بناءً على أبحاث دالتون المكثّفة طرح نموذج دالتون للذرة والذي يطلق عليه في بعض الأحيان بنموذج (كرات البيلياردو)، حيث مثل الذرة في النموذج على أنها كرة، ولم يكن هناك أي علم لمفهوم النواة والإلكترونات.
قدّم دالتون رسم لبعض العناصر الكيميائية على حسب رؤيته وتخيّلاته.
وعلى الرغم من أن هذا الرسم كان بعيدًا عن المعنى الحقيقي للذرة الذي تم اكتشافه لاحقًا، إلّا أنّ نموذج دالتون للذرة كان الأوّل من نوعه في تحليل ووصف العناصر الكيميائيّة المختلفة.
معطيات نظرية دالتون الذرية
تعتبر نظرية دالتون الذرية أول محاولة تحليل منفرد لكل مادة وخصائصها وعدد ذراتهالقد اكتشف دالتون قانون حفظ الكتلة و قانون النسب الثابتة في عام (1803 – 1808) والذي يعتمد على هذه القوانين الثلاث:
العنصر الكيمائي يتكون من جسيمات متناهية الصغر وغير قابلة للانقسام وهي لا تُرى بالعين المجردة تسمى (ذرات) لا يمكن خلقها أو تدميرها أثناء التغير الكيميائي.
جميع ذرات عنصر واحد متشابهة تماماً في الكتلة والخواص الأخرى ومختلفة عن ذرات العناصر الأخرى، ومثال على ذلك:
إذا قمنا بفحص ذرَّتين من عنصر (الذهب) نرى أنَّ لهما نفس المواصفات ومتطابقان تماماً دون أي اختلاف.
وبالمقارنة مع ذرَّة عنصر (الفضة) نستنتج اختلاف بين ذرَّات العنصرين.
وحتى في الخصائص الكيميائية والفيزيائية لكل عنصر واحد تكون ثابتة مثل درجة حرارة الانصهار هي نفس الدرجة لأي ذرة من عنصر (الذهب) لكنها مختلفة عن درجة حرارة انصهار ذرة من عنصر (الفضة).
في التفاعلات الكميائية تندمج ذرات العناصر بنسب كثيرة وثابتة حتى يتم تكوين المركبات الكيميائية.
عند دمج عنصر (الصوديوم) مع عنصر (غاز الكلور السام) فإن الناتج هو الملح حيث امتزج العنصران بنسبة ثابتة وهي واحد لواحد بما معناه أن جزيء الملح تتكوَّن من ذرَّة صوديوم وذرَّة كلور.
مخترع الذرة جون دالتون
العالم الإنجليزي الشهير جون دالتون (John Dalton).
ولد في إنكلترا عام 1766م وكان كيميائيًّا وفيزيائيًّا ضليعًا وعالماً بالأرصاد الجزية، واشتُهر بلقب (البروفسير).
وهو بسن الثانية عشر عمل كمعلم في إحدى المدارس الإنكليزية، ثم انتقل إلى مدينة مانشستر في العشرين من عمره، حيث تمكّن من تنفيذ أولى تجاربه وأبحاثه.
أجرى بالعديد من التجارب والأبحاث حول نظرية التركيب الذري، فكانت النقلة العلمية في تاريخ علم الذرات وفي حياة دالتون.
أصبحت نظرية دالتون واحدة من أهم القواعد في علم الفيزياء والكيمياء الحديثة.
أصبح جون دالتون مخترع الذرة
حين قام ببناء نموذج للتفاعلات الذرية بجانب عمله في تطوير قوانين كيفية عمل الغازات.
كان هدف دالتون هو معرفة وزن الذرات وكيفية تفاعلها وتصميم القواعد والقوانين التي تؤسس النظرية الذرية في نظام علمي متكامل.
الكتلة الذرية النسبية
كان يعتقد جون دالتون أن النظرية الذرية التي صنعها يمكنها تفسير قابلية امتصاص عنصر (الماء) لبعض الغازات المختلفة.
وجد أن عنصر (الماء) أكثر فاعلية في امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون من فاعليته في امتصاص غاز النيتروجين.
أن هذا يرجع إلى اختلاف الكتلة بين غازي ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين وهذا لأن كتلة ذرة غاز ثاني أكسيد الكربون أثقل من كتلة ذرة غاز النيتروجين.
