존 돌턴
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1. 개요
존 돌턴은 1766년 영국에서 태어난 과학자이다. 그는 퀘이커 교도 직조공의 아들로 태어나 독학으로 수학과 자연과학을 공부했으며, 1793년 맨체스터 대학교에서 자연과학을 배우고, 1800년에 원자설을 제창하여 근대 화학 발전에 기여했다. 돌턴은 기상학 연구를 통해 기체에 대한 법칙을 발견했으며, 색맹에 대한 연구도 수행했다. 그는 분압의 법칙, 배수비례의 법칙 등을 발표했으며, 1822년 왕립 학회 회원으로 선출되었고, 1844년 맨체스터에서 사망했다.
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| 존 돌턴 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
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| 출생일 | 1766년 9월 6일 |
| 출생지 | 컴브리아주 이글스필드 |
| 사망일 | 1844년 7월 27일 |
| 사망지 | 맨체스터 |
| 알려진 업적 | 원자론 배수 비례의 법칙 돌턴의 부분 압력 법칙 돌턴증 돌턴 극소기 돌턴 (단위) |
| 수상 | 왕립 메달 (1826년) 왕립 학회 회원 (1822년) |
| |
| 학문적 배경 | |
| 주목할 만한 제자 | 제임스 프레스콧 줄 |
2. 생애
컴벌랜드 이글필드 출신의 퀘이커 교도였던 존 돌턴은 어린 시절 교사가 되었고, 켄달에서 형과 학교를 운영하다 1793년 맨체스터로 이주했다. 그는 새로 설립된 맨체스터 아카데미(훗날 해리스 맨체스터 칼리지)에서 수학과 자연 철학을 가르쳤으며, 1794년에는 자신의 색맹에 관한 첫 과학 논문을 발표하고 맨체스터 문학·철학협회(Manchester Literary and Philosophical Society)의 회원이 되었다.[41] 1800년 대학의 재정 악화로 교수직을 그만둔 후 개인 교사로 활동하며 연구에 더욱 몰두했다.
돌턴은 기체 연구를 통해 중요한 과학적 법칙들을 발견했다. 1801년 혼합 기체에서 각 성분 기체의 부분 압력의 합이 전체 압력과 같다는 돌턴의 법칙(분압의 법칙)을 발표했다.[41] 이어서 1803년에는 모든 물질이 더 이상 쪼갤 수 없는 작은 입자인 원자로 이루어져 있다는 원자설을 제창하여 근대 화학의 기초를 마련했다.[41] 그는 원자설을 설명하기 위해 자신만의 원소 기호를 제안하기도 했으나, 널리 사용되지는 않았다. 1804년에는 두 원소가 화합하여 두 종류 이상의 화합물을 만들 때, 한 원소의 일정량과 결합하는 다른 원소의 질량비는 간단한 정수비를 이룬다는 배수 비례의 법칙을 발표하여 원자설을 더욱 뒷받침했다.[41] 이러한 연구들은 이후 분자설로 발전하는 데 중요한 기여를 했다. 화학 외에도 기상학, 빛의 굴절과 반사, 증기 등에 대한 연구를 꾸준히 수행했다.
그의 연구는 동시대 과학자들과 교류하고 때로는 논쟁을 벌이기도 했는데, 특히 프랑스의 화학자 조제프 루이 게이뤼삭과는 기체 반응에 대한 해석을 두고 대립했다. 돌턴의 과학적 업적은 널리 인정받아 1822년 왕립 학회 회원으로 선출되었고, 1826년에는 뛰어난 과학적 공헌을 인정받아 로얄 메달을 수상했다.[41] 그는 1844년 맨체스터에서 사망했다.
2. 1. 유년 시절과 교육
존 돌턴은 1766년 9월 5일 또는 6일에 잉글랜드 컴벌랜드주 코커머스 인근의 이글스필드에서 퀘이커 가문에서 태어났다.[30][5] 그의 아버지는 직조공이었다.[3] 그는 아버지와, 인근 파드쇼 홀 마을에서 사립 학교를 운영한 퀘이커 교도 존 플레처로부터 조기 교육을 받았다. 돌턴의 가족은 가난했기 때문에, 그는 열 살 때부터 부유한 지역 퀘이커 교도이자 유능한 기상학자였던 엘리후 로빈슨을 섬기며 생계를 유지하기 시작했다.[4] 로빈슨은 돌턴에게 수학과 기상학에 대한 흥미를 심어주었다.
