Здесь осенью 1781 года он становится учителем математики. Комната, которую отвели ему в мужском пансионе при школе, была скромно обставлена, но и жизнь, полная лишений, не приучила его к расточительности. Более того, в новой комнате молодой учитель чувствовал себя, как во дворце. Ведь полки его ломились от книг. Теперь у Джона Дальтона были все возможности для расширения знаний, и он читал, читал, читал.
Одновременно с чтением Джон не забрасывал и своего любимого занятия - постоянных наблюдений за погодой. Первым делом он повесил на стену барометр. Метеорологическими наблюдениями (обработка результатов которых и дала возможность открыть газовые законы) Дальтон занимался всю жизнь. С величайшей тщательностью он делал ежедневные записи и зарегистрировал более двухсот тысяч наблюдений. Последнюю запись он сделал за несколько часов до смерти.
Научные исследования Дальтон начал в 1787 года с наблюдений и экспериментального изучения воздуха. Он усиленно занимался и математикой, пользуясь богатой школьной библиотекой. Постепенно он стал самостоятельно разрабатывать новые математические задачи и решения, а вслед за тем написал и первые свои научные труды в этой области. Дальтон, вечно ищущий знаний, очень скоро завоевал уважение не только своих коллег, но и граждан города Кендала. Уже через четыре года он стал директором школы. В это время он сблизился с доктором Чарльзом Хатоном, редактором нескольких журналов Королевской военной академии. Рассчитанные на широкую публику, они нередко помещали на своих страницах статьи научного характера. Это объяснялось стремлением доктора популяризировать науку. Дальтон стал одним из постоянных авторов этих альманахов: в них были опубликованы многие его научные труды. За вклад в развитие математики и философии он получил несколько высоких наград. Имя Джона Дальтона было уже известно не только в Кендале. Он читает лекции и в Манчестере. А в 1793 году он переезжает туда и преподает в Новом колледже. Дальтону нравилась новая работа. Кроме занятий в колледже, он давал и частные уроки, в основном по математике.
Он привез с собой рукопись «Метеорологических наблюдений и этюдов», приведшую в восторг издателя Пенсвиля. Кроме описания барометра, термометра, гигрометра и других приборов и аппаратов и изложения результатов долголетних наблюдений, Дальтон мастерски анализировал в ней процессы образования облаков, испарения, распределения атмосферных осадков, утренние северные ветры и прочее. Рукопись тут же напечатали, и монография была встречена с большим интересом.
Через год после приезда в Манчестер Дальтон стал членом Литературного и философского общества. Он регулярно посещал все заседания, на которых члены Общества докладывали результаты своих исследований. В 1800 году его избрали секретарем, в мае 1808 года - вице-президентом, а с 1817 года и до конца жизни был президентом.
Осенью 1794 года он выступил с докладом о цветной слепоте. Дальтон установил, что среди его учеников некоторые вообще не могут различать цвета, а некоторые часто их путают. Они видели зеленый цвет красным или наоборот, но были и такие, которые путали синий и желтый цвет. Этот особый дефект зрения мы называем сегодня дальтонизмом. Всего Дальтон сделал в Обществе 119 докладов.
В 1799 году Дальтон покинул Новый колледж и стал не только самым дорогим, но и самым почитаемым частным учителем в Манчестере. Время теперь принадлежало ему. Он преподавал в богатых семьях не более двух часов в день, а потом занимался наукой. Его внимание все больше привлекали газы и газовые смеси. Воздух ведь тоже является газовой смесью.
Результаты экспериментов получились интересными. Давление данного газа, заключенного в сосуд с постоянным объемом, оставалось неизменным. Потом Дальтон вводил второй газ. У полученной смеси было более высокое давление, но оно равнялось сумме давлений двух газов. Давление отдельного газа оставалось неизменным.