تجربة دالتون على الماء
إذا افتراضنا أن كتلة ذرة واحدة من الهيدروجين تساوي وحدة كتلية واحدة، فكم تكون كتلة ذرة الأكسجين؟
مركب يحتوي على عنصري الهيدروجين والأكسجين، وهو (الماء).
لتحديد النسبة بين كتلتي كل عنصر الأكسجين والهيدروجين في مركب (الماء).
يجب معرفة الصيغة الكيميائية للمركب، بمعني: النسبة العددية بين عنصري الهيدروجين والأكسجين.
تمت هذه التجربة لتحديد النسب المئوية للماء
يتم تفكيك بخار الماء إلى عنصري الهيدروجين والأكسجين.
فيتم تجميع غاز الهيدروجين فوق سطح الماء ويندمج غاز الأكسجين مع مسحوق الحديد، مكونا أكسيد الحديد.
معدل الزيادة في كتلة الحديد يساوي كتلة الأكسجين الناتج من تفكك البخار.
وبحساب كتلة عنصر الأكسجين من كتلة بخار الماء الذي تم تفكيكه، الناتج هو كتلة الهيدروجين.
النسبة المئوية لعنصري الأكسجين والهيدروجين فتحسب كما يلي:
النسبة المئوية للأكسجين في (الماء) =
كتلة الأكسجين ÷ (كتلة الأكسجين + كتلة الهيدروجين) × 100%.
النسبة المئوية للهيدروجين في (الماء) =
كتلة الهيدروجين ÷ (كتلة الأكسجين + كتلة الهيدروجين) × 100%
أثبت دالتون عملياً أن
نسبة الأكسجين في الماء تساوي 87%.
نسبة الهيدروجين في الماء تساوي 13%.
أثبت دالتون أن نسبة كتلة الأكسجين إلى كتلة الهيدروجين في الماء تساوي 7 إلى 1.
أخطاء نظرية دالتون الذرية
على الرغم من أن نظرية دالتون الذرية تضمّت علم جديد وأفكار مميزة في عصره، إلّا أن الأمر لم يخلو من بعض الانتقادات والعيوب، خاصاً بعد الاكتشافات العمليّة الحديثة والتقنيات المتطورة.
في قانون دالتون أن الذرة غير قابلةٍ للانقسام.
لكن تبيّن أن هذا القانون ليس صحيحًا، وأن الذرّة نفسها تتكون من وحداتٍ أصغر هي (الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات).
مع ذلك استمرّت صحّة قانون دالتون لأنه أشار بالتحديد إلى أن الذرة هي (أصغر وحدة تعمل في التفاعلٍات الكيميائيٍّة) وهذا صحيحة.
طِبقًا لما أشارت إليه نظرية دالتون، إن ذرات العنصر الكيمائي نفسه متشابهةً تمامًا بالشكل والكتلة والخصائص الكيميائية والفيزيائية.
لكن تبيّن أن القانون ليس صحيحاً أيضًا، حيث اكتشف العلماء أنه يوجد ذرّاتٍ لبعض العناصر الكيميائيّة نفسها لديها اختلافات في الكثافات والأوزان والخصائص.
أطلق عليه العلماء اسم (النظائر) على سبيل المثال في عنصر الكلور (Cl) له نظيران بكتلةٍ ذريةٍ مختلفة الأول 35 والثاني 37.
أيضًا عجزت نظرية دالتون الذرية عن تفسير قانون التآصل (Allotropy).
والذي ينص على وجود عدّة أشكالٍ للعنصر الكيميائي نفسه بسبب ظهور بُنيتها الفزيائية مع بقاء بنيتها الكيميائية ذاتها.
مثالٌ على ذلك وجود عنصر الكربون في عدّة أشكال وحالاتٍ مُختلفة مثل الفحم والألماس والغرانيت، حيث أن بنيتها الكميائية وأصلها واحد وهو عنصر الكربون.
على الرغم من الانتقادات والعيوب التي وُجّهت إلى نظرية دالتون الذرية إلّا أنّها تعتبر هي إحدى أهم النظريات التي شكّلت الحجر الأساس والقواعد التي بُنيت عليها العديد من النظريات الكيميائية والفيزيائية حتى الآن.