고향의 초등학교 교사가 1778년에 은퇴하자, 돌턴은 12세의 나이로 그 뒤를 이어 교사가 되었다. 15세 때에는 형 조나단과 함께 고향에서 약 72km 떨어진 켄달, 웨스트모어랜드(Kendal, Westmorland)에서 퀘이커 학교를 운영하기 시작했다. 1790년경 돌턴은 법률가나 의사가 되기를 희망했지만, 당시 잉글랜드에서는 영국 비국교도(Dissenter)가 대학에 입학하는 것이 금지되어 있었기 때문에 친척들의 만류로 포기해야 했다. 그는 켄달에 머무는 동안, 과학과 예술에 재능이 있는 시각 장애인 철학자 존 고프(John Gough)로부터 비공식적인 지도를 받으며 많은 과학 지식을 습득했다.
1793년, 27세가 된 돌턴은 맨체스터에 새로 설립된 비국교도 아카데미인 '맨체스터 아카데미'(훗날 해리스 맨체스터 칼리지가 됨)에서 수학 및 자연 철학 교수로 임명되었다. 그는 1800년까지 그곳에서 가르쳤지만, 학교의 재정 상황이 악화되면서 교수직을 사임하고 수학과 자연철학 개인 교사로 활동하며 연구를 이어갔다.
젊은 시절부터 돌턴은 학문적 활동을 꾸준히 이어갔다. 켄달에 있을 때 ''Gentlemen's and Ladies' Diaries''지에 실린 여러 문제와 질문에 답했으며, 1787년부터는 기상학에 관한 일기를 쓰기 시작했다. 그는 이후 57년 동안 이 일기에 20만 건 이상의 기상 관측 기록을 남겼다.[41] 돌턴의 첫 번째 출판물은 ''Meteorological Observations and Essays''(1793)였으며, 이 책에는 이후 그의 주요 발견들의 씨앗이 되는 내용들이 담겨 있었다. 그의 두 번째 저서인 ''Elements of English Grammar''는 1801년에 출판되었다.
2. 2. 초기 경력
컴벌랜드주 이글스필드에서 퀘이커 교도 집안의 직조공 아들로 태어났다. 지역 초등학교에서 교육을 받았으며, 1778년 그곳 교사가 은퇴하자 12세의 나이로 교사가 되었다.[41] 15세 때 형 조나단과 함께 고향에서 약 약 72.42km 떨어진 켄달에서 퀘이커 학교를 운영하기 시작했다.젊은 시절 돌턴은 이글스필드의 퀘이커 교도이자 유능한 기상학자 겸 기기 제작자였던 엘리휴 로빈슨(Elihu Robinson)에게 큰 영향을 받아 수학과 기상학에 흥미를 가졌다. 1787년부터 기상학 일기를 쓰기 시작했으며, 이는 57년간 20만 건 이상의 관측 기록으로 이어졌다[41]。 이 시기 조지 해들리의 대기 순환 이론(하들리 순환)을 독자적으로 재발견하기도 했다[42]。
1790년경, 23세 무렵 돌턴은 법학이나 의학 공부를 고려했으나, 당시 잉글랜드에서는 비국교도가 대학에 입학할 수 없었기에 친척들의 만류로 단념했다. 대신 켄달에 머무는 동안 과학과 예술에 재능이 있던 시각 장애인 철학자 존 고프(John Gough)로부터 비공식적인 지도를 통해 많은 과학 지식을 얻었다.
1793년까지 켄달에 머물다가 맨체스터로 이주하여, 새로 창설된 비국교도 아카데미인 맨체스터 아카데미(해리스 맨체스터 칼리지의 전신)에서 수학 및 자연 철학 교수로 임명되었다. 1794년에는 맨체스터 문학·철학협회 회원이 되었다. 그는 7년간 아카데미에 재직했으나, 1800년 학교의 재정 상황 악화로 교수직을 사임하고 맨체스터에서 수학과 자연철학 개인 교사로 활동했다.
돌턴의 첫 번째 출판물은 ''Meteorological Observations and Essays'' (1793년)였으며, 여기에는 이후 발견들의 기초가 되는 내용이 일부 포함되어 있었으나 당시 다른 학자들의 주목을 받지는 못했다. 두 번째 저서인 ''Elements of English Grammar''는 1801년에 출판되었다.
