В 1803 г. неуемный Джон Дальтон формулирует закон кратных соотношений. Он приходит к нему экспериментальным путем.
Дальтону не дает покоя тот факт, что в разных массовых пропорциях два элемента могут составлять разные соединения. Таких примеров у Дальтона было много: FeO и Fe2O3, SnO и SnO2. А, например, азот и кислород могут соединиться как в двуокись азота NO2, так и в оксид азота NO, а то и вовсе в закись азота N2O.
Здесь важно отметить, что никакие из этих формул еще не были известны Дальтону. Однако из экспериментальных данных он мог посчитать, что для двуокиси (NO2) справедливо, что на каждые 14 г азота приходится 32 г кислорода, в случае оксида (NO) на каждые 14 г азота приходится 16 г кислорода, а для закиси (N2O) получается, что на каждые 14 г азота приходится 8 г кислорода.
Посмотрим повнимательнее на кислород: сперва его требовалось 32 г, затем 16 г, и наконец 8 г. Больно складные получаются цифры. Вырисовывается соотношение 4:2:1.
Проводя опыты с метаном CH4 и этиленом C2H4, Дальтон обратил внимание, что в случае метана на одну порцию углерода приходится в два раза больше водорода, чем в случае этилена. Это навело его на важный, хотя и ошибочный вывод.
Дальтон предположил, что метан – это атом углерода, соединенный с двумя атомами водорода CH2, а этилен – это просто CH. Соотношение 2:1. Сейчас мы знаем, что формулы этих соединений не такие, но тогда их только предстояло установить.
Такие наблюдения наводят Дальтона на следующие выводы. Если два простых вещества соединяются, чтобы образовать новое вещество, то делать это они будут в простых целочисленных пропорциях: 1:1, 1:2, 2:3 и т.д. (хотя сегодня мы знаем, что так бывает не всегда).
Происходит это потому, что вещества состоят из атомов-дробинок, а не из какой-то непрерывной субстанции. Дробинок в каждой порции вещества ограниченное количество. Соединяются между собой дробинки могут только в определенных пропорциях.
Это было большим достижением атомистической теории, но на начало 19-го века ее принимали еще не все.