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원자론의 실험적 기초

1803~08년에 영국의 화학자·물리학자였던 존 돌턴은 프루스트의 연구를 확장하여 그리스의 원자론을 과학 이론으로 바꾸었다. 그는 자신의 원자설에서 다음 가설을 사용하여 일정성분비의 법칙을 올바로 설명하는 데 성공했다. ① 물질은 분할할 수 없는 원자로 구성되어 있다.

② 특정 원소의 원자는 무게 등의 성질이 모두 같다. ③ 다른 원소는 다른 종류의 원자를 가지고 있다. 특히 서로 다른 원소의 원자는 그 무게가 서로 다르다. ④ 원자는 소멸하지 않고 화학반응은 단지 원자의 재배열에 지나지 않는다. ⑤ 원소로부터 화합물이 형성되는 이유는 각 원소의 원자를 일정수만큼 포함하는 '복합원자'가 형성되기 때문이다(→ 배수비례의 법칙).

돌턴의 이론은 몇 가지 중요한 문제를 해결하지 못했다. 그의 이론으로는 원자의 절대 무게와 크기를 결정할 수 없을 뿐만 아니라, 다른 원자의 상대 무게도 정확하게 결정할 수 없다. 이 문제는 기체의 연구에 의해서 처음으로 해결되었다.

1809년 화학자 게이 뤼삭은 기체가 서로 화학적으로 반응할 경우 그 기체의 부피는 간단한 정수비를 이룬다는 것을 출판했다.

예를 들면 수소와 산소의 혼합기체를 전기불꽃으로 폭발시킬 경우, 두 부피의 수소와 한 부피의 산소가 결합하여 두 부피의 수증기가 형성된다. 이러한 성질을 요약한 기체반응의 법칙은 일정성분비의 법칙에 대응하는 것임이 밝혀졌다. 그후 이탈리아의 A. 아보가드로는 1811년에 다음의 2가지 가설을 제안했다.

① 기체의 원자는 원자로 분리되어 존재하는 것이 아니라 서로 결합하여 분자로 존재한다. ② 같은 부피의 기체는 모두 같은 수의 분자를 포함하고 있다. 이 아보가드로의 원자·분자 이론은 1858년에 스타니슬라오 칸니차로에 의해서 재평가되어 일반적으로 인정받게 되었다(→ 칸니차로, 아보가드로 법칙).