John Dalton, İngiliz kimyager, fizikçi ve meteoroloji uzmanıydı. En çok atom teorisini kimyaya sokmasıyla ve renk körlüğü araştırmasıyla bilinir; bu durum onun onuruna bazen Daltonizm olarak anılır.
Erken yaşam
John Dalton, Cumhuriyet'in doğusunda, Cumberland, İngiltere'deki Cockermouth yakınlarındaki Eaglesfield'den bir Kuaker ailesine doğdu. Babası dokumacıydı. İlk eğitimini babasından ve yakınlardaki Pardshaw Hall köyünde özel bir okul işleten Kuaker John Fletcher'dan aldı. Dalton'ın ailesi onu uzun süre destekleyemeyecek kadar fakirdi ve on yaşından itibaren varlıklı yerel Kuaker Elihu Robinson'un hizmetinde yaşamını kazanmaya başladı.
Erken kariyer
15 yaşındayken Dalton, büyük kardeşi Jonathan ile birlikte Kendal, Westmorland'da bir Kuaker okulu işletmeye başladı; bu yer evinden yaklaşık 45 mil 72 km uzaklıktaydı. 23 yaşları civarında Dalton hukuk veya tıp okumayı düşünmüş olabilir, ancak akrabaları onu desteklemediler; belki de Disenter olması nedeniyle İngiliz üniversitelerine katılamıyordu.
Bilimleri ve sanatları için yetenekli olan kör bir filozof John Gough'tan gayri resmi talimat yoluyla çok sayıda bilimsel bilgi edindi. 27 yaşında Manchester'daki "New College"da matematik ve doğal felsefe öğretmeni olarak atandı; bu kurum bir muhalif akademisiydi ve pek çok yer değişikliğinin ardından Harris Manchester College, Oxford'un doğrusal öncülüydü. 34 yaşına kadar orada kaldı, sonra kolejin kötüleşen finansal durumu onu görevinden istifa etmeye ve matematik ile doğal felsefe alanında özel öğretmenlik kariyerine başlamaya yöneltti.
Bilimsel çalışmalar
Meteoroloji
Dalton'ın erken yaşamı, Eaglesfield, Cumbria'dan yetkin bir meteorolog ve alet yapıcısı olan tanınmış Kuaker Elihu Robinson tarafından etkilendi; o, onu matematik ve meteoroloji sorunlarında ilgilendirdi. Kendal'daki yıllarında Dalton, The Ladies' Diary ve Gentleman's Diary'de çeşitli konulardaki sorunlara çözümler sundu ve sorulara cevaplar verdi. 1787'de 21 yaşındayken meteoroloji günlüğüne başladı; sonraki 57 yıl boyunca 200.000'den fazla gözlem kaydetti. Bu dönemde George Hadley'nin atmosferik dolaşım teorisini yeniden keşfetti; şimdi bu Hadley cell olarak bilinir. 1793'te Dalton'ın ilk yayını, Meteorological Observations and Essays, sonraki pek çok keşfinin tohumlarını içermişti ama tedavisinin özgünlüğüne rağmen diğer bilginler tarafından çok az dikkat çekilmişti. Dalton tarafından yazılan ikinci bir çalışma, Elements of English Grammar or A new system of grammatical instruction: for the use of schools and academies, 1801'de yayınlandı.
Dağları ölçme
Lake District'i terk ettikten sonra Dalton, tatillerini her yıl meteoroloji çalışmasına ayırdı; bu, çok fazla dağ yürüyüşünü gerektiriyordu. Uçakların ve hava balonlarının ortaya çıkışına kadar, yükseklikte sıcaklık ve nem ölçümleri yapmanın tek yolu bir dağa tırmanmaktı. Dalton, barometreyi kullanarak yüksekliği tahmin etti. Ordnance Survey, 1860'lara kadar Lake District için haritalar yayınlamadı. Bundan önce Dalton, bölgenin dağlarının yükseklikleri konusunda birkaç otoriteden biriydi. Sık sık, yerel zirveler yüksekliklerini de inceleyen ve çalışmasını kontrol etmek için Dalton'ın rakamlarını karşılaştırma olarak kullanan Jonathan Otley'nin kendisine eşlik ettiğini gördü. Otley, bilgilerini 1818 haritasında yayınladı. Otley, hem Dalton'a bir asistan hem de bir arkadaş oldu.
