Historia: Wiek XVIII

WIEK XVIII

"(...) wszystkie ciała o postrzegalnych rozmiarach,
czy to ciekłe czy stałe, składają się z wielkiej liczby
niezmiernie małych cząstek albo atomów materii (...)
Żadne chemiczne procesy nie mogą doprowadzić
do stworzenia ani do zniszczenia atomów ."
- John Dalton

Wiek XVIII to czas w, którym dokonało się wiele przemian - politycznych, przemysłowych, kulturalnych. Również fizyka przeżywała okres szybkiego rozwój. Naukowcy stosowali potężne prawa Newtona do opisu nowo odkrywanych zjawisk, ale tworzyli równocześnie nowe teorie i prawa umożliwiające lepsze zrozumienie przyrody. W okresie tym w działali badacze odkrywający liczne zagadki chemii. Również na ten okres przypada początek rozwoju nauki zajmującej się elektrycznością - zjawiska z dziedziny elektryczności były znane już w starożytności, Tales opisał zjawisko elektryzacji bursztynu, jednak dopiero teraz zaczęto dokładniej je badać. Wszystko to doprowadziło do lepszego poznania praw mikroświata. Naukowcy bez żadnych uprzedzeń stosowali dane pochodzące z doświadczeń, a dla wielu doświadczenia nabrały podstawowego znaczenia.

Stephen Gray, badacz który żył w latach 1670-1736 odkrył, iż działania elektryczne mogą być przenoszone z miejsca na miejsce poprzez różne metale i wilgotne włókna. Substancje te nie elektryzują się przez pocieranie. Zostały one nazwane przez naukowca "przewodnikami". Badania Gray'a dowiodły, iż elektryczność nie może mieć być podobna do "fluidu" Gilberta, gdyż nie jest na trwałe związana z substancją. Elektryczność może być przenoszona z miejsca na miejsce.

Dufay odkrył w roku 1733, iż istnieją dwa rodzaje elektryczności. Naukowiec ten, iż naelektryzowana, przez dotknięcie szkłem, które został potarte jedwabiem, złota blaszka jest odpychana przez szkło, a przyciągana przez potarty futrem materiał żywiczny - kopal. DuFay znalazł wiele innych materiałów zachowujących się w zetknięciu z naładowaną złotą blaszką jak szkło lub kopal. Nazwał dwa odmienne te rodzaje elektryczności elektrycznością "szklaną" i "żywiczną".

Daniel Bernoulli, żyjący w latach 1700-1782, wychodząc od pojęcia atomu udowodnił słuszność prawa Boyle'a i Mariotte'a, zakładając, że ciśnienie gazu jest to uderzanie atomów o ścianki naczynia, w którym znajduje się gaz. Był to pierwszy przypadek, w którym hipoteza atomów została wykorzystana do ilościowych i sprawdzalnych dzięki doświadczeniu obliczeń.

Beniamin Franklin żył w latach 1706-1790. Pracował nad zagadnieniami elektryczności. Wprowadził pojęcie elektryczności dodatniej i ujemnej. Twierdził że elektryzowanie ciał polega na przepływie elektryczności. Sformułował zasadę zachowania ładunku elektrycznego. Tłumaczył zasadę indukcji elektrostatycznej.

Rudjer Josip Boscowich urodzony w 1711 roku w Dubrowniku (zmarł w 1787) stworzył kilka ciekawych teorii odnoszących się do mikroświata. Znał on prace Newtona jednakże nie akceptował do końca prawa powszechnego ciążenia. Uważał, że może ono przestać obowiązywać w skali atomowej, gdzie siła przyciągania może zostać zastąpiona równowagą sił przyciągania i odpychania. Naukowiec ten postulował istnienie pola sił, które miało być możliwe do opisu przy zastosowaniu geometrii. Mówił również, że atomy są cząstkami nie mającymi wymiarów, zredukowanymi do punktów geometrycznych.

Charles Augustin de Coulomb żyjący w latach 1736-1806. Zajmował się elektrostatyką i magnetyzmem. Wynalazł wagę skręceń - urządzenie dzięki któremu mógł dokładnie wyznaczać siły elektryczne - wykazał, że siły między ładunkami są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu dzielącej je odległości. Stwierdził też, że ładunki jednoimienne odpychają się, a różnoimienne przyciągają.

