Name: dalton’s laws and early atomic ideas
Uploaded: 2020-09-03T13:38:25.000Z
Duration: 2 min 59 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Chemistry

Matter and its Interactions

PS.Chm.1.1

The Atomic Theory of Matter

Древние греки, такие как Демокрит, первыми выдвинули идею атома, мельчайшей неделимой частицы вещества. Эта концепция была позже выдвинута как теория атома английским ученым Джоном Дальтоном. Первый постулат теории атома Дальтона предполагает, что элементы состоят из крошечных неделимых частиц, называемых атомами.Например, водород состоит из двух атомов водорода, связанных вместе, а кислород состоит из двух атомов кислорода, связанных вместе. Второй постулат гласит, что, хотя атомы одного и того же элемента идентичны, они отличаются от атомов других элементов. Таким образом, все атомы водорода идентичны друг другу, но отличаются от атомов кислорода.Третий постулат гласит, что атомы разных элементов могут соединяться друг с другом в различных целочисленных соотношениях, образуя соединения. Например, два атома водорода и один атом кислорода соединяются в соотношении 2 к 1, образуя H2O воду. Последний постулат теории Дальтона гласит, что химические реакции не превращают атомы одного элемента в атомы другого элемента;вместо этого существующие атомы перестраиваются и образуют новые вещества.Во время образования воды, существующие атомы водорода и кислорода не создаются и не разрушаются, они только перестраиваются. Дальтон построил свою атомную теорию на двух предыдущих законах химических реакций законе сохранения массы и законе постоянства состава. Закон сохранения массы гласит, что общая масса до и после химической реакции остается постоянной.Итак, 18 граммов воды распадаются на 2 грамма водорода и 16 граммов кислорода. Закон постоянства состава гласит, что независимо от источника в данном химическом соединении массовое соотношение составляющих элементов всегда остается постоянным. Таким образом, образец чистой воды всегда будет иметь массовое отношение водорода к кислороду от 1 к 8, независимо от общей массы воды.Затем Дальтон предложил закон кратных отношений, основанный на его собственной теории. Согласно этому закону, когда два элемента соединяются, образуя более одного соединения, разные массы одного элемента соединяются с постоянной массой другого элемента в небольшом целочисленном соотношении. Таким образом, постоянная масса водорода, равная 2 граммам, соединяется с различными массами кислорода, 32 или 16 грамм, в небольшом целочисленном соотношении 2 к 1, образуя два разных соединения перекись водорода и воду.

Атомная теория материи

Самое раннее записанное обсуждение основной структуры материи происходит от древнегреческих философов. Левкипп и Демокрит утверждали, что все вещества состоят из малых, конечных частиц, которые они назвалиатомос, что означает “неделимые.” Позже, Аристотель и другие пришли к выводу, что материя состояла из различных комбинаций четырех “элементов” — огня, земли, воздуха и воды — и может быть поделена на бесконечное количество частиц. Интересно, что эти философы думали о атомах и “элементах” как о философских концепциях, но, по-видимому, никогда не рассматривали возможность проведения экспериментов для проверки своих идей.  
 
 Аристотелевский взгляд на состав вещества господствовал более двух тысяч лет, пока английский ученый Джон Дальтон не произвел революцию в химии, выдвинув гипотезу о том, что поведение вещества можно объяснить с помощью атомной теории. Впервые опубликованные в 1807 году, многие гипотезы Дальтона о микроскопических особенностях материи по-прежнему актуальны в современной атомной теории.  
 