3. 학문적 업적
1793년부터 돌턴은 색각 이상(색맹)에 대한 정밀한 연구를 시작하여 여러 논문을 발표했는데, 이는 그 자신이 색맹이었기 때문에 가능했다.[12] 또한 그는 평생에 걸쳐 기상 관측에 깊은 흥미를 가지고 연구를 지속했으며, 이는 그가 기체의 성질에 관심을 갖게 되는 계기가 되었다.[6][7]
기체 연구를 통해 돌턴은 돌턴의 법칙(분압의 법칙), 기체의 액체에 대한 용해도 법칙, 그리고 배수 비례의 법칙 등 여러 중요한 법칙들을 발견했다.[17][43] 이러한 연구 결과들은 그의 가장 중요한 업적으로 평가받는 원자설의 토대가 되었다. 돌턴의 원자설은 물질의 기본 구성 단위에 대한 이해를 혁신하며 근대 화학 발전의 기틀을 마련했다는 점에서 매우 큰 과학사적 의의를 지닌다.[18][19] 그는 친구인 토머스 톰슨의 저서를 통해 자신의 법칙들을 일반인에게 소개했으며, 저서로 '새 화학 대제' 등이 있었다.
이러한 학문적 공로를 인정받아 돌턴은 1826년 런던 왕립 학회 회원으로 선출되었다.
3. 1. 기상학 연구
돌턴은 어린 시절부터 저명한 퀘이커 교도이자 유능한 기상학자 겸 기기 제작자인 일라이휴 로빈슨[5]의 영향을 받아 수학과 기상학 문제에 관심을 가졌다. 켄달에서 지내는 동안 그는 ''레이디스 다이어리''와 ''젠틀맨스 다이어리''에 다양한 주제의 문제 해답을 기고하기도 했다.1787년, 21세의 나이에 돌턴은 기상 일기를 쓰기 시작했으며, 이후 57년 동안 20만 건이 넘는 방대한 관측 결과를 꾸준히 기록했다.[6][7] 이 시기에 그는 조지 하들리가 이전에 제시했던 대기 순환 이론(현재 하들리 순환으로 알려짐)을 독자적으로 재발견했다.[8] 1793년에는 그의 첫 번째 저서인 ''기상 관측 및 논문''(
돌턴은 호수 지구를 떠난 후에도 매년 휴가 때마다 기상학 연구를 위해 이곳을 찾았으며, 이는 많은 산행을 동반하는 고된 작업이었다. 비행기나 현대적인 기상 관측 기구가 없던 시절, 높은 고도에서의 온도와 습도를 측정하는 유일한 방법은 직접 산을 오르는 것이었다. 돌턴은 기압계를 이용해 고도를 측정했으며, 영국 국립 지도 제작원이 1860년대에 호수 지구 지도를 발행하기 전까지 이 지역 산들의 높이에 대한 몇 안 되는 권위자 중 한 명이었다.[10] 그는 종종 조나단 오틀리와 함께 연구를 진행했는데, 오틀리 역시 지역 봉우리의 높이를 연구하며 돌턴의 측정값을 자신의 연구 결과와 비교하고 확인했다. 오틀리는 1818년 자신의 지도에 이 정보를 포함시켰으며, 돌턴의 조수이자 친구가 되었다.[11]
돌턴의 꾸준한 기상 관측과 연구는 이후 그가 기체의 성질에 대한 깊은 탐구로 나아가는 중요한 계기가 되었으며, 이는 돌턴의 법칙(분압의 법칙), 기체의 액체 용해도 법칙, 배수 비례의 법칙, 그리고 근대 화학의 기초를 다진 원자설의 제창으로 이어졌다.
3. 2. 색각 이상 연구
1794년, 맨체스터로 이주한 직후, 돌턴은 맨체스터 문학철학회(Manchester Literary and Philosophical Society, 약칭 "Lit & Phil") 회원으로 선출되었다. 몇 주 후, 그는 "색상 시각과 관련된 특별한 사실"이라는 제목의 첫 논문을 발표했다. 이 논문에서 그는 자신과 형제가 모두 색각 이상(색맹)임을 근거로 색각 이상이 유전적 특성임을 주장했으며, 그 원인이 눈의 액체 매질(유리액) 색깔 이상 때문이라는 가설을 제시했다.[12] 돌턴은 자신의 유리액이 비정상적인 푸른색을 띠어 색상을 다르게 인식한다고 생각했고, 이를 확인하기 위해 사후 자신의 눈을 검사해달라고 요청했다.[13]돌턴은 자신의 색 인식을 다음과 같이 묘사했다.[14]
: 다른 사람들이 빨간색이라고 부르는 부분은 나에게 빛의 그림자, 또는 결함처럼 보입니다. 그 후, 주황색, 노란색, 녹색은 하나의 색으로 보이며, 강렬한 노란색에서 희미한 노란색까지 상당히 균일하게 내려가서 내가 다른 색조의 노란색이라고 부르는 것을 만듭니다.
