جان دالتون – John Dalton

جان دالتون – شیمیدان و فیزیکدان بریتانیایی بود – معروفیت او بیشتر بخاطر پیشگامی او در نظریه اتمی است

جان دالتون -John Dalton- پدر نظریه‌ی اتمی مدرن- نظریه‌ی اتمی را در اوایل قرن نوزدهم توسعه داده است. به گفته‌ی وی – تمام عناصر از اتم‌ها ساخته شده‌اند و خلوص هر عنصر را می‌توان به وجود اتم‌های مشابه در آن نسبت داد. اگر چه اولین نظریه‌ی اتمی توسط دموکریت -Democritus- و ارسطو -Aristotle- مطرح شد- ولی اولین نظریه‌ی مورد قبول واقع شده- توسط جان دالتون پیشنهاد شد.

زندگی جان دالتون

جان دالتون در 6 سپتامبر 1766 میلادی در روستای ایگل شفیلد انگلستان به‌دنیا آمد. او که پسر یک نساج بود – اگرچه او از خانواده‌ای با پیشه‌ی کفشدوزی و نساجی بود- اما بعنوان یک محقق زندگی می‌کرد. حتی در سن جوانی او به هواشناسی علاقه داشت و وقتش را صرف یادگیری چگونگی استفاده از وسایل هواشناسی و مطالعه‌ی پاره وقت می‌کرد. در اصل- این کار دالتون بود که در این رشته- چیزی که امروزه توسط بسیاری بعنوان سنت در علم شناخته می‌شود- را پدید آورد.

او تحصیلاتش را در مدرسه کواکرها آغاز کرد و دروس مذهبی‌- ریاضی و علوم را فرا گرفت. دیری نگذشت که نبوغ او در ریاضیات در سراسر ناحیه پیچید و او توانست در دهکده مدرسه‌ای تاسیس کند و مدیریت مدرسه را بر عهده بگیرد. در آن زمان او فقط دوازده سال داشت و به علم هواشناسی نیز علاقه داشت. دستگاه‌های زیادی ساخت و آزمایشات گوناگونی انجام داد. جان در موقع بیکاری به مزرعه پدر می‌رفت و به او در کار در مزرعه کمک می کرد. در همین ایام بود که با زبان‌های لاتین و یونانی آشنا شد و توانست کار ریاضی‌دان‌های گذشته را مطالعه کند. دو سال بعد مدرسه را رها کرد و به دهکده کندال نزد برادرش رفت و در آنجا سخنرانی کرد ولی به علت کمی سن و صدای نارسایش نتوانست موفق شود.

دالتون مدت دوازده سال به مطالعه و تحقیق در ریاضیات مشغول بود‌- ولی از مطالعه در رشته هواشناسی دست نکشید. در سال 1973 به عنوان معلم در در کالج منچستر انگلستان مشغول به کار شد – با این حال از وضع موجود راضی نبود زیرا به سبب کمی وقت نمی توانست به مطالعاتش ادامه دهد. او در زمان اقامتش در کندال با جان گوگ آشنا شد . جان گوگ از زمان تولد کور بود با این حال به چند زبان زنده آشنایی داشت. وی هم‌چنین قدرت بویایی عجیبی داشت. او با بوییدن گیاهی که رویش آن دهها متر از محل زندگی او فاصله داشت می توانست به نوع ان پی ببرد. هم‌چنین هواشناس بزرگی بود و نوشته‌هایش برای دالتون مفید واقع شد.

جان گوگ‌ دالتون را تشویق کرد تا مشاهدات و تجربیاتش را در زمینه هواشناسی منتشر کند. همین امر توجه دانشمندان را به دالتون جلب کرد. او به عضویت انجمن فلسفی و ادبی پذیرفته شد و بقیه عمرش را در خدمت به این انجمن گذراند.

