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原子学说的理论历史

时间:2016-02-19 17:19来源:网络 作者:网络
我们要了解道尔顿的原子学说的提出,要溯源至古希腊时期的原子学说。古希腊的哲学家留基伯首先提出了关于原子的学说,后经他的学生德谟克利特的进一步发展,形成了欧洲最早的朴素唯物主义的原子论。...

 
  我们要了解道尔顿的原子学说的提出,要溯源至古希腊时期的原子学说。古希腊的哲学家留基伯首先提出了关于原子的学说,后经他的学生德谟克利特的进一步发展,形成了欧洲最早的朴素唯物主义的原子论。
  德谟克利特
  宇宙万物是由世界上最微小的、坚硬的、不可入、不可分的物质粒子构成的,他将这种粒叫作“原子”。他认为,原子在性质上相同,但在形状大小上却是多种多样的。万物之所以不同,就是由于万物本身的原子在数目、形状和排列上各有不同,就是由于万物本身的原子在数目、形状和排列上各有所不同。并且认为,原子总在不断运动,运动是原子本身所因有的性质。无数的原子在空间中不断运动、互相碰撞而形成世界及其中的事物。月、日、星辰是由原子构成的,甚至人的灵魂也是由原子构成的。由此可见,德谟克利特的原子论论证了世界的物质性,对自然界的本质提出了大胆而有创造性的臆测,比较深刻地说明了物质结构,肯定了运动是物质的属性,因而具有重要的意义。
  德谟克利特的原子论从一开始就受到了柏拉图和亚里士多德的强烈反对,一直到1650年才由意大利物理学家伽桑狄重新提出并得到了牛顿的支持。那是在意大利物理学家用实验证明真空可以存在之后的事了,伽桑狄认为原子正是在这种真空中运动。他用原子的形状和大小说明物质的各种性质:如热是由微小的圆形原子引起的;冷是带有锋厉棱角的角锥形原子产生的,所以严寒使人产生刺痛感等等。波义耳也有类似的观点,他认为构成自然界的材料是一些细小密集、用物理方法不可分割粒子。粒子结合成更大的粒子团,是参加化学反应的基本单位,其大小和形状决定物质的物理性质。
  牛顿
  牛顿继承和发展了波义耳的化学思想,从力学的角度发展了物质构造和微粒说。牛顿认为,物质是由一些很小的微粒组成,这些微粒通过某种力量彼此吸引,当粒子直接接触时,这种力特别强;粒子间距离小时这种力可以使粒子进行化学反应;粒子间的距离较大时,这种力则失去作用。牛顿关于物质结构的微粒理论对道尔顿的原子论思想产生了很大影响。
  道尔顿
  各种物质的原子,它们各自的形状、大小、重量一定是相同的,不同物质的原子,其形状、大小及重量必不相同。为此,他曾经作出这样的推理:假如水的某些原子比其他的水原子重,再假如某一体积的水恰恰由这些较重的水原子组成,那么这一体积的水的比重必然较其他水的比重要大(这显然与事实不符,因为我们知道无论从什么地方得来的纯水的比重都是相同的)。由此及彼,其他物质也是如此。道尔顿又指出,不同气体的原子的大小必然各异。他说,如果将一体积氮与一体积氧进行化合,则会生成二体积的氧化氮,这二体积的氧化氮的数目一定不能多于一体积氮或氧的原子数。因此,他说氧化氮的原子一定比氧、氮的原子大。
  在这这种见解的基础上,道尔顿为了进一步解释一种气体扩散于他种气体的理由以及混合气体的压力问题,他又提出:同一化学物质的原子相互排斥。道尔顿又推理说,当两种有弹性的流体混合在一起时,同一种微粒相互排斥,但并不排斥另一种微粒,因此,加在一个微粒上的压力,完全来自与它相同的微粒。由此,他解释了他的分压定律。正如他的一位朋友所说的那样,一种气体对别的任何气体来说都是一种真空。
  以后,道尔顿进一步考虑到对各种原子的相对质量进行测量的问题,虽然进行了许多研究工作,但是依据当时的水平所测得的原子量是很不准确的,甚至无法计算各种元素的原子量,因而他不得不作了一些大胆的猜测和假设。他首先为复杂原子进行了命名:二元化合物、三元化合物和四元化合物。然后,他又很武断地作出了这样的结论:如果两种元素彼此化合,其化合时则遵循从最简单的方式开始,其层次分为4个。道尔顿又据以上原则,以氢原子量为1,以此作为标准,规定了其他元素原子的相对质量。
  道尔顿确定的化合物组成的规则是没有什么科学依据的,不能不说是过于主观、随意和武断之举。因此,很多化合物复杂原子的组成被他弄错了,比如水是H2O,而他误作HO,随之氧的原子量也就错了。
  1803年,10月18日,道尔顿在曼彻斯特的学会上第一次宣读了他的有关原子论的论文。论文中说了如下几个原子论的要点:
  1元素的最终组成称为简单原子,它们是不可见的,既不能创造,也不能毁灭和再分割,它们在一切化学变化中本性不变。
  2同一元素的原子,其形状、质量及性质是相同的;不同元素的原子则相反。每一种元素以其原子的质量为其最基本的特征(此点乃道原子论的核心)。
  3不同元素的原子以简单数目的比例相结合,形成化合物。化合物的原子称为复杂原子,其质量为所含各元素原子质量的总和。同一种复杂原子,其形状、质量及性质也必然相同。
  至此,道尔顿完成了提出原子论的历史使命,由于该学说解决了很多化学基本定律的解释,所以很快为化学界所接受。


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(责任编辑:闫云飞)

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