John Dalton wurde im Jahre 1766[288] als Sohn eines armen englischen Webers geboren. Nachdem er die Schule verlassen hatte, erteilte er in seinem Heimatsorte Elementarunterricht. Es gelang ihm, sich so weit fortzubilden, daß er mit 27 Jahren eine Stelle als Lehrer der Mathematik und der Physik am »New College« in Manchester einnehmen konnte. Später gab er diese Stelle auf und erwarb sich seinen Unterhalt, indem er in den größeren Städten Englands Vorlesungen über die Fortschritte der Naturwissenschaften hielt. Äußere Ehren hat Dalton nicht gesucht. Selbst als sein Ruhm weit über die Grenzen des Vaterlandes hinaus gedrungen war, blieb er der bescheidene Privatgelehrte, der in dem Forschen nach der Wahrheit seine größte Befriedigung fand. Dalton war Mitglied der Royal Society. Als das Alter herannahte, wurde ihm vom Könige eine kleine Pension ausgesetzt. Dalton starb im Jahre 1844 in Manchester.
Proust hatte bei seinen Analysen der verschiedenen Oxydations- und Schwefelungsstufen eines und desselben Elementes die Ergebnisse in Prozenten angegeben. Vergleicht man die so erhaltenen Zahlen, z. B. für die oben erwähnten Oxyde des Zinns[289] (11,9% und 21,3%), so lassen sie keine einfache Beziehung erkennen. Dalton, welcher den Nachweis der konstanten Gewichtsverhältnisse insbesondere auf gasförmige Verbindungen auszudehnen suchte, kam auf den glücklichen Gedanken, die Zusammensetzung für gleiche Gewichtsmengen des mit Sauerstoff verbundenen Elementes zu berechnen. Dann ergeben sich z. B. für die Oxyde des Zinns, auf 100 Gewichtsteile dieses Elementes berechnet, 13,5, bezw. 27 Gewichtsteile Sauerstoff, oder für die Oxyde des Stickstoffs, mit welchen Dalton sich vorzugsweise beschäftigte, auf 14 Gewichtsteile Stickstoff 8, 16, 24, 32, 40 Gewichtsteile Sauerstoff. Indem Dalton diese Mengen verglich, entdeckte er eins der wichtigsten Gesetze der Chemie. Es zeigte sich nämlich, daß die Gewichtsmengen Sauerstoff, die mit einer bestimmten Menge Zinn oder Stickstoff zu Oxyden zusammentreten, unter sich in einem einfachen Verhältnis stehen. Diese Gewichte verhalten sich nämlich wie die Zahlen 1, 2, 3, 4, 5. Oder die in die höheren Oxydationsstufen eingehenden Mengen sind einfache Multipla derjenigen Menge, die in der niedersten Oxydationsstufe enthalten ist. Dalton hat diese Untersuchungen, die um 1802 stattfanden, mit demselben Erfolge auf die Oxyde des Kohlenstoffs, sowie auf die Verbindungen des Kohlenstoffs mit Wasserstoff ausgedehnt. Von den Kohlenstoffverbindungen analysierte er das kurz vorher[290] entdeckte Äthylen (C2H4) und das Grubengas (CH4). Er fand, daß sich darin die mit der gleichen Menge Kohlenstoff verbundenen Wasserstoffmengen wie 1 : 2 verhalten.
Damit war trotz der großen Mängel, welche der analytischen Chemie und ihren Ergebnissen um 1800 noch anhafteten, durch Dalton das zweite Fundamentalgesetz der Chemie entdeckt, das alle späteren Untersuchungen nur bestätigen konnten. Dies »Gesetz von den multiplen Proportionen« besagt, daß verschiedene Mengen eines Elementes (in dem letzten Beispiel Wasserstoff), die sich mit der gleich bleibenden Menge eines anderen (in dem letzten Beispiel Kohlenstoff) zu chemischen Verbindungen vereinigen, unter sich einfache Multipla sind.
An die Entdeckung wichtiger Gesetze hat sich jederzeit das Bemühen geknüpft, eine Vorstellung über die Natur der Dinge zu gewinnen, die mit den entdeckten Regeln so weit in Einklang steht, daß letztere als eine notwendige Folge jener Vorstellung erscheinen. Diesen wichtigen Schritt auf der Bahn der Erkenntnis an die Auffindung des Gesetzes von den Multiplen angeschlossen zu haben, ist gleichfalls das Verdienst Daltons, welcher dadurch eine der Grundlagen aller seitherigen naturwissenschaftlichen Betrachtung schuf.