جان دالتون موفقیت خود را تنها در پشتکار خود می دانست. او دانشگاه منچستر را ترک و وقت خود را تماما صرف مطالعات علمی کرد و با این که وضع مالی خوبی نداشت- ولی باز به مطالعه علم هواشناسی پرداخت و شاید همین مطالعات وی در امر هواشناسی باعث شد که به وجود اتم پی ببرد.

از قرن‌ها پیش دانشمندان روی ذرات بنیادی ماده فکر می کردند. یونانیان باستان عناصر گیتی را آب- خاک- باد و آتش می‌دانستند و ارسطو تمام اجرام گیتی را در این چهار عنصراستوار کرده بود. دموکریتوس -Democrotus- ریاضی‌دان یونانی عقیده داشت کوچکترین ذره هر جسم حدی دارد. او کوچکترین ذره هر جسم را اتم نامید و گفت این ذره شکاف ناپذیر است.

با آن‌که اتم از سال‌ها پیش شناخته شده بود‌- اما بوسیله جان دالتون علم شیمی تکامی بافت و نظریه اتمی ماده پایه‌ریزی شد.

نظریه دالتون مورد توجه دانشمندان قرار گرفت و او به استادی آکادمی علوم فرانسه نایل شد و در سال 1826 موفق به دریافت درجه علمی از انجمن سلطنتی لندن شد.

نظریه علمی جان دالتون بر دقت ریاضی و اهمیت علم شیمی افزود و توانست علوم فیزیک و شیمی را به هم نزدیک کند. با کمک نظریه دالتون ثابت شد ذرات ماده جاذبه الکتریکی دارند.

جان دالتون نخستین کسی بود که برای عنصر‌های شیمیایی نشانه‌هایی نسبتا ساده در نظر گرفت و براساس همین نشانه‌ها برای بسیاری از مواد‌- فرمول شیمیایی پیشنهاد کرد. وی جرم اتمی هیدروژن را برابر واحد فرض و بر اساس آن فرمول‌های پیشنهادی مواد‌- جرم اتمی و قانون‌های نسبت‌های چندتایی در مورد ترکیب جرمی عناصر را کشف کرد.

جان دالتون به علم پزشکی نیز خدمات بی‌شماری کرد که می‌توان به کشف بیماری کوررنگی یا بیماری دالتونیسم که خود نیز به آن دچار بود- اشاره کرد.

نظریه اتمی جان دالتون

وجود اتم‌ها- توسط افراد پیش گام زیادی قبل از جان دالتون مطرح شده بود- در واقع نظریه‌ی اتمی قبل از جان دالتون نیز مطرح بود. با این حال- هیچ پیچیدگی در بخش وزن اتمی وجود ندارد. جان دالتون- در سخن رانی‌اش در موسسه‌ی سلطنتی لندن -Royal Institute- در سال 1803 عنوان داشت که- اتم‌های یک عنصر- با اتم‌های عناصر دیگر به وسیله‌ی وزن نسبی‌شان متمایز می‌شوند. در زیر برخی از نکات مهم که جان دالتون در نظریه‌ی اتمی خود ارایه کرد- بیان شده است:

– دهمه‌ی عناصر از ذرات تقسیم نا پذیر کوچکی- به نام اتم ساخته شده‌اند.

– اتم‌هایی یک عنصر- از لحاظ وزن و اندازه و مشخصات یک سان هستند.

– اتم‌های عناصر مختلف با یک دیگر متفاوت هستند و ممکن است از لحاظ وزن نسبی با هم یک سان باشند.

– اتم‌ها نه می‌توانند به ذرات کوچک‌تر تقسیم شوند و نه از بین بروند.

– واکنش‌های شیمیایی- هنگام باز آرایی -به هم خوردن نظم- ترکیب- و یا جدایی اتم‌ها از یک ‌دیگر اتفاق می‌افتد.

– اتم‌ها به نسبت‌های مختلف مانند 1:1- 1:2- 2:3 با هم ‌دیگر ترکیب می‌شوند.

– اتم‌های دو یا چند عنصر مختلف با هم ترکیب شده و ترکیبات شیمیایی را به وجود می‌آورند.

