원자 이론, 즉 모든 문제가 작은 불가분의 요소들로 구성되어 있다는 믿음은 매우 깊은 뿌리를 가지고 있습니다. 그러나, 증거에 기반한 접근법이 원자 모델의 모습을 드러내 기 시작한 19 세기까지 과학적으로 받아 들여지지 않았다.
당시 영국의 화학자, 기상 학자 및 물리학자인 존 달튼 (John Dalton)은 원자 구성 이론을 제안하는 일련의 실험을 시작했는데, 그 후에 원자 구성 이론 (Dalton 's Atomic Theory)으로 알려진 이론은 현대 물리학과 화학의 초석.
John Dalton은 원자 상호 작용에 대한 모델을 만드는 것 외에도 가스 작동 방식을 이해하는 법을 개발하는 것으로도 유명합니다. 시간이 지남에 따라 원자가 상호 작용하는 방식, 원자의 무게, 원자 이론을 과학적 학문으로 확립하는 법을 설계하는 것에 대해 결론을 내릴 수있었습니다.
달튼의 가스 법칙 :
Dalton은 가스에 대한 연구의 결과로 원자 이론을 생각해 냈습니다. 이것은 Dalton이 맨체스터 문학 및 철학 학회의 비서가 된 1800 년에 시작되었습니다. 거기에있는 동안 달튼은 증기의 압력과 다른 온도에서의 다른 증기의 압력을 포함한 혼합 가스의 구성에 관한 실험을 요약 한 일련의 에세이를 제출하기 시작했다. 그리고 가스의 열팽창에.
Dalton은 그의 논문에서 0에서 100 ° C (32에서 212 ° F) 사이의 다양한 지점에서 증기의 압력을 확인하려는 실험을 설명했습니다. Dalton은 6 가지 액체를 관찰 한 결과, 모든 액체에 대한 증기압의 변화는 온도 변화가 동일하고 주어진 압력의 증기가 동일하다고 결론을 내 렸습니다.
또한 열이 가해지면 동일한 압력을받는 모든 탄성 유체가 똑같이 팽창한다고 결론지었습니다. 또한, 수은의 임의의 팽창 (즉, 수은 온도계를 사용한 온도 상승에 주목)에 대해, 상응하는 공기의 팽창은 비례 적으로 적을수록 온도가 높아질 수 있음을 관찰 하였다.
이것은 달톤의 법칙 (일명 달톤의 분압 법칙)의 기초가되었으며, 비 반응성 가스의 혼합물에서 가해지는 총 압력은 개별 가스의 분압의 합과 같다고 언급했습니다.
달튼의 원자론 :
가스에 대한이 연구 과정에서 Dalton은 두 개의 다른 화합물이 동일한 공통 원소 또는 원소 그룹을 공유하더라도 특정 가스는 특정 비율로만 결합 될 수 있음을 발견했습니다.
이 실험은 18 세기 말에 화학 반응을 다루는 두 가지 이론에 기반을두고 있습니다. 첫 번째는 1789 년 앙투안 라부아지에 (Antoine Lavoisier)가 제정 한 물질 보존 법칙으로 화학 반응의 총 질량은 일정하게 유지된다. 즉, 반응물은 생성물과 동일한 질량을 가진다.
두 번째는 1799 년 프랑스 화학자 Joseph Louis Proust에 의해 처음 입증 된 명확한 비율의 법칙입니다.이 법은 화합물이 구성 성분으로 분해되면 구성 성분의 질량은 항상 동일한 비율을 갖습니다 원래 물질의 양 또는 공급원.
Dalton은 이러한 법을 연구하고이를 바탕으로 다양한 비율의 법칙을 개발했습니다. 이 법은 만약 두 원소가 결합되어 다수의 가능한 화합물을 형성 할 수 있다면, 제 1 원소의 고정 질량과 결합하는 제 2 원소의 질량의 비는 작은 정수의 비가 될 것이라고 명시하고있다.
즉, 원소는 고유 한 원자량으로 인해 결합되는 화합물에 따라 자연적으로 다른 고정 된 비율로 원자 수준에서 결합합니다. 그 결과는 Dalton의 원자 법칙 또는 모델의 기초가되었으며 5 가지 기본 이론에 중점을 두었습니다. 티
원소가 가장 순수한 상태에서 원자라고 불리는 입자로 구성된 상태. 특정 원소의 원자는 모두 마지막 원자까지 동일하다. 상이한 원소의 원자는 그들의 원자량에 의해 구별 될 수 있으며; 원소의 원자가 결합하여 화합물을 형성하는 것; 원자는 화학 반응에서 생성되거나 파괴 될 수 없으며 그룹화 만 변경됩니다.
Dalton은 또한 원자 이론이 왜 물이 다른 가스를 다른 비율로 흡수하는지 설명 할 수 있다고 믿었습니다. 예를 들어, 그는 물이 이산화탄소를 흡수하는 것보다 질소를 흡수하는 것보다 훨씬 더 나은 것으로 나타났습니다. Dalton은 가스의 각 입자의 질량과 복잡성의 차이로 인해이 가설을 세웠다.
