John Dalton

John Dalton

De atoomtheorie van John Dalton zou de basisprincipes van natuur en scheikunde veranderen

John Dalton 1766-1844

Een groot deel van zijn leven was de Engelse quaker John Dalton voornamelijk geïnteresseerd in het weer. In het natte Cumbria waar hij woonde, hield hij van 1787 tot aan zijn dood een dagboek bij van alle meteorologische verschijnselen die optraden, in totaal zo’n 200.000 aantekeningen. Toch leeft hij nu bovenal voort vanwege zijn atoomtheorie.

Verschillende atomen

Zo rond het begin van de 19de eeuw begon Dalton deze theorie op te stellen. Hij had vele experimenten uitgevoerd met gassen, vooral om te onderzoeken hoe oplosbaar ze waren in water. Dalton, een leraar die alleen in zijn vrije tijd aan wetenschap deed, verwachtte dat verschillende gassen op dezelfde wijze in water zouden oplossen, maar dat was niet het geval. Bij een poging tot verklaring speculeerde hij dat de gassen bestonden uit duidelijk onderscheiden `atomen’, ondeelbare deeltjes, die elk hun eigen massa hadden. De idee om materie met behulp van atomen te verklaren, was uiteraard niet nieuw, ging zelfs terug op Democritus van Abdera (ca. 460-370 v.C.) . Dalton echter kon de recente wetenschap gebruiken ter bekrachtiging van zijn theorie. Bij nader onderzoek kwam hij tot het inzicht dat zijn theorie niet alleen de verschillende mate van oplosbaarheid van gassen in water kon verklaren, maar ook het ‘behoud van massa’ tijdens scheikundige reacties en de combinaties die elementen blijkbaar aangingen wanneer ze chemische verbindingen vormden (omdat de atomen zich eenvoudig ‘hergroepeerden’ en niet werden geschapen dan wel vernietigd).

Atoomtheorie

Dalton verklaarde zijn geloof in deze atoomtheorie in het openbaar in 1803, hoewel de complete uitleg moest wachten tot in 1808 zijn boek A new systern of chemical philosophy verscheen. Hierin vatte hij zijn opvattingen samen, gebaseerd op sleutelprincipes als: atomen van hetzelfde element zijn identiek; verschillende elementen hebben verschillende atomen; atomen worden gecreëerd noch vernietigd; alles bestaat uit atomen; een scheikundige verandering is niets anders dan de hergroepering van atomen; verbindingen bestaan uit atomen van de betreffende elementen. In hetzelfde boek drukte hij een lijst af van de bekende atomen en hun gewicht gebaseerd op massa 1 voor waterstof, al klopte dat niet altijd vanwege de onnauwkeurige apparatuur van Dalton. Dit verschafte het kader voor latere atoomtabellen, die tegenwoordig gebaseerd zijn op koolstof (met massa 12) in plaats van waterstof. Dalton nam ook ten onrechte aan dat elementen zich verbonden in een 1-op-1-relatie (bijvoorbeeld dat water HO was, en niet H20). Alleen onder bepaalde voorwaarden ging hij over op ‘multipele proporties’ (bijvoorbeeld van koolmonoxide, CO, naar kooldioxide, CO2). Hoewel er tientallen jaren gedebatteerd zou worden over de waarde van Daltons theorie, waren de fundamenten van de moderne atoomtheorie gelegd.
Eerder had Dalton een aantal andere belangrijke ontdekkingen gedaan, waaronder de later naar hem genoemde Wet van Dalton uit 1801, die stelt dat de druk van een mengsel van gassen gelijk is aan de som van de drukken die elk gas zou hebben uitgeoefend indien het volume hetzelfde was geweest.Dalton verklaarde ook dat lucht een mengsel van onafhankelijke gassen was, niet een verbinding. Hij was de eerste die de wet openbaar maakte die later werd toegeschreven aan en genoemd naar Jacques-Alexandre-César Charles (1746-1823). Hoewel de Fransman als eerste de wet over de gelijke expansie van alle gassen bij gelijke verhoging van temperatuur formuleerde, had Dalton die onafhankelijk ook ontdekt en als eerste laten drukken. Dalton gaf de temperatuur waarbij waterdamp begint te condenseren, de naam dauwpunt. Ook de ontdekking dat het gedrag van waterdamp overeenkomt met dat van andere gassen is van hem. Tot zijn meteorologische observaties behoort de constatering dat regen wordt veroorzaakt door een daling van temperatuur en niet van druk.

Verdere wapenfeiten

John Dalton begon les te geven toen hij twaalf was. Twee jaar later namen hij en zijn oudere broer een school over, waar ze onderwijs gaven aan ongeveer 60 kinderen. Zijn verhandeling over kleurenblindheid, waaraan zowel hijzelf als zijn broer leed, was de eerste over dit onderwerp. Kleurenblindheid zou lang bekendstaan als daltonisme. Dalton is ook de man die de meteorologie van volkswijsheid tot exacte wetenschap heeft verheven; hoe exact die wetenschap tegenwoordig is, daarover wordt van mening verschild!

1793 Meteorological observations and essays gepubliceerd. 1801 Dalton formuleert de Wet van Dalton. 1803 Dalton legt zijn atoomtheorie uit. 1808 A new system of chemical philosophy gepubliceerd.

Author: Y Comak