در سال 1808- جان دالتون یک لیست از عناصر را به همراه وزن اتمی آن‌ها در -سیستم جدید فلسفه شیمی- منتشر کرد که برای وی مدال سلطنتی را در سال 1826 به ارمغان آورد. او جرم اتم‌ها را به وزن آن‌ها وابسته دانست. بنا بر این شیمی ‌دان‌ها از آن زمان از عبارت‌های -وزن اتمی- یا -جرم اتمی- استفاده می‌کنند. با وجود همه‌ی این تلاش‌ها- یک سری نقص‌ها هم در کار او بود. -به عنوان مثال- او وزن اتمی اکسیژن را 7 در نظر گرفته بود.- جان دالتون- از جمله پیش گامانی بود که به آزمایشات آینده مسیری جدید بخشید. به منظور احترام به فعالیت‌های وی- دانشمندان دیگر یک واحد جرم اتمی را با عنوان دالتون -به صورت مختصر Da- برای سال‌های متمادی- در نظر گرفتند. در سال 1886- ایگن گلد شتاین -Eugen Goldstein– فیزیک ‌دان آلمانی- ذرات مثبت را در اتم کشف کرد. پس از آن جی. جی. تامسون -J. J. Thomson– فیزیک ‌دان انگلیسی- با استفاده از یک لوله‌ی اشعه‌ی کاتدی- در سال 1897- الکترون را کشف کرد. بر خلاف مفروضات جان دالتون- که اتم‌ها را قابل تقسیم نمی‌دانست- او پیشنهاد کرد که اتم‌ها از ذرات کوچکتری ساخته شده‌اند. در سال 1911- رادر فورد -Rutherford- یکی از دانش جویان تامسون- این دیدگاه را مطرح کرد که اتم از یک هسته‌ی متراکم مثبت در مرکز آن به نام هسته تشکیل شده- که توسط الکترون‌ها احاطه شده است. او ذرات مثبت را پروتون نامید و اظهار داشت که پروتون‌ها سنگین‌تر از الکترون‌ها هستند و باری برابر و مخالف با الکترون‌ها دارد. در سال 1932- جیمز چادویک -James Chadwick- ذره‌ی الکتریکی خنثی را در اتم کشف کرد و آن را به عنوان نوترون نام نهاد. در مدل اتمی جان دالتون- مفهوم ایزوتوپ‌های یک عنصر ذکر نشده است. ایزوتوپ‌ها نشان دهنده‌ی انواع مختلف از اتم‌های یک عنصر هستند- که دارای جرم اتمی متفاوت ولی دارای خواص مشابه می‌باشند. هم چنین بر خلاف آن‌ چه که دالتون قبلا گفته بود- از بین بردن اتم‌ها با استفاده از واکنش‌های هسته‌ای ممکن است. به این ترتیب نظریه‌ی اتمی مدرن سال‌ها بعد بیش‌تر تشریح شد.

حقیقتی رنگی درباره‌ی کور رنگی

نظریه دالتون درباره کور رنگی یکی از اولین تحقیقات منتشر شده در این ضمینه بود. با توجه به اینکه او اولین کسی بود که در این ضمینه تحقیق کرد- کور رنگی را دالتونیسم نیز می‌گویند. تو این اکتشاف مهم را به این دلیل انجام داد که برادرش کور رنگ بود. در نظریه دالتون- ادراک رنگ توسط رنگ رفتگی مایع میانی در مردمک چشم در زمان حیاتش نقض شد- اما این اولین باری بود که این مشکل بصورت رسمی بحث شد. جان دالتون این دید را داشت که اتمسفر مخلوطی از گازها است. او باور داشت که ترکیبات اصلی اتمسفر شامل 80% نیتروژن و 20% اکسیژن است.

وفات 

جان دالتون در سال ۱۸۴۴ درگذشت – او با افتخار در انگلستان به خاک سپرده شد. بیش از ۴۰۰،۰۰۰ نفر بدن بی‌جان او را هنگام قرار گرفتن در تابوت مشایعت کردند.