«Из моих опытов следует, что давление газовой смеси равно сумме давлений, которыми обладают газы, если они отдельно введены в этот сосуд при тех же условиях. Если давление отдельного газа в смеси назвать парциальным, тогда эту закономерность можно сформулировать так: давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений газов, из которых она составлена. - Писал Дальтон . - Отсюда можно сделать важные выводы! Ясно, что состояния газа в сосуде не зависит от присутствия других газов. Это, конечно, легко объяснить их корпускулярным строением. Следовательно, корпускулы или атомы одного газа равномерно распределяются между атомами другого газа, но ведут себя так, как если бы другого газа в сосуде не было».
Продолжая исследования газов, Дальтон сделал еще несколько фундаментальных открытий - закон равномерного расширения газов при нагревании (1802 год), закон кратных отношений (1803 год), явление полимерии (на примере этилена и бутилена).
Но ученому не давали покоя атомы. Что, в сущности, о них известно? Если атомы существуют, то тогда следовало бы объяснить все свойства веществ, все законы на основе атомной теории. Вот чего не хватает химии - подлинной теории строения вещества!
Увлеченный новой идеей, Дальтон занялся упорными исследованиями. Необходимо, прежде всего, получить ясное представление об атомах. Каковы их характерные особенности? Отличаются ли атомы одного элемента от атомов другого? Нет ли какого-либо способа, несмотря на то, что они ничтожно малы и невидимы невооруженным глазом, установить их вес, форму, размеры...
Несколько лет напряженного труда - и результаты не замедлили себя ждать. 6 сентября 1803 года Дальтон в своем лабораторном журнале записал первую таблицу атомных весов. Впервые он упомянул об атомной теории в докладе «Об абсорбции газов водой и другими жидкостями», прочитанном 21 октября 1803 года в Манчестерском литературном и философском обществе:
Все существующие ранее теории корпускул сходятся на том, что это маленькие одинаковые шарики. Я же считаю, что атомы (мельчайшие неделимые частички) одного элемента одинаковы между собой, но отличаются от атомов других элементов. Если в настоящий момент об их размерах нельзя сказать ничего определенного, то об основном их физическом свойстве говорить можно: атомы имеют вес. В подтверждение этого разрешите зачитать и вторую мою работу: «Первая таблица относительных весов конечных частиц тел». Атом нельзя выделить и взвесить. Если принять, что атомы соединяются между собой в самых простых соотношениях, и анализировать сложные вещества, а после этого сравнить весовые проценты элементов с весовым процентом самого легкого из них, можно получить интересные величины. Эти данные показывают во сколько раз атом одного элемента тяжелее атома самого легкого элемента. Обратите внимание на первую таблицу этих весов. Она перед вами. Самым легким элементом оказался водород. Это означает, что его атомный вес следовало бы условно принять за единицу...
В декабре 1803 - мае 1804 годов Дальтон прочитал курс лекций об относительных атомных весах в Королевском институте в Лондоне. Атомную теорию Дальтон развил во второй своей книге - «Новая система химической философии», изданной в 1808 году. В ней он подчеркивает два положения: все химические реакции - результат соединения или деления атомов, все атомы разных элементов имеют разный вес.
В конце 1809 года Дальтон поехал в Лондон, где встретился и беседовал с крупнейшими учеными Англии, побывал в лабораториях, познакомился с их работой. Особенно часто он беседовал с Гемфри Дэви. Молодого исследователя переполняли идеи. Дальтон ознакомился с открытыми Дэви новыми элементами - калием и натрием.
Несмотря на исключительную скромность характера, известность ученого день от дня росла. О нем говорили уже за пределами Англии. Атомная теория Дальтона заинтересовала ученых Европы. В 1816 году Дальтона избрали членом-корреспондентом Парижской Академии наук. В следующем году - президентом Общества в Манчестере, а в 1818 году английское правительство назначило его научным экспертом в экспедиции сэра Джона Росса, который лично вручил назначение ученому.
Но Дальтон остался в Англии. Он предпочитал спокойную работу в кабинете, не желая разбрасываться и терять драгоценное время. Исследования по определению атомных весов продолжались. Все точнее становились полученные результаты. Приходили новые идеи, возникали интересные предположения, приходилось пересчитывать и исправлять результаты анализов многих ученых. Не только английские ученые, но в ученые Франции, Германии, Италии, Швеции, России внимательно следили за его достижениями.
