△原子分子学说 

道尔顿的原子学说可以说是十八世纪原子学说与拉瓦锡的单质说相结合的产物。该学说的核心是提出了原子量这一概念。道尔顿联想到了通过各种化合物分析,可以求得组成化合物的有关原子的相对重量值,并且道尔顿用假定化合物分子中所含原子数目的方法算出了原子量。然而,这一假设是错误的。

道尔顿计算出的原子量与现代原子量大不相同。但无论如何,过去关于原子只有模糊的概念,道尔顿第一次把原子通过原子量与具体的化学实验结合起来,将重量或质量这一物理概念赋予原子微粒。

道尔顿未立即公开原子量这一概念。到1805年只公布了原子量表,未做任何说明。1804年夏,当托马斯·汤姆生来看他时,道尔顿将他的原子学说对汤姆生做了说明,对此汤姆生大为敬佩,并在1807年出版的著作《化学体系》中介绍了道尔顿的见解。第二年,道尔顿才在他的著作《化学新体系》中公布了以原子学说为基础的化学体系。道尔顿在《化学新体系》中提出的构成原子学说的基本概念,可以归纳为如下几条:

1)所有物质是由不可再分割的粒子,即由原子所组成。

2)原子有单一原子与复合原子(分子)两种,单一原子是指单质体的终极粒子;复合原子是指化合物的终极粒子,是由几个单一原子聚集起来以物理接触状态(结合状态)形成的。

3)关于原子的种类,认为只有与拉瓦锡单质学说中的单质体种类数目相当的原子存在。

4)凡是同种原子都具有相等的体积、形状和重量(引入了原子量这一概念)。

5)凡同种分子都具有相等的体积,形状和重量(引入了分子量这一概念)。

6)所谓化学现象是各种原子相结合,或结合的原子间的相互分离。

7)迄今为止的化学研究(指当时),是以确定构成化合物的有关单质体之重量为主要目标的。从而可以推算出有关原子的重量比,即原子量,可以求出化合物分子中的有关原子数,即分子式。

8)关于构成分子的原子数假设了如下数值:两种原子AB间,只知存在一种化合物时,其化合物之分子,设为AB各包含一个,此分子暂定为AB。如果存在两种化合物时,其分子可设为AB,另一种是ABBAAB,三种为ABABBAAB。四种时可设ABABBAABAABBABBBAAAB,以下类推。

9)单质气体粒子是单个原子,化合物气体粒子是单个分子。

10)所有原子及分子周围聚集着大量热元素原子层,其形状犹如行星被大气层包围那样,尤其是气体原子或分子的热元素层更厚。热元素原子极其微小,而且相互排斥,与其它原子则相互吸引。因此,任何时候都在原子分子周围密集着热元素。原子有可能是球形、正多面形等其它种种形状,但毫无例外地被热元素的厚层所包围,所以总的可以说原子分子都是球形的。

11)道尔顿使用了独特的象形原子符号(由于不实用,以后由贝采里乌斯改用现用元素符号)。

道尔顿的原子分子学说,由于定比及倍比这两条实验定律的确立,而得到了强有力的支持。定比定律是法国化学家普罗斯于1799年通过实验证明的。这一定律被化学界默认,犹如质量不变定律一样,已成为普遍的公理定律了。由于这一定律与原子学说之间存在着不可分割的关系,所以在道尔顿原子学说发表前不久,定比定律就得到公认,这似乎为道尔顿铺平了道路。

尽管道尔顿首先发现了倍比定律,但道尔顿从未把它作为一种定律发表。如果我们看一下他的实验笔记,在180396日的原子量表中,就能看到氧化氮与氧化二氮,二氧化碳与一氧化碳之间写着表现倍比关系的分子量。那就是道尔顿在尚未取得实验数值之前,从理论上推论的倍比关系。第二年夏季,道尔顿在曼彻斯特附近的池沼中采集了甲浣进行化合物分析之后,又对乙烯进行分析,结果证实这两者之间存在着倍比关系。到了1808年,托马斯、汤普生应用两种草酸盐提出了该定律的实验证据。必须承认了原子的存在,才能说明倍比定律。由此可见,道尔顿的原子分子学说之所以被化学界很快地公认,并能被确立为化学的基础理论,是有赖于倍比定律的确立。道尔顿的原子分子学说的最大缺点,是上述第(8)条关于分子式的假设。这就是说,必须根据人们事先已知某种化合物的存在,来决定其化合物的分子式。而阿佛加德罗的假设基本上克服了上述缺点。可以说,如果不是由阿佛加得罗来补充,那么道尔顿的原子分子学说是不能被真正确立的。