道爾頓簡(jiǎn)介
約翰·道爾頓（John Dalton,1766-1844）英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家、近代化學(xué)之父。1766年9月6日生于坎伯雷，1844年在曼徹斯特過世。父親是一位農(nóng)民兼手工業(yè)者。幼年時(shí)家貧，無錢上學(xué)，加上又是一個(gè)色盲者，但他以驚人的毅力，自學(xué)成才。1778年在鄉(xiāng)村小學(xué)任教；1781年應(yīng)表兄之邀到肯德爾鎮(zhèn)任中學(xué)教師，在哲學(xué)家高夫的幫助下自修拉丁文、法文、數(shù)學(xué)和自然哲學(xué)等并開始對(duì)自然觀察，記錄氣象數(shù)據(jù)，從此學(xué)問大有長(zhǎng)進(jìn)；1793年任曼徹斯特新學(xué)院數(shù)學(xué)和自然哲學(xué)教授；1796年任曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)會(huì)會(huì)員；1800年擔(dān)任該會(huì)的秘書；1817年升為該會(huì)會(huì)長(zhǎng)；1816年選為法國(guó)科學(xué)院通訊院士；1822年選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1826年，英國(guó)政府將英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的第一枚金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)率谟枇说罓栴D。
杰出的成就，不朽的貢獻(xiàn)
提出原子論：化學(xué)中的新時(shí)代是隨著原子論開始的。1808年繼承古希臘樸素原子論和牛頓微粒說，提出原子學(xué)說，其要點(diǎn)：（１）化學(xué)元素由不可分的微?！?a target="_blank">原子構(gòu)成，它在一切化學(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)量是元素的基本特征之一。（３）不同元素化合時(shí)，原子以簡(jiǎn)單整數(shù)比結(jié)合。推導(dǎo)并用實(shí)驗(yàn)證明倍比定律。如果一種元素的質(zhì)量固定時(shí)，那么另一元素在各種化合物中的質(zhì)量一定成簡(jiǎn)單整數(shù)比。發(fā)現(xiàn)混合氣體中，各氣體的分壓定律。
最先從事測(cè)定原子量工作，提出用相對(duì)比較的辦法求取各元素的原子量，并發(fā)表第一張?jiān)恿勘?，為后來測(cè)定元素原子量工作開辟了光輝前景。
建議用簡(jiǎn)單的符號(hào)來代表元素和化合物的組成。
歷史上，道爾頓曾用圖形加字母的方式作為元素符號(hào)，如圖所示。但由于后來發(fā)現(xiàn)的元素越來越多，符號(hào)設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，不便于記憶和書寫，故未能被廣泛采用。最后，國(guó)際上統(tǒng)一采用元素拉丁文名稱的第一個(gè)字母來表示元素，如氫元素的拉丁文名稱為Hydrogenium，元素符號(hào)就寫為H，氧元素的拉丁文名稱為Oxygenium，元素符號(hào)就寫為O。如果幾種元素拉丁文名稱的第一個(gè)字母相同時(shí)，就附加一個(gè)小寫字母來區(qū)別。例如用Cu表示銅元素，Cl表示氯元素，Ca表示鈣元素。
在氣象學(xué)、物理學(xué)上的貢獻(xiàn)也十分突出，自1787年在擔(dān)任初中物理教員時(shí)開始連續(xù)觀測(cè)氣象，從不間斷地堅(jiān)持了56年，一直到臨終前幾小時(shí)為止，他的全部記錄超過20多萬條。27歲時(shí)出版了《氣象觀測(cè)與研究》一書。書中描繪了氣壓計(jì)、溫度計(jì)、濕度計(jì)等一起裝置，巧妙地分析了降雨和云的形成過程、水蒸發(fā)過程、大氣層降水量的分布等現(xiàn)象，深受讀者喜愛。