В 1822 году Дальтон стал членом Королевского общества. Вскоре после этого он уехал во Францию. Научные круги Парижа оказали Дальтону радушный прием, Он присутствовал на нескольких заседаниях, прочитал ряд докладов, беседовал со многими учеными.
Большой научный труд Дальтона получал всеобщее признание. В 1826 году английское правительство наградило ученого золотым орденом за открытия в области химии и физики, и главным образом за создание атомной теории. Орден был вручен на торжественном заседании Лондонского королевского общества. С большой речью выступил сэр Гемфри Дэви. В следующие годы Дальтон был избран почетным членом академии наук в Берлине, научного общества в Москве, академии в Мюнхене.
Во Франции, чтобы засвидетельствовать признание достижений выдающихся ученых мира, Парижская Академия наук избрала свой почетный совет. Он состоял из одиннадцати самых известных в Европе ученых. Английскую науку в нем представлял Гемфри Дэви. После его смерти это место занял Джон Дальтон. В 1831 году Дальтон получил приглашение из Йорка почтить своим присутствием учредительное собрание Британской ассоциации развития науки. В 1832 году Дальтон был удостоен самого высокого отличия Оксфордского университета. Ему присудили степень доктора юридических наук. Из естествоиспытателей того времени такой чести был удостоен только Фарадей.
И английское правительство вынуждено было заинтересоваться судьбой Дальтона. В 1833 году ему назначили пенсию. Решение правительства было зачитано на торжественном заседании в Кембриджском университете.
Дальтон, несмотря на преклонный возраст, продолжал усиленно работать и выступать с докладами. Однако с приходом старости все чаще одолевали болезни, все труднее становилось работать. 27 июля 1844 года Дальтон скончался.
Английский физик и химик.
Сын ткача, знания приобрёл преимущественно самообразованием и неформально общаясь со слепым философом Джоном Гоухом.
Начиная с юности, в течение 57 лет он вёл метеорологический дневник, в котором записал более 200 000 наблюдений.
«Джон Дальтон был английским учёным, который в начале девятнадцатого века ввёл в науку теорию атома. Сделав это, он подал ключевую идею, которая с тех пор вызвала огромный прогресс в химии. Будьте уверены, он был не первым человеком, который предположил, что все материальные объекты состоят из невероятно большого числа чрезвычайно маленьких неделимых частиц, называемых атомами. Это понятие было предложено древнегреческим философом Демокритом (460-370 до н.э.) и блестяще описано римским писателем Лукрецием (умер в 55 г. до н.э.) в его знаменитой поэме «О природе вещей». Теорией Демокрита (которая не была принята Аристотелем ) пренебрегали в средние века. Также она почти не оказала влияния на современную науку. И всё-таки несколько ведущих ученых семнадцатого века (в том числе Исаак Ньютон ) придерживались сходных понятий. Но ни одна из ранних теорий атома не была описана количественно и не использовалась в научных исследованиях. Самое главное, никто не видел связи между философскими предположениями об атомах и твёрдыми фактами химии. Вот когда на сцену вышел Дальтон . Он представил ясную количественную теорию, которую можно было использовать для интерпретирования химических экспериментов и точно проверить в лаборатории. Хотя терминология учёного немного отличалась от той, которой мы пользуемся теперь, Дальтон ясно выразил понятия атомов, молекул, элементов и химических соединений. Он чётко пояснил, что хотя общее число атомов в мире огромно, количество их различных типов сравнительно мало. (В его книге содержится список из двадцати элементов, или видов атомов; сегодня известно немногим больше ста элементов.) […]
В 1804 году Дальтон сформулировал свою теорию атомов и подготовил список атомных весов. Однако его главная книга «Новая система химической философии» не выходила в свет вплоть до 1808 года. Эта книга сделала учёного знаменитым, и спустя много лет его ждала ещё большая слава».
Майкл Харт, 100 великих людей, М., «Вече», 1998 г., с. 188-189 и 191.
Занимаясь ботаникой, учёный обнаружил, что он неспособен одинаково хорошо различать цвета солнечного спектра и в 1794 году описал этот дефект зрения, получивший название «дальтонизм».
