John Dalton

JOHN DALTON
[1766 - 1844]
 
 

19.yüzyıla gelindiğinde fizikçilerin ilgi alanı hala kuvvet, itim ve çekimdi. Yani fizikçilerin atoma pek gereksinimi yoktu. Ya kimyacılar? Kimyasal tepkimeleri anlamaya çalışan kimyacılar atom daha çok ilgi duyuyordu. Gerçekten 19.yüzyılda atom kuramının canlanmasını sağlayanlar kimyacılardı.
Şöyle soralım: Dalton, 19.yüzyıl başlarında, 1803’te, “atomun varlığı”nı ileri sürerken kanıt olarak neleri göstermiştir? Bunu kavrayabilmek için kimyanın temel birleşme yasalarını anımsamalıyız. Çünkü John Dalton (1766-1844) “atomun varlığının kanıtları” olarak bu yasaları göstermiştir. Bunlar kütlenin korunumu,sabit oranlar ve katlı oranlar yasası adıyla bilinir.
19.yüzyıl, aslında atomla açıldı. John Dalton, 1803-8 arasında atomun varlığının kanıtlarını açıkladı ve bilimsel anlamdaki ilk atom kuramını geliştirdi. Dalton, kimyasal tepkimelerdeki kütlenin korunumu (Lavoisier ve Lomonosov) bileşiklerin oluşmasında sabit kütle oranının varlığı (Joseph Proust), katlı oran yasası (John Dalton) gibi deneysel sonuçları başarıyla yorumladı ve bu sonuçların (yasaların) ancak atomun varlığıyla kavranabileceğini gösterdi.
 
