Hlavní obsah
Kurz: Chemie > Kapitola 3
Lekce 1: History of atomic structureDaltonova atomová teorie
Postuláty Daltonovy atomistické teorie: Které z nich se nepopřely a na kterých jsme jako lidstvo postavili nové poznatky?
Klíčové body
- Daltonova atomová teorie byla první kompletní snahou popsat veškerou hmotu pomocí atomů a jejich vlastností.
- Dalton svou teorii založil na zákonu zachování hmotnosti a zákonu stálých poměrů slučovacích.
- První část teorie říká, že veškerá hmota se skládá z atomů, které jsou dále nedělitelné.
- Druhá část teorie říká, že všechny atomy daného prvku jsou, co se týče hmotnosti a vlastností, identické.
- Třetí část říká, že sloučeniny jsou kombinací dvou nebo více typů atomů.
- Čtvrtá část teorie říká, že chemická reakce je přeskupení atomů.
- Některé části této teorie byly pozměněny v důsledku objevů subatomárních částic a izotopů.
Chemici se ptají
V chemii je plno nezodpovězených otázek. Jedna z prvních otázek, kterou si lidé pokládají již od dob antiky zní Z čeho je tvořen svět?
Tak například, kdybychom přiblížili kůži na špičce vašeho prstu třeba 100 000 000 000 krát— to je jedenáct nul!— , co byste viděli? Bude se to v něčem lišit od toho, co byste viděli, pokud bychom takto přiblížili třeba jablko? A co kdybychom jablko krájeli na menší a menší kousky, dosáhli bychom bodu, kdy by se kousky už nedaly dále krájet? Jak by tyto kousky vypadaly? Měly by stále vlastnosti jablka?
Odpovědi na tyto otázky jsou pro moderní chemii zásadní a chemici se v odpovědích sjednotili až před pár stovkami let. Díky vědcům jako byl John Dalton uvažují moderní chemici o světě složeném z atomů. Ačkoliv atomy nejsme schopni okem spatřit, tak vlastnosti hmoty jako je barva, skupenství (např. pevné, kapalné, plynné) a dokonce i vůně mají původ v interakcích na atomární úrovni. Tento článek se zabývá atomovou teorií Johna Daltona, která se jako první pokusila popsat veškerou hmotu pomocí atomů a jejich vlastností.
Základy Daltonovy teorie
Dalton svou teorii založil na dvou zákonech: zákonu zachování hmotnosti a zákonu stálých poměrů slučovacích.
Zákon zachování hmotnosti říká, že v uzavřeném systému nedochází k vytváření nebo zániku hmoty. To znamená, že pokud máme chemickou reakci, tak množství každého prvku musí být ve výchozích reaktantech i konečných produktech stejné. Zákon zachování hmotnosti využíváme vždy, když vyčíslujeme rovnice!
Zákon stálých poměrů slučovacích říká, že čistá sloučenina bude mít vždy stejný poměr stejných prvků. Například kuchyňská sůl, která má molekulární vzorec
Kontrola porozumění: Vědec z počátku 18. století, který cestuje v čase, se rozhodne udělat následující experiment: vezme si 10 gramů ethanolu (
Daltonova atomová teorie
Část 1: Veškerá hmota se skládá z atomů.
Dalton přišel s hypotézou, že zákon zachování energie a zákon stálých poměrů slučovacích se dá vysvětlit pomocí myšlenky atomů. Navrhoval, že veškerá hmota je tvořena malými dále nedělitelnými částicemi, nazývanými atomy. Atomy si představoval jako "pevné, masivní, tvrdé, neproniknutelné, pohyblivé částice".
