התיאוריה האטומית של החומר

היוונים הקדמונים, למשל דמוקריטוס, היו הראשונים להציע את רעיון האטומוס, יחידת החומר הקטנה ביותר שאיננה ניתנת לחלוקה. רעיון זה פותח אחר כך לתורה האטומית על ידי המדען האנגלי, ג'ון דלטון. ההשערה הראשונה של התורה האטומית של דלטון מציעה כי היסודות מורכבים מחלקיקים זעירים ובלתי ניתנים לחלוקה, המכונים אטומים.

לדוגמה, מימן מורכב משני אטומי מימן הקשורים ביחד וחמצן משני אטומי חמצן הקשורים ביחד. לפי ההשערה השנייה, בעוד שאטומים של אותו יסוד זהים זה לזה, הם שונים מאטומים של יסודות אחרים. לכן, כל אטומי המימן זהים זה לזה אך שונים מאטומי החמצן.

לפי ההשערה השלישית, אטומים של יסודות שונים יכולים להיקשר זה עם זה, ביחסים של מספרים שלמים, וליצור תרכובות. לדוגמה, שני אטומי מימן ואטום אחד של חמצן נקשרים ביחס של 2:1 ויוצרים H2O מים. ההשערה האחרונה של תאוריית דלטון קובעת כי תגובות כימיות אינן משנות את האטומים של יסוד אחד ואינן ממירות אותם לאטומים של יסוד שונה, אלא האטומים הקיימים מסתדרים מחדש ויוצרים חומרים חדשים.

בהיווצרות מים, אטומי המימן והחמצן הקיימים אינם נוצרים או נהרסים, אלא מאסתדרים מחדש בלבד. דלטון ביסס את התורה האטומית שלו על שני חוקים קיימים בכימיה:חוק שימור החומר וחוק היחסים הקבועים. חוק שימור החומר קובע שסך כל המסה לפני תגובה כימית ואחריה נשאר קבוע.

לכן, 18 גרם של מים יתפרקו ל-2 גרם מימן ו-16 גרם חמצן. חוק היחסים הקבועים קובע שיחס המסה בין היסודות המרכיבים תרכובת כימית נתונה, יישאר קבוע תמיד, ללא תלות במקור התרכובת. לכן, יחס המסה בין המימן והחמצן בדוגמית של מים טהורים יישאר תמיד אחד לשמונה, ללא תלות במסת המים.

בהמשך, דלטון הציע את חוק היחסים המרובים בהתבסס על התאוריה שלו עצמו. לפי חוק זה, כאשר שני יסודות נקשרים ליצירת יותר מתרכובת אחת, מסות שונות של יסוד אחד נקשרות עם מסה קבועה של היסוד השני ביחס קטן של מספרים שלמים. לפיכך, מסה קבועה של מימן, 2 גרם, נקשרת עם מסות שונות של חמצן, 32 או 16 גרם, ביחס מספרים שלמים קטן של שניים לאחד ליצירת שתי תרכובות שונות:מי חמצן ומים.