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約翰·道耳頓

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約翰·道耳頓
John Dalton
出生1766年9月6日
英國 英國坎伯蘭郡鷹菲爾德英語Eaglesfield, Cumbria
逝世1844年7月27日(1844歲-07-27)(77歲)
 英國曼徹斯特
國籍大不列顛
知名於原子論道耳頓分壓定律色盲
獎項皇家獎章 (1826)
科學生涯
著名學生詹姆斯·焦耳
植物命名人縮寫Jn.Dalton
簽名

約翰·道耳頓(英語:John Dalton/ˈdɔːltən/,1766年9月6日-1844年7月27日,又譯道耳吞),英國皇家學會成員,化學家物理學家。近代原子理論的提出者,對色盲亦有研究。

求學

道爾頓生於坎伯蘭郡伊格斯非爾德(今屬坎布里亞郡)一土個貧困的貴格會織工家庭。幼年家貧,只能參加貴格會的學校,富裕的教師魯賓孫很喜歡道耳頓[1],允許他閱讀自己的書和期刊。1778年魯賓孫退休,12歲的道耳頓接替他在學校里任教,工資微薄,後來他重新務農。1781年道耳頓到肯德爾一所自己遠親開辦的學校任教,離家約有45英里,後來遠親退休,道耳頓和他的哥哥成為該學校的負責人,他也在此結識了盲人天才科學家約翰·高夫。道耳頓在高夫的指導下,掌握了拉丁文和希臘文,增加了對數學和化學的了解。[2]

1787年3月24日道耳頓記下了第一篇氣象觀測記錄,只包括當天的天氣狀況,後來逐漸增加溫度,濕度和氣壓的記錄。這一習慣一直持續到臨終前一天,共記錄五十七年之久。這成為他在氣體性質研究方面的實驗基礎[3] 。(道耳頓幾十年如一日地測量溫度,而且保持在每天早上六點準時打開窗戶,使對面的一個家庭主婦依賴道耳頓每天開窗來起床為家人做早飯。)23歲時,道耳頓不滿足於如此的境遇,他希望學習法律或前往愛丁堡大學學習醫學。這遭到親友反對,因為他是非國教徒,不許就讀。27歲時,他被任命為曼徹斯特一所非國教大學「新大學」的數學和自然哲學教師。道耳頓任教至34歲,由於學校財政惡化,他辭職成為家教。

科學研究

外部影片連結 YouTube上的道耳頓的氣象研究是如何導致原子被發現的,化學傳統基金會

1793年道耳頓依靠從盲人哲學家高夫那裏接受的自然科學知識,成為曼徹斯特新學院(牛津大學哈里斯曼徹斯特學院的前身)的數學和自然哲學教師。來到學院不久,他發表了《氣象觀察與隨筆》,在其中描述了氣溫計氣壓計和測定露點的裝置,在附錄中提出原子論的模型。但是這本書售量很少。

色盲症研究

1794年道耳頓被選為曼徹斯特文學和哲學學會會員,這個學會主要討論神學和英國政治之外的各種問題。10月31日他在學會宣讀了《關於顏色視覺的特殊例子》。在這篇文章中,他給出了對色盲這一視覺缺陷的最早描述,總結了從他自身和很多人身上觀察到的色盲症的特徵,如他自己除了藍綠方面的顏色,只能再看到黃色,所以色盲又被很多人稱為道耳頓症。1799年新學院遷移到約克,道耳頓仍然留在曼徹斯特,此時他已經很有名氣,可以靠作家庭教師為生。

氣體定律研究

道耳頓在《化學哲學的新體系》中描繪的氣體原子
道耳頓在《化學哲學的新體系》中描繪的氣體原子

1800年道耳頓開始擔任學會秘書,隨後進行氣體的壓強研究。他加熱相同體積的不同氣體,發現溫度升高所引起的氣體壓強變化值與氣體種類無關。並且當溫度變化相同時,氣體壓強變化也是相同的。他實際上得到了和後來雅克·查理和蓋-呂薩克同樣的結論,但是他沒有繼續深究這個問題。

1801年道耳頓將水蒸汽加入乾燥空氣中,發現混合氣體中某組分的壓強與其他組分壓強無關,且總壓強等於兩者壓強和,即道耳頓分壓定律。同年道耳頓最親密的朋友威廉·亨利發現了難溶於水的氣體在水中的溶解數量與壓強成正比,即亨利定律。隨後亨利也觀察到對於混合氣體也存在同樣關係,只不過壓強換成了氣體的分壓值。道耳頓從這一研究成果得出溶解是純物理過程的結論。

原子理論

1803年12月與1804年1月道耳頓在英國皇家學會作關於原子論的演講,其中全面闡釋了他的原子論思想。其要點為: ①化學元素均由不可再分的微粒組成。這種微粒稱為原子。原子在一切化學變化中均保持其不可再分性。 ②同一元素的所有原子,在質量和性質上都相同;不同元素的原子,在質量和性質上都不相同。 ③不同的元素化合時,這些元素的原子按簡單整數比結合成化合物。儘管從現在的觀點來看,道耳頓的觀點是非常簡潔而有力的(當然存在着錯誤)但是由於實驗證據的缺乏和道耳頓表述的不力,這一觀點直到20世紀初才被廣泛接受。

其它出版物

道耳頓對《里斯百科全書》[4]的化學和氣象學部分作出貢獻,但具體章節不清楚。

從1817至1844年間,道耳頓當選曼徹斯特文學與哲學學會會長,貢獻了117篇《道耳頓當選曼徹斯特文學與哲學學會回憶錄》。其中早期文獻最為重要。1814的一篇率先給出了滴定原理的描述。1840年他對磷酸鹽砷酸鹽進行了研究。由於皇家學會看不上,憤怒的道耳頓自費出版。類似地,他繼續出版了四篇文獻,其中兩篇(《就各類的鹽中鹽基和鹽的量》和《分析糖的新型簡便方法》[5])包含了他的新發現,被他自己認為是在原子理論之後第二重要的研究。其中一些酸酐溶解時體積不會發生變化,道耳頓認為這是物質進入了水中存在的孔隙中的緣故。