 Вот постулаты атомной теории Дальтона: 
 
 <ol>
 <li>Вещество состоит из чрезвычайно мелких частиц, называемых атомами. Атом является наименьшей единицей элемента, которая может участвовать в химическом изменении. </li>
 <li>Элемент состоит только из одного типа атома, который имеет массу, характерную для элемента и одинаковую для всех атомов этого элемента. Макроскопический образец элемента содержит невероятно большое количество атомов, и все они обладают идентичными химическими свойствами. </li>
 <li>Атомы одного элемента отличаются свойствами от атомов всех остальных элементов. </li>
 <li>Соединение состоит из атомов двух или более элементов, объединенных в малом, цело-численном соотношении. В данном соединении числа атомов каждого из его элементов всегда присутствуют в одном и том же соотношении </li>
 <li>Атомы не создаются и не разрушаются во время химического изменения, но вместо этого перегруппируются для получения веществ, которые отличаются от веществ, присутствующих до изменения. </li>
 </ol>
 
 Далтон использовал три закона химических реакций в качестве основы своей теории: (1) Закон сохранения массы, (2) Закон определённых пропорций, и (3) Закон множественных пропорций. Атомная теория Дальтона дает микроскопическое объяснение многих макроскопических свойств вещества.  
 
 Закон сохранения массы был открыт французским химиком, Антуаном Лавуазье. В нем говорится, что атомы не создаются и не разрушаются во время химического изменения; общая масса вещества, которая присутствует, когда материя изменяется от одного типа к другому, остается постоянной. 
 
 Далтон также знал об экспериментах французского химика Джозефа Пруста, который продемонстрировал, что все образцы чистого соединения содержат одни и те же элементы в том же соотношении по массе. Это заявление известно как закон определённых пропорций или закон постоянного состава. Предположение о том, что количество атомов элементов в данном соединении всегда существует в одном соотношении, соответствует этим наблюдениям.  
 
 Далтон также использовал данные Пруста, а также результаты своих собственных экспериментов, чтобы сформулировать еще один интересный закон. Закон множественных пропорций который гласит, что когда два элемента реагируют с формированием более одного соединения, фиксированная масса одного элемента будет реагировать с массами других элементов в соотношении малых, целых чисел. 
 
 Теория Дальтона обеспечила основу, которая позже была расширена, чтобы продемонстрировать, что атом состоит из субатомных частиц, и что атомы того же элемента могут отличаться по массе - такие атомы известны как изотопы. 
 
 Этот текст адаптирован из <a href=""https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/2-1-early-ideas-in-atomic-theory"">Openstax, Химия 2e, раздел 2.1: Ранние идеи в атомной теории.</a> "

Самое раннее письменное обсуждение основной структуры материи относится к древнегреческим философам. Левкипп и Демокрит утверждали, что все имеет значение...

Education

JoVE Core

Химия

Один

Atoms and Elements

Атомы и элементы

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

dalton’s laws and early atomic ideas

Dalton’s atomic theory explains matter with atoms, elements, and compounds. It also shows how chemical changes follow simple laws. This idea gave chemistry a microscopic model for what can be seen in the lab.

The earliest recorded ideas about matter came from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus said all matter was made of tiny, finite particles called atomos, meaning “indivisible.” Aristotle and others later argued that matter was made from four elements: fire, earth, air, and water. They also believed matter could be divided forever, and these ideas were treated as philosophy rather than experiments.

That view lasted for more than two thousand years. Then English scientist John Dalton changed chemistry with an atomic theory of matter. He first published it in 1807. Many of his ideas still fit modern atomic theory.

Dalton’s postulates describe matter at the atomic level. Matter is made of extremely small particles called atoms. An atom is the smallest unit of an element that can take part in a chemical change. An element contains only one type of atom, and atoms of the same element have the same characteristic mass and chemical properties. Atoms of different elements have different properties. A compound is made of atoms of two or more elements joined in a small, whole-number ratio, and the ratio stays the same in a given compound. During a chemical change, atoms are not created or destroyed. They are rearranged into new substances.

Dalton built his theory using three key laws of chemistry. The law of conservation of mass says mass stays constant during a chemical change, a result linked to Antoine Lavoisier. The law of definite proportions, also called the law of constant composition, says every pure sample of a compound contains the same elements in the same mass ratio, as shown by Joseph Proust. Dalton also used the law of multiple proportions, which says that when two elements form more than one compound, fixed masses of one element combine with the other in small whole-number ratios.

Dalton’s atomic theory gives a microscopic explanation for macroscopic matter. It also helped later scientists show that atoms contain subatomic particles. Later work also showed that atoms of the same element can differ in mass, which are called isotopes.

