Meteorologidit

Daltons tidlige liv blev påvirket af en fremtrædende Kvager, Elihu Robinson, en kompetent meteorolog og instrumentproducent, fra Eaglesfield, Cumbria, der interesserede ham i problemer med matematik og meteorologi. I løbet af sine år i Kendal bidrog Dalton med løsninger på problemer og besvarede spørgsmål om forskellige emner i Ladies’ Diary og Gentleman ‘ s Diary. I 1787 i en alder af 21 begyndte han sin meteorologiske dagbog, hvor han i løbet af de efterfølgende 57 år indtastede mere end 200.000 observationer. Han genopdagede George Hadleys teori om atmosfærisk cirkulation (nu kendt som Hadley-cellen) omkring dette tidspunkt. I 1793 indeholdt Daltons første publikation, meteorologiske observationer og Essays, frøene til flere af hans senere opdagelser, men på trods af originaliteten af hans behandling blev der ikke lagt særlig vægt på dem af andre lærde. Et andet værk af Dalton, Elements of English Grammar (eller et nyt system med grammatisk instruktion: til brug af skoler og akademier), blev udgivet i 1801.

måling af bjergredit

efter at have forladt Lake District vendte Dalton årligt tilbage for at tilbringe sin ferie med at studere meteorologi, noget der involverede en masse bakkevandring. Indtil ankomsten af fly og vejrballoner var den eneste måde at foretage målinger af temperatur og fugtighed i højden at bestige et bjerg. Dalton estimerede højden ved hjælp af et barometer. Ordnance Survey offentliggjorde ikke kort til Lake District før i 1860 ‘ erne. før da var Dalton en af de få myndigheder på højderne af regionens bjerge. Han blev ofte ledsaget af Jonathan Otley, der også foretog en undersøgelse af højderne på de lokale toppe ved hjælp af Daltons tal som en sammenligning for at kontrollere hans arbejde. Otley offentliggjorde sine oplysninger på sit kort over 1818. Otley blev både en assistent og en ven til Dalton.

Farveblindhedredit

i 1794, kort efter sin ankomst til Manchester, blev Dalton valgt til medlem af Manchester Literary and Philosophical Society, “Lit& Phil”, og et par uger senere meddelte han sit første papir om “ekstraordinære fakta vedrørende visionen om farver”, hvor han postulerede, at mangel på farveopfattelse skyldtes misfarvning af det flydende medium i øjeæblet. Da både han og hans bror var farveblinde, erkendte han, at tilstanden skal være arvelig.

selvom Daltons teori mistede tilliden i hans levetid, blev den grundige og metodiske karakter af hans forskning i hans visuelle problem så bredt anerkendt, at daltonisme blev en almindelig betegnelse for farveblindhed. Undersøgelse af hans bevarede øjeæble i 1995 viste, at Dalton havde en mindre almindelig form for farveblindhed, deuteroanopia, hvor mediumbølgelængdefølsomme kegler mangler (snarere end at fungere med en muteret form for pigment, som i den mest almindelige type farveblindhed, deuteroanomali). Udover det blå og lilla i det optiske spektrum var han kun i stand til at genkende en farve, gul, eller, som han sagde i et papir,

den del af billedet, som andre kalder rødt, forekommer mig lidt mere end en skygge eller mangel på lys; derefter synes den orange, gule og grønne en farve, der falder temmelig ensartet fra en intens til en sjælden gul, hvilket gør det, jeg skulle kalde forskellige nuancer af gul.

Gasloveredit

profiler i kemi: hvordan John Daltons meteorologiske studier førte til opdagelsen af atomer på YouTube, Chemical Heritage Foundation

i 1800 blev Dalton sekretær for Manchester Literary and Philosophical Society, og i det følgende år præsenterede han en vigtig række forelæsninger med titlen “eksperimentelle Essays” om konstitutionen af blandede gasser; trykket af damp og andre dampe ved forskellige temperaturer i et vakuum og i luften; på fordampning; og på den termiske udvidelse af gasser. De fire essays, der blev præsenteret mellem 2. og 30. oktober 1801, blev offentliggjort i Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester i 1802.

det andet essay åbner med bemærkningen,

der kan næppe være tvivl om at respektere reducerbarheden af alle elastiske væsker af enhver art til væsker; og vi bør ikke fortvivle at påvirke det ved lave temperaturer og ved stærkt pres, der udøves på de ublandede gasser yderligere.

efter at have beskrevet eksperimenter for at fastslå damptrykket på forskellige punkter mellem 0 og 100 liter C (32 og 212 liter F) konkluderede Dalton ud fra observationer af damptrykket fra seks forskellige væsker, at variationen i damptrykket for alle væsker er ækvivalent for den samme temperaturvariation, der regnes fra damp af et givet tryk.

i det fjerde essay bemærker han,

Jeg ser ingen tilstrækkelig grund til, at vi måske ikke konkluderer, at alle elastiske væsker under det samme tryk ekspanderer lige ved varme—og at for en given udvidelse af kviksølv er den tilsvarende udvidelse af luft proportionalt noget mindre, jo højere temperatur. … Det ser derfor ud til, at generelle love, der respekterer den absolutte mængde og arten af varme, er mere tilbøjelige til at stamme fra elastiske væsker end fra andre stoffer.

