نظرية دالتون
مقالة مفصلة: قام جون دالتون بتوظيف الدلائل الكيميائية و الفيزيائية المعروفة في زمنه، معتمداً على الحقائق الملموسه، و ملاحظات وصفية، لبناء تصوره عن الذرة.
لقد إستند دالتون على قانون حفظ الكتلة، و قانون النسب الثابتة كأساس قامت عليه نظريته المشهورة (1803 - 1808)، و التي تعتمد على الفرضيات الثلاث:
- يتكون العنصر الكيمائي من دقائق متناهية في صغر حجمها، و غير قابلة للانقسام، تسمى ذرات، لا يمكن خلقها أو إفناؤها أثناء التغير الكيميائي.
- تتشابه جميع ذرات العنصر الواحد في الكتلة و الخواص الأخرى، و تختلف عن ذرات العناصر الأخرى.
- تتحد ذرات العناصر بنسب عددية ثابتة؛ لتكوين المركبات الكيميائية.
دالتون و مشكلة الكتلة الذرية
لكي تكون نظرية دالتون قادرة على توضيح ظواهر عملية جديدة؛ لا بد لها من تحديد كتلة مميزة لذرة كل عنصر، و لأن حجم الذرة صفير جدا، فمن المستحيل قياسها أو فصلها؛ لجأ دالتون إلى فكرة الكتلة الذرية النسبية؛ و ذلك من حلال الاجابة على السؤال التالي: إذا تم الافتراض أن كتلة ذرة واحدة من الهيدروجين تساوي وحدة كتلية واحدة، فكم تكون كتلة ذرة الأكسجين؟
فكانت شروط الإجابة عن هذه الأسئلة:
- إيجاد مركب يحتوي فقط على عنصري الهيدروجين و الأكسجين، و قد اختار دالتون الماء لهذا الغرض.
- تحديد النسبة بين كتلتي الأكسجين و الهيدروجين في المركب.
- معرفة الصيغة الكيميائية للمركب، أي: النسبة العددية بين الهيدروجين و الأكسجين.
لاحظ التجربة، هذه التجربة لتحديد النسب المئوية للماء؛ حيث يتم تفكيك بخار الماء إلى عنصري الهيدروجين و الأكسجين. فيتم جمع غاز الهيدروجين فوق الماء، أما غاز الأكسجين فقد إتحد مع مسحوق الحديد، مكونا أكسيد الحديد، فتكون الزيادة في كتلة الحديد تساوي كتلة الأكسجين الناتج من تفكك البخار. و بمساواة مجموع كتلتي الهيدروجين و الأكسجين بكتلة البخار الذي تم تفكيكه نحسب كتلة الهيدروجين. أما النسبة المئوية لكل من الأكسجين و الهيدروجين فتحسب كما يأتي:
النسبة المئوية للأكسجين في الماء = (كتلة الأكسجين ÷ (كتلة الهيدروجين + كتلة الأكسجين)) × 100%
النسبة المئوية للهيدروجين في الماء = (كتلة الهيدروجين ÷ (كتلة الهيدروجين + كتلة الأكسجين)) × 100%
وجد دالتون عملياً أن نسبة الأكسجين في الماء تساوي 87%، و أن نسبة الهيدروجين تساوي 13%، و بما أن دالتون كان يعتقد أن نسبة عدد ذرات اليهدروجين إلى عدد ذرات الأكسجين في الماء تساوي 1:1، لذلك استنتج أن نسبة كتلة الأكسجين إلى كتلة الهيدروجين تساوي 1:7.
ملاحظات
- قانون حفظ الكتلة ينص على مجموع كتلة المادة يبقى ثابتاً، قبل و بعد حدوث التغير الكيمائي.
- قانون النسب الثابتة ينص على أن النسب بين كتل العناصر المكونة لمركب ما تبقى دائماً ثابتة، مهما كان مصدر ذلك المركب، على أن يكون نقياً.
- العالم جون دالتون لم يكن يعرف سوى الماء كمركب يحتوي الهيدروجين و الأكسجين فقط.
أنظر أيضا
المصادر
- Atkins & Jones, Chemical Principles, 1st Edition, W. H. Freeman & Co. New York, 1999.