Back to chapter

2.1:

De Atoomtheorie

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
The Atomic Theory of Matter

Languages

Share

De Oude Grieken zoals Democritus brachten voor het eerst het idee van atomos naar voren, de kleinste ondeelbare eenheid van materie. Dit concept werd later naar voren gebracht als de Atomic Theory door de Engelse wetenschapper John Dalton. Het eerste postulaat van de atoomtheorie van Dalton suggereert dat elementen zijn samengesteld uit kleine ondeelbare deeltjes die atomen worden genoemd.Waterstof bestaat bijvoorbeeld uit twee aan elkaar gebonden waterstofatomen en zuurstof bestaat uit twee aan elkaar gebonden zuurstofatomen. Het tweede postulaat stelt dat hoewel atomen van hetzelfde element identiek zijn, ze verschillen van de atomen van andere elementen. Alle waterstofatomen zijn dus identiek aan elkaar, maar verschillen van zuurstofatomen.Het derde postulaat stelt dat atomen van verschillende elementen met elkaar kunnen combineren, in eenvoudige verhoudingen van hele getallen, om verbindingen te vormen. Twee waterstofatomen en één zuurstofatoom combineren bijvoorbeeld in een verhouding van 2 op 1 om H2O water te vormen. Het laatste postulaat van de theorie van Dalton stelt dat chemische reacties de atomen van een element niet veranderen in atomen van een ander element;in plaats daarvan herschikken de bestaande atomen zichzelf om nieuwe substanties te vormen.Tijdens de vorming van water worden bestaande waterstof-en zuurstofatomen niet gecreëerd of vernietigd, ze herschikken alleen. Dalton bouwde zijn atoomtheorie op twee eerdere wetten van chemische reacties De wet van behoud van massa en de wet van bepaalde proporties. De wet van behoud van massa stelt dat de totale massa voor en na een chemische reactie constant blijft.Dus 18 gram water valt uiteen in 2 gram waterstof en 16 gram zuurstof. De wet van constante massaverhouding stelt dat onafhankelijk van de bron, in een bepaalde chemische verbinding, de massaverhouding van samenstellende elementen altijd vast blijft. Zo zal een monster van zuiver water altijd een massaverhouding van 1 tot 8 hebben van waterstof tot zuurstof, ongeacht de totale massa van het water.Dalton stelde vervolgens de wet van meerdere proporties voor op basis van zijn eigen theorie. Volgens deze wet, wanneer twee elementen worden gecombineerd om meer dan één verbinding te vormen, worden verschillende massa’s van één element gecombineerd met de vaste massa van het andere element in een kleine verhouding van hele getallen. Dus een vaste massa waterstof, 2 g, combineert met verschillende massa’s zuurstof, 32 of 16 gram, in een kleine verhouding van het hele getal van 2 tot 1, om twee verschillende verbindingen te vormen waterstofperoxide en water.

2.1:

De Atoomtheorie

The earliest recorded discussion of the basic structure of matter comes from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus argued that all matter was composed of small, finite particles that they called atomos, meaning “indivisible.” Later, Aristotle and others came to the conclusion that matter consisted of various combinations of the four “elements” — fire, earth, air, and water — and could be infinitely divided. Interestingly, these philosophers thought about atoms and “elements” as philosophical concepts, but apparently never considered performing experiments to test their ideas. 

The Aristotelian view of the composition of matter held sway for over two thousand years until English scientist John Dalton revolutionized chemistry with his hypothesis that the behavior of matter could be explained using an atomic theory. First published in 1807, many of Dalton’s hypotheses about the microscopic features of matter are still valid in modern atomic theory. 

Here are the postulates of Dalton’s atomic theory:

  1. Matter is composed of exceedingly small particles called atoms. An atom is the smallest unit of an element that can participate in a chemical change.
  2. An element consists of only one type of atom, which has a mass that is characteristic of the element and is the same for all atoms of that element. A macroscopic sample of an element contains an incredibly large number of atoms, all of which have identical chemical properties.
  3. Atoms of one element differ in properties from atoms of all other elements.
  4. A compound consists of atoms of two or more elements combined in a small, whole-number ratio. In a given compound, the numbers of atoms of each of its elements are always present in the same ratio
  5. Atoms are neither created nor destroyed during a chemical change but are instead rearranged to yield substances that are different from those present before the change.

Dalton used three laws of chemical reactions as a basis for his theory: (1) The Law of Conservation of Mass, (2) The Law of Definite Proportions, and (3) The Law of Multiple Proportions. Dalton’s atomic theory provides a microscopic explanation of the many macroscopic properties of matter. 

The law of conservation of mass was discovered by the French chemist, Antoine Lavoisier. It states that atoms are neither created nor destroyed during a chemical change; the total mass of matter present when matter changes from one type to another remains constant.

Dalton also knew of the experiments of French chemist Joseph Proust, who demonstrated that all samples of a pure compound contain the same elements in the same proportion by mass. This statement is known as the law of definite proportions or the law of constant composition. The suggestion that the numbers of atoms of the elements in a given compound always exist in the same ratio is consistent with these observations. 

Dalton also used data from Proust, as well as results from his own experiments, to formulate another interesting law. The law of multiple proportions states that when two elements react to form more than one compound, a fixed mass of one element will react with masses of the other elements in a ratio of small, whole numbers.

Dalton’s theory provided a framework that was later expanded to demonstrate that the atom is composed of subatomic particles and that atoms of the same element can differ in mass, known as isotopes.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 2.1: Early Ideas in Atomic Theory.