han udtalte Gay-Lussacs lov, udgivet i 1802 af Joseph Louis Gay-Lussac (Gay-Lussac krediterede opdagelsen til upubliceret arbejde fra 1780 ‘ erne af Charles). I de to eller tre år efter forelæsningerne offentliggjorde Dalton Flere artikler om lignende emner. “Om Absorption af gasser med vand og andre væsker” (læst som et foredrag den 21.oktober 1803, først offentliggjort i 1805) indeholdt hans Lov om delvis Tryk nu kendt som Daltons lov.

Atomteoriedit

den vigtigste af alle Daltons undersøgelser vedrører atomteorien i kemi. Mens hans navn er uadskilleligt forbundet med denne teori, er oprindelsen af Daltons atomteori ikke fuldt ud forstået. Teorien kan være blevet foreslået for ham enten ved undersøgelser af ethylen (olefiant gas) og methan (karbureret brint) eller ved analyse af lattergas (nitrogenfilte) og nitrogenfilte (nitrogenfilte), begge synspunkter hviler på Thomas Thomsons autoritet.fra 1814 til 1819 hævdede den irske kemiker Higgins, at Dalton havde plagieret sine ideer, men Higgins’ teori adresserede ikke relativ atommasse. Nylige beviser tyder imidlertid på, at Daltons tankeudvikling kan have været påvirket af ideerne fra en anden irsk kemiker Bryan Higgins, som var Vilhelms onkel. Bryan mente, at et atom var en tung central partikel omgivet af en atmosfære af kalorieindhold, det formodede stof af varme på det tidspunkt. Atomets størrelse blev bestemt af diameteren af den kaloriske atmosfære. Baseret på beviserne var Dalton opmærksom på Bryans teori og vedtog meget lignende ideer og sprog, men han anerkendte aldrig Bryans forventning om sin kaloriemodel. Den væsentlige nyhed i Daltons atomteori er imidlertid, at han leverede en metode til beregning af relative atomvægte for de kemiske grundstoffer, noget som hverken Bryan eller Vilhelm Higgins gjorde; hans prioritet for det afgørende skridt er ubestridt.

en undersøgelse af Daltons laboratoriebøger, der blev opdaget i værelserne i Manchester Literary and Philosophical Society, konkluderede, at så langt fra Dalton blev ledet af hans søgen efter en forklaring af loven med flere proportioner til ideen om, at kemisk kombination består i samspillet mellem atomer af bestemt og karakteristisk vægt, opstod ideen om atomer i hans sind som et rent fysisk koncept, der blev tvunget på ham ved undersøgelse af atmosfærens fysiske egenskaber og andre gasser. De første offentliggjorte indikationer på denne ide findes i slutningen af hans papir “om Absorption af gasser med vand og andre væsker”, der allerede er nævnt. Der siger han:

hvorfor tillader ikke vand sin masse af enhver slags gas? Dette spørgsmål har jeg behørigt overvejet, og selvom jeg ikke er i stand til at tilfredsstille mig helt, er jeg næsten overbevist om, at omstændighederne afhænger af vægten og antallet af de endelige partikler af de forskellige gasser.

han foreslår derefter relative vægte for atomerne i nogle få elementer uden at gå i detaljer. Imidlertid konkluderer en nylig undersøgelse af Daltons laboratorienotesbogsposter, at han udviklede den kemiske atomteori i 1803 for at forene Cavendishs og Lavoisiers analytiske data om sammensætningen af salpetersyre for ikke at forklare opløseligheden af gasser i vand.

hovedpunkterne i Daltons atomteori, som den til sidst udviklede sig, er:

1. elementer er lavet af ekstremt små partikler kaldet atomer.
2. atomer af et givet element er identiske i størrelse, masse og andre egenskaber; atomer af forskellige elementer varierer i størrelse, masse og andre egenskaber.
3. atomer kan ikke opdeles, oprettes eller ødelægges.
4. atomer af forskellige elementer kombineres i enkle hele talforhold for at danne kemiske forbindelser.
5. i kemiske reaktioner kombineres atomer, adskilles eller omarrangeres.

i sin første udvidede offentliggjorte diskussion af atomteorien (1808) foreslog Dalton en yderligere (og kontroversiel) “regel med største enkelhed”. Denne regel kunne ikke bekræftes uafhængigt, men en sådan antagelse var nødvendig for at foreslå formler for et par enkle molekyler, hvorpå beregningen af atomvægte var afhængig. Denne regel dikterede, at hvis atomerne i to forskellige grundstoffer kun var kendt for at danne en enkelt forbindelse, som hydrogen og iltdannende vand eller hydrogen og nitrogendannende ammoniak, molekylerne af denne forbindelse antages at bestå af et atom af hvert element. For elementer, der kombineres i flere forhold, såsom de daværende kendte to iltninger af kulstof eller de tre kvælstoffilter, blev deres kombinationer antaget at være de enkleste mulige. For eksempel, hvis to sådanne kombinationer er kendt, skal man bestå af et atom af hvert element, og det andet skal bestå af et atom af et element og to atomer af det andet.