»Schon die Beobachtungen über die verschiedenen Aggregatszustände,« sagt Dalton, »müssen zu dem Schlusse führen, daß alle Körper aus einer ungeheuren Anzahl von äußerst kleinen Teilchen oder Atomen bestehen, die miteinander durch eine je nach den Umständen stärkere oder schwächere Anziehungskraft verbunden sind.«
Ob die letzten Teilchen eines Stoffes, z. B. des Wassers, alle gleich sind, d. h. von derselben Gestalt, demselben Gewicht usw., ist dann die zweite Frage. Man habe indessen, meint Dalton, keinen Grund, eine Verschiedenheit dieser Teile anzunehmen. Bestände eine solche z. B. beim Wasser, so müßte sie gleicherweise in den Elementen, die das Wasser bilden, hervortreten. Wären einige Wasserteilchen leichter als andere, und würde ein Teil der Flüssigkeit bei irgend einer Gelegenheit aus solchen leichteren Teilchen gebildet, so müßte dies das spezifische Gewicht des Wassers beeinflussen, ein Umstand, der indessen nicht bekannt sei. Ähnlich verhalte es sich mit jeder anderen Verbindung. Daraus müsse man schließen, daß die letzten Teilchen aller homogenen Stoffe in Gewicht, Gestalt usw. völlig gleich sind. Die Zahl dieser Teilchen könne aber keine unendliche, sondern sie müsse in einem gegebenen Volumen eine begrenzte sein, wie auch in einem gegebenen Teile des Weltalls die Zahl der Gestirne nicht unbegrenzt sein könne. Die chemische Synthese und Analyse besteht nach Dalton in einer Trennung und Wiedervereinigung der Atome. Neuerschaffung oder Zerstörung eines Stoffes sind unmöglich. »Wir können,« sagt Dalton, »ebensowohl versuchen, einen neuen Planeten dem Sonnensystem einzuverleiben oder einen vorhandenen zu vernichten, als ein Atom Wasserstoff zu erschaffen oder zu zerstören. Alle Änderungen, die wir hervorbringen können, bestehen in der Trennung von Atomen, die vorher verbunden und in der Vereinigung solcher, die vorher getrennt waren.«
Aus diesen Betrachtungen ergibt sich die Aufgabe, das Gewicht der Atome zu bestimmen. Atomgewichte nach ihrer absoluten Größe zu ermitteln, war Dalton zwar nicht in der Lage; wohl aber versuchte er auf Grund gewisser Annahmen die verhältnismäßige Schwere der kleinsten Teilchen festzustellen. Gibt es z. B. zwischen zwei Stoffen nur eine chemische Verbindung, so besteht die einfachste Annahme darin, daß sie sich durch Aneinanderlagerung von je einem Atom des einen und je einem Atom des anderen Elementes gebildet habe. In diesem Falle würde das Mengenverhältnis mit dem relativen Gewicht der Atome übereinstimmen. Nach Dalton trifft jene Voraussetzung z. B. für Wasser und Ammoniak zu; es war nämlich damals nur eine Wasserstoffverbindung des Sauerstoffs, sowie des Stickstoffs bekannt. Unter der Annahme, daß diese Verbindungen sich durch Aneinanderlagerung von je zwei Teilchen der betreffenden Elemente bilden, ergab sich das Atomgewicht des Sauerstoffs = 7 und dasjenige des Stickstoffs = 5. Genauere Analysen würden die Werte 8 und 4,6 geliefert haben. Wir bezeichnen diese Mengen, die einem Gewichtsteil Wasserstoff entsprechen, als Äquivalentgewichte. Sie ergeben erst mit der Valenz der betreffenden Elemente multipliziert die Atomgewichte. So ist das Atomgewicht des zweiwertigen Sauerstoffs 16 (2 × 8) und dasjenige des dreiwertigen Stickstoffs 14 (3 × 4,6).
Wie das Gesetz von der Konstanz der Gewichtsverhältnisse, so erscheint auch das Gesetz von den multiplen Proportionen als eine Folge der atomistischen Hypothese. Gibt es nämlich zwischen zwei Elementen mehrere Verbindungen, so wird man annehmen dürfen, daß sich je ein Atom des ersten Elementes mit je einem, zwei, drei Atomen des zweiten vereinigt. Die zweite Verbindung muß dann, weil ja die Atome unter sich gleich schwer sind, in bezug auf die unverändert gebliebene Menge des ersten Elementes die zweifache, die dritte Verbindung dagegen die dreifache Gewichtsmenge des zweiten Elementes besitzen. So ist das Kohlenoxyd eine binäre Verbindung, die aus einem Atom Sauerstoff und einem Atom Kohlenstoff besteht. Die ternäre[291] Kohlensäure dagegen besteht aus einem Atom Kohlenstoff und zwei Atomen Sauerstoff, da mit der gleichen Gewichtsmenge des ersten die doppelte Menge des zweiten Elementes verbunden ist.
Ein weiterer Fortschritt bestand darin, daß Dalton Symbole in die Chemie einführte. So bezeichnete er z. B. Wasserstoff mit ⊙, Sauerstoff mit ○, Schwefel mit ⊕; Schwefelsäureanhydrid bekam das Zeichen ○/⊕/○○, da jedes seiner Teilchen aus einem Atom Schwefel und drei Atomen Sauerstoff zusammengesetzt ist. Die heutige Bezeichnungsweise, Wasserstoff = H, Sauerstoff = O, Schwefel = S, Schwefelsäureanhydrid = SO3 rührt von Berzelius her.
Die von Dalton ermittelten Atomgewichte waren noch sehr ungenau. Einige der wichtigsten sind: