NộI Dung
Nhà hóa học John Dalton được ghi nhận với lý thuyết nguyên tử hiện đại tiên phong. Ông cũng là người đầu tiên nghiên cứu mù màu.Tóm tắc
Nhà hóa học John Dalton sinh ngày 6 tháng 9 năm 1766 tại Eaglesfield, Anh. Trong sự nghiệp ban đầu của mình, anh đã xác định được bản chất di truyền của bệnh mù màu đỏ-xanh. Năm 1803, ông tiết lộ khái niệm về Luật áp lực từng phần của Dalton. Cũng trong những năm 1800, ông là nhà khoa học đầu tiên giải thích hành vi của các nguyên tử theo cách đo trọng lượng. Dalton qua đời ngày 26 tháng 7 năm 1844 tại Manchester, Anh.
Đầu đời và sự nghiệp
Nhà hóa học người Anh John Dalton sinh ra ở Eaglesfield, Anh, vào ngày 6 tháng 9 năm 1766, trong một gia đình Quaker. Ông có hai anh chị em còn sống. Cả anh và anh trai đều bị mù màu. Cha của Dalton kiếm được một khoản thu nhập khiêm tốn như một thợ dệt thủ công. Khi còn nhỏ, Dalton khao khát một nền giáo dục chính thức, nhưng gia đình anh rất nghèo. Rõ ràng là anh ta sẽ cần giúp đỡ về tài chính gia đình từ nhỏ.
Sau khi theo học tại một trường Quaker tại ngôi làng của mình ở Cumberland, khi Dalton mới 12 tuổi, anh bắt đầu dạy học ở đó. Khi anh 14 tuổi, anh đã dành một năm làm nông dân, nhưng quyết định trở lại giảng dạy giáo viên lần này với tư cách là trợ lý tại một trường nội trú Quaker ở Kendal. Trong vòng bốn năm, chàng trai trẻ nhút nhát đã trở thành hiệu trưởng của trường. Ông ở đó cho đến năm 1793, lúc đó ông trở thành một trợ giảng về toán học và triết học tại New College ở Manchester.
Khi còn ở New College, Dalton gia nhập Hiệp hội văn học và triết học Manchester. Tư cách thành viên được cấp quyền truy cập Dalton vào các cơ sở thí nghiệm. Đối với một trong những dự án nghiên cứu đầu tiên của mình, Dalton đã theo đuổi niềm đam mê cuồng nhiệt của mình đối với ngành khí tượng học. Anh bắt đầu giữ nhật ký thời tiết hàng ngày, đặc biệt chú ý đến các chi tiết như vận tốc gió và áp suất khí quyển. Thói quen Dalton sẽ tiếp tục suốt cuộc đời. Kết quả nghiên cứu của ông về áp suất khí quyển đã được công bố trong cuốn sách đầu tiên của ông, Kết quả khí tượng, năm anh đến Manchester.
Trong sự nghiệp đầu tiên của mình là một nhà khoa học, Dalton cũng đã nghiên cứu bệnh mù màu, một chủ đề mà anh ta quen thuộc qua trải nghiệm trực tiếp. Vì tình trạng đã ảnh hưởng đến cả anh và anh trai anh từ khi sinh ra, Dalton đưa ra giả thuyết rằng đó phải là do di truyền. Ông đã chứng minh lý thuyết của mình là đúng khi phân tích di truyền mô mắt của chính ông tiết lộ rằng ông đang thiếu bộ cảm biến quang để nhận biết màu xanh lục. Là kết quả của những đóng góp của ông đối với sự hiểu biết về mù màu đỏ-xanh lá cây, tình trạng này vẫn thường được gọi là "Daltonism".
Luật Dalton
Sự quan tâm của Dalton đối với áp lực khí quyển cuối cùng đã đưa ông đến một cuộc kiểm tra gần hơn về khí. Trong khi nghiên cứu bản chất và hóa học của không khí vào đầu những năm 1800, Dalton biết rằng đó không phải là dung môi hóa học, như các nhà khoa học khác đã tin. Thay vào đó, nó là một hệ thống cơ học bao gồm các hạt nhỏ riêng lẻ sử dụng áp suất của từng khí độc lập.
Các thí nghiệm về khí của Dalton đã dẫn đến khám phá của ông rằng tổng áp suất của hỗn hợp khí lên tới tổng áp lực riêng mà mỗi khí riêng lẻ gây ra khi chiếm cùng một không gian. Năm 1803, nguyên tắc khoa học này chính thức được gọi là Định luật áp lực từng phần của Dalton. Định luật Dalton chủ yếu áp dụng cho các khí lý tưởng hơn là các khí thực, do tính đàn hồi và khối lượng hạt thấp của các phân tử trong các khí lý tưởng. Nhà hóa học Humphry Davy đã hoài nghi về Định luật Dalton, cho đến khi Dalton giải thích rằng các lực đẩy lùi trước đây tin rằng tạo ra áp lực chỉ tác động giữa các nguyên tử cùng loại và các nguyên tử trong hỗn hợp có trọng lượng và độ phức tạp khác nhau.