Renk körlüğü
1794'te, Manchester'a varışından kısa süre sonra Dalton, Manchester Edebiyat ve Felsefi Derneği'ne, "Lit & Phil"e üye seçildi ve birkaç hafta sonra "Renklerin görüşü ile ilgili olağanüstü gerçekler" başlıklı ilk makalesini iletişim kurdu; bu makalede renk algısındaki eksikliğin gözbebeğinin sıvı ortamının renginin bozulmasından kaynaklandığını öne sürdü. Kendisi ve kardeşi renk kör olduğundan, durumun kalıtsal olması gerektiğini anladı.
Dalton'ın teorisi yaşamı boyunca güvenilirliğini kaybetmiş olsa da, görsel sorununa ilişkin araştırmasının ince ve sistemli doğası çok geniş şekilde tanındığından Daltonizm renk körlüğü için yaygın bir terim haline geldi. Korunan gözbebeğinin 1995'te incelenmesi, Dalton'ın, ortak tip renk körlüğü olan deuteroanomali'de olduğu gibi, pigmentin değişmiş bir şekilde işlev görmesinin aksine, orta dalga boyu duyarlı konilerin eksik olduğu daha az yaygın bir renk körlüğü türü olan deuteroanopia'ya sahip olduğunu gösterdi. Optik spektrumun mavisi ve morası dışında, yalnızca bir rengi tanıyabiliyordu: sarı; veya onun bir makalede söylediği gibi,
Diğerlerinin kırmızı dediği görüntünün o kısmı, bana ışığın bir gölgesi ya da kusuru gibi görünüyor; bundan sonra turuncu, sarı ve yeşil tek bir renge dönüyor, bu da yoğun sarıdan nadir bir sarıya üniformly inen bir durum gösteriyor ve bunu sarının farklı tonları olarak adlandırmalıyım.
Gaz yasaları
1800'de Dalton, Manchester Edebiyat ve Felsefi Derneği'nin sekreteri oldu ve ertesi yıl "Deneysel Denemeler" başlıklı önemli bir dersler dizisini sundu; karışık gazların yapısı hakkında; farklı sıcaklıklarda buhar ve diğer buharların basıncı vakum ve havada; buharlaşma hakkında; ve gazların ısıl genleşmesi hakkında. 2-30 Ekim 1801 arasında sunulan dört deneme, 1802'de Manchester Edebiyat ve Felsefi Derneği'nin Anılarında yayınlandı.
İkinci deneme şu açıklamayla başlar:
Ne kadar türde olursa olsun tüm elastik akışkanların sıvılara indirgenebilirliği hakkında neredeyse hiç şüphe taşınmamalıdır; düşük sıcaklıklarda ve karışık olmayan gazlara uygulanan güçlü basınçlarla bunu başarma konusunda da umutumuz kesmememeliyiz.
0 ile 100 °C 32 ve 212 °F arasındaki çeşitli noktalarda buhar basıncını belirlemek için deneyler yaptıktan sonra, Dalton altı farklı sıvının buhar basıncı gözlemleri temelinde, sıcaklıktaki aynı değişim için tüm sıvılar için buhar basıncı değişiminin eşdeğer olduğu sonucuna vardı.
Dördüncü denemede şunları söylüyor:
Aynı basınç altındaki tüm elastik akışkanların ısıyla eşit şekilde genleştiğine ve herhangi bir cıva genleşmesi için, havanın karşılık gelen genleşmesinin orantılı olarak sıcaklık ne kadar yüksekse biraz daha az olduğuna sonuç çıkarmama yeterli sebep göremiyorum. ... Bu nedenle, ısının mutlak miktarı ve doğası hakkındaki genel yasaların, elastik akışkanlardan diğer maddelere oranla daha fazla türetilmesi muhtemeldir.