Dalton’s Laws and Early Atomic Ideas

the atomic theory of matter

Dalton’s atomic theory explains matter with atoms, elements, and compounds. It also shows how chemical changes follow simple laws. This idea gave chemistry a microscopic model for what can be seen in the lab. The earliest recorded ideas about matter came from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus said all matter was made of tiny, finite particles called atomos, meaning “indivisible.” Aristotle and others later argued that matter was made from four elements: fire, earth, air, and...

subatomic particles

Atomic Structure: Protons, Neutrons, and Electrons

Atomic structure is built from three subatomic particles: protons, neutrons, and electrons. Atoms make up all matter, and these particles explain an atom’s mass and charge. The electron was first identified at the end of the 19th century by J.J. Thomson. He used a cathode ray tube, a sealed glass tube with almost all the air removed and two metal electrodes. When high voltage was applied, a visible beam called a cathode ray formed. The beam bent toward positive charge and away from negative...

elements: chemical symbols and isotopes

Reading Element Symbols and Isotope Notation

Chemical symbols and isotope notation help identify elements and their atoms. A chemical symbol is an abbreviation for an element or a single atom of that element. Mercury, for example, is written as Hg. The same symbol can point to one atom in the microscopic domain or to many atoms of the element in a container or sample. Many symbols come from the element’s common English name. Others come from Latin, Greek, or German names. Aluminum uses Al, while iron uses Fe from the Latin word Ferrum.

ions and ionic charges

Predicting Ion Charges on the Periodic Table

Ion charges can often be predicted from an element’s position on the periodic table. In chemical reactions, the nucleus stays unchanged, but electrons may be transferred, lost, or shared. When atoms gain or lose electrons during compound formation, they become ions, which are electrically charged particles. A positive ion is called a cation. A cation has more protons than electrons because it lost electrons. A negative ion is called an anion. An anion has more electrons than protons because it...

the periodic table

Periodic Table Patterns and Element Groups

The periodic table organizes elements by repeating patterns in their properties. Chemists first noticed that some elements behaved alike, so they grouped them by chemical behavior. Lithium, sodium, and potassium are one example. They are shiny and conduct heat and electricity well. Calcium, strontium, and barium form another group with similar physical and chemical properties. Yet these two groups are not the same. The lithium group is much more reactive, and its elements form oxygen compounds...

atomic mass

Average Atomic Mass and Isotopes

Average atomic mass explains why many elements on the periodic table have decimal values. Atoms are extremely small, so scientists use the atomic mass unit, or amu, to measure them. A carbon atom weighs less than 2 × 10−23 g, and the amu is defined from carbon-12. One amu is exactly 1/12 the mass of one carbon-12 atom, which is 1.6605 × 10−24 g. The dalton (Da) and the unified atomic mass unit (u) mean the same thing as the amu. For a single atom, atomic mass is usually close to its mass...

molar mass

Mole, Mass, and Avogadro’s Number

The mole links mass and the number of particles in a substance. It gives chemists a standard way to count atoms and molecules in samples that are far too small to see. It also helps show why substances with the same kinds of atoms can still have very different properties, like water, H2O, and hydrogen peroxide, H2O2. The mole is an amount unit, like a pair or a dozen. One mole contains 6.02214076 × 10^23 discrete entities, such as atoms or molecules. This number is usually rounded to 6.022 ×...

key terms and concepts

Explore Dalton’s atomic theory, the laws of conservation of mass, definite proportions, and multiple proportions, plus the early ideas that shaped modern chemistry.

Dalton’s Laws and Early Atomic Ideas | JoVE K12

chemistry

JoVE Core Chemistry brings general chemistry concepts to life using concise and easy-to-understand animated video lessons. Plus, in the scientist-in-action videos, we demonstrate classical and original research experiments performed in today's laboratories worldwide.

