نظرية دالتون

قام جون دالتون بتوظيف الدلائل الكيميائية والفيزيائية المعروفة في زمنه، معتمداً على الحقائق الملموسة، وملاحظات وصفية، لبناء تصوره عن الذرة.

جون دالتون، ولد عام 1766 و توفي عام 1844

المقالة الرئيسة: جون دالتون

لقد استند دالتون على قانون حفظ الكتلة، وقانون النسب الثابتة كأساس قامت عليه نظريته المشهورة (1803 - 1808)، والتي تعتمد على الفرضيات الثلاث:

• يتكون العنصر الكيمائي من دقائق متناهية في صغر حجمها، وغير قابلة للانقسام، تسمى ذرات، لا يمكن خلقها أو إفناؤها أثناء التغير الكيميائي.
• تتشابه جميع ذرات العنصر الواحد في الكتلة والخواص الأخرى، وتختلف عن ذرات العناصر الأخرى.
• تتحد ذرات العناصر بنسب عددية ثابتة؛ لتكوين المركبات الكيميائية.

دالتون ومشكلة الكتلة الذرية

لكي تكون نظرية دالتون قادرة على توضيح ظواهر عملية جديدة؛ لا بد لها من تحديد كتلة مميزة لذرة كل عنصر، ولأن حجم الذرة صغير جدا، فمن المستحيل قياسها أو فصلها؛ لجأ دالتون إلى فكرة الكتلة الذرية النسبية؛ وذلك من خلال الإجابة 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:

1. إيجاد مركب يحتوي فقط على عنصري الهيدروجين والأكسجين، وقد اختار دالتون الماء لهذا الغرض.
2. تحديد النسبة بين كتلتي الأكسجين والهيدروجين في المركب.
3. معرفة الصيغة الكيميائية للمركب، أي: النسبة العددية بين الهيدروجين والأكسجين.

لاحظ التجربة، هذه التجربة لتحديد النسب المئوية للماء؛ حيث يتم تفكيك بخار الماء إلى عنصري الهيدروجين والأكسجين. فيتم جمع غاز الهيدروجين فوق الماء، أما غاز الأكسجين فقد اتحد مع مسحوق الحديد، مكونا أكسيد الحديد، فتكون الزيادة في كتلة الحديد تساوي كتلة الأكسجين الناتج من تفكك البخار. وبمساواة مجموع كتلتي الهيدروجين والأكسجين بكتلة البخار الذي تم تفكيكه نحسب كتلة الهيدروجين. أما النسبة المئوية لكل من الأكسجين والهيدروجين 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%، وأن نسبة الهيدروجين تساوي 13%، وبما أن دالتون كان يعتقد أن نسبة عدد ذرات الهيدروجين 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 وبعد 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.
• قانون النسب المتضاعفة ينص ( أنه إذا اتحد عنصران وكونا أكثر من مركب، فإن النسبة بين الكتل المختلفة من أحد العنصرين التي تتحد مع كتلة ثابتة من العنصر الآخر تكون نسبة عددية صحيحة بسيطة)
• العالم جون دالتون لم يكن يعرف سوى الماء كمركب يحتوي الهيدروجين والأكسجين فقط.

تمكن من وضع ما يمكن اعتباره أول نظرية علمية عن الذرة ضمت عددا من الفرضيات :

1. 1. 1. تتشابه جميع ذرات العنصر الواحد في صفاتها ولكنها تختلف عن ذرات العناصر الأخرى.
   2. 2.تتكون جميع المواد من دقائق صغيرة غير قابلة للانقسام تدعى ذرات.
   3. 3. التفاعل الكيميائي : هو إعادة توزيع الذرات فقط دون المساس بصفاتها الأساسية .

انظر أيضًا

• جون دالتون
• قانون حفظ الكتلة
• وحدة كتل ذرية
• عمى الألوان
• ديموقريطوس
• النظريات القديمة للمادة

المصادر

• Atkins & Jones, Chemical Principles, 1st Edition, W. H. Freeman & Co. New York, 1999.