MeteorologyEdit

Dalton ‘ s Vroege leven werd beïnvloed door een prominente Quaker, Elihu Robinson, een competente meteoroloog en instrumentmaker, uit Eaglesfield, Cumbria, die hem interesseerde in problemen van de wiskunde en meteorologie. Tijdens zijn jaren in Kendal, Dalton bijgedragen oplossingen voor problemen en beantwoordde vragen over verschillende onderwerpen in het Damesdagboek en het Dagboek van de Heer. In 1787 begon hij op 21-jarige leeftijd aan zijn meteorologisch dagboek, waarin hij gedurende de daaropvolgende 57 jaar meer dan 200.000 waarnemingen deed. Hij herontdekte George Hadley ‘ s theorie van atmosferische circulatie (nu bekend als de Hadley cel) rond deze tijd. In 1793 bevatte Dalton ‘ s eerste publicatie, Meteorological Observations and Essays, de zaden van een aantal van zijn latere ontdekkingen, maar ondanks de originaliteit van zijn behandeling, werd er weinig aandacht aan besteed door andere geleerden. Een tweede werk van Dalton, Elements of English Grammar (of een nieuw systeem van grammaticale instructie: voor het gebruik van scholen en academies), werd gepubliceerd in 1801.na het verlaten van het Lake District keerde Dalton jaarlijks terug om zijn vakantie door te brengen met het bestuderen van meteorologie, iets waar veel bergwandelingen bij betrokken waren. Tot de komst van vliegtuigen en weerballonnen, was de enige manier om temperatuur en vochtigheid op hoogte te meten door een berg te beklimmen. Dalton schatte de hoogte met een barometer. De Ordnance Survey publiceerde pas in de jaren 1860 kaarten voor het Lake District. voor die tijd was Dalton een van de weinige autoriteiten op de hoogten van de bergen van de regio. Hij werd vaak vergezeld door Jonathan Otley, die ook een studie maakte van de hoogte van de lokale pieken, waarbij Dalton ‘ s cijfers als een vergelijking werden gebruikt om zijn werk te controleren. Otley publiceerde zijn informatie in zijn kaart van 1818. Otley werd zowel een assistent als een vriend van Dalton.in 1794, kort na zijn aankomst in Manchester, werd Dalton verkozen tot lid van de Manchester Literary and Philosophical Society, de “Lit & Phil”, en een paar weken later deelde hij zijn eerste paper over “Extraordinary facts relating to the vision of colours”. Omdat zowel hij als zijn broer kleurenblind waren, erkende hij dat de aandoening erfelijk moest zijn.hoewel Daltons theorie in zijn leven zijn geloof verloor, werd de grondige en methodische aard van zijn onderzoek naar zijn visuele probleem zo algemeen erkend dat daltonisme een veel voorkomende term voor kleurenblindheid werd. Onderzoek van zijn bewaard gebleven oogbal in 1995 toonde aan dat Dalton een minder voorkomende vorm van kleurenblindheid had, deuteroanopia, waarbij medium golflengtegevoelige kegels ontbreken (in plaats van te functioneren met een gemuteerde vorm van pigment, zoals in de meest voorkomende vorm van kleurenblindheid, deuteroanomalie). Naast het blauw en paars van het optische spectrum was hij slechts in staat om één kleur te herkennen, geel, of, zoals hij in een paper zei,

dat deel van het beeld dat anderen rood noemen, lijkt mij weinig meer dan een tint, of defect van licht; daarna lijken oranje, geel en groen één kleur, die vrij uniform afdaalt van een intens naar een zeldzaam geel, waardoor wat ik verschillende tinten geel zou moeten noemen.

gas lawsEdit

Profiles in Chemistry: How John Dalton ‘ s meteorological studies led to the discovery of atoms on YouTube, Chemical Heritage Foundation; de druk van stoom en andere dampen bij verschillende temperaturen in een vacuüm en in de lucht; bij verdamping; en bij de thermische uitzetting van gassen. De vier essays, gepresenteerd tussen 2 en 30 oktober 1801, werden gepubliceerd in de Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester in 1802.