Antoine Laurent Lavoisier wielki chemik francuski żył w latach 1743-1794. Chemia jako nauka na początku XVIII wieku stanowiła zbiór rozmaitych nieuporządkowanych zasad. Taki sam stan rzeczy był panował również w nazewnictwie chemicznym. Lavoisier podjął się uporządkowania nazw substancji. Ta nowa nomenklatura chemiczna opierająca się na nazwach związków prostszych wchodzących w skład substancji złożonych szybko zastąpiła dawny, nic nie mówiący o danym związku system nazw. Jednak zanim Lavoisier wprowadził swoją chemiczną systematykę musiał wprowadzić liczne zmiany w samej chemii. Udowodnił, że wszystkie pierwiastki mogą występować w trzech stanach skupienia: lotnym, stałym, ciekłym. Pokazał, że podczas spalania substancje łączą się z tlenem. Wykazał również ostatecznie, że woda nie może przekształcać się w inne substancje jak sądziło wielu współczesnych mu naukowców. Stwierdził, że osad pozostający gotowaniu czystej wody nie pochodzi z niej, ale z naczynia w którym odbywało się gotowanie. Po dalszych badaniach udało mu się udowodnić, iż woda składa się z dwóch substancji prostszych tlenu i wodoru. Przeprowadzając rozkład wody zauważył, że zawsze stosunek wagowy tlenu do wodoru wynosi 8:1. Była to wskazówka mówiąca o atomistycznej strukturze świata. Lavoisier wierzył, że u podstaw budowy Wszechświata leżały niepodzielne atomy, jednak nie rozwijał swojej koncepcji atomistycznej. Uporządkował i uprościł chemię, tak że kolejni uczeni znacznie łatwiej mogli zgłębić jej tajemnice.

Alessandro Volta żyjący w latach 1745-1827 był twórcą pierwszego ogniwa galwanicznego (1800 rok) złożonego z cynkowych i srebrnych elektrod zanurzonych w wodzie morskiej. Zbuował również elektrometr służący do pomiaru prądu.

John Dalton żyjący w latach 1766-1844 był pierwszym chemikiem, który w tłumaczeniu różnych zjawisk posługiwał się teorią atomistyczną. Badał on gazy - odkrył prawa ciśnień cząstkowych mówiące, iż ciśnienie mieszaniny gazów nie reagujących ze sobą równe jest sumie ciśnień jakie wywierałyby poszczególne składniki mieszaniny umieszczone osobno w tej samej objętości jaką zajmuje ta mieszanina. Uważał, że za występowanie ciepła odpowiedzialna jest pewna nieważka substancja zwana cieplikiem. Miała ona według niego otaczać każdy atom, tworząc wokół niego powłokę. Powłoka ta odpowiadałaby za odległości między atomami w gazie i za ciepło wytwarzane w czasie sprężania. Mimo iż doświadczenia przeprowadzone przez Amerykanina Sir Benjamina Rumforda nad wytwarzaniem ciepła w procesie tarcia zaprzeczały cieczowej naturze ciepła, wielu naukowców uważało pogląd Daltona za właściwy. Dopiero w połowie XIX wieku po doświadczeniach Joula został on ostatecznie odrzucony. Jednym z najważniejszych odkryć Johna Daltona, którego dokonał w 1804 roku, było pokazanie, że jeśli dwa pierwiastki tworzą więcej niż jeden związek, to ilość wagowe jednego z nich przypadająca na stałą ilość drugiego pozostają ze sobą w stosunku niedużych liczb całkowitych (prawo stosunków wielokrotnych). Na przykład badając tą zależność w tlenkach chloru (Cl₂O, Cl₂O₆, Cl₂O₇) masy tlenu przypadające na jednostkę chloru pozostają ze sobą w stosunkach 1:6:7. Dalton zauważył, że wyniki, które uzyskał można łatwo wyjaśnić posługując się koncepcją atomu. Rozwijając dalej pogląd atomistyczny przyjął, iż związki chemiczne powstają na drodze łączenia się atomów różnych pierwiastków. Uważał, że atomy poszczególnych pierwiastków różnią się między sobą masą - za jednostkę masy atomów przyjął masę atomu wodoru. Stworzył podstawy nowoczesnej atomistki i opis mikroświata, który tłumaczył większość zjawisk znany w tamtym okresie. Po przeszło dwóch tysiącach lat wreszcie udało się podać tyle dowodów na atomistyczną budowę materii, że do tej pory hipotetyczne atomy stały się pojęciami rzeczywistymi (chociaż cząstki, które Dalton nazwał atomami nie były tymi samymi cząstkami, które zostały nazwane atomami przez Demokryta - okazało się że cząsteczki Daltona nie są ostatecznymi składnikami materii).

Badania świata atomów jakie miały miejsce w XVIII wieku przyniosły wiele odkryć, ale i przysporzyły licznych pytań. W końcu dzięki pracom Daltona podano tyle dowodów na istnienie atomów, że koncepcja ta stała się powszechnie uznawaną koncepcją naukową. Dowiedziano się również, że istnieją dwa rodzaje cząsteczek - dodatnie i ujemne. Wytłumaczono niektóre tajemnice elektryczności, jednak zagadnienie to w większości stanowiło jeszcze zagadkę, którą starano się wyjaśnić w wieku następnym.