Ο Τζων Ντάλτον (John Dalton) (1766-1844) ήταν Άγγλος φυσικός και χηµικός, ο
οποίος διετέλεσε δάσκαλος στο Μάντσεστερ και καθηγητής στο Πανεπιστήµιο της Οξφόρδης.
Ήταν άνθρωπος µε πολλά και διαφορετικά ενδιαφέροντα αν και τα µεγαλύτερα
επιτεύγµατά του έλαβαν χώρα στον τοµέα της χηµείας. Ο Ντάλτον εισήγαγε την
ατοµική θεωρία εισάγοντας τον νόµο της σταθερότητας της χηµικής σύνθεσης ενώ
διατύπωσε τους νόµους των µερικών πιέσεων και των πολλαπλών αναλογιών. Επίσης
διεξήγαγε πολυάριθµους ελέγχους επί της απορρόφησης αερίων από υγρά και της
θερµικής διαστολής των αερίων. Περιέγραψε επίσης την ασθένεια που ονοµάζεται
«δαλτονισµός». Διεξήγαγε τακτικές µετεωρολογικές παρατηρήσεις, µελέτησε το
πολικό Σέλας (aurora Polaris) και εξήγησε τα αίτια των αληγών ανέµων.
Τα
πρώτα χρόνια της ζωής του
Ο Τζων Ντάλτον (John Dalton) γεννήθηκε στις 6
Σεπτεµβρίου 1766 στο Ίγκλσφιλντ (Eaglesfield) του Κάµπερλαντ (Cumberland) της Αγγλίας. Η οικογένειά του ήταν µάλλον φτωχή.
Ο πατέρας του ήταν υφαντουργός και ιδιοκτήτης ενός µικρού αγροτεµαχίου. Παρά
την οικονοµική του κατάσταση, ο Τζων έλαβε καλή γενική εκπαίδευση. Εντούτοις
γρήγορα εγκατέλειψε το σχολείο και άρχισε να βοηθά τον πατέρα του. Σε ηλικία 12
ετών, άρχισε να εργάζεται ως δάσκαλος σ’ ένα τοπικό σχολείο. Κέρδιζε µε αυτό
τον τρόπο τα µέσα της επιβίωσής του, κάτι που του επέτρεπε να έχει µία ήσυχη
ζωή, χωρίς ιδιαίτερα προβλήµατα. Το πάθος του ήταν η µετεωρολογία. Κατασκεύαζε
βαρόµετρα και άλλα όργανα αυτού του είδους. Παράλληλα διατηρούσε ηµερολόγιο των
µετεωρολογικών παρατηρήσεών του. Καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του,
πραγµατοποίησε περισσότερες από 200.000 παρατηρήσεις, τις οποίες δηµοσίευσε σε
βιβλίο το 1793. Ο Ντάλτον ασχολούνταν µε τη διδασκαλία, βοηθούσε τον πατέρα του
και µελετούσε λατινικά, αρχαία ελληνικά και φυσικές επιστήµες. Σε ηλικία 15
ετών, µετακόµισε στο Κένταλ (Kendal), όπου άρχισε τη διδασκαλία στο σχολείο το οποίο
διηύθυνε ο µεγαλύτερος αδελφός του, Τζόναθαν (Jonathan). Ύστερα από δώδεκα χρόνια ταξίδεψε στο Μάντσεστερ,
όπου διορίστηκε καθηγητής στην Ακαδηµία Γουόρινγκτον (Warrington Academy).
Στα πρώτα χρόνια της ζωής
του ο Ντάλτον επηρεάστηκε έντονα από τον Ελιχού Ρόμπινσον (Elihu Robinson),
έναν εξέχοντα κουακέρο, μετεωρολόγο και κατασκευαστή μουσικών οργάνων, ο οποίος
του εμφύσησε το ενδιαφέρον του σχετικά με προβλήματα μαθηματικών και μετεωρολογίας.
Το 1787 άρχισε να κρατάει ένα ημερολόγιο μετεωρολογικών παρατηρήσεων στο οποίο,
κατά τα επόμενα 57 χρόνια, καταχώρησε πάνω από 200.000 παρατηρήσεις.
Επόμενα χρόνια
Εκείνη την περίοδο,
αφιέρωνε όλο σχεδόν τον ελεύθερο χρόνο που διέθετε στη διεξαγωγή πειραµάτων
φυσικής. Το 1781, άρχισε να διδάσκει στο γυµνάσιο µαθηµατικά, ενώ το 1793 έγινε
καθηγητής φυσικής φιλοσοφίας και µαθηµατικών στο Νιου Κόλλετζ (New College) του Μάντσεστερ.