비록 돌턴이 제시한 색각 이상의 원인에 대한 가설(유리액 변색설)은 생전에 이미 틀린 것으로 밝혀졌지만, 색각 이상에 대한 그의 선구적인 연구는 높이 평가받는다. 이로 인해 색각 이상, 특히 적록 색각 이상을 돌턴주의(Daltonism)라고 부르기도 한다. 그의 요청대로 사후 안구 검사가 이루어졌으나 예상했던 유리액의 푸른색은 발견되지 않았다.[13] 1995년 그의 보존된 안구를 DNA 분석한 결과, 돌턴은 중간 파장(녹색)을 감지하는 시각색소 유전자가 없어 녹색을 잘 구분하지 못하는 적록 색각 이상의 한 종류인 듀테라노피아(제2색각이상, 녹색맹)를 앓았음이 밝혀졌다.[12]
3. 3. 기체 법칙 연구
1800년 돌턴은 맨체스터 문학 및 철학 협회의 비서가 되었다. 이듬해인 1801년에는 "혼합 기체의 구성에 관한 실험적 에세이"(Experimental Essayseng)라는 중요한 내용을 담은 연속 강의를 발표했다. 이 강의는 다양한 온도에서의 압력, 진공이나 대기 중에서의 수증기 및 다른 증기의 압력, 증발, 그리고 기체의 열팽창과 같은 주제를 다루었다. 1801년 10월에 발표된 이 네 편의 에세이는 1802년 《맨체스터 문학 및 철학 협회 회보》에 실렸다.두 번째 에세이에서 돌턴은 모든 기체를 아주 낮은 온도와 강한 압력을 이용해 액체로 만들 수 있을 것이라는 생각을 밝혔다. 그는 0°C에서 100°C 사이의 여러 온도에서 증기압을 측정하는 실험을 설명하고, 서로 다른 여섯 종류 액체의 증기압 변화를 관찰한 결과, 같은 온도 변화에 따른 증기압의 변화는 액체의 종류와 관계없이 동일하다고 결론지었다.
네 번째 에세이에서는 "같은 압력 아래에서 모든 기체는 열에 의해 동일하게 팽창한다"는 내용을 서술했는데, 이는 1802년 조제프 루이 게이뤼삭이 발표한 게이뤼삭의 법칙(샤를의 법칙이라고도 함)과 같은 내용이다. 게이뤼삭은 이 발견을 자크 샤를의 1780년대 미공개 연구 덕분이라고 언급했지만, 돌턴 역시 독자적으로 이 법칙에 도달한 것으로 보인다.
이 강의 이후 몇 년간 돌턴은 비슷한 주제로 여러 논문을 발표했다. 특히 1803년 10월 21일에 강의하고 1805년에 출판된 "물 및 기타 액체에 의한 기체 흡착에 관하여"라는 논문[17]에서는 오늘날 돌턴의 법칙으로 알려진 그의 분압 법칙을 제시했다.
3. 4. 원자설
존 돌턴의 과학적 업적 중 가장 중요한 것은 화학에서의 원자설 제창으로 평가받는다.[18][19] 이 이론은 1803년 맨체스터 문학·철학협회에서 처음 발표되었으며, 질량 보존의 법칙과 일정 성분비의 법칙을 설명하기 위한 시도에서 비롯되었다. 돌턴은 기체 연구, 특히 1801년 발표한 돌턴의 법칙(분압 법칙) 등을 통해 원자 개념에 도달한 것으로 보인다.돌턴의 원자설이 어떻게 형성되었는지에 대해서는 여러 논의가 있다. 초기에는 토머스 톰슨의 설명에 따라 특정 화합물 연구(예: 에틸렌과 메탄, 아산화 질소와 이산화 질소)가 직접적인 계기가 되었다고 여겨졌으나,[20] 이후 그의 실험 노트를 분석한 결과, 기체의 물리적 특성 연구 과정에서 원자 개념이 먼저 떠올랐고, 이를 화학 현상에 적용하면서 이론이 발전했다는 해석이 지배적이다.[43] 특히 물에 대한 기체의 용해도 차이를 설명하려는 시도[17]나, 앙리 카벤디시와 앙투안 라부아지에의 질산 분석 데이터를 조화시키려는 노력[25]이 원자설 정립에 영향을 미쳤다는 연구 결과도 있다.
