ジョンダルトンの原子モデルとは

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原子理論–つまり、すべての物質が分割できない小さな要素で構成されているという信念–には、非常に深い根があります。しかし、証拠に基づいたアプローチが原子モデルがどのように見えるかを明らかにし始めた19世紀まで、それは科学的に採用されませんでした。

イギリスの化学者、気象学者、物理学者であるジョンダルトンが一連の実験を開始したのはこのときでした。その結果、彼は原子組成の理論を提案しました。その後、ダルトンの原子理論として知られ、現代の物理学と化学の基礎。

原子間相互作用のモデルを作成するだけでなく、ジョンダルトンは、ガスがどのように機能するかを理解するための法律の開発にも貢献しています。やがて、これは彼が原子がどのように相互作用したか、原子の重さについて物事を結論づけ、科学理論として原子理論を確立する法則を設計するように導くでしょう。

ダルトンのガスの法則：

ダルトンは、ガスに関する研究の結果、原子の理論を思いついた。これは、ダルトンがマンチェスター文学および哲学協会の書記になった1800年に始まりました。そこにいる間、ダルトンは、蒸発時のさまざまな温度での蒸気と他の蒸気の圧力を含む混合ガスの構成に関する彼の実験を概説した一連のエッセイを提出し始めました。ガスの熱膨張について。

ダルトンは彼のエッセイの中で、0から100°C（32から212°F）の間のさまざまなポイントで蒸気の圧力を確認しようとした実験について説明しました。ダルトンは、6つの異なる液体についての彼の観察に基づいて、すべての液体の蒸気圧の変化は、温度の変化が同じで、任意の圧力の蒸気が同じであれば、同等であると結論付けました。

彼はまた、同じ圧力下のすべての弾性流体は熱が加えられると等しく膨張すると結論付けました。さらに、彼は、水銀の所与の膨張（すなわち、水銀温度計を使用して温度の上昇が認められる）の場合、対応する空気の膨張は比例して小さくなり、温度が高くなることを観察しました。

これがダルトンの法則（別名。ダルトンの分圧の法則）の基礎となり、非反応性ガスの混合物では、作用する全圧は個々のガスの分圧の合計に等しいと述べています。

ダルトンの原子論：

ガスに関するこの研究の過程で、2つの異なる化合物が同じ共通の元素または元素のグループを共有していても、特定のガスは特定の比率でのみ組み合わせることができることも発見しました。

これらの実験は、18世紀の終わりごろに出現した、化学反応に関する2つの理論に基づいています。 1つ目は、1789年にアントワーヌラヴォイジエによって制定された質量保存の法則でした。これは、化学反応の総質量が一定のままであること、つまり、反応物が生成物と同じ質量であることを示しています。

2つ目は、1799年にフランスの化学者ジョセフルイプルーストによって最初に証明された、一定の比率の法則です。この法則は、化合物がその構成要素に分解される場合、構成要素の質量は常に同じ比率になると述べています元の物質の量または発生源の。

これらの法則を研究し、それらに基づいて、ダルトンは複数の比率の法則を開発しました。この法則は、2つの要素を組み合わせていくつかの可能な化合物を形成できる場合、最初の要素の固定質量と組み合わせる2番目の要素の質量の比率は、小さな整数の比率になると述べています。

言い換えれば、元素は原子レベルで一定の比率で結合しますが、固有の原子量のため、結合する化合物に基づいて自然に異なります。調査結果は、5つの基本的な定理に焦点を当てたダルトンの原子法則またはモデルの基礎となりました。 T

要素が最も純粋な状態で、原子と呼ばれる粒子で構成されている状態。特定の元素の原子は、最後の原子まですべて同じです。異なる元素の原子は、それらの原子量によって区別できること。元素の原子が合体して化合物を形成すること。そして、その原子は化学反応で作成したり破壊したりすることはできず、グループのみが変化します。

ダルトンはまた、原子理論が水が異なる比率で異なるガスを吸収した理由を説明できると信じていました。たとえば、水を吸収したのは窒素を吸収したよりもはるかに優れていることを発見しました。ダルトンは、これはガスのそれぞれの粒子の質量と複雑さの違いによるものであると仮定しました。

実際、ダルトンが原子の想定された存在をほのめかしたのはこれが初めてであると考えられているのはまさにこの観察でした。 1805年に最初に発表された、水中でのガス吸収に関する論文で、彼は次のように書いています。

「水があらゆる種類のガスの大部分を同様に受け入れないのはなぜですか？この質問は私が十分に検討したものであり、自分自身を完全に満足させることはできませんが、状況はいくつかのガスの最終的な粒子の重量と数に依存することにほぼ納得しています.”

ダルトンは、各化学元素は単一のユニークなタイプの原子で構成され、化学的手段によって変更または破壊することはできないが、それらを組み合わせてより複雑な構造（つまり、化学化合物）を形成することを提案しました。実験と結果の実験的検証によってダルトンが結論に達したので、これは原子の最初の真に科学的な理論を示しました。

ダルトンと原子量：

ダルトンはまた、水素原子を基準として、それらが組み合わされた質量比に基づいて原子量の研究を始めました。しかし、ダルトンは彼の実験器具の無愛想さと、特定の元素の原子が純粋な酸素（O₂).

彼はまた、任意の2つの要素間の最も単純な化合物は常にそれぞれ1つの原子であると信じていました。これは、水の化学式がHではなくHOであると彼が考えた方法で最もよく説明されました₂O.

1803年、ダルトンは多くの物質の相対原子量の最初のリストを口頭で発表しました。この論文は1805年に出版されましたが、彼はこれらの数値をどのようにして入手したのかを正確には述べていません。 1807年、彼の方法は、トムソンの教科書の第3版で知人のトーマストムソンによって明らかにされました。 化学のシステム。最後に、ダルトンは自分の教科書で完全な説明を公開しました、 化学哲学の新しいシステム、1808年と1810年に。

科学的な欠陥：

ダルトンの理論の主な欠陥、つまり分子と原子の両方の存在は、後にアメデオアボガドロによって1811年に原則的に修正されました。アボガドロは、同じ温度と圧力で、等しい体積の任意の2つのガスに、同数の分子が含まれることを提案しました。つまり、ガスの粒子の質量は、それが占める体積には影響しません。

アボガドロの法則により、彼は、反応する量を研究することにより、多数のガスの二原子性を推定することができました。このように、アボガドロは酸素やその他のさまざまな元素の原子質量をより正確に見積もることができ、分子と原子を明確に区別することができました。悲しいかな、これらの発見や他の発見は、ダルトンの理論に矛盾し、洗練されていました。

たとえば、科学者たちは、原子-かつては物質の最小部分であると考えられていた-が実際にはさらに小さな素粒子に細分できることを発見しました。そして、ダルトンは正、負、中性の電荷を分離することなく、単一の実体として原子として考えられていたのに対し、J.J。 Thomson、Ernest Rutherford、およびNeils Bohrは、原子に対してより複雑な構造を明らかにしました。