道尔顿分压定律

定律简介

道尔顿分压定律（也称道尔顿定律）描述的是理想气体的特性。这一经验定律是在1801年由约翰·道尔顿所观察得到的。在任何容器内的气体混合物中，如果各组分之间不发生化学反应，则每一种气体都均匀地分布在整个容器内，它所产生的压强和它单独占有整个容器时所产生的压强相同 。也就是说，一定量的气体在一定容积的容器中的压强仅与温度有关。例如，零摄氏度时，1mol 氧气在 22.4L 体积内的压强是 101.3kPa 。如果向容器内加入 1mol 氮气并保持容器体积不变，则氧气的压强还是 101.3kPa，但容器内的总压强增大一倍。可见， 1mol 氮气在这种状态下产生的压强也是 101.3kPa 。道尔顿分压定律从原则上讲只适用于理想气体混合物，不过对于低压下真实气体混合物也可以近似适用。

道尔顿 （Dalton）总结了这些实验事实，得出下列结论：某一气体在气体混合物中产生的分压等于在相同温度下它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和，这就是气体分压定律（law of partial pressure）。

即理想气体混合物中某一组分B的分压等于该组分单独存在于混合气体的温度T及总体积V的条件下所具有的压力。而混合气体的总压即等于各组分单独存在于混合气体温度、体积条件下产生压力的总和。这即为道尔顿分压定律。

道尔顿定律只适用于理想气体混合物，实际气体并不严格遵从道尔顿分压定律，在高压情况下尤其如此。当压力很高时，分子所占的体积和分子之间的空隙具有可比性；同时，更短的分子间距离使得分子间作用力增强，从而会改变各组分的分压力。这两点在道尔顿定律中并没有体现。

道尔顿于1766年出生在英格兰北方鹰田庄。他只是在11岁以前受过正规教育，几乎完全是靠自学掌握了科学知识。他才智早熟，12岁就当上了教师。15岁迁往肯德尔城，26岁又迁到曼彻斯特，在那儿一直居住到1844年去世。他终生未娶。

道尔顿在1787年时对气象学发生了兴趣，六年后发表了一本有关气象学的书。对空气和大气的研究又使他对一般气体的特征发生了兴趣。通过一系列的实验，他发现了有关气体特性的两个重要定律。第一个定律是道尔顿在1801年提出来的，该定律认为一种气体所占的体积与其温度成正比（一般称为查尔斯定律，是根据法国科学家查尔斯的名字命名的。他比道尔顿早几年发现了这个定律，但未能把其成果发表出来）。第二个定律是1801年提出来的，叫做道尔顿气体分压定律。

1804年道尔顿就已系统地提出了他的原子学说，并且编制了一张原子量表。但是他的主要着作《化学哲学的新体系》直到1808年才问世，那是他的成功之作。他在晚年获得了许多荣誉。

附带一提的是道尔顿患有色盲症。这种病的症状引起了他的好奇心。他开始研究这个课题，最终发表了一篇关于色盲的论文──曾经问世的第一篇有关色盲的论文。

人物成就

英国科学家约翰·道尔顿在19世纪初把原子假说引入了科学主流。他所提供的关键的学说，使化学领域自那时以来有了巨大的进展。

相关学说

确切地说，并不是道尔顿首先提出所有的物质都是由极其微小的、不可毁坏的粒子──人称原子组成的。这个概念是由古希腊哲学家德漠克利特提出来的，甚至在他以前可能就有人提出过。另一位希腊哲学家伊壁鸠鲁（公元前342—270年？）采用了这一假说。罗马作家留克利希阿斯（公元前99？——55年）在他的着名诗歌《论事物的本质》中对这一假说做了生动形象的介绍。

德谟克利特的学说未被亚里士多德接受，在中世纪受到了忽视，对现代科学没有什么影响。但是17世纪有几个包括艾萨克·牛顿在内的主要科学家支持过类似的学说。不过早期的原子学说都没有定量表达，也没有用于科学研究，最根本的是谁也没有看到哲学的假想和化学的严酷事实之间存在的联系。

这就是道尔顿的贡献所在。他提出了一个明了的定量学说，可以用来解释化学实验，并经受住了实验室的精确检验。

虽然道尔顿的术语与我们现在使用的稍有不同，但是却清楚地表述了原子、分子、元素等概念。他明确指出；虽然世界上原子的总数目相当之大，但是不同原子种类的数目却是非常之小（他的原着中列出20种元素即20种原子，今天所知道的元素有一百多种）。

虽然不同种类的原子有不同的重量，但是道尔顿认为任何两个同类原子的所有性质包括重量都相同。道尔顿在他的书中列出了一张各种不同类原子的相对重量表──有关这方面的第一张表，是定量原子学说的一个重要特征。

道尔顿还明确地指出，任何相同化合物的两个分子都是由相同原子组成的（例如，每个氧化亚氮都是由两个氮原子和一个氧原子组成的）。由此可推出一种已知的化合物──不管是由什么方法配制或在哪里发现的──总含有相同的元素，而且这些元素之间的重量比完全一样。这就是约瑟夫·路易斯·普劳特几年前在实验中发现的“定比定律”。

道尔顿的学说非常具有说服力，不到二十年的时间就为大多数科学家所采纳。而且化学家按照书中所提出的方案行事：准确地确定出相对原子重量和每种分子的原子数；定量分析化合物。当然这个方案已取得彻底的成功。

原子假说的重要性是不易被夸大的。它是我们认识化学的主要学说，而且在很大程度上是现代物理学的一个不可缺少的序幕。只是因为在道尔顿以前就有人经常讨论原子论，所以他在此册中的名次并不很高。