한편, 아일랜드 화학자 윌리엄 히긴스는 돌턴이 자신의 아이디어를 표절했다고 주장했으나,[21][22] 돌턴 이론의 핵심인 상대 원자량 계산 방법은 히긴스의 이론에는 없었기에 돌턴의 독창성이 인정된다.[19] 다만, 윌리엄의 삼촌인 브라이언 히긴스의 열소 관련 원자 모델이 돌턴에게 영향을 주었을 가능성은 제기된다.[23][24]
1808년 출판된 저서 ''새로운 화학 철학 체계''(A New System of Chemical Philosophy)에서 상세히 설명된 돌턴 원자설의 주요 내용은 다음과 같이 요약될 수 있다.
| 내용 | 설명 |
|---|---|
| 원자의 존재 | 모든 원소는 원자라고 불리는 매우 작은 입자로 이루어져 있다. |
| 원자의 동일성 및 차이성 | 같은 원소의 원자는 크기, 질량, 성질이 모두 동일하며, 다른 원소의 원자와는 구별된다. |
| 원자의 불변성 | 원자는 더 이상 쪼개지거나, 새로 생성되거나, 소멸될 수 없다. |
| 일정 성분비 | 화합물은 서로 다른 원자들이 간단한 정수비로 결합하여 만들어진다. |
| 질량 보존 | 화학 반응은 원자들이 결합하거나 분리되거나 재배열되는 과정일 뿐이며, 원자 자체가 다른 원자로 변하지는 않는다. |
돌턴은 이 원자설을 바탕으로 최초의 원자량 표를 발표했다. 이 표에는 수소, 산소, 질소, 탄소 등 6가지 원소의 상대적 질량이 수소 원자를 1로 기준하여 제시되었다.[17] 그는 또한 원자들을 나타내는 자신만의 원소 기호를 고안하여 사용했으나, 이후 옌스 야코브 베르셀리우스가 제안한 알파벳 기호 체계가 널리 사용되면서 돌턴의 기호는 역사적인 의미만 남게 되었다.
원자설을 확장하는 과정에서 돌턴은 "최대한 단순성의 규칙"이라는 가설을 제안했다. 이는 두 원소가 결합하여 화합물을 만들 때, 가능한 가장 간단한 정수비로 결합한다고 가정하는 규칙이다.[26] 예를 들어, 물은 수소 원자 1개와 산소 원자 1개(OH), 암모니아는 질소 원자 1개와 수소 원자 1개(NH)로 구성된다고 보았다. 이는 현대적으로 알려진 분자식(H₂O, NH₃)과는 차이가 있지만, 당시에는 분자 내 원자 수를 결정할 실험적 방법이 없었기에 상대 원자량을 계산하기 위한 불가피한 가정이었다. 이 규칙은 탄소 산화물(CO, CO₂)의 경우에는 현대적인 분자식과 일치하는 결과를 주기도 했다.
돌턴의 원자설은 배수 비례의 법칙을 설명하고 예측하는 데 중요한 역할을 했으며, 이 법칙은 다시 원자설을 강력하게 뒷받침하는 실험적 증거가 되었다.
현대 과학의 발전으로 돌턴의 원자설 중 일부는 수정되었다.
| 돌턴의 가설 | 현대 과학에 따른 수정 |
|---|---|
| 원자는 더 이상 쪼개질 수 없다. | 원자는 양성자, 중성자, 전자 등 더 작은 아원자 입자로 구성되어 있으며, 화학 반응이 아닌 물리적 방법으로 쪼갤 수 있다. |
| 원자는 다른 원자로 바뀔 수 없으며 없어지거나 생겨날 수 없다. | 핵분열이나 핵융합과 같은 핵반응을 통해 원자는 다른 원소의 원자로 변환될 수 있다. |
| 같은 원소의 원자는 질량이 같다. | 같은 원소라도 중성자 수가 다른 동위원소가 존재하기 때문에 질량이 서로 다를 수 있다. |
이러한 수정에도 불구하고, 돌턴의 원자설은 물질의 기본 구성 단위에 대한 이해를 혁신하고 근대 화학의 기초를 마련했다는 점에서 매우 중요한 과학사적 의의를 지닌다. 이는 앙투안 라부아지에의 질량 보존의 법칙 발견 이후 화학 분야의 가장 중대한 진보 중 하나로 평가받는다.