Gay-Lussac'ın yasasını ifade etti; 1802'de Joseph Louis Gay-Lussac tarafından yayınlandı. Gay-Lussac keşfi, 1780'lerin yayınlanmamış çalışmasına atfetti Jacques Charles. İzleyen iki veya üç yıl içinde Dalton benzer konularda birkaç makale yayınladı. 21 Ekim 1803'te ders olarak okunmuş "Gazların Su ve Diğer Sıvılar Tarafından Emilmesi Hakkında", ilk olarak 1805'te yayınlandı; şimdi Dalton yasası olarak bilinen kısmi basınçlar yasasını içeriyordu.
Atom teorisi
Dalton'ın tüm araştırmalarının en önemlisi kimyada atom teorisi ile ilgilidir. Adı bu teoriyle ayrılmaz şekilde ilişkili olmasına rağmen, Dalton'ın atom teorisinin kaynağı tam olarak anlaşılmamıştır. Teori, ona ya etilen olefiant gaz ve metan carburetted hydrojen araştırmaları ya da azot oksit protoksit azotat ve azot dioksit deutoxide azotat analizi ile önerilmiş olabilir; her iki görüş de Thomas Thomson'ın otoritesine dayanmaktadır.
1814-1819 yılları arasında İrlandalı kimyager William Higgins, Dalton'ın fikirlerini intihal ettiğini iddia etti, ancak Higgins' teorisi bağıl atom kütlesini ele almadı. Ancak son bulgular, Dalton'ın düşünce gelişiminin, William'ın amcası olan başka bir İrlandalı kimyager Bryan Higgins'in fikirleri tarafından etkilenmiş olabileceğini göstermektedir. Bryan, bir atomun, o zamanlar ısının maddesi olduğu varsayılan kalori ortamı ile çevrili ağır bir merkezi parçacık olduğuna inanıyordu. Atomun boyutu kalori atmosferinin çapı tarafından belirlendi. Kanıtlara dayanarak, Dalton Bryan'ın teorisinin farkındaydı ve çok benzer fikirler ve dil benimsedi, ancak Bryan'ın kalorik modelinin öncülüğünü hiçbir zaman tanımadı. Bununla birlikte, Dalton'ın atom teorisinin temel yeniliği, kimyasal elementler için bağıl atom ağırlıklarını hesaplamak için bir yöntem sağlamasıydır; ne Bryan ne de William Higgins bunu yapmadı; bu çok önemli adımda onun önceliği tartışılmazdır.
Manchester Edebiyat ve Felsefi Derneği'nin odalarında keşfedilen Dalton'ın laboratuvar defterleri üzerine yapılan bir çalışma, Dalton'ın çoklu oranlar yasasının açıklanması araması tarafından yönlendirilip kimyasal kombinasyonun belirli ve karakteristik ağırlığa sahip atomların etkileşiminden oluştuğu fikrine varması yerine, atomlar fikrinin zihninde saf bir fiziksel kavram olarak ortaya çıktığını; bu fikir, atmosfer ve diğer gazların fiziksel özelliklerinin incelenmesi tarafından ona zorlanmıştı. Bu fikrin ilk yayınlanmış göstergeleri, daha önce bahsedilen "Gazların Su ve Diğer Sıvılar Tarafından Emilmesi Hakkında" makalesinin sonunda bulunur. Orada şunları söylüyor:
Su neden her türden gazın kendi hacmini kabul etmiyor? Bu soruyu derinlemesine düşündüm ve kendimi tamamen tatmin edemesem de, çeşitli gazların nihai parçacıklarının ağırlığı ve sayısına bağlı olduğuna neredeyse ikna oldum.
Daha sonra daha fazla detaya girmeden birkaç elemanın atomlarının bağıl ağırlıklarını önerir.
Dalton'ın atom teorisinin, sonuçta geliştirilen ana noktaları şunlardır:
- Elemanlar atom olarak adlandırılan son derece küçük parçacıklardan yapılmıştır.