dette var blot en antagelse, der stammer fra tro på naturens enkelhed. Intet bevis var derefter tilgængeligt for forskere for at udlede, hvor mange atomer af hvert element der kombineres for at danne molekyler. Men denne eller en anden sådan regel var absolut nødvendig for enhver begyndende teori, da man havde brug for en antaget molekylformel for at beregne relative atomvægte. Daltons “rule of greatest simplicity” fik ham til at antage, at formlen for vand var OH og ammoniak var NH, helt forskellig fra vores moderne forståelse (H2O, NH3). På den anden side førte hans enkelhedsregel ham til at foreslå de korrekte moderne formler for de to iltninger af kulstof (CO og CO2). På trods af usikkerheden i hjertet af Daltons atomteori overlevede teoriens principper.

Atomvægtedit

forskellige atomer og molekyler som afbildet i John Daltons et nyt system for kemisk filosofi (1808).

Dalton offentliggjorde sin første tabel over relative atomvægte indeholdende seks grundstoffer (brint, ilt, nitrogen, kulstof, svovl og fosfor) i forhold til vægten af et hydrogenatom, der traditionelt tages som 1. Da disse kun var relative vægte, har de ikke en vægtenhed knyttet til dem. Dalton gav ingen indikation i dette papir, hvordan han var ankommet til disse tal, men i sin laboratoriebog, dateret 6.September 1803, er en liste, hvor han redegjorde for de relative vægte af atomerne i en række grundstoffer, afledt af analyse af vand, ammoniak, kulsyre osv. af datidens kemikere.

udvidelsen af denne ide til stoffer generelt førte ham nødvendigvis til loven om flere proportioner, og sammenligningen med eksperimentet bekræftede briljant hans fradrag. I papiret” om andelen af de forskellige gasser i atmosfæren”, læst af ham i November 1802, synes loven om flere proportioner at være forventet med ordene:

elementerne i ilt kan kombineres med en bestemt del af nitrous gas eller med dobbelt så stor del, men uden mellemliggende mængde.

men der er grund til at mistanke om, at denne sætning muligvis er blevet tilføjet et stykke tid efter læsningen af papiret, som først blev offentliggjort i 1805.

forbindelser blev opført som binære, ternære, kvaternære osv. (molekyler sammensat af to, tre, fire osv. atomer) i det nye system af kemisk filosofi afhængigt af antallet af atomer en forbindelse havde i sin enkleste, empiriske form.

Dalton antog, at strukturen af forbindelser kan repræsenteres i hele talforhold. Så et atom af element H, der kombinerer med et atom af element Y, er en binær forbindelse. Desuden er et atom af element H, der kombinerer med to atomer af element Y eller omvendt, en ternær forbindelse. Mange af de første forbindelser, der er anført i det nye system for kemisk filosofi, svarer til moderne synspunkter, selvom mange andre ikke gør det.

Dalton brugte sine egne symboler til visuelt at repræsentere atomstrukturen af forbindelser. De blev afbildet i det nye system af kemisk filosofi, hvor han opregnede 21 elementer og 17 enkle molekyler.

andre undersøgelserredit

Dalton offentliggjorde papirer om så forskellige emner som regn og dug og oprindelsen af fjedre (hydrosfære); om varme, himmelens farve, damp og refleksion og brydning af lys; og om de grammatiske emner for hjælpeverb og deltagere i det engelske sprog.

eksperimentel approachEdit

som efterforsker var Dalton ofte tilfreds med grove og unøjagtige instrumenter, selvom bedre var tilgængelige. Sir Humphry Davy beskrev ham som” en meget grov eksperimentator”, der ” næsten altid fandt de resultater, han krævede, idet han stolede på hovedet snarere end på hænderne.”På den anden side har historikere, der har gentaget nogle af hans afgørende eksperimenter, bekræftet Daltons dygtighed og præcision.

i forordet til anden del af bind i i hans nye System siger han, at han så ofte var blevet vildledt ved at tage andres resultater for givet, at han besluttede at skrive “så lidt som muligt, men hvad jeg kan attestere ved min egen erfaring”, men denne uafhængighed bar han så langt, at den undertiden lignede manglende modtagelighed. Således mistroede han, og sandsynligvis aldrig fuldt ud accepteret, Gay-Lussacs konklusioner med hensyn til de kombinerede mængder gasser.

han havde ukonventionelle synspunkter om klor. Selv efter at dens elementære karakter var blevet afgjort af Davy, fortsatte han med at bruge de atomvægte, han selv havde vedtaget, selv når de var blevet afløst af de mere nøjagtige bestemmelser fra andre kemikere.

Han protesterede altid mod den kemiske notation, der blev udtænkt af J. J., selv om de fleste troede, at det var meget enklere og mere bekvemt end hans eget besværlige system med cirkulære symboler.