Teoria atomică

De departe, cea mai influentă lucrare a lui Dalton în chimie a fost teoria sa atomică. Încercările de a urmări cu exactitate modul în care Dalton a dezvoltat această teorie s-au dovedit a fi zadarnice; chiar și propriile amintiri ale lui Dalton pe această temă sunt incomplete. El și-a bazat teoria presiunilor parțiale pe ideea că numai atomii asemănători dintr-un amestec de gaze se resping între ei, în timp ce atomii diferiți par să reacționeze indiferent unul față de celălalt. Această conceptualizare a explicat de ce fiecare gaz dintr-un amestec se comportă independent. Deși mai târziu s-a demonstrat că acest punct de vedere este eronat, el a servit un scop util, permițându-i să elimine ideea, susținută de mulți atomiști anteriori, de la filozoful grec Democritus până la matematicianul și astronomul din secolul al XVIII-lea Ruggero Giuseppe Boscovich, că atomii din toate tipurile de materie sunt asemănători. Dalton susținea că atomii diferitelor elemente variază în mărime și masă și, într-adevăr, această afirmație este trăsătura cardinală a teoriei sale atomice. Argumentul său conform căruia fiecare element are propriul său tip de atom a fost contraintuitiv pentru cei care credeau că existența atâtor particule fundamentale diferite ar distruge simplitatea naturii, dar Dalton a respins obiecțiile acestora ca fiind fanteziste. În schimb, el s-a concentrat asupra determinării maselor relative ale fiecărui tip diferit de atom, un proces care putea fi realizat, susținea el, doar luând în considerare numărul de atomi ai fiecărui element prezent în diferiți compuși chimici. Deși Dalton predase chimia timp de câțiva ani, nu efectuase încă cercetări efective în acest domeniu.

Într-un memoriu citit în fața Societății Literare și Filozofice din Manchester, la 21 octombrie 1803, el a afirmat: „În acest sens, Dalton a fost un profesor de chimie: „O cercetare a greutății relative a particulelor ultime ale corpurilor este un subiect, din câte știu, complet nou; în ultima vreme am continuat această cercetare cu un succes remarcabil”. El a descris metoda sa de măsurare a maselor diferitelor elemente, inclusiv a hidrogenului, oxigenului, carbonului și azotului, în funcție de modul în care acestea se combină cu masele fixe ale fiecăruia dintre ele. Pentru ca astfel de măsurători să fie semnificative, elementele trebuiau să se combine în proporții fixe. Dalton a considerat proporțiile fixe ca fiind de la sine înțelese, fără să țină cont de controversa contemporană dintre chimiștii francezi Joseph-Louis Proust și Claude-Louis Berthollet cu privire la această propunere. Măsurătorile lui Dalton, oricât de rudimentare ar fi fost, i-au permis să formuleze Legea proporțiilor multiple: Atunci când două elemente formează mai mult de un compus, masele unui element care se combină cu o masă fixă a celuilalt se află într-un raport de numere întregi mici. Astfel, luând elementele ca fiind A și B, apar în mod natural diverse combinații între ele, conform rapoartelor de masă A:B = x:y sau x:2y sau 2x:y, și așa mai departe. Diferiți compuși s-au format prin combinarea unor elemente de bază atomice cu mase diferite. După cum i-a scris chimistul suedez Jöns Jacob Berzelius lui Dalton: „Legea proporțiilor multiple este un mister fără teoria atomică”. Iar Dalton a pus bazele acestei teorii.

Problema rămânea, totuși, că o cunoaștere a rapoartelor era insuficientă pentru a determina numărul real de atomi elementari din fiecare compus. De exemplu, s-a constatat că metanul conținea de două ori mai mult hidrogen decât etilena. Urmând regula „celei mai mari simplități” a lui Dalton, și anume că AB este cea mai probabilă combinație pentru care a găsit o justificare meticuloasă în geometria sferelor apropiate, a atribuit metanului o combinație de un atom de carbon și doi de hidrogen, iar etilenei o combinație de un atom de carbon și unul de hidrogen. Acum știm că acest lucru este incorect, deoarece molecula de metan este simbolizată chimic prin CH4, iar molecula de etilenă prin C2H4. Cu toate acestea, teoria atomică a lui Dalton a triumfat asupra punctelor sale slabe, deoarece argumentul său de bază era corect. Cu toate acestea, depășirea defectelor teoriei lui Dalton a fost un proces treptat, finalizat în 1858 abia după ce chimistul italian Stanislao Cannizzaro a subliniat utilitatea ipotezei lui Amadeo Avogadro în determinarea maselor moleculare. De atunci, chimiștii au demonstrat că teoria atomismului daltonian a fost un factor-cheie care a stat la baza altor progrese în domeniul lor. Chimia organică, în special, a progresat rapid odată ce teoria lui Dalton a fost acceptată. Teoria atomică a lui Dalton i-a adus supranumele de „părintele chimiei”.”

.