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El origen y desarrollo del modelo atómico de la materia de John Dalton

El origen y desarrollo del modelo atómico de la materia de John Dalton


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La idea del átomo como la unidad de materia más pequeña e indivisible tiene una larga historia que antecede a John Dalton por milenios, pero su teoría científicamente razonada a principios del siglo XIX fue un avance revolucionario en nuestra comprensión de este elemento fundamental de la ciencia. el mundo físico.

Los orígenes del átomo

La idea de una unidad indivisible de materia a partir de la cual están hechas todas las cosas se puede encontrar en textos tanto de la antigua Grecia como de la antigua India, pero el átomo tal como lo conocemos realmente se inició en la antigua Grecia en el siglo VI a. C.

El término átomo se deriva de la palabra atomos,acuñado por el filósofo griego antiguo Leucipo y su alumno Demócrito alrededor del siglo VI o V a. C. Con el significado literal de "imposible de cortar", Demócrito, en particular, difundió la idea de que los átomos eran partículas físicas infinitas en número, eternas y no creadas que componen toda la materia.

Las ideas de los primeros atomistas, como a veces se les llama a Leucipo, Demócrito y Epicuro, esencializaron el concepto de que el único cambio real en el mundo era el del lugar, específicamente el cambio en el estado de movimiento o de reposo. y que nunca se creó nada nuevo y que nada existente dejó de existir.

Cuando nacía una persona, los átomos de los que estaba compuesta cambiaban de posición para hacer de esa persona lo que era. El crecimiento fue simplemente más átomos cambiando de posición para unirse a una colección de átomos ya existente. Cuando alguien moría y sus cuerpos se descomponían, los átomos simplemente se separaban y dispersaban, y esos átomos podían reconfigurarse después para formar una brizna de hierba o un río. Eran esencialmente los Carl Sagan de su época, recordándonos a todos que todos estamos hechos de estrellas.

Esto termina por estar más cerca de la realidad real de la materia que las ideas del archienemigo de Demócrito, Platón, quien conceptualizó que el mundo se construía a partir de triángulos y poliedros trascendentes que dieron lugar a uno de los cuatro elementos: Tierra, Viento, Fuego y agua. Estos elementos luego se combinarían para hacer copias físicas imperfectas de formas abstractas y perfectas de cualquier cosa dada.

El trabajo de Demócrito sobrevivió a la caída de Roma y superó la Edad Media europea en el mundo islámico. El redescubrimiento de los átomos en Europa se produjo gracias a la reintroducción de Aristóteles, alumno de Platón que debatió las ideas contrapuestas de los átomos y los triángulos de Platón en sus propias obras, y el poeta romano Lucrecio, que escribió sobre las ideas atomistas de Epicuro, que construyó sobre las ideas de Demócrito de un par de siglos antes.

La reintroducción de la filosofía pagana hizo que las autoridades de la Iglesia gobernante se deformaran bastante, aunque Aristóteles al menos tenía el beneficio de una filosofía monoteísta que los proponentes podían, y lo hicieron, demostrar que Aristóteles era De Verdad hablando del dios abrahámico, simplemente nunca había oído hablar de él, así que no sabía qué nombre darle a su primer motor.

Epicuro y Demócrito, sin embargo, no tenían tal defensa. Los átomos significaban que no se necesitaban dioses para explicar la vida y la muerte, o cómo la madera se convierte en humo y ceniza, o cómo el agua y el suelo se convierten en cultivos. Todo podría explicarse por un cambio en la posición de los distintos átomos entre sí. La base materialista de las filosofías de Epicuro y Demócrito contradecía directamente las enseñanzas de la Iglesia, por lo que los frutos de esa filosofía, los átomos, fueron tachados de estúpida herejía pagana, lo que hacía peligroso defender un modelo tan material.

Aún así, no había manera de evitar el hecho de que los átomos eran una muy buena manera de explicar los fenómenos naturales, por lo que la idea de los átomos se mantuvo, incluso siendo adoptada por algunos dentro de la iglesia que argumentaban que nada en las escrituras excluido Dios de crear el universo a partir de átomos. En la época de la Ilustración, el conocimiento de los átomos estaba bastante extendido entre la nueva clase científica, pero seguía siendo una idea puramente filosófica, en general.

El trabajo de John Dalton sobre gases

A principios del siglo XIX, John Dalton era un químico, físico y meteorólogo inglés que trabajaba como secretario de la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester. En 1800, la química había experimentado una de las revoluciones intelectuales más dramáticas en milenios cuando se comenzó a aplicar el rigor científico al antiguo estudio de la alquimia, que llegó a llamarse la Revolución Química del siglo XVIII.

Si bien la idea griega antigua de que el agua, el aire, el fuego y la tierra eran los elementos esenciales de toda la materia todavía era considerada por muchos en ese momento, químicos como Antoine Lavoisier sentaron gran parte de las bases de la química moderna durante el siglo XVIII por aislar e identificar algunos de los elementos más importantes de la química, como el hidrógeno y el oxígeno. Aún así, esta comprensión científica de la química y el átomo en el centro de todo estaba todavía en su infancia cuando John Dalton la heredó a principios del siglo XIX.

Las propiedades de los gases fueron de particular interés para Dalton y gran parte de su trabajo más importante gira en torno a su estudio. A partir de 1800, Dalton comenzó a registrar las diferentes presiones de diferentes formas de vapor, que en ese momento se consideraba una sustancia separada del aire atmosférico. De acuerdo aUniverso hoy:

[b] asado en sus observaciones de seis líquidos diferentes, Dalton concluyó que la variación de la presión de vapor para todos los líquidos era equivalente, para la misma variación de temperatura, y el mismo vapor de cualquier presión dada.

