El Modelo Atómico de John Dalton

En el inicio del siglo XIX, algunas preguntas sobre el comportamiento de la materia aún no encontraban sus respuestas, por ejemplo:

• ¿Por qué hay pocos elementos diferentes y millares de compuestos?
• ¿Por qué un compuesto se descompone en substancias mas simples (elementos) y los elementos no sufren descomposición produciendo nuevas especies de materias?
• ¿Por qué en una transformación química, en ambiente cerrado, no ocurre variación de masa?
• Porque un compuesto presenta siempre la misma composición independientemente de su origen?

Los científicos de aquella época, tenían en las manos datos experimentales observados en nivel macroscópico, esto es, siendo conocido el comportamiento de atmósferas suficientemente grandes, que pudiesen ser vistas, tocadas, manipuladas, pesadas, o sea, observar ciertas propiedades a través de experiencias (punto de fusión, punto de ebullición, densidad, etc.).

Faltaba, con todo, un análisis a nivel microscópico que pudiese describir el comportamiento de una atmósfera de tamaño insignificante de materia, sin poder verla, tocarla y que pudiese justificar, en ese nivel, el comportamiento macroscópico, observado por los científicos en la época.

Para responder esas preguntas y explicarlas, surgió en el año de 1808, una teoría propuesta por John Dalton, denominada “Teoría Atómica de Dalton”, que enunciaba:

• Cualquier especie de materia es formada de átomos. Los átomos son minúsculas partículas que no pueden ser subdivididas ni transformadas en otros átomos.
• Todos los átomos de un mismo elemento son iguales en masa, tamaño y en todas sus propiedades, o sea, poseen las misma identidad química. Por ejemplo; el elemento hierro está constituido por átomos de hierro que poseen la misma masa, el mismo tamaño y las mismas propiedades.
• Átomos de elementos diferentes poseen propiedades químicas y físicas diferentes. Por ejemplo; la identidad química de un átomo de hierro es completamente diferente a la de un átomo de magnesio. Estos tienen masas y tamaños diferentes.
• Un compuesto es constituido por la combinación de átomos de dos o más elementos que se unen entre si en varias proporciones simples. En esas combinaciones cada átomo guarda su identidad química.

Representando los diferentes elementos

En la época de Dalton, eran conocidos cerca de 50 elementos diferentes; actualmente son conocidos 109. Para cada elemento conocido, fue creada una representación gráfica abreviada, denominada símbolo.

Modernamente, cada símbolo es formado por letras tomadas del nombre del elemento. La primer letra es mayuscula y la segunda, cuando corresponda, es siempre minúscula.

Por ejemplo:

ELEMENTO               SIMBOLO

Sodio     —- >      Na

Plomo    —- >      Pb

Carbono — >      C

Litio       —- >      Li

Hay símbolos que se derivan del nombre del elemento, por ejemplo:

ELEMENTO               NOMBRE                   SIMBOLO

Sódio     —- > Natrium   —– >  Na

Plomo    — > Plumbum —– >  Pb

Obs: Cada atmósfera de un determinado elemento consiste de una reunión de átomos iguales. El símbolo de un elemento puede también representar un átomo del elemento cuando es conveniente.

Para poder explicar a nivel microscópico que los elementos no pueden ser descompuestos produciendo nuevas especies de materia, basta imaginar que cada muestra de un elemento dado, esta constituida por unidades idénticas que se repiten en toda su extensión.

Tales unidades, según la Teoría de Dalton, son los átomos.

Siendo la unidad de un elemento el átomo y según Dalton, indivisible, es imposible a partir de un elemento obtener una nueva especie de materia por descomposición.

Según la teoría de Dalton, el átomo es indivisible.

Representando los compuestos

A nivel microscópico, según Dalton, la identidad química en cada porción de compuesto es preservada por la repetición de unidades idénticas.

Ya, el hecho de que un compuesto esté constituido por más de un elemento sugiere que en cada unidad deba existir más de un tipo de átomo.

Representando el compuesto Agua, tenemos átomos de hidrógeno y oxígeno combinándose entre si, en la proporción de dos átomos de hidrógeno para cada átomo de oxígeno.

Cada unidad representa que representa el compuesto Agua esta compuesto de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno y le damos el nombre de molécula.

Las unidades (moléculas) se repiten, así la identidad química es mantenida en cada atmósfera retirada.

Ahora es posible explicar por que un compuesto se descompone en sus elementos constituyentes.

A nivel microscópico, las unidades moleculares iniciales son son rotas formando los elementos, como un nuevo arreglo de los átomos.

Representando el compuesto de sulfato de hierro. Experimentalmente se observa que el está formado por la unión de los elementos hierro y azufre, en la proporción de 1:1.

Así, es posible usar los símbolos de los elementos hierro (Fe) y azufre (S) en la proporción de 1:1 para representar el compuesto Sulfato de Hierro, o sea FeS.

Tal representación es denominada fórmula de un compuesto. Para el compuesto Agua, podemos representarla usando la fórmula H2O

En el caso del agua, como el de muchas otras sustancias, la fórmula puede representar una molécula de la referida sustancia.

Las Leyes de Dalton

Además de su teoría atómica, Dalton también formuló una serie de leyes que explican cómo los átomos interactúan entre sí. Estas leyes, conocidas como las Leyes de Dalton, son fundamentales para la comprensión de la química y la física modernas.

La primera ley de Dalton, conocida como la Ley de la Conservación de la Masa, establece que la masa total de los reactivos en una reacción química es igual a la masa total de los productos. Esto significa que los átomos no se crean ni se destruyen durante una reacción química, simplemente se reorganizan.

La segunda ley de Dalton, la Ley de las Proporciones Definidas, establece que un compuesto químico siempre contendrá la misma proporción de elementos, independientemente de la cantidad de compuesto presente. Por ejemplo, el agua siempre contendrá dos partes de hidrógeno por cada parte de oxígeno, sin importar si tienes un vaso de agua o un océano entero.

La tercera ley de Dalton, la Ley de las Proporciones Múltiples, establece que cuando dos elementos forman más de un compuesto, las proporciones de los elementos en los compuestos están en una relación de números enteros pequeños. Por ejemplo, el monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono (CO2) son dos compuestos formados por carbono y oxígeno. La relación de oxígeno a carbono es 1:1 en el monóxido de carbono y 2:1 en el dióxido de carbono, ambas relaciones son números enteros pequeños.

Estas leyes, junto con la teoría atómica de Dalton, forman la base de nuestra comprensión moderna de la química y la física. Aunque la teoría atómica de Dalton ha sido refinada y ampliada a lo largo de los años, sus principios fundamentales siguen siendo válidos y son una parte integral de la ciencia moderna.