N
owożytna hipoteza zakładająca, że materia składa
się z atomów powstała znacznie wcześniej niż
pojawiły się eksperymentalne możliwości zarejes-
trowania pojedynczych atomów. Niemniej jednak od
końca XVIII wieku mało kto wątpił, że atomy rzeczy-
wiście istnieją. Stało się to za sprawą bardzo pros-
tych, a zarazem intrygujących eksperymentów wyko-
nywanych przez największe umysły tamtych czasów.
Ich wytłumaczenie wydawało się niemal niemożliwe
bez tego fundamentalnego założenia.
JOHN DALTON –
PIONIER MYŚLI ATOMISTYCZNEJ
Pierwszym człowiekiem, którego koncepcję ato-
mistycznej budowy materii możemy traktować jako
w pełni naukową, był angielski fizyk i meteorolog
John Dalton. Oczywiście wcześniej również rozważa-
no możliwość ziarnistej budowy materii. W odróżnie-
niu jednak od koncepcji Daltona tamte były raczej ide-
ami filozoficznymi niż przyrodniczymi i nijak nie da-
wały się sprawdzić doświadczalnie. John Dalton wy-
snuł natomiast swoją hipotezę w oparciu o ekspery-
menty fizyczne, które teraz pokrótce omówimy. Zanim
to zrobimy, warto jeszcze dodać, że nazwisko Daltona
jest również znane poza światem fizyki – w medycy-
nie. Jest tak za sprawą jego badań nad dość uciążli-
wą wadą wzroku nazywaną dziś daltonizmem, o któ-
rej czytelnik zapewne słyszał.
PIERWSZE EKSPERYMENTY CHEMICZNE
Każdy eksperyment chemiczny polega na łącze-
niu lub rozłączaniu jednych substancji w inne. Już
sam fakt, że tak daje się zrobić, jest bardzo zdumie-
wający. Jest przecież czymś fenomenalnym, że oto
przy spalaniu np. gazowego wodoru w gazowym tle-
nie, powstaje para wodna. Dwie substancje, które
mają różne ciekawe własności, łączą się razem, two-
rząc jeszcze inną substancję, która ma jeszcze inne
własności. Nic więc dziwnego, że takie reakcje che-
miczne bardzo interesowały ludzi od dawien dawna.
A pod koniec XVIII wieku stało się w końcu możliwe
nie tylko ich obserwowanie, ale również ilościowe ba-
danie.Pionierem w tej dziedzinie był wybitny francus-
ki chemik Antoine Lavoisier. Notabene stracony na gi-
lotynie podczas Wielkiej Rewolucji Francuskiej. Lavoi-
sier badał reakcję spalania różnych substancji. Jako
pierwszy zauważył, że substancja powstająca w wy-
niku spalania siarki albo fosforu waży więcej niż sub-
strat (to, co było przed spaleniem). To zjawisko zacie-
kawiło go tak bardzo, że przeprowadził szereg róż-
nych eksperymentów. W końcu zrozumiał, że owa
nadwyżka masy bierze się z... powietrza. Okazuje się,
że dokładnie tyle, ile przybywa masy po spaleniu,
ubywa w masie powietrza, która otacza płomień. To
doprowadziło go ostatecznie do odkrycia, że powiet-
rze jest mieszaniną różnych gazów, z których jeden
(tlen) jest niezbędny w procesie spalania i łączy się
z substancją, która się spala.
Lavoisier doszedł tym sposobem do prawa za-
chowania masy, które głosi, że „suma mas wszys-
tkich substratów przed reakcją chemiczną jest rów-
na sumie mas wszystkich produktów po reakcji che-
micznej”. Choć dziś prawo to wydaje nam się oczy-
wiste, należy pamiętać, że w tamtych czasach były
to pionierskie rezultaty o fenomenalnym znaczeniu.
Z punktu widzenia sprawiedliwości dziejowej należy
dodać, że do podobnych rezultatów doszedł całkowi-
cie niezależnie rosyjski chemik i poeta Michaił Łomo-
nosow i to parę lat przed Lavoisierem. Nie jest oczy-
wiście w tym nic dziwnego, bo musimy pamiętać, że
na przełomie XVIII i XIX wieku oddziaływanie nauko-
we pomiędzy wschodnią a zachodnią częścią Europy
ze względów politycznych było bardzo słabe.
Kolejnym milowym krokiem w badaniach che-
micznych były prace innego francuskiego chemika,
jak to odkryli
eureka!
Tomasz Sowiński
w 2005 roku skoń-
czył z wyróżnieniem
studia na Wydziale
Fizyki Uniwersytetu
Warszawskiego
w zakresie fizyki
teoretycznej. Obec-
nie jest asystentem
w Centrum Fizyki
Teoretycznej PAN.
Z zamiłowania zaj-
muje się populary-
zacją nauki. W roku 2005 był nominowany do nagrody
w konkursie Popularyzator Nauki organizowanym przez
Ministerstwo Nauki i Informatyzacji oraz Polską Agencję
Prasową.
5500
TEKST TRUDNY zzz
Skąd wiemy,
że woda to H2O?
Tomasz Sowiński