Je důležité si uvědomit, že jelikož Dalton neměl potřebné přístroje k tomu, aby pozoroval nebo nějakým způsobem prováděl pokusy s jednotlivými atomy, tak neměl žádný vhled do toho, jakou by atomy mohly mít vnitřní strukturu. Daltonův atom si můžeme představit jako díl v soupravě pro modelování molekul, kde jsou prvky představovány koulemi různých velikostí a barev. Tento model se pro určité případy hodí, ale dnes již víme, že ve skutečnosti atomy nejsou pevné koule.
Část 2: Všechny atomy daného prvku mají stejnou hmotnost a vlastnosti.
Dalton navrhoval, že atom určitého prvku, například zlata, se v ničem neliší od jiného atomu stejného prvku. Také si všimnul, že atomy jednoho prvku se liší od atomů jiného prvku. Dnes víme, že tohle je z větší části pravda. Atom sodíku se liší od atomu uhlíku. Prvky mohou mít podobné body varu, body tání a elektronegativity, ale žádné dva prvky nemají stejný soubor všech vlastností.
Část 3: Sloučeniny jsou kombinací dvou a více různých typů atomů.
V třetí části své teorie Dalton navrhoval, že sloučeniny jsou kombinací dvou a více různých atomů. Příkladem takové sloučeniny je kuchyňská sůl. Kuchyňská sůl je kombinací dvou samostatných prvků, které mají jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti. První z nich, sodík, je vysoce reaktivní kov. Druhý, chlor, je toxický plyn. Když spolu reagují, tak se atomy sloučí v poměru 1:1 a vytvoří bílé krystaly
Jelikož jsou atomy dále nedělitelné, tak se vždy zkombinují v poměru celých čísel. Z tohoto důvodu nedává smysl psát vzorec jako je
Část 4: Chemická reakce je přeskupení atomů.
Ve čtvrté a poslední části své teorie Dalton navrhoval, že během chemické reakce nedochází k zániku nebo vzniku atomů. Dochází pouze k jejich přeskupení. Pokud znovu použijeme příklad kuchyňské soli, tak když se spojí atomy sodíku a chloru, tak stále existují, jen došlo k jejich přeskupení.
Co jsem se dozvěděli o doby, kdy Dalton navrhnul svou teorii?
Krátce řečeno: hodně! Například již víme, že atomy nejsou nedělitelné—jak bylo řečeno v části 1—, protože jsou tvořeny protony, neutrony a elektrony. Moderní obrázek atomu se velmi liší od Daltonovy "pevné, masivní" částice. Ve skutečnosti pokusy, které provedli Ernest Rutherford, Hans Geiger a Ernest Marsden, ukázaly, že atomy jsou z větší části tvořeny prázdným prostorem.
Druhá část Daltonovy teorie musela být změněna poté, co experimenty využívající metody hmotnostní spektrometrie dokázaly, že atomy stejného prvku mohou mít rozdílné hmotnosti, protože počet neutronů v jádru atomů stejného prvku může být pro různé izotopy odlišný. Pokud se chcete dozvědět o izotopech více, tak se podívejte na toto video o atomovém čísle, nukleonovém čísle a izotopech.
Navzdory těmto výhradám je Daltonova atomová teorie stále z větší části platná a tvoří základy moderní chemie. Vědci navíc vyvinuli technologie, jak pozorovat svět na atomární úrovni!
Shrnutí
- Daltonova atomová teorie byla první kompletní snahou popsat veškerou hmotu pomocí atomů a jejich vlastností.
- Dalton svou teorii založil na zákonu zachování hmoty a zákonu stálých poměrů slučovacích.
- První část této teorie říká, že veškerá hmota se skládá z atomů, které jsou nedělitelné.
- Druhá část této teorie říká, že veškeré atomy daného prvku mají stejnou hmotnost a vlastnosti.
- Třetí část říká, že sloučeniny jsou kombinací dvou a více typů atomů.
- Čtvrtá část jeho teorie říká, že chemická reakce je přeuspořádání atomů.
- Části této teorie musely být upraveny z důvodu prokázání existence subatomárních částic a izotopů.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.