Nguyên tắc của Luật Dalton có thể được chứng minh bằng một thí nghiệm đơn giản liên quan đến một chai thủy tinh và bát nước lớn. Khi chai bị chìm dưới nước, nước chứa trong đó bị dịch chuyển, nhưng chai không rỗng; thay vào đó, nó chứa đầy khí hydro vô hình. Lượng áp lực do hydro gây ra có thể được xác định bằng biểu đồ liệt kê áp suất của hơi nước ở các nhiệt độ khác nhau, cũng nhờ vào những khám phá của Dalton. Kiến thức này có nhiều ứng dụng thực tế hữu ích ngày nay. Ví dụ, các thợ lặn sử dụng các nguyên tắc của Dalton để đánh giá mức độ áp suất ở các độ sâu khác nhau của đại dương sẽ ảnh hưởng đến không khí và nitơ trong bể của họ.
Trong những năm đầu thập niên 1800, Dalton cũng đưa ra một định luật về sự giãn nở nhiệt minh họa cho phản ứng đốt nóng và làm mát của khí đối với sự giãn nở và nén. Ông đã giành được danh tiếng quốc tế cho nghiên cứu bổ sung của mình bằng cách sử dụng máy đo độ ẩm điểm sương thô sơ để xác định mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức hơi nước trong khí quyển.
Thuyết nguyên tử
Niềm đam mê với khí của Dalton dần dần khiến anh chính thức khẳng định rằng mọi dạng vật chất (dù là rắn, lỏng hay khí) cũng được tạo thành từ các hạt nhỏ riêng lẻ. Ông đã đề cập đến lý thuyết trừu tượng hơn của nhà triết học Hy Lạp Democritus of Abdera, từ nhiều thế kỷ trước đã lỗi thời và mượn thuật ngữ "nguyên tử" hoặc "nguyên tử" để dán nhãn cho các hạt. Trong một bài viết, ông đã viết cho Hiệp hội văn học và triết học Manchester vào năm 1803, Dalton đã tạo ra biểu đồ đầu tiên về trọng lượng nguyên tử.
Tìm cách mở rộng lý thuyết của mình, ông đã tập hợp lại chủ đề về trọng lượng nguyên tử trong cuốn sách của mình Một hệ thống triết học hóa học mới, xuất bản 1808. Trong Một hệ thống triết học hóa học mới, Dalton giới thiệu niềm tin của mình rằng các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có thể được phân biệt trên toàn cầu dựa trên trọng lượng nguyên tử khác nhau của chúng. Khi làm như vậy, ông trở thành nhà khoa học đầu tiên giải thích hành vi của các nguyên tử theo cách đo trọng lượng. Ông cũng phát hiện ra rằng các nguyên tử không thể được tạo ra hoặc phá hủy.
Lý thuyết của Dalton đã kiểm tra thêm các thành phần của các hợp chất, giải thích rằng các hạt nhỏ (nguyên tử) trong hợp chất là các nguyên tử hợp chất. Hai mươi năm sau, nhà hóa học Amedeo Avogadro sẽ trình bày chi tiết hơn về sự khác biệt giữa các nguyên tử và nguyên tử hợp chất.
Trong Một hệ thống triết học hóa học mới, Dalton cũng đã viết về các thí nghiệm của mình chứng minh rằng các nguyên tử luôn kết hợp theo tỷ lệ đơn giản. Điều đó có nghĩa là các phân tử của một nguyên tố luôn được tạo thành từ cùng một tỷ lệ, ngoại trừ các phân tử nước.
Năm 1810 Dalton đã xuất bản một phụ lục cho Một hệ thống triết học hóa học mới. Trong đó, ông đã xây dựng một số chi tiết thực tế trong lý thuyết của mình: rằng các nguyên tử trong một nguyên tố nhất định đều có cùng kích thước và trọng lượng, trong khi các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau trông giống nhau và khác nhau. Dalton cuối cùng đã lập một bảng liệt kê các trọng lượng nguyên tử của tất cả các nguyên tố đã biết.