公共生活

在提出原子理論前,道耳頓已經名聲在外。1803年,他在倫敦皇家學會就自然哲學講學,並在1809至1810年間做其它演講。不過,一些聽眾稱他的言辭不佳、聲調刺耳枯燥、說不清問題、在語言和描述上欠功夫。

1810年,漢弗里·戴維爵士[6]邀請他申請皇家學會成員,但道耳頓拒絕,這可能是因為他囊中羞澀緣故。不過,人們在1822年未經過問直接選舉,並附上費用。6年後,他成為法國科學院成員,1830年,他取代戴維成為八大外籍會員之一。1833年,格雷伯爵政府給予67歲的道耳頓150英鎊年金,在1836年提到300英鎊。1834年,68歲的道耳頓被選為美國文理科學院海外榮譽成員。[7]

年輕的詹姆斯·焦耳是道耳頓晚年著名的學生,日後研究並出版了熱原理和機械方面的貢獻(1843年)。

私生活

晚年道耳頓,托馬斯·菲利普斯繪,國家肖像館,1835年
晚年道耳頓,托馬斯·菲利普斯繪,國家肖像館,1835年

道耳頓終生未婚,摯友不多。作為貴格教徒,他一生謙虛,不好張揚。[8]

W·約翰牧師是位植物學家,在道耳頓去世前26年中,他與牧師和師母同住在曼徹斯特喬治街的房子裏。道耳頓和約翰於1844年一同去世。[9]

在曼徹斯特,道耳頓從事日常實驗和教輔工作,每年去湖區遠足,有時進倫敦城。1822年,他去巴黎短期旅行,見了許多著名的科學家。他在約克、牛津和布里斯托出席了英國科學協會的一些早期會議。

晚年

道耳頓胸像
道耳頓胸像

但是,晚年的道耳頓思想趨於僵化,他拒絕接受給呂薩克的氣體分體積定律,堅持採用自己的原子量數值而不接受已經被精確測量的數據,反對永斯·貝采利烏斯提出的簡單的化學符號系統。

1837-1838年他遭受了兩次中風而失語,但仍堅持科學研究。1844年他再次中風,7月26日他使用顫抖的手寫下了他最後一篇氣象觀測記錄。7月27日他從床上掉下,服務員發現他已經去世。他的遺體在市政廳停放門口四天,超過4萬人前來瞻仰悼念。葬禮盛大,道耳頓的遺體與城市要人一道下葬,[10][11]葬入阿德維克公墓[12]。如今,墓地已經成為遊樂場,但老墓碑可在舊文檔中查到。[13][14]

道耳頓希望在他死後對他的眼睛進行檢驗,以找出他色盲的原因。他認為可能是因為他的水樣液是藍色的。去世後的屍檢發現眼睛正常,但是1990年對其保存在皇家學會的一隻眼睛進行DNA檢測,發現他缺少對綠色敏感的色素。

在公共捐助下,查恩特雷(Chantrey)為道耳頓塑了一座胸像,放在王家曼徹斯特研究所的門廳,查恩特雷還有一座大道耳頓塑像,被安放於曼徹斯特市政廳的入口處[15]

道爾頓的研究記錄在他死後被完整收藏在曼徹斯特,但卻毀於二次大戰時的曼徹斯特轟炸。以撒·艾西莫夫為此事嘆道:不是只有活人才會在戰爭中被殺害。

很多化學家使用道耳頓作為原子量的單位。

注釋

  1. ^ Davis, Peter. Robinson, Elihu. 牛津國家人物傳記大辭典 線上版. 牛津大學出版社. doi:10.1093/ref:odnb/53552.  需要訂閱或英國公共圖書館會員資格
  2. ^ Millington, John Price. John Dalton. London: J. M. Dent & Company. 1906: 201–208 [2007-12-24]. 
  3. ^ Smith, R. Angus. Memoir of John Dalton and History of the Atomic Theory. London: H. Bailliere. 1856: 279 [2007-12-24]. ISBN 1402164378. 
  4. ^ Rees's Cyclopædia
  5. ^ "On the quantity of acids, bases and salts in different varieties of salts" and "On a new and easy method of analysing sugar"
  6. ^ Sir Humphry Davy
  7. ^ Book of Members, 1780–2010: Chapter D (PDF). American Academy of Arts and Sciences. [2014-08-07]. 
  8. ^ John Dalton. Chemical Heritage. [2011-11-09]. 
  9. ^ Smith, Robert Angus. Memoir of John Dalton and History of the Atomic Theory up to his time.. Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester (hardcover). Second (London: H. Bailliere). 1856, 13: 298 (英語). 
  10. ^ [1]
  11. ^ King, Kristine. Science celebrates 'father of nanotech'. BBC News. 10 October 2003 [2011-11-09]. 
  12. ^ Ardwick Cemetery
  13. ^ Patterson, Elizabeth C. John Dalton and the Atomic Theory. Garden City, New York: Doubleday. 1970. 
  14. ^ Elliott, T. Lenton. John Dalton's Grave. Journal of Chemical Education. 1953, 30 (11): 569 [24 December 2007]. Bibcode:1953JChEd..30..569E. doi:10.1021/ed030p569. (原始內容存檔於8 December 2008). 
  15. ^ Millington, John Price. John Dalton. London: J. M. Dent & Company. 1906: 201–208 [2007-12-24]. 

參見

來源

外部連結

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