het tweede essay begint met de opmerking,

Er kan nauwelijks twijfel bestaan over de reduceerbaarheid van alle elastische vloeistoffen van welke aard dan ook, tot vloeistoffen; en we moeten niet wanhopen om het te bewerkstelligen bij lage temperaturen en door sterke druk uitgeoefend op de ongemengde gassen verder.

na het beschrijven van experimenten om de stoomdruk op verschillende punten tussen 0 en 100 °C (32 en 212 °F) te bepalen, concludeerde Dalton uit waarnemingen van de dampspanning van zes verschillende vloeistoffen dat de variatie van de dampspanning voor alle vloeistoffen gelijkwaardig is, voor dezelfde variatie van temperatuur, rekening houdend met de damp van een bepaalde druk.

In het vierde essay merkt hij op dat

Ik zie geen voldoende reden waarom we niet kunnen concluderen dat alle elastische vloeistoffen onder dezelfde druk even expanderen door warmte—en dat Voor een bepaalde uitzetting van Mercurius, de overeenkomstige uitzetting van lucht proportioneel iets minder is, hoe hoger de temperatuur. … Het lijkt er dus op dat algemene wetten met betrekking tot de absolute hoeveelheid en de aard van de warmte eerder worden afgeleid van elastische vloeistoffen dan van andere stoffen.hij verkondigde de wet van Gay-Lussac, gepubliceerd in 1802 door Joseph Louis Gay-Lussac (Gay-Lussac schreef de ontdekking toe aan ongepubliceerd werk uit de jaren 1780 van Jacques Charles). In de twee of drie jaar na de lezingen publiceerde Dalton verschillende artikelen over vergelijkbare onderwerpen. “On the Absorption of Gases by Water and other Liquids” (gelezen als een lezing op 21 oktober 1803, voor het eerst gepubliceerd in 1805) bevatte zijn wet van partiële druk nu bekend als Dalton ‘ s law.

atomaire theorieedit

Het belangrijkste onderzoek van Dalton betreft de atoomtheorie in de chemie. Hoewel zijn naam onlosmakelijk verbonden is met deze theorie, wordt de oorsprong van Daltons atoomtheorie niet volledig begrepen. De theorie kan aan hem zijn gesuggereerd door onderzoek naar ethyleen (olefiant gas) en methaan (carburated waterstof) of door analyse van lachgas (protoxide van azote) en stikstofdioxide (deutoxide van azote), beide opvattingen berustend op het gezag van Thomas Thomson.van 1814 tot 1819 beweerde de Ierse chemicus William Higgins dat Dalton zijn ideeën had geplagieerd, maar Higgins’ theorie ging niet in op relatieve atoommassa. Echter, recent bewijs suggereert dat Dalton ‘ s ontwikkeling van het denken beïnvloed kan zijn door de ideeën van een andere Ierse chemicus Bryan Higgins, die Willems oom was. Bryan geloofde dat een atoom een zwaar centraal deeltje was omringd door een atmosfeer van calorie, de veronderstelde stof van warmte op dat moment. De grootte van het atoom werd bepaald door de diameter van de calorische atmosfeer. Gebaseerd op het bewijs, was Dalton op de hoogte van Bryans theorie en nam zeer vergelijkbare ideeën en taal aan, maar hij erkende nooit Bryans anticipatie op zijn calorische model. Echter, de essentiële nieuwigheid van Dalton ‘ s atoomtheorie is dat hij een methode verschafte om relatieve atoomgewichten voor de chemische elementen te berekenen, iets wat noch Bryan noch William Higgins deden; zijn prioriteit voor die cruciale stap is onbetwist.een studie van Dalton ‘ s notitieboeken, ontdekt in de kamers van de Manchester Literary and Philosophical Society, concludeerde dat tot nu toe Dalton niet geleid werd door zijn zoektocht naar een verklaring van de wet van meerdere proporties tot het idee dat chemische combinatie bestaat in de interactie van atomen met een bepaald en karakteristiek gewicht, het idee van atomen ontstond in zijn geest als een zuiver fysisch concept, hem opgedrongen door de studie van de fysische eigenschappen van de atmosfeer en andere gassen. De eerste gepubliceerde aanwijzingen van dit idee zijn te vinden aan het einde van zijn reeds genoemde artikel “over de absorptie van gassen door Water en andere vloeistoffen”. Daar zegt hij:

waarom neemt water het grootste deel van alle soorten gas niet gelijk toe? Deze vraag heb ik naar behoren overwogen, en hoewel ik niet in staat ben mezelf volledig te bevredigen, ben ik er bijna van overtuigd dat de omstandigheid afhangt van het gewicht en het aantal van de uiteindelijke deeltjes van de verschillende gassen.

