Dalton cân nguyên tử

34

“John Dalton”
khai mạc
thuyết nguyên tử"

Từ dòng chữ
on_BẢNG NHỚ

DALTON
CÂN NGUYÊN TỬ

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
A. S. STEINVERG

Vào những năm 90 của thế kỷ 18, một chàng trai trẻ tên John Dalton bắt đầu cộng tác trên tạp chí tiếng Anh khiêm tốn “Lịch dành cho quý bà và quý ông”. Nhiệm vụ của ông bao gồm thông báo cho người đọc về các quan sát thời tiết. Nhân viên mới cũng thể hiện sự siêng năng tương tự. Đặc biệt, ông bắt đầu ghi nhật ký quan sát khí tượng… Nhiều năm sau, trên những trang nhật ký này, bảng khối lượng nguyên tử đầu tiên của các nguyên tố đầu tiên trên thế giới xuất hiện, làm rạng danh tên tác giả.

Ý tưởng về sự tồn tại của một “Prime-chir-

34

36

Dưới đây là dữ liệu số mà Dalton có:
44% cacbon + 56% oxy = cacbon monoxit,
28,1% cacbon + 71,9% oxy = cacbon đioxit.
Trong một bản ghi như vậy không có mẫu nào được nhìn thấy. Nhưng hãy xác định xem có bao nhiêu oxy tạo ra cùng một lượng cacbon trong các phản ứng khác nhau. Đầu tiên, có 44 phần trọng lượng của carbon - 56 phần trọng lượng của oxy. Cần bao nhiêu oxy để tạo ra 44 phần trọng lượng của cacbon trong phản ứng thứ hai?
Đáp số đưa ra một tỷ lệ đơn giản:
$$44 \cdot \frac{79,9}{28,1} \approx 112,6.$$
Gần như gấp đôi so với lần đầu tiên! Dalton giải thích thực tế này bằng cách đề xuất các mô hình nguyên tử tương ứng của các chất thông thường (xem hình 2):
1 nguyên tử carbon + 1 nguyên tử oxy = 1 nguyên tử carbon dioxide kép, 1 nguyên tử carbon + 2 nguyên tử oxy = 1 nguyên tử carbon dioxide ba.
Từ lời giải thích này (hoàn toàn chính xác!) thì trọng lượng của nguyên tử oxy có liên hệ với trọng lượng của nguyên tử carbon là 56:44 (phù hợp với dữ liệu hiện đại).
Kế hoạch xác định trọng lượng nguyên tử của Dalton được đề xuất rất rõ ràng: đầu tiên, sử dụng phản ứng tạo thành nước, tính trọng lượng của nguyên tử oxy, sau đó, dựa trên các phản ứng oxy hóa, tính trọng lượng của các chất đơn giản còn lại.
Vào ngày 6 tháng 9 năm 1803, một bảng trọng lượng nguyên tử của một số chất xuất hiện trong nhật ký của Dalton. Chúng tôi trình bày một phần của bảng này cùng với dữ liệu hiện đại (theo cùng đơn vị):

| Atom | Trọng lượng nguyên tử | Dữ liệu hiện đại |
| :— | :— | :— |
| Hydro (H) | 1 | 1 |
| Ôxi (O) | 5,66 | 15,37 |
| Nitơ (N) | 4 | 14 |
| Cacbon (C) | 4,5 | 11,9 |
| Nước (HO) | 6,66 | 17,87 |
| (nguyên tử phức tạp) | | (phân tử H₂O) |

Có vẻ như không có gì giống nhau. Nhưng điều này không hoàn toàn đúng. Ví dụ, tỷ lệ trọng lượng của oxy và carbon theo Dalton là 1,26. Các phương pháp hiện đại cho giá trị rất gần - 1,25. Cũng xin nhớ rằng đây chỉ là phiên bản đầu tiên của bảng. Sau đó, Dalton đã nhiều lần làm rõ điều đó. Đặc biệt, trọng lượng của oxy “tăng” lên 7. Thật không may, một lỗi máy chủ vẫn tồn tại trong tất cả các biến thể: Dalton đã xác định sai trọng lượng nguyên tử của oxy. Và vì trọng lượng nguyên tử của các chất khác được xác định chủ yếu bằng các phản ứng oxy hóa nên sai số sẽ tự động được chuyển sang chúng.

Bảng này cho thấy thành phần hóa học của nước, theo Dalton, tương ứng với công thức HO, tức là cứ mỗi nguyên tử oxy thì có một nguyên tử hydro. Đây là nơi có sự thiếu chính xác. Công thức hóa học của nước ngày nay ai cũng biết - H₂O. Nhưng Dalton không biết công thức này, và nếu không có nó thì anh không thể đi tiếp. Do đó, ông đã đưa ra nguyên tắc sau: trong trường hợp chỉ biết được một mối liên hệ của nguyên tử A và B thì đó là cách đơn giản nhất, tức là theo thuật ngữ của Dalton, nguyên tử kép AB. Do đó, công thức của nước có dạng HO.