John Dalton (1766-1844).- Nació
en Cumberland,
Inglaterra. Estudió inicialmente en una escuela rural y su progreso fue
tan rapido que a la edad de doce años se convirtió en
maestro de la escuela. En 1793 se trasladó a Manchester
y allí se estableció para el resto de su vida, primero como profesor en el New College
y mas tarde como
tutor privado.
Dalton nunca se casó y siempre vivió de una forma sencilla
y humilde, incluso cuando alcanzó fama. Cuaquero
devoto, siempre vistió ropas sencillas y de color oscuro.
Las primeras investigaciones científicas de Dalton se desarrollaron
en el campo de la meteorología y esta pasión le
acompañó toda su vida; diariamente efectuaba observaciones de la
temperatura, presión barométrica y pluviométrica. Su primera obra fue Observaciones y ensayos
meteorológicos (1793).
Fue el primero que describió la ceguera hacia los
colores (publicandolo en 1794), de la que él mismo fue
víctima. Por eso, dicha enfermedad se conoce
con el nombre de daltonismo.
Su contribución mas importante a la ciencia fue
su teoría de que la materia esta compuesta por atomos de
diferentes masas que se combinan en proporciones sencillas para formar
compuestos.
Modelo atómico
Un modelo atómico es
una representación estructural de un atomo, que
trata de explicar su comportamiento y propiedades. De ninguna manera debe ser
interpretado como
un dibujo deun atomo, sino mas bien como el diagrama conceptual de su
funcionamiento.
Modelo atómico de Dalton
Atomo de Dalton
El modelo atómico de Dalton surgido en el contexto de la
química, fue el primer modelo atómico con bases
científicas, formulado entre 1803 y 1807 por John Dalton.
El modelo permitió aclarar por primera vez por
qué las sustancias químicas reaccionaban en proporciones
estequiométricas fijas (Ley de las proporciones constantes), y por
qué cuando dos sustancias reaccionan para formar dos o mas
compuestos diferentes, entonces las proporciones de estas relaciones son
números enteros (Ley de las proporciones múltiples). Por ejemplo 12 g de carbono (C), pueden reaccionar con 16 g de
oxígeno (O2) para formar monóxido de carbono (CO) o
pueden reaccionar con 32 g de oxígeno para formar dióxido de
carbono (CO2). Ademas el modelo aclaraba
que aun existiendo una gran variedad de sustancias diferentes, estas
podían ser explicadas en términos de una cantidad mas bien
pequeña de constituyentes elementales o elementos. En esencia, el
modelo explicaba la mayor parte de la química de fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX,
reduciendo una serie de hechos complejos a una teoría combinatoria
realmente simple.
Postulados de Dalton
Dalton
explicó su teoría formulando una serie de enunciados
simples
1. La materia esta formada por partículas muy
pequeñasllamadas atomos, que son indivisibles y no se pueden
destruir.
2. Los atomos de un mismo elemento son iguales
entre sí, tienen la misma masa y propiedades. Los
atomos de diferentes elementos tienen masas diferentes.
Comparando las masas de los elementos con los del hidrógeno tomado como la unidad propuso el concepto
de peso atómico relativo.
3. Los atomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en
las reacciones químicas.
4. Los atomos, al combinarse para formar compuestos guardan
relaciones simples.
5. Los atomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones
distintas y formar mas de un compuesto.
6. Los compuestos químicos se forman al unirse atomos de dos o
mas elementos distintos.
La materia esta formada por partículas muy pequeñas
llamadas “atomos”. Estos atomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna
reacción química, y nunca cambian.
Los atomos de un mismo elemento son iguales
entre sí, tienen la misma masa y dimensiones. Por ejemplo: todos los
atomos de hidrógeno son iguales.
Por otro lado, los atomos de elementos diferentes son
diferentes. Por ejemplo: los atomos
de oxígeno son diferentes a los atomos de
hidrógeno.
Los atomos pueden combinarse para formar compuestos
químicos. Por ejemplo: los atomos de hidrógeno y
oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua.
Los atomos se combinan paraformar compuestos en
relaciones numéricas simples. Por ejemplo: al formarse agua, la
relación es de 2 a 1 (dos atomos de hidrógeno con un atomo de oxígeno).
Los atomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones
distintas y formar mas de un compuesto. Por
ejemplo: un atomo de carbono con uno
de oxígeno forman monóxido de carbono (CO), mientras
que dos atomos de oxígeno con uno de carbono,
forman dióxido de carbono (CO2).
Insuficiencias del modelo
La hipótesis de John Dalton, que afirmaba que los elementos en estado
gaseoso eran monoatómicos y que los atomos de los
elementos se combinaban en la menor proporción posible para formar atomos
de los compuestos, lo que hoy llamamos moléculas, generó
algunas dificultades. Por ejemplo, Dalton
pensó que la fórmula del agua era HO. En
consecuencia de esto se realizaron calculos erróneos sobre la
masa y peso de algunos compuestos basicos.
En 1805, Gay-Lussac y Alexander von Humboldt mostraron que
el agua estaba formada por dos hidrógenos y un
oxígeno. En 1811, Amedeo Avogadro concretó la exacta
composición del
agua, basandose en lo que hoy se conoce como Ley de Avogadro y la evidencia
de la existencia de moléculas diatómicas homonucleares.
No obstante, estos resultados fueron ignorados en su mayor parte hasta 1860.
Esto fue, en parte, por la creencia de que los atomos de un elemento no tenían
ninguna afinidadquímica hacia atomos del mismo elemento. Ademas,
algunos conceptos de la disociación de moléculas no estaban
explicados en la Ley de Avogadro.
En 1860, en el Congreso de Karlsruhe sobre masas y
pesos atómicos, Cannizzaro revivió las ideas de
Avogadro y las usó para realizar una tabla periódica
de pesos atómicos, que tenían bastante similitud con los
actuales valores. Estos pesos fueron un
importante prerrequisito para el descubrimiento de la Tabla
periódica de Dmitri Mendeléyev y Lothar
Meyer.
Hasta la segunda mitad del siglo XIX no aparecieron
evidencias de que los atomos fueran divisibles o estuvieran a su vez
constituidos por partes mas elementales. Por esa razón el modelo
de Dalton no
fue cuestionado durante décadas, ya que
explicaba adecuadamente los hechos. Si bien el modelo usualmente nacido para
explicar los compuestos químicos y las regularidades
estequiométricas, no podía explicar las regularidades
periódicas en las propiedades de los elementos químicos tal como
aparecieron en la tabla periódica de los
elementos de Mendeleiev (esto sólo sería explicado
por los modelos que suponían el atomo estaba formado por
electrones dispuestos en capas). El modelo de Dalton tampoco
podía dar cuenta de las investigaciones realizadas sobre rayos
catódicos que sugirieron que los atomos no eran indivisibles
sino que contenían partículas mas pequeñas cargadas
eléctricamente.