3. 4. 1. 배수 비례의 법칙
1804년 돌턴은 배수 비례의 법칙을 발표했다.[43] 이 법칙은 두 원소가 결합하여 두 가지 이상의 화합물을 만들 때, 한 원소의 일정량과 결합하는 다른 원소의 질량비는 간단한 정수비를 나타낸다는 내용이다. 배수 비례의 법칙은 돌턴의 원자설을 강력하게 뒷받침하는 실험적 근거가 되었으며, 물질이 더 이상 쪼갤 수 없는 입자인 원자로 이루어져 있다는 생각을 구체화하는 데 기여했다. 나아가 이는 물질의 구성 단위를 이해하는 분자설로 이어지는 중요한 연결고리가 되었다.돌턴이 어떻게 배수 비례의 법칙에 이르게 되었는지에 대해서는 여러 설명이 있다. 과거에는 에틸렌과 메탄의 연구나 아산화 질소와 이산화 질소 분석 과정에서 법칙을 발견했다는 설이 있었는데, 이는 주로 동료 화학자였던 토마스 톰슨의 설명에 기반한 것이었다. 그러나 이후 맨체스터 문학·철학협회(Lit & Phil)에 보관된 돌턴의 실험 노트를 분석한 결과[43], 그가 배수 비례의 법칙이 성립하는 이유를 설명하기 위해 고민하는 과정에서 원자설에 도달했음이 밝혀졌다. 즉, 돌턴은 화학 반응이 일정한 질량비를 가진 원자들의 상호 작용으로 일어난다는 개념을 통해 배수 비례의 법칙을 설명하고자 했던 것이다.
4. 기타 연구 및 저술
존 돌턴은 화학 분야의 업적 외에도 다양한 분야에 걸쳐 연구를 수행하고 저술 활동을 펼쳤다. 그는 빛의 정반사와 굴절, 하늘의 색, 증기, 열, 비와 이슬 및 샘의 기원(수권)과 같은 기상학 및 물리학적 주제들을 탐구했다. 또한 영어 조동사와 분사의 문법적 측면에 관한 논문을 발표하기도 했다.
주요 저서로는 ''새 화학 대제''가 있으며, ''리즈 백과사전''에는 화학과 기상학 관련 기사를 기고했으나 구체적인 내용은 알려져 있지 않다.
돌턴은 맨체스터 문학 및 철학회에서 활발하게 활동했으며, 1817년부터 1844년 사망할 때까지 회장을 역임하면서 총 117편의 논문을 발표했다. 그의 초기 논문 중에는 중요한 내용이 많은데, 특히 1814년에 발표한 논문에서는 부피 분석의 원리를 설명하여 이 분야의 선구자 중 한 명으로 평가받는다.
그러나 그의 모든 연구가 순탄하게 인정받은 것은 아니었다. 1840년에는 인산염과 비소산염에 관한 논문이 왕립 학회로부터 게재를 거절당하는 일을 겪기도 했다. 이에 돌턴은 해당 논문을 직접 출판했으며, 이후 네 편의 다른 논문도 같은 방식으로 발표했다. 이 중 "다양한 염류에서 산, 염기 및 염의 양에 관하여"와 "설탕 분석의 새롭고 쉬운 방법에 관하여"라는 두 논문에는 그가 원자설 다음으로 중요하다고 여긴 발견이 담겨 있다. 바로 특정 무수물이 물에 용해될 때 부피가 증가하지 않는다는 사실인데, 그는 이 현상을 염이 물 분자 사이의 빈 공간(기공)으로 들어갔기 때문이라고 설명했다.
5. 사회 활동 및 말년
돌턴은 원자론 제창 이후 과학계에서 높은 명성을 얻었다. 1822년에는 왕립 학회 회원으로 선출되었고, 1826년에는 로얄 메달을 수상했다. 또한 프랑스 과학 아카데미의 통신 회원 및 외국인 준회원으로 활동했으며, 1834년에는 미국 예술 과학 아카데미의 외국 명예 회원으로도 선출되었다.[29]
이러한 과학적 공로를 인정받아 1833년 영국 정부로부터 150GBP의 연금을 수여받았고, 이 금액은 1836년에 300GBP으로 인상되었다. 말년에는 훗날 에너지 보존 법칙 연구에 기여한 제임스 프레스콧 줄을 제자로 두어 지도하기도 했다.
1837년부터 여러 차례 뇌졸중을 겪으며 건강이 악화되었고, 1844년 맨체스터에서 사망했다.