1801年提出氣體分壓定律，即混合氣體的總壓力等于各組分氣體的分壓之和。他還測(cè)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。
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(cè)。
為了把自己畢生精力獻(xiàn)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(guó)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(xiàn)給曼徹斯特大學(xué)用作學(xué)生的獎(jiǎng)學(xué)金。道爾頓一生正如恩格斯所指出的：化學(xué)新時(shí)代是從原子論開始的，所以道爾頓應(yīng)是近代化學(xué)之父。
“近代化學(xué)之父”
化學(xué)是在近代興起的一門學(xué)科，無數(shù)的科學(xué)先驅(qū)者為這門學(xué)科奠定了理論基礎(chǔ)，英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家約翰·道爾頓就是其中的一位。道爾頓既具有敏銳的理論思維頭腦，又具有卓越的實(shí)驗(yàn)才能，尤其是在對(duì)原子的研究方面取得了非凡的成果，因而被稱為“近代化學(xué)之父”，成為近代化學(xué)的奠基人。道爾頓在化學(xué)方面提出了定量的概念，總結(jié)出質(zhì)量守恒定律、定比定律和化合量（當(dāng)量）定律。在此基礎(chǔ)上，1803年又發(fā)現(xiàn)了化合物的倍比定律，提出了元素的原子量概念，并制成最早的原子量表。
道爾頓出生在英國(guó)坎伯蘭的一個(gè)貧困的鄉(xiāng)村，他的父親是一個(gè)紡織工人。當(dāng)時(shí)正值第一次工業(yè)革命的初期，很多破產(chǎn)的農(nóng)民淪為雇用工人。道爾頓一家的生活十分困頓，道爾頓的一個(gè)弟弟和一個(gè)妹妹都因?yàn)轲囸I和疾病而夭折。道爾頓在童年根本沒有讀書的條件，只是勉強(qiáng)接受了一點(diǎn)點(diǎn)初等教育，十歲時(shí)，他就去給一個(gè)富有的教士當(dāng)仆役。也許這也算是命運(yùn)賜予他的一次機(jī)會(huì)吧，在教士家里他有讀了一些書，增長(zhǎng)了很多知識(shí)。于是兩年后，他被推舉為本村小學(xué)的教師。
1781年，年僅十五歲的道爾頓隨哥哥到外地謀生。不久后，他就成為了肯達(dá)耳中學(xué)的教師。在教學(xué)之余，他一邊系統(tǒng)的自學(xué)科學(xué)知識(shí)，一邊進(jìn)行氣象觀察。在這里他還結(jié)識(shí)了著名學(xué)者豪夫（Johann Hauf），他從豪夫那里學(xué)習(xí)了很多知識(shí)，教學(xué)水平迅速提高，四年以后，便成為了肯達(dá)耳中學(xué)的校長(zhǎng)。1793年，在豪夫的推薦下，道爾頓又受聘于曼徹斯特的一所新學(xué)院。在這里他出版了自己的第一本科學(xué)著作 — 《氣象觀察與研究》。第二年，他在羅伯特·歐文的推薦下成為曼徹斯特文學(xué)哲學(xué)會(huì)的會(huì)員。
1799年，為了把大部分精力投入到科學(xué)研究中去，道爾頓離開了學(xué)院。他在幾個(gè)富人家里做私人教師，每天教課時(shí)間不超過兩小時(shí)。這樣，既能謀生又保證了他的科研工作?，F(xiàn)在，他越來越重視對(duì)氣體和氣體混合物的研究。道爾頓認(rèn)為，要說明氣體的特性就必須知道它的壓力。他找到兩種很容易分離的氣體，分別測(cè)量了混合氣體和各部分氣體的壓力。結(jié)果很有意思，裝在容積一定的容器中的某種氣體壓力是不變的，引入第二種氣體后壓力增加，但它等于兩種氣體的分壓之和，兩種氣體單獨(dú)的壓力沒有改變。于是道爾頓得出結(jié)論：混合氣體的總壓等于組成它的各個(gè)氣體的分壓之和。道爾頓發(fā)現(xiàn)由此可以做出某些重要的結(jié)論，氣體在容器中存在的狀態(tài)與其他氣體無關(guān)。用氣體具有微粒結(jié)構(gòu)來解釋就是，一種氣體的微?；蛟泳鶆虻姆植荚诹硪环N氣體的原子之間，因而這種氣體的微粒所表示出來的性質(zhì)與容器中沒有另一種氣體一樣。道爾頓開始更多的研究關(guān)于原子的問題，他頑強(qiáng)進(jìn)行研究工作，尋找資料、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、不斷的思考……