Physical Science

PS.PSc.1.4

PS.PSc.1.5

Louisiana Student Standards for Science

High School

Matter And Its Interactions

HS-PS1-2

HS-PS1-3

HS-PS1-7

motion-and-stability-forces-and-interactions

Motion And Stability: Forces And Interactions

HS-PS2-6

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Study Of Matter

Atoms

Structure And Properties Of Matter

Atomic structure

Physical Geology

Minerals

Atoms and elements

Tennessee Academic Standards

Matter and Its Interactions

CHEM1.PS1.2

CHEM1.PS1.11

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

CH.2

CH.2.a

PS.2

PS.2.a

Minnesota Academic Standards in Science

2.2.1 9C.1.2.1.2

Arizona Science Standards

HS.P1

HS.P1U1.1

HS+C.P1

HS+C.P1U1.1

new-jersey-student-learning-standards-for-science

New Jersey Student Learning Standards for Science

Texas Essential Knowledge and Skills

CHEM.6

CHEM.6.D

Alabama Course of Study Science

9-12.C.1.1

9-12.C.1.1.a

9-12.C.1.1.b

9-12.PS.3.4.a

Next Generation Science Standards

HS-PS1-1

Earth and Space Science

Earth’s Place in the Universe

HS-ESS1-2

Florida Department of Education

SC.912.E.5

SC.912.E.5.2

SC.912.P.8

SC.912.P.8.3

Chemistry and Physics

IPC.7

IPC.7.A

south-carolina-college-and-career-ready-science-standards

South Carolina College and Career Ready Science Standards

C-PS1-1

C-PS1-2

C-PS1-3.

C-PS1-7

Motion and Stability: Forces and Interactions

C-PS2-6.

Georgia Standards of Excellence

SC1.

Atomic Models: Size, Charge, and Structure

Scientific Laws and Theories

Scientific Laws

In science, a law is defined as a concise, verbal or mathematical, statement that summarizes a vast number of experimental observations. ...

The Scientific Method

Chemistry is an empirical science. Scientists often pose questions to understand the chemistry in everyday life and seek answers to these questions. To ...

Classifying Matter by State

Chemistry is the study of matter and the changes it undergoes. Matter is anything that has mass and occupies space. Matter is all around us; the air, ...

Classifying Matter by Composition

Matter: Pure Substances and Mixtures
According to its composition, the matter can be classified into two broad categories &mdash; pure substances and ...

The earliest recorded discussion of the basic structure of matter comes from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus argued that all matter ...

Subatomic Particles

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. All matter is composed of atoms, and atoms are composed of three smaller ...

Elements: Chemical Symbols and Isotopes

A chemical symbol is an abbreviation used to indicate an element or an atom of an element. For example, the symbol for mercury is Hg. The same symbol is ...

Use models to explain how the scientific understanding of atomic structure has evolved.

Radioactivity and Nuclear Equations

Nuclear chemistry is the study of reactions that involve changes in nuclear structure. The nucleus of an atom is composed of protons and, except for ...

Types of Radioactivity

The most common types of radioactivity are &#945; decay, &#946; decay, &#947; decay, neutron emission, and electron capture.
Alpha (&#945;) decay is the ...

Nuclear Stability

Protons and neutrons, collectively called nucleons, are packed together tightly in a nucleus. With a radius of about 10&#8722;15 meters, a nucleus is ...

Nuclear Binding Energy

The difference between the calculated and experimentally measured masses is known as the mass defect of the atom. In the case of helium-4, the mass defect ...

Radioactive Decay and Radiometric Dating

Radioactivity is a spontaneous disintegration of an unstable nuclide and is a random process, as all the nuclei in the sample do not decay simultaneously. ...

Nuclear Fission

Many heavier elements with smaller binding energies per nucleon can decompose into more stable elements that have intermediate mass numbers and larger ...

Nuclear Power

Controlled nuclear fission reactions are used to generate electricity. Any nuclear reactor that produces power via the fission of uranium or plutonium by ...

Nuclear Fusion

The process of converting very light nuclei into heavier nuclei is also accompanied by the conversion of mass into large amounts of energy, a process ...

Nuclear Transmutation

Nuclear transmutation is the conversion of one nuclide into another. It can occur by the radioactive decay of a nucleus, or the reaction of a nucleus with ...