Εκεί συνάντησε τον Ρόµπερτ Όουεν (Robert Owen), ο οποίος τον συνέστησε στη Φιλολογική και
Φιλοσοφική Εταιρεία του Μάντσεστερ (Manchester Literary and Philosophical Society). Σύντοµα ο Ντάλτον έγινε γραµµατέας και το 1817
πρόεδρος της. Σε διάστηµα 50 ετών ο Ντάλτον παρουσίασε εκεί, 116 από το σύνολο
των επιστηµονικών ανακοινώσεών του.
Αχρωματοψία
- δαλτονισμός
Υπάρχει ένα επεισόδιο της
ζωής του Ντάλτον το οποίο είναι ιδιαίτερα αξιοµνηµόνευτο. Μία µέρα ο Ντάλτον
αποφάσισε να επισκεφθεί τη µητέρα του και να της δώσει ένα χρωµατιστό ύφασµα ως
δώρο. Έµεινε έκπληκτος όταν η µητέρα του είπε ότι το ύφασµα ήταν κόκκινο, καθώς
στα µάτια του φαινόταν τόσο γκρι όσο το παλτό του. Του ήταν αδύνατο να της
εξηγήσει τη διαφορά ανάµεσα στο γκρίζο, το πράσινο και το κόκκινο χρώµα.
Αργότερα η ασθένεια αυτή πήρε το όνοµά του και ονοµάστηκε δαλτονισµός. Σήµερα
το κοινό της όνοµα είναι αχρωµατοψία.
Το 1794 ανακοινώνει το
πρώτο του βιβλίο με τίτλο «Εξαιρετικά γεγονότα που σχετίζονται με την αντίληψη
των χρωμάτων», στο οποίο διατύπωσε την άποψη ότι η μειωμένη αντίληψη των
χρωμάτων προκλήθηκε από τον αποχρωματισμό του υγρού του βολβού του ματιού.
Δεδομένου ότι τόσο ο
ίδιος όσο και ο αδελφός του είχαν αχρωματοψία, κατάλαβε ότι η πάθηση αυτή
πρέπει να είναι κληρονομική.
Αν και το λάθος της
θεωρίας του Ντάλτον αποδείχθηκε ενόσω ακόμα ζούσε, η διεξοδική και μεθοδική
φύση της έρευνας πάνω στο προσωπικό του πρόβλημα όρασης ήταν τόσο ευρέως
αναγνωρισμένη ώστε ο δαλτονισμός έγινε κοινός όρος για την αχρωματοψία. Εκτός
από μπλε και μοβ ήταν σε θέση να αναγνωρίζει μόνο ένα χρώμα, το κίτρινο, όπως
λέει ο ίδιος σε επιστημονικό του άρθρο.
Νόμος Μερικών Πιέσων – Νόμος Ντάλτον
Ο Ντάλτον ενδιαφερόταν
για τις µετεωρολογικές παρατηρήσεις το θέµα µε το οποίο εγκαινίασε τις έρευνές
του, σ’ αυτόν τον τοµέα, ήταν η σύνθεση της ατµόσφαιρας. Συνέλεξε δείγµατα αέρα
από διάφορα µέρη της Γης και παρατήρησε ότι η σύνθεση του αέρα είναι ίδια σε
όλους τους τόπους. Επίσης απέδειξε ότι η ατµόσφαιρα δεν είναι µία χηµική ένωση,
αλλά αποτελεί σύνθεση διαφόρων αερίων.
Ο νόμος Dalton
καθορίζει ότι η συνολική πίεση που ασκεί ένα μίγμα αερίων είναι ίση με το
άθροισμα των ξεχωριστών πιέσεων (μερικών πιέσεων) που θα ασκούσε κάθε ένα από
τα αέρια, εάν καταλάμβανε ολόκληρο τον όγκο μόνο του.
Η μερική πίεση των αερίων
εξαρτάται από τον αριθμό των μορίων σε δεδομένο όγκο, υπό σταθερή θερμοκρασία.
Είναι απολύτως ανεξάρτητη από την παρουσία άλλων αερίων στο μίγμα. Δηλαδή,
ισχύει:
P.V/T= (P1+P2+P3…Pn).V/T
Ατομική
θεωρία
Οι πιο σημαντικές από
όλες τις έρευνες του Ντάλτον είναι εκείνες στις οποίες μελέτησε την ατομική
θεωρία στη χημεία, και με τις οποίες το όνομά του είναι άρρηκτα συνδεδεμένο. .