«Свою особенность он хорошенько изучил и описал. Она и по сей день носит его имя - дальтонизм. Но что могло вызвать эту странность? У «автора» заболевания появилось одно предположение: всё дело в роговице. Может, она имеет голубоватый оттенок и похожа на цветное стеклышко в витраже?
Естественно, при жизни проверить это было никак нельзя: в глаз не заглянешь изнутри. Так и пришлось Дальтону завещать свой орган зрения науке. Это означало (вы не слишком впечатлительны?), что лаборанту по фамилии Рэнсом было поручено после смерти Дальтона всячески исследовать его глаза.
Лаборант выполнил просьбу. Не слишком церемонясь с глазами покойного, снял роговицу. Она оказалась абсолютно прозрачной. Тогда он проделал в одном глазу отверстие, но, сколько ни смотрел сквозь него, никаких особенных вещей не увидел.
Рэнсом понял, что ничего не понял и что в проблеме Дальтона, скорее всего, виноват зрительный нерв. Глаза (или то, что от них осталось) были опущены в банку с формалином, а банка поставлена на полку.
Но судьба этих глаз все же сложилась довольно удачно. Банка оказалась принадлежащей Манчестерскому литературно-философскому обществу, тому самому, где Дальтон впервые сделал доклад о нарушениях цветового восприятия. Через полтора столетия её смогли заполучить для своих исследований физиологи из Кембриджа. В результате анализа, уже современного, была выделена ДНК и найдена генная мутация.
Дальтонизм - подарок наследственный. Но потерять цветоощущение можно даже после травмы, инсульта или инфаркта. Братьям Дальтон дефект достался, по всей видимости, от матери, ведь наследуется он в основном по женской линии. И избавиться от него невозможно. Встречается слепота на один цвет, на два, а самая редкая «модификация» - у монохроматиков, для которых мир и вовсе подобен чёрно-белому кинофильму.
Дальтоники были даже среди знаменитых художников. Илья Репин
уже в преклонном возрасте взялся за переделку картины «Иван Грозный и сын его Иван», но только исказил цвета. Да и то верно говорится: лучшее - враг хорошего!
Безусловно, Джону Дальтону было бы приятно узнать, какое полезное дело совершили он и его глаза... Странно только, что никто из знакомых в своё время так и не решился подсказать ему, что его «чёрная» мантия на самом деле ярко-малиновая. Так он в ней по улицам и ходил».
Зернес С.П., Великие научные курьёзы. 100 историй о смешных случаях в науке, М., «Центрополиграф», 2011 г., с. 46-47.
Ученик: Джеймс Джоуль.
ДАЛЬТОН, Долтон (Dalton) Джон (6.9.1766, Иглсфилд - 27.7.1844, Манчестер), английский химик и физик, член Лондонского королевского общества (1822), иностранный почётный член Парижской Академии Наук (1830). Родился в семье ткача, образование получил самостоятельно (только в 1831 году университет в Оксфорде и в 1834 университет в Эдинбурге в знак признания научных заслуг преподнесли Дальтону дипломы доктора права). В 1781-1793 преподавал математику в школе в Кендале, в 1793-99 - естественные науки и математику в Новом колледже в Манчестере, с 1799 года читал публичные лекции и давал частные уроки по математике и химии; в 1833 Дальтону назначена королевская пенсия. В 1794 вошёл в состав Манчестерского литературного и философского общества (с 1800 секретарь, с 1817 президент этого общества).
С 1787 года начал проводить метеорологические наблюдения и заниматься экспериментальным изучением воздуха, исследовал цвет неба, природу теплоты, преломление и отражение света. В первой опубликованной работе «Метеорологические наблюдения и опыты» (1793), кроме описания барометра, термометра, гигрометра и других приборов, Дальтон анализировал процессы образования облаков, испарения и смешения газов, распределения атмосферных осадков и пр. В 1794 году выступил с докладом о цветовой слепоте (которой страдал сам) - дефекте зрения, названном позже дальтонизмом.