También concluyó que todos los fluidos elásticos bajo la misma presión se expanden por igual cuando se aplica calor. Además, observó que para cualquier expansión dada de mercurio (es decir, un aumento de temperatura observado con un termómetro de mercurio), que la correspondiente expansión del aire es proporcionalmente menor, cuanto mayor es la temperatura.

Esto se convirtió en la base [de] la Ley de Dalton (también conocida como la ley de Dalton de las presiones parciales), que establece que en una mezcla de gases que no reaccionan, la presión total ejercida es igual a la suma de las presiones parciales de los gases individuales.

Fue durante este trabajo sobre las propiedades de estos gases que Dalton notó una tendencia peculiar. Descubrió que ciertos gases solo se podían combinar en proporciones específicas para formar ciertos compuestos, incluso cuando dos compuestos diferentes compartían un elemento o elementos en común.

Dalton comenzó a deducir que si un compuesto solo pudiera fabricarse con proporciones específicas de elementos componentes, la única forma en que esto podría funcionar es si las unidades individuales de los elementos componentes se combinaran discretamente en la mezcla en una proporción específica para dar lugar a un compuesto y no otro.

Además, concluyó que si dos elementos pueden producir dos o más compuestos, de la misma manera que el carbono y el oxígeno pueden producir tanto monóxido de carbono como dióxido de carbono, la relación de las masas del segundo elemento dada una masa fija del primer elemento sería inevitablemente reducible a un conjunto pequeño. números.

Esencialmente, si agregar una cierta cantidad de oxígeno al carbono le da monóxido de carbono, obtener dióxido de carbono requiere agregar un múltiplo de la cantidad de oxígeno utilizada para producir el monóxido de carbono, lo que en este ejemplo significaría que necesitaría agregar el doble oxígeno para obtener dióxido de carbono como necesitabas para obtener monóxido de carbono.

Nuevamente, la única forma en que esto podría ser el caso es si las sustancias físicas de carbono y oxígeno que estaba combinando fueran una colección de unidades individuales de carbono y oxígeno que se acoplarían individualmente en proporciones específicas de acuerdo con la cantidad de cada elemento presente.

Estas dos ideas, combinadas con leyes sobre la conservación de la masa y de proporciones definidas, descubiertas por Lavoisier y Joseph Louis Proust, respectivamente, fueron el vínculo esencial entre el átomo griego antiguo de Demócrito y la química moderna. Dalton reconoció esta historia, por lo que llamó átomos a estas unidades elementales.

Modelo atómico de Dalton

Al proponer lo que se conocería como el modelo atómico de Dalton, Dalton describió cinco propiedades esenciales del átomo.

primero, cada elemento puede reducirse a una unidad única e indivisible de sí mismo.

Segundo, cada átomo de un elemento es idéntico a todos los demás átomos de ese elemento.

Tercero, los átomos de diferentes elementos se distinguían por sus pesos atómicos.

Cuarto, los átomos individuales de un elemento se combinan con los átomos individuales de otro elemento para formar compuestos.

Quinto, ningún átomo puede jamás ser destruido o creado en un proceso químico, solo cambia la disposición de los átomos.

Si bien algunos de estos podrían resultar no ser del todo correctos (los isótopos de un elemento, por ejemplo, pueden diferir entre sí e incluso tener propiedades diferentes sin dejar de ser clasificados como el mismo elemento), lo que Dalton describió al comienzo de la El siglo XIX está bastante cerca de nuestra comprensión actual de la materia en el nivel macro.

Cómo se perfeccionó el modelo atómico de Dalton

Durante el próximo siglo, el modelo atómico de Dalton se perfeccionaría a medida que la experimentación adicional mostrara que el átomo no era tan limpio y ordenado como Dalton propuso por primera vez. Marie y Pierre Curie descubrieron que los átomos de ciertos elementos liberaban radiación, lo que no podrían hacer si fueran el material irreductible que describió Dalton.

Posteriormente, se descubriría que los átomos podrían tener una carga electromagnética, positiva o negativa, que llamamos iones. Estos iones indican que los átomos normalmente neutros deben estar formados por una sustancia cargada negativamente directamente proporcional a una sustancia cargada positivamente para que estas dos cargas se cancelen entre sí. Los iones solo podrían explicarse si se interrumpiera este equilibrio, lo que significaba que las sustancias cargadas electromagnéticamente del átomo tenían que ser distintas y separables. El átomo, entonces, no era tan pequeño como parece.

A partir de ahí, obtuvimos el protón, el neutrón y el electrón; el fotón y la constante de Planck; y Albert Einstein, Niels Bohr y otros desentrañando lo que ahora era el modelo atómico muy revisado de John Dalton e introduciendo el extraño mundo de la mecánica cuántica. A partir de ahí, la ciencia deja atrás la estructura atómica ordenada y medible, así como la física, aunque aún no se sabe si Platón tenía razón sobre esos triángulos.


Ver el vídeo: Química y Física: Primeros modelos de átomo Dalton,Thomson,Rutherford, y Bohr (Mayo 2022).


Comentarios:

  1. Trung

    sentimiento raro. que solo los bots viven aquí

  2. Daniachew

    En mi opinión estás equivocado. Escríbeme en PM.

  3. Ferg

    Lo siento, pero no puedo ayudarte. Sé que encontrarás la solución correcta. No se desesperen.

  4. Eurylochus

    Tengo una situación similar. Invitación al foro.



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