Joseph Proust ise 1799’da yaptığı bir yayında kimyanın diğer büyük bir yasasını açıkladı. Buna kimyacılar, sabit kütle oranları yasası der. Bu yasa şöyle der: Belirli bir bileşiği oluşturan elementler, daima belirli ve sabit olan bir kütle oranında birleşir. Örneğin su oluşurken diyelim 30 gram hidrojen ile 70 gram oksijen ya da başka bir oran değil;ama daima kütlece yüzde 11.19 hidrojen ve yüzde 88.81 oksijenden oluşur.
1803’te John Dalton, katlı oranlar yasası denen yasayı buldu. Bu yasa sabit oranlar yasasının atomik oran düşüncesine daha kesin bir destek veriyordu. Çünkü iki element arasında iki ve daha çok bileşik oluşuyorsa,elementlerden birinin kütlesi sabit tutulduğunda onunla birleşen ikinci elementin kütleleri arasında basit tam sayılı bir oran vardı. Buradaki kütle terimleri atomları anlatıyordu. “Basit, tam sayılar” atomların oranıydı. İşte Dalton’un vardığı sonuçlar:
1. Her element atom adı verilen çok küçük ve bölünemeyen taneciklerden oluşmuştur. Atomlar kimyasal tepkimelerde oluşamazlar ve bölünemezler. “Atomu parçalayacak adam yoktur” diye de ekleyivermişti. Kimyacıların da hata yaptıkları bir gerçektir!
2. Bir elementin bütün atomlarının kütlesi (ağırlığı) ve diğer özellikleri aynıdır. Fakat bir elementin atomları diğer bütün elementlerin atomlarından farklıdır.
3. Kimyasal bir bileşik iki ya da daha çok sayıda elementin basit sayısal bir oranda birleşmesiyle oluşur. Örneğin bir atom A ve bir atom B, AB ya da bir atom A ile iki atom B yani AB2.
18.yy kimyacılarının en büyük başarılarından biri, atmosferin homojen bir ortam olmadığını, oksijen, azot (nitrojen), su buharı ve belki de başka şeylerin oluşumundan oluştuğunu keşfetmeleriydi. Ama atmosferin değişmez bir bileşim olduğu anlaşılınca,bütünlüğü ve kalıcılığına ilişkin sorular anlamsızlaşıyordu. Bununla birlikte, Dalton, atmosferin yoğunlukları farklı olan üç ya da daha fazla esnek akışkandan oluştuğunu öne sürünce,aynı sorular yeniden ele alınabilirdi. En yoğun gaz üstte ve en seyrek gaz altta olmak üzere niçin ayrı düzeyler oluşmuyordu? Bir Newtoncu olan Dalton, Principia’yı açtı ve orada Newton’ın ‘atmosfer,birbirini iten küçük parçacıklar ya da atomlardan oluşur’ dediğini gördü. Dalton buna ‘bir atom kendi türünden olan atomu itmez, başka tür atomları iter’ varsayımını ekledi. Zafer kazanmış tavrıyla sonuca varıyordu: “ Bu, gazların spesifik çekimleri ne olursa olsun bir gazın diğerinin içine işlemesi içindir.”
Dalton, atom kuramına asıl özgün katkısını henüz yapmamıştı. Bunlar yine belirli bir bilimsel sorundan ötürü ortaya çıkıyordu. Geleneksel atomcular ,atomun biçimi ve boyutları üzerinde yoğunlaşmaya eğilimliydiler. Ne var ki bunun,şu soruyu sorarken Dalton’a pek yardımı dokunmayacaktı: “Niçin su diğer gazlar gibi kütlesini kabul etmiyordu? “ Niçin su,örneğin azot oksiti, nitrojen ya da hidrojenden daha fazla miktarlarda içine alıyordu? Dalton’a göre bunun nedeni tepkimenin, ‘çeşitli gazların temel parçacıklarının sayısına ve ağırlığına bağlı olmasıydı’,en hafif olan en az soğurulabilendi. Bu, Dalton’u atım ağırlıklarıyla ilgilenmeye yöneltmeye yetmişti. Dalton, önceki birkaç varsayıma dayanarak,oksijen ve hidrojen elementlerinin görece ağırlık oranlarının 7:1 olduğu sonucuna vardı ve bu temele dayanarak kimyasal bileşimin temel yasaları üzerinde çalışmaya başladı.
Buna karşın atomculuk, kimyacılar arasında bile dikkate değer bir direnişle karşılaştı. Birçok bilgin,kimyager ve filozof,algılanamaz ve bölünemez parçacıkların varlığını kabul edemiyordu.William Whewell, Philolosophy of the Inductive Science ( 1840) çalışmasında bunun bilimin, kimyasal deneyimin sonucu değil, metafiziğin sonucu olduğunu iddia ediyordu:
“Ama eğer atomik kuram öne sürülecekse.. ki buna göre kimyasal elementler bölünemeyen parçacıklardan oluşmaktadır,şunu belirtmeden geçemeyiz ki, kimyasal araştırma bunu kanıtlamamıştır ve hatta hiçbir doyurucu kanıt ortaya koyamamıştır.”
Benzer biçimde büyük kimyacı F.A.Kekule 1867’de şöyle direnebiliyordu: “Atomların varolup olmadığı sorusu kimyasal bakış açısıyla hiçbir önem taşımamaktadır;bu tartışma metafiziğe ait bir tartışmadır.”
Kimyagerlerin atomculuğa olan bu açık kayıtsızlıklarının bir nedeni de kimyasal tepkimeleri açıklamanın,kimyasal denklemlerin dili gibi başka yollarının da olmasıydı. Dönemin ders kitaplarında örneğin denklem tabloları şöyle sunuluyordu:” Kimyasal denklemler yalnızca birbirine bağlanan maddelerin göreli niceliklerini temsil eder.” Ya da bir bilim sözlüğünde açıklandığına göre şöyleydi: “Nesnelerin, bileşimindeki yerleri değiştirildiği zaman eşit olabildikleri söylenmektedir.”
Örneğin: “Deneyler sonucunda… Çeşitli metallerin değişik ama belirli ağırlıklarının birbirinin yerine geçebildikleri anlaşılmıştır. Cıva ağırlığından 100 ölçü,31.7 bakır, 32.5 çinko ve 1 ölçü hidrojen 35.5 ölçü klorla yaptıkları bileşimde birbirlerinin yerine geçme durumundadırlar.”
Böylece Dalton ve diğer atomcular ikili bir bileşik olan suyu,bir hidrojen atomu ve ondan yedi kat daha ağır bir oksijen atomunun oluşturduğunu düşünürken,diğerleri oksijen ağırlığında yedi birimin bir birim hidrojenle birleşerek birim su oluştuğunu düşünüyorlardı. Belki de kolaylık olsu diye oksijen ve hidrojen atomlarından söz edilebilirdi ama ısrar edildiğinde bunun yalnızca kimyasal deneylerden söz etmenin daha kolay bir yolu olduğunu söylerlerdi.