約翰·道爾頓(英國化學(xué)家、物理學(xué)家)
約翰·道爾頓(John Dalton,1766年9月6日—1844年7月27日),英國化學(xué)家、物理學(xué)家。原子理論的提出者。他所提供的關(guān)鍵的學(xué)說,使化學(xué)領(lǐng)域自那時以來有了巨大的進展。道爾頓患有色盲癥,這種病的癥狀引起了他的好奇心。他開始研究這個課題,最終發(fā)表了第一篇有關(guān)色盲的論文。后人為了紀(jì)念他,又把色盲癥叫作道爾頓癥。?1844年7月27日,道爾頓逝世。
道爾頓一生宣讀和發(fā)表過116篇論文,主要著作有《化學(xué)哲學(xué)的新體系》兩冊?。
人物生平
1766年9月6日,約翰·道爾頓生于坎伯蘭郡伊格斯非爾德一個貧困的貴格會織工家庭。1776年,曾接受數(shù)學(xué)的啟蒙。幼年家貧,只能參加貴格會的學(xué)校,富裕的教師魯賓孫很喜歡道爾頓,允許他閱讀自己的書和期刊。1778年魯賓孫退休,12歲的道爾頓接替他在學(xué)校里任教,工資微薄,后來他重新務(wù)農(nóng)。
1781年在肯德爾一所學(xué)校中任教時,結(jié)識了盲人哲學(xué)家J.高夫,并在他的幫助下自學(xué)了拉丁文、希臘文、法文、數(shù)學(xué)和自然哲學(xué)。1785年遠親退休,道爾頓和他哥哥成為學(xué)校負責(zé)人之一。1787年3月24日道爾頓記下了第一篇氣象觀測記錄,這成為他以后科學(xué)發(fā)現(xiàn)的實驗基礎(chǔ)(道爾頓幾十年如一日地測量溫度,而且保持在每天早上六點準(zhǔn)時打開窗戶,使對面的一個家庭主婦依賴道爾頓每天開窗來起床為家人做早飯)。道爾頓不滿足于如此的境遇,他希望前往愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué),以便成為醫(yī)生。盡管他的朋友反對,他開始進行公開授課以改善經(jīng)濟情況和提高學(xué)術(shù)聲望。詹姆斯·焦耳就在學(xué)生當(dāng)中。1793~1799年在曼徹斯特新學(xué)院任數(shù)學(xué)和自然哲學(xué)教授。1794年任曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)學(xué)會會員,1800年任學(xué)會秘書。
1816年當(dāng)選為法國科學(xué)院通訊院士。1817~1818年任會長,同時繼續(xù)進行科學(xué)研究,他使用原子理論解釋無水鹽溶解時體積不發(fā)生變化的現(xiàn)象,率先給出了容量分析法原理的描述。但是,晚年的道爾頓思想趨于僵化,他拒絕接受蓋·呂薩克的氣體分體積定律,堅持采用自己的原子量數(shù)值而不接受已經(jīng)被精確測量的數(shù)據(jù),反對永斯·雅各布·貝采利烏斯提出的簡單的化學(xué)符號系統(tǒng)。1822年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員。1835~1836年任英國學(xué)術(shù)協(xié)會化學(xué)分會副會長。
1844年7月26日他使用顫抖的手寫下了他最后一篇氣象觀測記錄。1844年7月27日他從床上掉下,服務(wù)員發(fā)現(xiàn)他已然去世。道爾頓希望在他死后對他的眼睛進行檢驗,以找出他色盲的原因。他認為可能是因為他的水樣液是藍色的。去世后的尸檢發(fā)現(xiàn)眼睛正常,但是1990年對其保存在皇家學(xué)會的一只眼睛進行DNA檢測,發(fā)現(xiàn)他缺少對綠色敏感的色素。為紀(jì)念道爾頓,他的肖像被安放于曼徹斯特市政廳的入口處。很多化學(xué)家使用道爾頓作為原子量的單位。
主要成就
創(chuàng)立原子論
1803年,他繼承古希臘樸素原子論和牛頓微粒說,提出原子論,其要點:
(1)化學(xué)元素由不可分的微粒——原子構(gòu)成,他認為原子在一切化學(xué)變化中是不可再分的最小單位。
(2)同種元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量都相同,不同元素原子的性質(zhì)和質(zhì)量各不相同,原子質(zhì)量是元素基本特征之一。
(3)不同元素化合時,原子以簡單整數(shù)比結(jié)合。推導(dǎo)并用實驗證明倍比定律。如果一種元素的質(zhì)量固定時,那么另一元素在各種化合物中的質(zhì)量一定成簡單整數(shù)比。
最先從事測定原子量工作,提出用相對比較的辦法求取各元素的原子量,并發(fā)表第一張原子量表,為后來測定元素原子量工作開辟了光輝前景。
氣體分壓定律