hij stelt vervolgens relatieve gewichten voor voor de atomen van enkele elementen, zonder verder in detail te treden. Echter, een recente studie van Dalton ’s labo notitieboekjes concludeert dat hij de chemische atoomtheorie in 1803 ontwikkelde om Cavendish’ s en Lavoisier ‘ s analytische gegevens over de samenstelling van salpeterzuur met elkaar te verzoenen, niet om de oplosbaarheid van gassen in water te verklaren.

De belangrijkste punten van Dalton ‘ s atoomtheorie, zoals deze uiteindelijk ontwikkelde, zijn:

1. elementen zijn gemaakt van extreem kleine deeltjes die atomen worden genoemd.
2. atomen van een bepaald element zijn identiek in grootte, massa en andere eigenschappen; atomen van verschillende elementen verschillen in grootte, massa en andere eigenschappen.
3. atomen kunnen niet worden onderverdeeld, aangemaakt of vernietigd.
4. atomen van verschillende elementen combineren in eenvoudige verhoudingen tot chemische verbindingen.
5. bij chemische reacties worden atomen gecombineerd, gescheiden of herschikt.in zijn eerste extended published discussion of the atomic theory (1808) stelde Dalton een extra (en controversiële) “rule of greatest simplicity”voor. Deze regel kon niet onafhankelijk worden bevestigd, maar een dergelijke aanname was noodzakelijk om formules voor een paar eenvoudige moleculen voor te stellen, waarvan de berekening van atoomgewichten afhing. Deze regel bepaalde dat als de atomen van twee verschillende elementen bekend waren om slechts één verbinding te vormen, zoals waterstof en zuurstof die water vormen of waterstof en stikstof die ammoniak vormen, de moleculen van die verbinding moeten worden verondersteld uit één atoom van elk element te bestaan. Voor elementen die in meerdere verhoudingen gecombineerd werden, zoals de toen bekende twee koolstofoxiden of de drie stikstofoxiden, werd aangenomen dat hun combinaties de eenvoudigste waren. Bijvoorbeeld, als twee dergelijke combinaties bekend zijn, moet de ene bestaan uit een atoom van elk element, en de andere moet bestaan uit een atoom van een element en twee atomen van het andere.

   Dit was slechts een aanname, afgeleid van het geloof in de eenvoud van de natuur. Er was toen geen bewijs beschikbaar voor wetenschappers om af te leiden hoeveel atomen van elk element combineren om moleculen te vormen. Maar deze of een andere dergelijke regel was absoluut noodzakelijk voor elke beginnende theorie, omdat men een veronderstelde moleculaire formule nodig had om relatieve atoomgewichten te berekenen. Dalton ‘ s “regel van grootste eenvoud” deed hem veronderstellen dat de formule voor water OH was en ammoniak NH, heel anders dan onze moderne opvatting (H2O, NH3). Aan de andere kant, zijn eenvoud regel leidde hem tot het voorstellen van de juiste moderne formules voor de twee oxiden van koolstof (CO en CO2). Ondanks de onzekerheid in de kern van Dalton ‘ s atoomtheorie, overleefden de principes van de theorie.

   Atomic weightsEdit

   

   verschillende atomen en moleculen zoals afgebeeld in John Dalton ‘ s A New System of Chemical Philosophy (1808).Dalton publiceerde zijn eerste tabel van relatieve atoomgewichten die zes elementen bevatten (waterstof, zuurstof, stikstof, koolstof, zwavel en fosfor), gerelateerd aan het gewicht van een waterstofatoom dat conventioneel als 1 wordt genomen. Aangezien dit slechts relatieve gewichten waren, hebben ze geen gewichtseenheid die eraan is bevestigd. Dalton gaf in dit artikel geen indicatie hoe hij tot deze getallen was gekomen, maar in zijn laboratoriumboekje, gedateerd 6 September 1803, staat een lijst waarin hij het relatieve gewicht van de atomen van een aantal elementen uiteenzette, afgeleid van de analyse van water, ammoniak, kooldioxide, enz. door chemici van die tijd.