5. 1. 대중 강연
돌턴은 원자론을 제창하기도 전에 이미 상당한 과학적 명성을 얻고 있었다. 1803년 런던의 왕립 연구소에서 자연 철학 강연자로 선정되었고, 1804년부터 강연을 시작하여 1809년에서 1810년까지 다시 강연을 맡았다. 하지만 일부 증언이나 청강했던 사람들의 평가에 따르면, 그는 강사로서 필요한 자질이 부족했다고 한다. 목소리가 거칠고 불분명했으며, 주제를 효과적으로 전달하는 설명 능력이나 표현력이 부족했다는 지적이 있었다.[46]5. 2. 학회 활동
돌턴은 원자론을 제창하기 전부터 이미 상당한 과학적 명성을 얻고 있었다. 1803년에는 런던의 왕립 연구소에서 자연 철학 강연자로 선정되었고, 1809년부터 1810년까지 다시 강연을 진행했다. 하지만 일부 증언에 따르면, 그는 목소리가 거칠고 불분명하며 내용을 효과적으로 전달하는 데 어려움을 겪는 등, 매력적인 강사의 자질은 부족했던 것으로 보인다.1810년, 험프리 데이비 경은 그에게 왕립 학회 회원 후보로 나설 것을 권유했지만, 돌턴은 아마도 재정적인 이유로 이를 거절했다. 그러나 1822년, 그는 자신도 모르는 사이에 추천되어 왕립 학회 회원으로 선출되었고, 이후 통상적인 회비를 납부했다. 이보다 6년 전인 1816년경에는 프랑스 과학 아카데미의 통신 회원이 되었으며, 1830년에는 데이비를 이어 8명의 외국인 준회원 중 한 명으로 선출되었다. 1834년에는 미국 예술 과학 아카데미의 외국 명예 회원으로도 선출되었다.[29]
1817년부터 사망할 때까지 돌턴은 맨체스터 문학 철학 학회(Lit & Phil)의 회장을 역임하며 다수의 논문을 학회지에 발표했다. 다만 중요한 논문들은 주로 초기에 집중되었다. 1814년 논문에서는 정량 분석(적정)의 원리를 설명했는데, 이는 해당 분야의 초기 연구 중 하나로 평가받는다. 그러나 1840년에는 인산염과 비소에 관한 논문을 왕립 학회에 제출했다가 출판을 거절당하자, 이에 격분하여 직접 출판하기도 했다. 이후에도 4편의 논문이 비슷한 과정을 겪었다. 돌턴 자신은 이 중 "다양한 염에 포함된 산, 염기, 염의 양에 대하여"와 "설탕의 새로운 용이한 분석법에 대하여"를 원자설 다음으로 중요한 논문으로 여겼다. 특히 어떤 카르복실산 무수물을 물에 녹였을 때 부피가 증가하지 않는 현상에 대해, 물 분자 사이의 틈으로 염이 들어갔기 때문이라고 추론했다.
한편, 1833년 제2대 그레이 백작이 이끄는 정부는 돌턴의 과학적 공로를 인정하여 150GBP의 연금을 수여했으며, 이 금액은 1836년에 300GBP으로 인상되었다. 열의 본질과 일과의 관계를 연구한 젊은 과학자 제임스 프레스콧 줄은 말년에 돌턴의 지도를 받은 제자였다.
5. 3. 개인적인 삶과 죽음
돌턴은 결혼하지 않았고 가까운 친구도 거의 없었다. 그는 퀘이커 교도로서 검소하고 수수한 생활을 했다.[30] 사망하기 전 26년 동안 맨체스터 조지 스트리트에 있는 W. 존스 목사 부부의 집에서 방을 빌려 살았다.[31] 돌턴의 일상은 주로 맨체스터에서의 실험실 연구와 개인 교습으로 이루어졌으며, 매년 호수 지방으로 여행을 가거나 가끔 런던을 방문하는 것 외에는 연구를 거의 중단하지 않았다. 1822년에는 파리를 방문하여 여러 저명한 과학자들을 만나기도 했다.
돌턴은 1837년에 가벼운 뇌졸중을 겪었으며, 1838년에 있었던 두 번째 뇌졸중으로 언어 장애가 생겼지만 실험을 계속 수행했다. 1844년 5월에 다시 뇌졸중을 겪었고, 같은 해 7월 26일에는 떨리는 손으로 마지막 기상 관측 기록을 남겼다. 1844년 7월 27일, 돌턴은 맨체스터의 자택에서 침대에서 떨어진 채 시중드는 사람에게 숨진 상태로 발견되었다.