同年10月21日，道爾頓報(bào)告了他的化學(xué)原子論，并且宣讀了他的第二篇論文《第一張關(guān)于物體的最小質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)重量表》。道爾頓的理論引起了科學(xué)界的廣泛重視。他應(yīng)邀去倫敦講學(xué)，幾個(gè)月后又回到曼徹斯特繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量原子量的工作。有些時(shí)候，道爾頓也遇到一些困難。有些物質(zhì)被氧化后生成不同的氧化物，這是一種難解釋的現(xiàn)象，當(dāng)然前人已經(jīng)進(jìn)行了分析化驗(yàn)，為了進(jìn)行計(jì)算，道爾頓就只能利用這些結(jié)果；有時(shí)他在原始文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果只是由一位科學(xué)家側(cè)得的，為了保證可靠性，道爾頓就再做一次分析。道爾頓所得出的原子量有很多是不準(zhǔn)確的，但實(shí)際上他所計(jì)算出來的正是今天所謂的當(dāng)量。例如他把氧的原子量確定為7而不是16。
1804年以后，道爾頓又對(duì)甲烷和乙烯的化學(xué)成分進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)，甲烷中碳?xì)浔仁?.3:4;而乙烯中碳?xì)浔仁?.3:2。他由此推出碳?xì)浠系谋壤P(guān)系，并發(fā)現(xiàn)了倍比定律：相同的兩種元素生成兩種或兩種以上的化合物時(shí)，若其中一種元素的質(zhì)量不變，另一種元素在化合物中的相對(duì)重量成簡(jiǎn)單的整數(shù)比。道爾頓認(rèn)為倍比定律既可以看作是原子論的一個(gè)推論，又可以看作是對(duì)原子論的一個(gè)證明。
1807年，湯姆遜在它的《化學(xué)體系》一書中詳細(xì)的介紹了道爾頓的原子論。第二年道爾頓的主要化學(xué)著作《化學(xué)哲學(xué)的新體系》正式出版。書中詳細(xì)記載了道爾頓的原子論的主要實(shí)驗(yàn)和主要理論。自此道爾頓的原子論才正式問世。
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(jìn)步，他揭示出了一切化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)都是原子運(yùn)動(dòng)，明確了化學(xué)的研究對(duì)象，對(duì)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(shí)僵化的自然觀，為科學(xué)方法論的發(fā)展、辯證自然觀的形成以及整個(gè)哲學(xué)認(rèn)識(shí)論的發(fā)展具有重要意義。
原子論建立以后，道爾頓名震英國(guó)乃至整個(gè)歐洲,各種榮譽(yù)紛至沓來,1816年，道爾頓被選為法國(guó)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(huì)會(huì)長(zhǎng)；1826年，英國(guó)政府授予他金質(zhì)科學(xué)勛章；1828年，道爾頓被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員；此后，他又相繼被選為柏林科學(xué)院名譽(yù)院士、慕尼黑科學(xué)院名譽(yù)院士、莫斯科科學(xué)協(xié)會(huì)名譽(yù)會(huì)員，還得到了當(dāng)時(shí)牛津大學(xué)授予科學(xué)家的最高榮譽(yù) — 法學(xué)博士稱號(hào)。在榮譽(yù)面前，道爾頓開始還是冷靜的、謙虛的，但是后來榮譽(yù)越來越高，他逐漸改變了，變得驕傲、保守，最終走向了思想僵化、固步自封。