Αυτός ο εξέχων λόγιος
ήταν ιδιαίτερα περίεργος για µια ιδιαίτερη πτυχή των αερίων. Γνώριζε ότι το
διοξείδιο του άνθρακα είναι αρκετά βαρύ, το οξυγόνο ελαφρύτερο, το άζωτο ακόµη
ελαφρύτερο ενώ οι υδρατµοί είναι οι ελαφρύτεροι από τα τέσσερα, για την
ακρίβεια δύο φορές ελαφρύτεροι από το διοξείδιο του άνθρακα.
Έχοντας γνώση των
παραπάνω, ο Ντάλτον αναρωτήθηκε γιατί υπάρχει ένα στρώµα υδρατµών πάνω από το
έδαφος και όχι ένα στρώµα διοξειδίου του άνθρακα. Ο Ντάλτον προσπάθησε να
φανταστεί τη δοµή των ανωτέρω ενώσεων προκειµένου να επεξηγήσει την έννοια της
διάχυσης (diffusion). Αυτή ήταν η αφετηρία λεπτοµερών µελετών, από τις οποίες προέκυψε η
δηµιουργία µιας πολυσυζητηµένης θεωρίας. Με αυτή τη θεωρία ο Ντάλτον
ισχυρίστηκε ότι όλα είναι φτιαγµένα από άτοµα. Η ατοµική θεωρία του Ντάλτον
συµπυκνώνεται στα παρακάτω κύρια σηµεία:
• Η ύλη συντίθεται από
ελάχιστα σωµατίδια τα οποία ονοµάζονται άτοµα
• Τα άτοµα δεν
διαιρούνται, δεν δηµιουργούνται και δεν καταστρέφονται
• Όλα τα άτοµα του ίδιου
στοιχείου είναι πανοµοιότυπα, ενώ κάθε στοιχείο έχει το δικό του τύπο ατόµου
• Οι χηµικές ενώσεις
προκύπτουν από την αναδιάταξη των ατόµων
• Οι χηµικές ενώσεις
διαµορφώνονται από τα άτοµα των στοιχείων που τις συνιστούν κατά σταθερή
αναλογία.
Ο Ντάλτον παρουσίασε αυτή
τη θεωρία στο Βασιλικό Ινστιτούτο της Μεγάλης Βρετανίας που εδρεύει στο Λονδίνο
(Royal Institute of Great Britain)
το 1803. Λεπτοµερέστερη περιγραφή δόθηκε στο γενικό «Σύστηµα Χηµείας» (System of Chemistry) που γράφηκε
αργότερα από τον χηµικό Τόµας Τόµσον (Thomas Thomson).
Εξέτασε προσεκτικά τρία
αέρια, και βρήκε ότι ο λόγος της µάζας του αζώτου σε σχέση µε τη µάζα του
οξυγόνου ήταν 7:8, σε µια δεύτερη ένωση 7:16, και σε µια τρίτη 7:4. Βασισµένος
σ’ αυτή την ανάλυση διατύπωσε τον νόµο των πολλαπλών αναλογιών.
Σύµφωνα µε αυτό το νόµο
εάν δύο στοιχεία (Α και Β) σχηµατίζουν περισσότερες από µία ενώσεις, τότε οι
αναλογίες των µαζών του στοιχείου Β οι οποίες ενώνονται µε µία σταθερή µάζα του
στοιχείου Α, είναι µικροί ακέραιοι.
Ο Ντάλτον χρησιμοποίησε
τα δικά του σύμβολα για να παριστάνει την ατομική δομή των ενώσεων. Αυτά
εμφανίστηκαν στο Νέο Σύστημα Χημικής Φιλοσοφίας, όπου ο Ντάλτον κατέγραψε
σημαντικό αριθμό στοιχείων και κοινών ενώσεων. Είχε πάντα αντιρρήσεις ως προς
τη χημική σημειογραφία που επινοήθηκε από τον Γιονς Γιάκομπ Μπερτσέλιους, αν
και οι περισσότεροι πίστευαν ότι ήταν πολύ απλούστερη και πιο χρηστική από το
δικό του δύσχρηστο σύστημα κυκλικών συμβόλων.
Παρά τις αβεβαιότητες για
την ατομική θεωρία του Ντάλτον, οι αρχές της επέζησαν. Η πεποίθηση πως τα άτομα
δεν μπορούν να διαιρεθούν, να δημιουργηθούν ή να καταστραφούν σε μικρότερα
σωματίδια όταν συνδυαστούν, διαχωριστούν ή ανακαταταχθούν κατά τη διάρκεια
χημικών αντιδράσεων, έρχεται σε αντίθεση με την ύπαρξη της πυρηνικής σχάσης και
της πυρηνικής σύντηξης, όμως αυτές οι διαδικασίες είναι πυρηνικές αντιδράσεις
και όχι χημικές. Επιπρόσθετα, η ιδέα πως όλα τα άτομα ενός στοιχείου είναι ίδια
ως προς τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες δεν είναι ακριβής, διότι πλέον
γνωρίζουμε πως τα ισότοπα των στοιχείων έχουν ελαφρώς διαφορετικά βάρη.