돌턴의 장례는 정중한 시민 장례로 치러졌다. 그의 시신은 맨체스터 시청에 나흘 동안 안치되었고, 4만 명이 넘는 사람들이 그의 관 옆을 지나가며 조의를 표했다. 장례 행렬에는 도시의 주요 인사들과 상업 및 과학 단체의 대표자들이 참여했다.[32][33] 그는 어드윅 묘지에 묻혔다. 이 묘지는 현재 운동장으로 바뀌었지만, 원래 묘지의 모습은 출판된 사진 자료들을 통해 확인할 수 있다.[34][35]
6. 유산 및 영향
돌턴의 원자설은 근대 화학 발전의 중요한 토대를 마련했으며, 그의 과학적 업적은 사후에도 널리 인정받아 다양한 방식으로 기념되고 있다.
대중의 기부금으로 프랜시스 레갓 챈트리가 제작한 돌턴의 흉상은 영국 왕립 맨체스터 협회 현관에 설치되었다.[36][49] 또한 챈트리는 돌턴이 살아있을 때 그의 대형 동상을 제작했는데, 이는 1877년 맨체스터 시청으로 옮겨져 현재까지 남아있다. 돌턴은 "살아있을 때 동상이 세워진 유일한 과학자일 것이다."[33] 1855년 윌리엄 더드가 제작한 또 다른 돌턴 동상은 원래 피카딜리에 세워졌다가 1966년 맨체스터 메트로폴리탄 대학교의 존 돌턴 건물 앞으로 이전되었다. 맨체스터 조지 스트리트 36번지에 있는 그의 옛 연구실 부지에는 영국 왕립 화학회가 설치한 블루 플라크가 있다.[38][39]
돌턴의 이름을 딴 명칭과 상도 다수 제정되었다.
| 분야 | 명칭 | 설명 |
|---|---|---|
| 거리 | 존 돌턴 거리 | 맨체스터 시내의 디언스게이트와 앨버트 광장을 연결하는 거리 |
| 건물 | 존 돌턴 건물 | 맨체스터 메트로폴리탄 대학교의 과학 및 공학부 건물 |
| 기숙사 | 돌턴 홀 | 맨체스터 대학교의 기숙사 건물 |
| 학회/학술지 | 돌턴 부서 (Dalton Division)[50], 돌턴 트랜잭션 (Dalton Transactions)[51] | 영국 왕립 화학회의 무기 화학 분과 및 관련 학술 저널 |
| 단위 | 달톤 (Da) | 통일 원자 질량 단위의 다른 이름으로, 탄소-12 원자 질량의 1/12. 국제단위계에서 사용이 허용된다. |
| 천체 | 돌턴 크레이터 | 달에 있는 크레이터 |
| 천체 | (12292) 돌턴 | 소행성[40] |
| 용어 | 달토니즘 (Daltonism) | 색맹의 동의어로, 프랑스어(daltonien), 스페인어/이탈리아어(daltonico/daltonica) 등 일부 언어에서 여전히 사용된다. |
| 지명 | 돌턴 타운십, 돌턴 딕비 와일드랜드 주립 공원 | 캐나다 온타리오 남부의 옛 타운십 및 주립 공원 이름 |
| 학교 건물 | 돌턴 | 퀘이커 학교들의 건물 이름 (예: 애크워스 학교 초등부 건물) |
맨체스터 대학교는 돌턴 화학 장학금 2개, 돌턴 수학 장학금 2개, 그리고 자연사 분야의 돌턴 상을 제정했다. 맨체스터 문학 및 철학 협회는 돌턴 메달을 수여하는데, 현재까지 단 12번만 수여되었다.
돌턴의 많은 연구 기록과 저작은 맨체스터 문학 및 철학 협회에 보관되어 있었으나, 1940년 12월 24일 제2차 세계 대전 중 맨체스터 폭격으로 인해 상당수가 훼손되는 비극을 겪었다. 이에 대해 아이작 아시모프는 "돌턴의 기록은 한 세기 동안 주의 깊게 보존되었지만, 제2차 세계 대전 중 맨체스터 폭격으로 파괴되었다. 전쟁에서 죽는 것은 산 사람만이 아니다"라고 언급하기도 했다. 훼손된 자료들은 현재 존 릴랜즈 도서관에 보관되어 있다.
한편, 돌턴 사망 직후 스위스 출신의 골상학자이자 조각가였던 윌리엄 밸리는 돌턴의 두개골 내부와 그 안의 낭종의 주형을 제작했다. 그는 돌턴의 머리와 얼굴 전체의 주형을 만들 기회를 놓쳤는데, 이는 그보다 먼저 도착한 폴리티라는 인물이 이미 머리 주형을 만들었기 때문이다.[37]
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