사실, 달튼이 원자의 존재를 암시 한 것은 이번이 처음 인 것으로 여겨지는 것은 바로이 관측이었다. 1805 년에 처음 출판 된 물 속의 가스 흡수에 관한 논문에서 그는 다음과 같이 썼다.
“물이 왜 모든 종류의 가스를 모두 인정하지 않습니까? 나는이 질문을 정식으로 고려했지만, 나는 내 자신을 완전히 만족시킬 수는 없지만 상황은 여러 가스의 궁극적 인 입자의 무게와 수에 달려 있다고 거의 설득되었다.”
Dalton은 각 화학 원소가 독특하고 단일 한 유형의 원자로 구성되어 있으며 화학적 수단으로 변경하거나 파괴 할 수는 없지만 더 복잡한 구조 (즉, 화합물)를 형성하기 위해 결합 할 수 있다고 제안했습니다. Dalton은 실험적이고 실험적인 결과를 실험적으로 조사함으로써 결론에 도달했기 때문에 원자에 대한 최초의 과학적 이론이되었습니다.
달튼과 원자량 :
Dalton 's는 수소 원자가 표준으로 취한 질량비를 기준으로 원자량을 연구하기 시작했습니다. 그러나 Dalton은 자신의 실험실 장비의 신중함과 특정 원소의 원자가 순수한 산소와 같은 분자 형태로 존재한다는 것을 생각하지 않았다는 사실에 의해 제한되었습니다 (O2).
그는 또한 두 원소 사이의 가장 단순한 화합물은 항상 각각 하나의 원자라고 믿었습니다. 이것은 물의 화학식이 H가 아니라 HO라고 생각한 방식에서 가장 잘 설명되었습니다.2영형.
1803 년에 달튼은 여러 물질에 대한 첫 번째 상대 원자량 목록을 구두로 발표했다. 이 논문은 1805 년에 출판되었지만, 그가이 수치를 어떻게 얻었는지 정확히 논의하지는 않았습니다. 1807 년 그의 방법은 톰슨 교과서 3 판에서 아는 사람인 토마스 톰슨 (Thomas Thomson)에 의해 밝혀졌습니다. 화학 시스템. 마지막으로 Dalton은 자체 교과서에 전체 계정을 게시했습니다. 새로운 화학 철학 시스템, 1808 년과 1810 년.
과학적 결함 :
돌턴 이론의 주요 결함, 즉 분자와 원자의 존재는 나중에 아메데오 아보가드로에 의해 1811 년에 수정되었습니다. Avogadro는 같은 온도와 압력에서 같은 부피의 두 가스가 같은 수의 분자를 포함 할 것을 제안했다. 즉, 가스 입자의 질량은 차지하는 부피에 영향을 미치지 않습니다.
그는 아보가드로의 법칙에 따라 반응하는 양을 연구함으로써 수많은 가스의 이원자 특성을 추론 할 수있었습니다. 따라서 Avogadro는 산소와 다양한 다른 원소의 원자 질량을보다 정확하게 추정 할 수 있었고 분자와 원자를 명확하게 구분할 수있었습니다. 아아, 이것들과 다른 발견들은 달튼의 이론과 모순되고 다듬어졌다.
예를 들어, 과학자들은 한때 물질의 가장 작은 부분이라고 생각했던 원자가 실제로는 더 작은 원소 입자로 세분 될 수 있다는 것을 발견했습니다. 달튼은 양전하, 음전하, 중성 전하 사이의 분리가없는 단일 실체로서 원자로 생각했지만, J.J. Thomson, Ernest Rutherford 및 Neils Bohr는 원자에 대한보다 복잡한 구조를 밝혀 냈습니다.
이 이론은 나중에 전자 현미경으로 관찰 한 결과에 의해 검증되었습니다. 우리는 또한 원자량은 원자 자체의 구조의 산물이라는 것을 알고 있습니다. 따라서 가장 순수한 형태의 Dalton 원자 모델은 이제 화학 반응에만 유효한 것으로 간주됩니다. 그러나 이것이 현대 과학에 대한 Dalton의 기여를 감소 시키지는 않습니다.
그의 시대 이전에, 원자는 고전적 고대로부터 내려온 철학적 구조에 지나지 않았다. Dalton의 획기적인 연구는 이론을 현실화했을뿐만 아니라 아인슈타인의 상대성 이론 및 플랑크 양자 이론과 같은 다른 많은 발견으로 이어졌습니다.
우리는 여기 우주 잡지에서 원자 이론에 관한 많은 흥미로운 기사를 썼습니다. 우주의 원자 수, 원자의 부분은 무엇입니까?, 민주주의는 누구입니까?, 보어의 원자 모델 및 매화 푸딩 모델은 무엇입니까?
Dalton의 모델에 대한 자세한 내용은 Central Queensland University의 Dalton 원자 모델에 관한 기사를 참조하십시오.
천문학 캐스트는이 주제에 관해 많은 흥미로운 에피소드를 기록했습니다. 확인해보세요 – 에피소드 138 : Quantum Mechanics, 에피소드 378 : Rutherford and Atoms, 에피소드 392 : 표준 모델 – 소개.