- Verilen bir elemanın atomları boyut, kütle ve diğer özellikleri bakımından aynıdır; farklı elemanların atomları boyut, kütle ve diğer özellikleri bakımından farklıdır.
- Atomlar bölünemez, oluşturulamaz veya yok edilemez.
- Farklı elemanların atomları, kimyasal bileşikler oluşturmak için basit tam sayı oranlarında birleşir.
- Kimyasal tepkimelerde atomlar birleştirilir, ayrılır veya yeniden düzenlenir.
Atom teorisinin ilk geniş yayınlanmış tartışmasında 1808, Dalton ek ve tartışmalı bir "en büyük sadelik kuralı" önerdi. Bu kural bağımsız olarak doğrulanamadı, ancak bazı böyle varsayımlar, atom ağırlıklarının hesaplanmasına bağlı olan birkaç basit molekülün formüllerini önermek için gerekli idi. Bu kural, iki farklı elemanın atomlarının su oluşturan hidrojen ve oksijen gibi veya amonyak oluşturan hidrojen ve azot gibi yalnızca tek bir bileşik oluşturduğu biliniyorsa, o bileşiğin moleküllerinin her elemanın bir atomundan oluştuğunun varsayılması gerektiğini belirtiyordu. Karbon oksitlerin o zamanki bilinen ikisi veya azot oksitlerin üçü gibi çoklu oranlarda birleşen elemanlar için, bunların kombinasyonları mümkün olan en basit olanlar olarak varsayıldı. Örneğin, böyle iki kombinasyon biliniyorsa, biri her elemanın bir atomundan, diğeri ise bir elemanın bir atomu ve diğer elemanın iki atomundan oluşmalıydı.
Bu, basit doğaya inanç temelinde türetilen sadece bir varsayımdı. O zaman bilim adamlarının her elemanın kaç atomu molekül oluşturmak için birleştiğini çıkarmak için elinde hiçbir kanıt yoktu. Ancak bu veya böyle başka bir kural, ilişkili bir atom teorisine kesinlikle gerekli idi, çünkü bağıl atom ağırlıklarını hesaplamak için varsayılan bir moleküler formüle ihtiyaç duyuyordu. Dalton'ın "en büyük sadelik kuralı", su formülünün OH ve amonyağın NH olduğunu varsaymasına neden oldu; modern anlayışımız H2O, NH3 ile oldukça farklı. Öte yandan, sadelik kuralı onu karbon oksitleri CO ve CO2'nin doğru modern formüllerini öneri yapmaya yöneltti. Dalton'ın atom teorisinin merkezindeki belirsizliğe rağmen, teorinin prensipleri kaldı.
Atom ağırlıkları
Dalton, hidrojen, oksijen, azot, karbon, kükürt ve fosfor içeren altı elemento, hidrojen atomunun ağırlığına kıyasla geleneksel olarak 1 olarak alınan bağıl atom ağırlıkları tablosunu ilk kez yayınladı. Bunlar yalnızca bağıl ağırlıklar olduğu için, bunlara ağırlık birimi ekli değildir. Dalton bu makalede bu sayılara nasıl ulaştığına dair hiçbir gösterge sağlamadı, ancak laboratuvar defterinde, 6 Eylül 1803'te tarihlenmiş, bir listede sayısız elemanın atomlarının bağıl ağırlıklarını belirtti; bunlar, o zamanın kimyagerleri tarafından su, amonyak, karbon dioksit vb. analizi temelinde türetilmişti.
Bu fikrin genel olarak maddelere genişletilmesi, zorunlu olarak onu çoklu oranlar yasasına yöneltti; deney ile karşılaştırma, onun tümdengelimini parlak şekilde doğruladı. "Atmosferdeki Çeşitli Gazların Oranı Hakkında" başlıklı makalede, Kasım 1802'de okunmuştur; çoklu oranlar yasası şu sözlerle önceden sezilmiş görülmektedir:
Oksijen unsurları, azotlu gaz'ın belirli bir miktarı veya bu miktarın iki katı ile birleşebilir, ancak ara miktarla birleşemez.
Ama orası