Các lý thuyết nguyên tử của ông đã nhanh chóng được cộng đồng khoa học chấp nhận với số lượng lớn phản đối. "Dalton làm cho các nguyên tử trở nên hữu ích về mặt khoa học", Rajkumari Williamson Jones, nhà sử học khoa học tại Viện Khoa học và Công nghệ thuộc Đại học Manchester khẳng định. Giáo sư đoạt giải Nobel Sir Harry Kroto, lưu ý về việc đồng phát hiện ra fullerenes carbon hình cầu, đã xác định tác động cách mạng của những khám phá của Dalton trong lĩnh vực hóa học: "Bước quan trọng là viết ra các nguyên tố về nguyên tử của chúng ... Tôi không biết làm thế nào họ có thể làm hóa học trước đó, nó không có ý nghĩa gì cả. "
Kiếp sau
Từ năm 1817 đến ngày ông qua đời, Dalton giữ chức chủ tịch xã hội văn học và triết học Manchester, tổ chức đầu tiên cấp cho ông quyền truy cập vào một phòng thí nghiệm. Một học viên của Quaker khiêm tốn, anh ta chống lại sự công nhận; năm 1822, ông từ chối tư cách thành viên của Hội Hoàng gia. Tuy nhiên, vào năm 1832, ông đã chấp nhận một bằng Tiến sĩ Khoa học danh dự của Đại học Oxford danh tiếng. Trớ trêu thay, chiếc váy tốt nghiệp của anh lại có màu đỏ, một màu anh không thể nhìn thấy. May mắn cho anh ta, chứng mù màu của anh ta là một cái cớ thuận tiện để anh ta ghi đè lên quy tắc Quaker cấm các thuê bao của mình mặc màu đỏ.
Năm 1833, chính phủ đã cấp cho ông một khoản trợ cấp, được nhân đôi vào năm 1836. Dalton được cấp bằng khác, lần này là Tiến sĩ Luật, bởi Đại học Edinburgh vào năm 1834. Như thể những vinh dự đó không đủ để vinh danh nhà hóa học cách mạng, ở London, một bức tượng đã được dựng lên để vinh danh Dalton - cũng vào năm 1834. "Dalton rất giống một biểu tượng cho Manchester," Rajkumari Williams Jones nói. "Ông ấy có lẽ là nhà khoa học duy nhất có được một bức tượng trong đời."
Ở kiếp sau, Dalton tiếp tục giảng dạy và giảng dạy tại các trường đại học trên khắp Vương quốc Anh, mặc dù người ta nói rằng nhà khoa học này là một giảng viên vụng về với giọng nói cộc cằn và chói tai. Trong suốt cuộc đời của mình, Dalton đã cố gắng duy trì danh tiếng gần như hoàn hảo của mình như một Quaker sùng đạo. Ông sống một cuộc sống khiêm tốn, không phức tạp, tập trung vào niềm đam mê khoa học và không bao giờ kết hôn.
Năm 1837 Dalton bị đột quỵ. Ông đã gặp rắc rối với bài phát biểu của mình trong năm tới.
Cái chết và di sản
Sau khi bị đột quỵ lần thứ hai, Dalton qua đời lặng lẽ vào tối ngày 26 tháng 7 năm 1844, tại nhà riêng ở Manchester, Anh. Ông được cung cấp một đám tang dân sự và được vinh danh đầy đủ. Một báo cáo 40.000 người đã tham dự đám rước, vinh danh những đóng góp của ông cho khoa học, sản xuất và thương mại của quốc gia.
Bằng cách tìm ra cách "cân nguyên tử", nghiên cứu của John Dalton không chỉ thay đổi bộ mặt hóa học mà còn khởi đầu sự phát triển của nó thành một ngành khoa học hiện đại. Sự phân tách nguyên tử trong thế kỷ 20 rất có thể đã không được thực hiện nếu không có Dalton đặt nền tảng kiến thức về cấu tạo nguyên tử của các phân tử đơn giản và phức tạp. Những khám phá của Dalton cũng cho phép sản xuất các hợp chất hóa học hiệu quả về mặt chi phí, vì về cơ bản họ cung cấp cho các nhà sản xuất một công thức để xác định tỷ lệ hóa học chính xác trong một hợp chất nhất định.
Phần lớn các kết luận tạo nên lý thuyết nguyên tử của Dalton vẫn còn tồn tại đến ngày nay.
"Bây giờ với công nghệ nano, các nguyên tử là trung tâm", Giáo sư hóa học David Garner của Đại học Nottingham nói. "Các nguyên tử được chế tác trực tiếp để tạo ra các loại thuốc, chất bán dẫn và nhựa mới." Ông tiếp tục giải thích thêm, "Ông đã cho chúng tôi hiểu biết đầu tiên về bản chất của vật liệu. Bây giờ chúng tôi có thể thiết kế các phân tử với một ý tưởng khá tốt về các tính chất của chúng."
Năm 2003, trong một năm công bố lý thuyết nguyên tử của Dalton về lý thuyết nguyên tử của mình, Bảo tàng Manchester đã tổ chức một buổi tri ân cho người đàn ông, cuộc đời và những khám phá khoa học đột phá của ông.