До 1800-03 Дальтон проводил главным образом физические исследования свойств газов. Наблюдал повышение температуры воздуха при его адиабатическом сжатии и понижение - при расширении (1800). Исследовал свойства водяного пара, указал на различие паров насыщенных и перегретых (1801). Открыл законы: парциальных давлений (1801), равномерного расширения газов при нагревании (1802, за несколько месяцев до Ж. Гей-Люссака и независимо от Ж. Шарля), поглощения газов жидкостями (1803); смотри Дальтона законы. Эти исследования сыграли важную роль в решении проблемы соотношения состава и строения вещества.
Дальтону принадлежат основополагающие работы по развитию атомистических воззрений в применении к химии. В 1803 году Дальтон сформулировал основные положения химической атомистики: используя представления об атомах как мельчайших неделимых частицах, из которых образованы все вещества, дал определение химического элемента как совокупности атомов одного вида, ввёл фундаментальное понятие атомного веса (смотри также Дальтона химическая атомистика). В одной из лекций (1810) Дальтон объяснил, почему из различных возможных названий первичных частиц выбрал название атом: «Я избрал слово атом для обозначения этих первичных частиц, предпочитая его словам частица, молекула или другим уменьшительным названиям потому, что это слово кажется мне значительно более выразительным; оно включает в себя представление о неделимости, чего нет в других обозначениях. Можно, однако, сказать, что я распространяю это слово слишком далеко, когда говорю о сложных атомах, например, я называю частицу угольной кислоты сложным атомом...» (Сборник избранных работ по атомистике. Л., 1940. С.93). В 1803 году Дальтон открыл закон кратных отношений и в 1804 обосновал этот закон на примере углеводородов. Составил (1803) первую таблицу относительных атомных весов «простых» (азот, углерод, сера, фосфор) и «сложных» (вода, оксиды азота и углерода, аммиак, серная кислота и пр.) атомов, приняв за единицу атомный вес водорода; впервые предложил обозначения «простых» и «сложных» атомов в виде кружков с различными фигурами внутри (позже заменены более удобными и простыми формулами Й. Берцелиуса). В честь Дальтона, исходившего в своих исследованиях из закона постоянства состава, стехиометрическим соединениям было дано название дальтониды.
В 1802-04 годах в нескольких сообщениях, напечатанных в «Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester», Дальтон приводил отрывочные сведения, касающиеся химической атомистики. Однако впервые достаточно подробно основные положения химической атомистики Дальтона с согласия автора были изложены шотландским химиком Т. Томсоном в 3-м издании монографии «Система химии» в 1807 году. Дальтон развил свою атомистическую теорию в курсах лекций, прочитанных им в Глазго и Эдинбурге в 1807, а затем опубликованных в 1-м томе «Новой системы химической философии» в 1808 году. В этом капитальном труде, получившем широкую известность, Дальтон рассмотрел также учение о теплоте в связи с исследованиями свойств атмосферы, смесей газов, жидкостей и твёрдых тел. До конца жизни Дальтон проводил исследования, направленные на уточнение и разъяснение отдельных положений и сущности атомистической теории.
Соч.: Meteorological observations and essays. L., 1793; А new system of chemical philosophy. Manchester; L., 1808-1827. Vol. 1-3; Сборник избранных работ по атомистике. 1802-1810. Л., 1940.
Лит.: Henry W. Ch. Memoirs of the life and scientific researches of J. Dalton. L., 1854; Smith R. Memoir of J. Dalton and history of the atomic theory up to his time. L., 1856; Кедров Б. М. Атомистика Дальтона. М.; Л., 1949; Smyth А. L. J. Dalton: а bibliography of works by and about him. Aldershot, 1998.