1808年，法國(guó)化學(xué)家呂薩克在原子論的影響下發(fā)現(xiàn)了氣體反應(yīng)的體積定律，實(shí)際上這一定律也是對(duì)道爾頓的原子論的一次論證，后來也得到了其他科學(xué)家的證實(shí)并應(yīng)用于測(cè)量氣體元素的原子量。但是呂薩克定律卻遭到了道爾頓本人的拒絕和反對(duì)，他不僅懷疑呂薩克的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論分析，還對(duì)他進(jìn)行了嚴(yán)厲的抨擊。1811年，意大利物理學(xué)家阿佛加德羅建立了分子論，使道爾頓的原子論與呂薩克定律在新的理論基礎(chǔ)上統(tǒng)一起來。他也遭到了道爾頓無情的反駁。1813年，瑞典化學(xué)家貝齊力烏斯創(chuàng)立了用字母表示元素的新方法，這種易寫易記的新方法被大多數(shù)科學(xué)家接受，而道爾頓一直到死都是新元素符號(hào)的反對(duì)派。除化學(xué)之外，他對(duì)生物學(xué)也作出了一些貢獻(xiàn)，他是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)紅綠色盲的人，并對(duì)此作了一些研究。
雖然道爾頓的后半生科學(xué)貢獻(xiàn)不大、甚至阻撓別人的探索，人們還是給予了他深切的懷念。
單位：道爾頓
人們?yōu)榱思o(jì)念道爾頓，以他的名字作為原子質(zhì)量單位。在生物化學(xué)、分子生物學(xué)和蛋白組學(xué)中經(jīng)常用D或KD，定義為碳12原子質(zhì)量的1/12，1D＝1/N g，N為阿伏加德羅常數(shù)。
對(duì)分子來說，一個(gè)分子的質(zhì)量，用道爾頓單位表示時(shí)，其值相當(dāng)于分子量。但分子量為該物質(zhì)的一分子的質(zhì)量與12C原子的質(zhì)量的1／12之比，是無名數(shù)，所以如果說“蛋白質(zhì)A的分子量為X道爾頓”，乃是不正確的表示方法，應(yīng)該說“蛋白質(zhì)A的質(zhì)量為X道爾頓”。
道爾頓分壓定律
在任何容器內(nèi)的氣體混合物中，如果各組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則每一種氣體都均勻地分布在整個(gè)容器內(nèi)，它所產(chǎn)生的壓強(qiáng)和它單獨(dú)占有整個(gè)容器時(shí)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)相同。也就是說，一定量的氣體在一定容積的容器中的壓強(qiáng)僅與溫度有關(guān)。例如，零攝氏度時(shí)，1mol 氧氣在 22.4L 體積內(nèi)的壓強(qiáng)是 101.3kPa 。如果向容器內(nèi)加入 1mol 氮?dú)獠⒈３秩萜黧w積不變，則氧氣的壓強(qiáng)還是 101.3kPa，但容器內(nèi)的總壓強(qiáng)增大一倍。可見， 1mol 氮?dú)庠谶@種狀態(tài)下產(chǎn)生的壓強(qiáng)也是 101.3kPa 。 道爾頓（Dalton）總結(jié)了這些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，得出下列結(jié)論：某一氣體在氣體混合物中產(chǎn)生的分壓等于在相同溫度下它單獨(dú)占有整個(gè)容器時(shí)所產(chǎn)生的壓力；而氣體混合物的總壓強(qiáng)等于其中各氣體分壓之和，這就是氣體分壓定律（law of partial pressure）。
英國(guó)科學(xué)家約翰·道爾頓在19世紀(jì)初把原子假說引入了科學(xué)主流。他所提供的關(guān)鍵的學(xué)說，使化學(xué)領(lǐng)域自那時(shí)以來有了巨大的進(jìn)展。
確切地說，并不是道爾頓首先提出所有的物質(zhì)都是由極其微小的、不可毀壞的粒子──人稱原子組成的。這個(gè)概念是由古希臘哲學(xué)家德漠克利特提出來的，甚至在他以前可能就有人提出過。另一位希臘哲學(xué)家伊壁鳩魯（公元前342—270年？）采用了這一假說。羅馬作家留克利希阿斯（公元前99？－55年）在他的著名詩歌《論事物的本質(zhì)》中對(duì)這一假說做了生動(dòng)形象的介紹。
