大利物理学家阿伏伽德罗建立了分子论,他们使道尔顿的原子论与吕萨克定律在新的理论基础上统一起来。但是他们遭到了道尔顿无情的反驳。1813年,瑞典化学家贝齐力乌斯创立了用字母表示元素的新方法,这种易写易记的新方法被大多数科学家接受,而道尔顿一直到死都是新元素符号的反对者。

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