- Колледж Харриса Манчестера [d]
Молодые годы
Джон Дальтон родился в семье квакеров города Иглсфилд, графство Камберленд . Будучи сыном ткача, только в 15 лет он 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 Гоухом, 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», диссентской 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). Первая публикация ученого 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 распространенном варианте болезни - дейтераномалии , 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, посвященных 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 секретарем Манчестерского литературно-философского общества, после чего он представил ряд докладов под общим названием «Опыты», посвященных 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 своем труде Дальтон пишет:
| Не вижу каких-либо объективных причин считать неверным тот факт, что два любых газа (упругая среда) при одинаковом начальном давлении расширяются одинаково при изменении температуры. Однако для любого заданного расширения паров ртути (неупругая среда) расширение воздуха будет меньше. Таким образом, общий закон, который описывал бы природу теплоты и её абсолютное количество, следует выводить на основе изучения поведения упругих сред. |
Газовые законы
Жозеф Луи Гей-Люссак
Таким образом, Дальтон подтвердил закон Гей-Люссака , опубликованный в 1802 году. В течение двух-трех лет после прочтения его статей, Дальтон опубликовал ряд работ посвященных 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 определенных 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, посвященной абсорбции газов (написана 21 октября 1803, опубликована в 1805). Дальтон пишет:
Определение атомных весов
Перечень химических знаков отдельных элементов и их атомных весов, составленный Джоном Дальтоном в 1808 году. Некоторые из символов, использовавшихся в ту пору для обозначения химических элементов, восходят к эпохе алхимии. Данный перечень нельзя рассматривать как «Периодическую таблицу», поскольку он не содержит повторяющихся (периодических) групп элементов. Некоторые из веществ не являются химическими элементами, например, известь (поз.8 слева). Дальтон рассчитал атомный вес каждого вещества по отношению к водороду, как самому лёгкому, закончив свой список ртутью, которой ошибочно был присвоен атомный вес больше, чем у свинца (поз.6 справа)
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 года мы находим таблицу расчета этих параметров на основе данных различных химиков по анализу воды, аммиака, диоксида углерода и других веществ.
Столкнувшись с проблемой расчета 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 перестает 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, посвященном описанию содержания различных газов в атмосфере, прочтенном в ноябре 1802 года: «Кислород может соединяться с определенным 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, дает 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, причем 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, причем каждое соединение всегда имеет одинаковое [простое, целочисленное ] соотношение атомов в своем 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).
Зрелые годы
Джеймc Прескотт Джоуль
Свою теорию Дальтон показал Т.Томсону, который вкратце обрисовал её в третьем издании своего «Курса химии» (1807), а затем уже сам учёный продолжил её изложение в первой части первого тома «Нового курса химической философии» (1808). Вторая часть была издана в 1810 году, а вот первая часть второго тома не выходила в свет до 1827 года - развитие химической теории пошло намного дальше, оставшийся неопубликованным материал был интересен уже очень узкой даже для научной среды аудитории. Вторая часть второго тома так и не вышла в свет.
В 1817 году Дальтон стал президентом «Лит&Фил», каковым и оставался до своей смерти, сделав 116 докладов, из которых наиболее примечательны самые ранние. В одном из них, сделанном в 1814 году, он объясняет принципы объемного анализа, в котором был одним из первопроходцев. В 1840 году его работа, посвященная фосфатам и арсенатам (часто называемая одной из наиболее слабых), была признана Королевским Обществом недостойной публикации, в результате Дальтону пришлось делать это самому. Такая же участь постигла ещё четыре его статьи, две из которых («О количестве кислот, щелочей и солей в различных солях», «О новом и простом методе анализа сахара») содержали открытие, которые сам Дальтон считал вторым по важности после атомистической концепции. Определенные безводные соли при растворении не вызывают увеличения объёма раствора, соответственно, как писал учёный, они занимают некие «поры» в структуре воды.
В память о трудах Дальтона химики, биохимики и молекулярные биологи часто используют термин «дальтон» (или сокращенно Da) для обозначения атомной единицы массы (эквивалентной 1/12 массы 12 С), хотя такое название официально не было принято Международным бюро мер и весов . Также в честь ученого названа улица, соединяющая Динсгейт и площадь Альберта в центре Манчестера.
Одно из зданий на территории университета города Манчестера носит имя Джона Дальтона. В нём располагется Технологический факультет и проходит большая часть лекций по естественнонаучным предметам. На выходе из здания установлена статуя Дальтона, перемещенная сюда из Лондона (работа Вильяма Тида, 1855, до 1966 сояла на пл. Пиккадили).