德謨克利特的學(xué)說未被亞里士多德接受，在中世紀(jì)受到了忽視，對(duì)現(xiàn)代科學(xué)沒有什么影響。但是17世紀(jì)有幾個(gè)包括艾薩克·牛頓在內(nèi)的主要科學(xué)家支持過類似的學(xué)說。不過早期的原子學(xué)說都沒有定量表達(dá)，也沒有用于科學(xué)研究，最根本的是誰也沒有看到哲學(xué)的假想和化學(xué)的嚴(yán)酷事實(shí)之間存在的聯(lián)系。
這就是道爾頓的貢獻(xiàn)所在。他提出了一個(gè)明了的定量學(xué)說，可以用來解釋化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)受住了實(shí)驗(yàn)室的精確檢驗(yàn)。
雖然道爾頓的術(shù)語與我們現(xiàn)在使用的稍有不同，但是卻清楚地表述了原子、分子、元素等概念。他明確指出；雖然世界上原子的總數(shù)目相當(dāng)之大，但是不同原子種類的數(shù)目卻是非常之?。ㄋ脑辛谐?0種元素即20種原子，今天所知道的元素有一百多種）。
雖然不同種類的原子有不同的重量，但是道爾頓認(rèn)為任何兩個(gè)同類原子的所有性質(zhì)包括重量都相同。道爾頓在他的書中列出了一張各種不同類原子的相對(duì)重量表──有關(guān)這方面的第一張表，是定量原子學(xué)說的一個(gè)重要特征。
道爾頓還明確地指出，任何相同化合物的兩個(gè)分子都是由相同原子組成的（例如，每個(gè)氧化亞氮都是由兩個(gè)氮原子和一個(gè)氧原子組成的）。由此可推出一種已知的化合物──不管是由什么方法配制或在哪里發(fā)現(xiàn)的──總含有相同的元素，而且這些元素之間的重量比完全一樣。這就是約瑟夫·路易斯·普勞特幾年前在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的“定比定律”。
道爾頓的學(xué)說非常具有說服力，不到二十年的時(shí)間就為大多數(shù)科學(xué)家所采納。而且化學(xué)家按照書中所提出的方案行事：準(zhǔn)確地確定出相對(duì)原子重量和每種分子的原子數(shù)；定量分析化合物。當(dāng)然這個(gè)方案已取得徹底的成功。
原子假說的重要性是不易被夸大的。它是我們認(rèn)識(shí)化學(xué)的主要學(xué)說，而且在很大程度上是現(xiàn)代物理學(xué)的一個(gè)不可缺少的序幕。只是因?yàn)樵诘罓栴D以前就有人經(jīng)常討論原子論，所以他在此冊(cè)中的名次并不很高。
道爾頓于1766年出生在英格蘭北方鷹田莊。他只是在11歲以前受過正規(guī)教育，幾乎完全是靠自學(xué)掌握了科學(xué)知識(shí)。他才智早熟，12歲就當(dāng)上了教師。15歲遷往肯德爾城，26歲又遷到曼徹斯特，在那兒一直居住到1844年去世。他終生未娶。
道爾頓在1787年26歲時(shí)對(duì)氣象學(xué)發(fā)生了興趣，六年后發(fā)表了一本有關(guān)氣象學(xué)的書。對(duì)空氣和大氣的研究又使他對(duì)一般氣體的特征發(fā)生了興趣。通過一系列的實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)了有關(guān)氣體特性的兩個(gè)重要定律。第一個(gè)定律是道爾頓在1801年提出來的，該定律認(rèn)為一種氣體所占的體積與其溫度成正比（一般稱為查爾斯定律，是根據(jù)法國(guó)科學(xué)家查爾斯的名字命名的。他比道爾頓早幾年發(fā)現(xiàn)了這個(gè)定律，但未能把其成果發(fā)表出來）。第二個(gè)定律是1801年提出來的，叫做道爾頓氣體分壓定律。
1804年道爾頓就已系統(tǒng)地提出了他的原子學(xué)說，并且編制了一張?jiān)恿勘?。但是他的主要著作《化學(xué)哲學(xué)的新體系》直到1808年才問世，那是他的成功之作。他在晚年獲得了許多榮譽(yù)。
附帶一提的是道爾頓患有色盲癥。這種病的癥狀引起了他的好奇心。他開始研究這個(gè)課題，最終發(fā)表了一篇關(guān)于色盲的論文──曾經(jīng)問世的第一篇有關(guān)色盲的論文。