此外,道爾頓在氣象學(xué)、物理學(xué)上的貢獻也十分突出。他是一個氣象迷,自1787年開始連續(xù)觀測氣象,從不間斷,一直到臨終前幾小時為止,記下約20萬字的氣象日記。1801年還提出氣體分壓定律,即混合氣體的總壓力等于各組分氣體的分壓之和。他還測定水的密度和溫度變化關(guān)系和氣體熱膨脹系數(shù)相等等。遺憾的是道爾頓曾固執(zhí)地反對為他解圍的阿伏加德羅分子學(xué)說而傳為“笑話”。
為了把自己畢生精力獻給科學(xué)事業(yè),道爾頓終生未婚,而且在生活窮困條件下,從事科學(xué)研究,英國政府只是在歐洲著名科學(xué)家的呼吁下,才給予養(yǎng)老金,但是道爾頓仍把它積蓄起來,奉獻給曼徹斯特大學(xué)用作學(xué)生的獎學(xué)金。
1793年道爾頓依靠從盲人哲學(xué)家高夫那里接受的自然科學(xué)知識,成為曼徹斯特新學(xué)院的數(shù)學(xué)和自然哲學(xué)教師。來到學(xué)院不久,他發(fā)表了《氣象觀察與隨筆》,在其中描述了氣溫計氣壓計和測定露點的裝置,在附錄中提出原子論的模型。但是這本書售量很少。1794年道爾頓被選為曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)學(xué)會會員,這個學(xué)會由普利斯特里的學(xué)生創(chuàng)建,討論神學(xué)和英國政治之外的各種問題。
色盲癥
1794年10月31日,他在學(xué)會宣讀了《關(guān)于顏色視覺的特殊例子》。在這篇文章中,他給出了對色盲這一視覺缺陷的最早描述,總結(jié)了從他自身和很多人身上觀察到的色盲癥的特癥,如他自己除了藍綠方面的顏色,只能再看到黃色。所以色盲又被很多人稱為道爾頓癥。1799年新學(xué)院遷移到約克,道爾頓仍然留在曼徹斯特,此時他已經(jīng)很有名氣,可以靠作家庭教師為生。
1800年道爾頓開始擔(dān)任學(xué)會秘書,隨后進行氣體的壓強研究。他加熱相同體積的不同氣體,發(fā)現(xiàn)溫度升高所引起的氣體壓強變化值與氣體種類無關(guān)。并且當(dāng)溫度變化相同時,氣體壓強變化也是相同的。他實際上得到了和后來查理和蓋·呂薩克同樣的結(jié)論,但是他沒有繼續(xù)深究這個問題。1801年道爾頓將水蒸汽加入干燥空氣中,發(fā)現(xiàn)混合氣體中某組分的壓強與其他組分壓強無關(guān),且總壓強等于兩者壓強和,即道爾頓分壓定律。同年道爾頓最親密的朋友威廉·亨利發(fā)現(xiàn)了難溶于水的氣體在水中的溶解數(shù)量與壓強成正比,即亨利定律。隨后亨利也觀察到對于混合氣體也存在同樣關(guān)系,只不過壓強換成了氣體的分壓值。道爾頓從這一研究成果得出溶解是純物理過程的結(jié)論?。
人物評價
原子論建立以后,道爾頓名震英國乃至整個歐洲,各種榮譽紛至沓來,1816年,道爾頓被選為法國科學(xué)院院士;1817年,道爾頓被選為曼徹斯特文學(xué)哲學(xué)會會長;1826年,英國政府授予他金質(zhì)科學(xué)勛章;1828年,道爾頓被選為英國皇家學(xué)會會員;此后,他又相繼被選為柏林科學(xué)院名譽院士、慕尼黑科學(xué)院名譽院士、莫斯科科學(xué)協(xié)會名譽會員,還得到了當(dāng)時牛津大學(xué)授予科學(xué)家的最高榮譽——法學(xué)博士稱號。在榮譽面前,道爾頓開始時是冷靜的、謙虛的,但是后來榮譽越來越高,他逐漸變得有些驕傲和保守,并走向了思想僵化、固步自封。不過還好,他對科學(xué)的熱愛始終如一。道爾頓一生正如恩格斯所指出的:化學(xué)新時代是從原子論開始的,所以道爾頓應(yīng)是近代化學(xué)之父。
在科學(xué)理論上,道爾頓的原子論是繼拉瓦錫的氧化學(xué)說之后理論化學(xué)的又一次重大進步,他揭示出了一切化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)都是原子運動,明確了化學(xué)的研究對象,對化學(xué)真正成為一門學(xué)科具有重要意義,此后,化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科得到了蓬勃發(fā)展;在哲學(xué)思想上,原子論揭示了化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系,繼天體演化學(xué)說誕生以后,又一次沖擊了當(dāng)時僵化的自然觀,對科學(xué)方法論的發(fā)展、辯證自然觀的形成及整個哲學(xué)認識論的發(fā)展具有重要意義?。
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