Здание студенческого общежития Университета Манчестера также носит имя Дальтона. Университетом учреждены различные гранты имени Дальтона: два по химии, два по математике, а также Дальтоновская премия по естественной истории. Существует также Медаль Дальтона, периодически выдаваемая Манчестерским литературно-философским обществом (в общей сложности выдано всего 12 медалей).
На Луне есть кратер , названный в его честь.
Большая часть работ Джона Дальтона была уничтожена в результате бомбардировки Манчестера 24 декабря 1940 года. Айзек Азимов по этому поводу писал: «На войне умирают не только живые».
См. также
- Атомная единица массы (дальтон)
- Минимум Дальтона - период низкой солнечной активности
Примечания
- идентификатор BNF : платформа открытых данных - 2011.
- SNAC - 2010.
- Find a Grave - 1995. - ed. size: 165000000
- Encyclopædia Britannica
- https://www.biography.com/people/john-dalton-9265201
- И. Я. Миттова, А. М. Самойлов. История химии с древнейших времен до конца XX века: Учебное пособие. В 2 т. - Долгопрудный: «Интеллект», 2009. - Т. 1. - С. 343. -
Известный всему миру Джон Дальтон был великим ученым, который многого достиг в своей работе в области химии, физики и метеорологии. Этого человека нельзя недооценить, ведь его труды стали основополагающими в своей сфере. Например, его теория строения вещества была прорывом в то время. А такой недуг, как цветовая слепота, до сих является его наследием и носит имя «дальтонизм» в честь своего первооткрывателя. Мы знаем ученого мужа Джона именно с этой его стороны, но не все знают, как проходила его жизнь, полная усердия и трудов, где так и не нашлось места семье, любви и детям.
Детские годы
Начнем с самого рождения гения. Джон Дальтон был рожден 6 сентября 1766 года в маленькой английской деревушке Иглзфилд, которая находится в Камберленде. Отец его был простой бедный ткач по имени Джозеф, в то время как его мать, Дебора, вышла из зажиточной квакерской семьи. Когда Джону исполнилось пятнадцать, он уже с успехом управлял делами в школе квакеров вместе со своим братом. В возрасте 21 года он начал вести записи в своем дневнике и с тех пор не переставал вносить туда все свои важные наблюдения. В итоге там окажется более 20 тысяч записей. Проблемой для юноши было то, что квакерские взгляды абсолютно не допускали обучения детей в каком-либо английском учебном заведении. И хотя Джон очень хотел поступить в юридический или медицинский институт, он не мог этого сделать.
Шаги в науке
Только в 1793 году Джон Дальтон, открытия которого сыграли важную роль в науке, переехал в большой город Манчестер. Там он начал работать учителем в колледже, где преподавал математику и философию. Там и началась его научная карьера. Одна за другой начали выходить его работы:
- 1793 - метеорологические очерки, которые стали основой всех его работ;
- 1794 - самая ранняя работа Дальтона на тему человеческого восприятия цветов; именно это было началом теории цветовой слепоты, которую затем развил Джон в своих работах;
- 1800 - рассуждения Джона о природе воздуха и его составе с учетом атмосферного давления;
- 1801 - выходят сразу две книги, одна из которых посвящена грамматике английского языка, а вторая закону, который впоследствии будет назван в честь ученого;
- 1803 - печатает статью об определении атомных весов;
- 1808 - выход «Новой системы философии химии», где он продолжает работу над теорией атома;
- 1810 - дополнение к книге, где он более подробно описывает строение вещества и атомный вес.
Труды
Джон Дальтон, биография которого так важна для любого интересующегося наукой, сделал очень много открытий, но наиболее известны общественности два из них. Под первым имеется в виду закон Дальтона. Это закон давления, который в наши дни очень сильно помогает людям, работающим на большой глубине в океане.
Второе важное открытие было сделано в отношении восприятия человеком цветов. Будучи в возрасте 26 лет, он обнаружил, что не может различать все цвета. Начав изучать данное явление, он пришел к открытию недуга «цветовой слепоты». Но ее до сих пор именуют именем ученого и называют «дальтонизм».