   De uitbreiding van dit idee tot stoffen in het algemeen leidde hem noodzakelijkerwijs tot de wet van meerdere proporties, en de vergelijking met experiment bevestigde zijn conclusie op briljante wijze. In het artikel “On the Proportion of the Several Gass in the Atmosphere”, door hem gelezen in November 1802, lijkt de wet van meerdere verhoudingen te worden voorzien in de woorden:

   de elementen van zuurstof kunnen zich combineren met een bepaald gedeelte van salpetergas of met twee keer dat gedeelte, maar zonder tussenhoeveelheid.

   maar er is reden om te vermoeden dat deze zin enige tijd na het lezen van het artikel, dat pas in 1805 werd gepubliceerd, is toegevoegd.

   verbindingen werden vermeld als binair, ternair, quaternair, enz. (moleculen samengesteld uit twee, drie, vier, enz. atomen) in het nieuwe systeem van de chemische filosofie afhankelijk van het aantal atomen een verbinding had in zijn eenvoudigste, empirische vorm.

   Dalton veronderstelde dat de structuur van verbindingen kan worden weergegeven in geheel getal verhoudingen. Dus, een atoom van element X combineren met een atoom van element Y is een binaire verbinding. Verder is een atoom van element X, gecombineerd met twee atomen van element Y of omgekeerd, een ternaire verbinding. Veel van de eerste verbindingen die in het nieuwe systeem van de chemische filosofie worden vermeld, komen overeen met moderne opvattingen, hoewel vele anderen dat niet doen.Dalton gebruikte zijn eigen symbolen om de atomaire structuur van verbindingen visueel weer te geven. Ze werden afgebeeld in het nieuwe systeem van de chemische filosofie, waar hij 21 elementen en 17 eenvoudige moleculen opnoemde.Dalton publiceerde artikelen over uiteenlopende onderwerpen als regen en dauw en de oorsprong van veren (hydrosfeer); over warmte, de kleur van de lucht, stoom en de reflectie en breking van licht; en over de grammaticale onderwerpen van de hulpwerkwoorden en deelwoorden van de Engelse taal.

   experimentele benadering

   als onderzoeker was Dalton vaak tevreden met ruwe en onnauwkeurige instrumenten, ook al waren er betere verkrijgbaar. Sir Humphry Davy beschreef hem als “een zeer grove onderzoeker”, die ” bijna altijd de resultaten vond die hij nodig had, vertrouwend op zijn hoofd in plaats van op zijn handen.”Aan de andere kant, historici die een aantal van zijn cruciale experimenten hebben gerepliceerd, hebben Dalton’ s vaardigheid en precisie bevestigd.in het voorwoord bij het tweede deel van Deel I van zijn nieuwe systeem zegt hij dat hij zo vaak misleid was door de resultaten van anderen voor lief te nemen dat hij besloot te schrijven “zo weinig mogelijk maar wat ik kan bevestigen door mijn eigen ervaring”, maar deze onafhankelijkheid droeg hij zo ver dat het soms leek op gebrek aan ontvankelijkheid. Zo wantrouwde hij de conclusies van Gay-Lussac met betrekking tot de gecombineerde volumes van gassen en accepteerde hij waarschijnlijk nooit volledig.hij hield onconventionele opvattingen over chloor. Zelfs nadat het elementaire karakter ervan door Davy was vastgesteld, bleef hij de atoomgewichten gebruiken die hij zelf had aangenomen, zelfs wanneer deze waren vervangen door de meer nauwkeurige bepalingen van andere chemici.hij maakte altijd bezwaar tegen de chemische notatie bedacht door Jöns Jakob Berzelius, hoewel de meesten vonden dat het veel eenvoudiger en handiger was dan zijn eigen omslachtige systeem van cirkelvormige symbolen.