Use models to compare nuclear reactions including alpha decay, beta decay and gamma decay; nuclear fusion and nuclear fission.

PS.Chm.1.2

Atomic Orbitals

An atomic orbital represents the three-dimensional regions in an atom where an electron has the highest probability to reside. The radial distribution ...

The Pauli Exclusion Principle

The arrangement of electrons in the orbitals of an atom is called its electron configuration. We describe an electron configuration with a symbol that ...

The Energies of Atomic Orbitals

In an atom, the negatively charged electrons are attracted to the positively charged nucleus. In a multielectron atom, electron-electron repulsions are ...

The Aufbau Principle and Hund's Rule

To determine the electron configuration for any particular atom, we can build the structures in the order of atomic numbers. Beginning with hydrogen, and ...

electron-configuration-of-multielectron-atoms

Electron Configuration of Multielectron Atoms

The alkali metal sodium (atomic number 11) has one more electron than the neon atom. This electron must go into the lowest-energy subshell available, the ...

Use models to explain how electrons are distributed in atoms.

PS.Chm.1.3

Periodic Classification of the Elements

The periodic table arranges atoms based on increasing atomic number so that elements with the same chemical properties recur periodically. When their ...

The Periodic Table

As early chemists discovered more elements, they realized that various elements could be grouped by their similar chemical behaviors. One such grouping ...

Atomic Mass

Atoms &mdash; and the protons, neutrons, and electrons that compose them &mdash; are extremely small. For example, a carbon atom weighs less than 2 ...

Molar Mass

The identity of a substance is defined not only by the types of atoms or ions it contains but by the quantity of each type of atom or ion. For example, ...

Use the Periodic Table as a model to predict the relative properties of elements based on the pattern of valence electrons in the outermost energy levels of atoms.

PS.Chm.2.1

atomic-radii-and-effective-nuclear-charge

Atomic Radii and Effective Nuclear Charge

The elements in groups of the periodic table exhibit similar chemical behavior. This similarity occurs because the members of a group have the same number ...

Ionic Radii

Ionic radius is the measure used to describe the size of an ion. A cation always has fewer electrons and the same number of protons as the parent atom; it ...

Ionization Energy

The amount of energy required to remove the most loosely bound electron from a gaseous atom in its ground state is called its first ionization energy ...

Electron Affinity

The electron affinity (EA) is the energy change for adding an electron to a gaseous atom to form an anion (negative ion).



This process can be either ...

Construct an explanation to infer the atomic size, reactivity, electronegativity, and ionization energy of an element based on its position in the Periodic Table.

PS.Chm.2.2

Types of Chemical Bonds

Chemical bonding theories were pioneered by American chemist Gilbert&#xA0;N. Lewis. He developed a model called the Lewis model to explain the type and ...

Lewis Symbols and the Octet Rule

Chemical bonds are complex interactions between two or more atoms or ions, which reduce the potential energy of the molecule. Gilbert N. Lewis developed a ...

Ionic Bonding and Electron Transfer

Ions are atoms or molecules bearing an electrical charge. A cation (a positive ion) forms when a neutral atom loses one or more electrons from its valence ...

The Born-Haber Cycle

Lattice Energy&#xA0;

An ionic compound is stable because of the electrostatic attraction between its positive and negative ions. The lattice energy of a ...

trends-in-lattice-energy-ion-size-and-charge

Trends in Lattice Energy: Ion Size and Charge

An ionic compound is stable because of the electrostatic attraction between its positive and negative ions. The lattice energy of a compound is a measure ...

Covalent Bonding and Lewis Structures

Compared to ionic bonds, which results from the transfer of electrons between metallic and nonmetallic atoms, covalent bonds result from the mutual ...

Analyze and interpret data to explain the mechanisms and properties of the two main types of intramolecular (ionic and covalent) bonds.

PS.Chm.3.1

Analyze the structure of atoms and isotopes.

Dalton’s Laws and Early Atomic Ideas

Description

Transcript

More videos by Standards