Цветовая слепота
Все знают, что дальтонизм - это неспособность различать цвета, но мало кто знает научное определение этого заболевания. Дело в том, что данный недуг является следствием нарушения работы сетчатки глаза. За функцию определения каждого цвета отвечает специальная колбочка. Всего их у человека три вида, при этом каждый отвечает за свой цвет - синий, красный и зеленый. Если в одной из колбочек нет какого-то пигмента, то человек не может различить этот цвет. Дальтонизм может быть врожденным, а может начаться после перенесенного заболевания глаза, например катаракты. Часто такая патология наблюдается уже в детском возрасте. Если родители внимательные, они заметят тревожные признаки уже в начальных классах, и даже раньше. Когда ребенок начинает рисовать предметы неправильного цвета, вы должны сразу проверить его зрение и восприятие цветов у специалиста.
Лечение дальтонизма
Еще давно физик Джон Дальтон заявил, что данное заболевание не лечится. Ученые пытаются найти способ решать такие проблемы, но все, что они научились пока делать, это корректировать восприятие цвета с помощью линз. В будущем планируется внедрять недостающие гены в сетчатку, но это пока на стадии эксперимента. Стоит заметить, что людям с подобным диагнозом нельзя работать водителями общественного транспорта, их не берут в армию на ответственные участки, им нельзя управлять самолетом. Этих людей заставляют тщательно проходить обследования и разрешают выполнять трудовые обязанности, только если нет противопоказаний по итогам осмотра.
Достижения
О достижениях ученого можно рассуждать очень много, ведь вклад этого человека трудно переоценить. Джон Дальтон, открытия в химии, физике и метеорологии которого стали основой для многих научных разработок, трудился не покладая рук на благо науки. Но при этом он не игнорировал и другие сферы, например философию и языки. В возрасте двадцати восьми лет он был принят в состав литературно-философского общества в Манчестере. Это почетное общество, в состав которого входило много уважаемых людей того времени. А еще через шесть лет Джон занял там пост научного секретаря. Проработав в этой должности семнадцать лет, он в конце концов стал главой общества.
Личная жизнь
Что касается его личной жизни, то Джон Дальтон так и не женился за всю свою жизнь. Не любитель шумных мест и компаний, он предпочитал уединение и общество хороших друзей, которые в основном все были из квакеров. Когда ему был семьдесят один год, он перенес сердечный приступ, после чего у него начались артикуляционные проблемы. Ему было трудно говорить. За следующие шесть лет он перенес еще два удара, второй из которых стал последним.
27 июля 1844 года после очередного приступа Джон скончался один в комнате. Его тело обнаружила служанка. Она принесла старику чай и увидела уже бездыханное тело на полу возле кровати. Дальтон был похоронен с почестями в ратуше города Манчестера. После смерти, желая увековечить имя ученого, многие его соратники по науке и их последователи стали использовать меру «дальтон» как единицу массы атома.
Интересным считается факт, что Джон Дальтон начал работать над исследованиями цветового восприятия именно потому, что обнаружил этот недуг у себя, причем это произошло, только когда ему было двадцать шесть лет. Более того, его братья также имели разные формы дальтонизма. Так Джон выяснил, что болезнь может быть наследственной.
У него самого был вариант протанопа. Этим словом называют человека, который не различает красного цвета. Если же человек вовсе не может различить ни один цвет, то его именуют ахроматоп. Забавно, что человечество обязано этим открытием ботанике. Ведь увлекшись именно этой наукой, Джон понял, что с его зрением что-то не так. Рассматривая разновидности цветов, он заметил, что при наличии розовых, красных и бордовых бутонов он не может найти между ними разницы. Они казались ему синими. Поначалу окружающие думали, что Джон шутит, спрашивая, какого цвета тот или иной предмет. Но потом все стало понятным, особенно когда Дальтон развил свою теорию восприятия.
Кстати, Дальтон является единственным научным деятелем, которому поставили памятник еще при жизни. А сделано это было именно в ратуше Манчестера, где впоследствии и был похоронен ученый.