Ωστόσο, ο Ντάλτον είχε
διατυπώσει μια πολύ ισχυρή και σημαντική θεωρία. Πράγματι, η καινοτόμος θεωρία
του Ντάλτον αποδείχτηκε εξίσου σημαντική για το μέλλον της επιστήμης.
Δημόσια και προσωπική ζωή
Ο Ντάλτον ήταν Κουάκερος.
Φορούσε ένα παραδοσιακό γκρίζο παλτό, µε µία άσπρη εσάρπα στο λαιµό,
επιγονατίδες και γκρίζες µπότες µε αγκράφες. Ήταν αµήχανος και απότοµος στην
επικοινωνία και την επαφή µε τους άλλους και µπροστά σε τρίτους συχνά αισθανόταν
δυσφορία. Δεν ήταν καλός οµιλητής. Ποτέ δεν παντρεύτηκε, ισχυριζόµενος ότι δεν
θα µπορούσε να συντηρήσει οικογένεια.
Το 1822 ο Ντάλτον εξελέγη
µέλος της Βασιλικής Εταιρείας και οκτώ χρόνια αργότερα έγινε δεκτός σαν ένας
από τους αλλοδαπούς εταίρους της γαλλικής Ακαδηµίας Επιστηµών (Académie des Sciences). Έχαιρε της
υψηλής εκτίµησης πολλών Ευρωπαίων επιστηµόνων, καθώς και του βασιλιά της
Αγγλίας ο οποίος του παρέσχε µία σύνταξη που του επέτρεψε να σταµατήσει τις
παραδόσεις του στην Ακαδηµία.
Θάνατος και κληρονομιά
Ο Ντάλτον υπέστη 3
εγκεφαλικά επεισόδιο από το 1837-1844. Στις 26 Ιουλίου κατέγραψε με τρεμάμενο
χέρι την τελευταία μετεωρολογική παρατήρησή του. Στις 27 Ιουλίου, στο
Μάντσεστερ, ο Ντάλτον έπεσε από το κρεβάτι του και βρέθηκε νεκρός από τον
υπηρέτη του. Περίπου 40.000 άνθρωποι πέρασαν από το φέρετρό του, που εκτέθηκε
στο Δημαρχείο του Μάντσεστερ.
Ένα άγαλμα φιλοτεχνήθηκε από τον Chantrey που βρίσκεται
τώρα στο Δημαρχείο του Μάντσεστερ. Το άγαλμα στήθηκε ενώ Ντάλτον ήταν ακόμα
ζωντανός και έχει ειπωθεί:. "Αυτός είναι ίσως ο μόνος επιστήμονας για τον
οποίο έγινε άγαλμα στη διάρκεια της ζωής του».
Τιµώντας τη µνήµη του, το
κολλέγιο Όουενς (Owens College) εγκαινίασε τη χορηγία µίας υποτροφίας µε τ’
όνοµά του. Ένας από τους πρώτους φοιτητές που την έλαβαν ήταν ο Τζ. Τζ. Τόµσον
(J.J. Thompson). To όνοµα του Ντάλτον έλαβε
η οµώνυµη µονάδα µέτρησης ατοµικής µάζας (Da).
Ένας σεληνιακός κρατήρας
φέρει το όνομα Ντάλτον προς τιμή του. Ακόμα σημαντικότερο, ένα κοινό συνώνυμο
για την αχρωματοψία είναι η λέξη δαλτωνισμός.
Μεγάλο μέρος των έργων
του καταστράφηκε κατά τη διάρκεια του βομβαρδισμού της Λογοτεχνικής και
Φιλοσοφικής Εταιρείας του Μάντσεστερ στις 24 Δεκεμβρίου 1940. Το γεγονός αυτό
ώθησε τον Ισαάκ Ασίμωφ να πει: «τα αρχεία του Τζων Ντάλτον, που προσεκτικά
είχαν διατηρηθεί για έναν αιώνα, καταστράφηκαν κατά τον βομβαρδισμό του
Μάντσεστερ στον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο. Δεν είναι μόνο οι ζωντανοί που σκοτώνονται
στον πόλεμο». Τα κατεστραμμένα έγγραφα βρίσκονται τώρα στη βιβλιοθήκη John
Rylands του πανεπιστημίου.
