Modelo Atómico de Dalton: Características, Teorías y Más

La noción del átomo como la presentó el filósofo griego Demócrito no fue compartida por muchos científicos a lo largo de los siglos. Pero en el año de 1804, se dio a conocer el modelo atómico de Dalton, con base en las teorías de los Atomistas griegos, que fue aceptado.

 

El Modelo Atómico de Dalton

Luego del pensamiento atomista y de las ideas filosóficas griegas, transcurrieron alrededor de 2 mil años hasta que una nueva teoría atómica se diera conocer al mundo científico. Su origen estuvo en las investigaciones de John Dalton, quien fue físico, químico y meteorólogo de nacionalidad británica y fue el propulsor de la primera teoría atómica moderna.

Podría decirse que Dalton era lo que se llamaba un científico completo, porque sus estudios no se limitaban a la física, por el contrario, también ha tenido gran reconocimiento por sus investigaciones sobre la imposibilidad de poder apreciar colores por el ojo humano, condición que, gracias a él, hoy se conoce como Daltonismo.

Su modelo atómico fue conocido con el nombre de modelo de la bola de billar y se presentó en el año 1804. Dalton era un investigador científico y su modelo fue el producto al que llegó luego de las conclusiones que fueron el resultado de múltiples experimentos que efectuó con gases. Fue el precursor de teorías como el Modelo Atómico de Rutherford.

Teniendo como asidero las conclusiones y los efectos de sus trabajos, Dalton pudo probar que los átomos de los que hablaban los griegos verdaderamente existían, cuestión que la Teoría Atómica de Demócrito solo había esbozado, pudiendo establecer la primera teoría con base científica de la existencia del átomo en la historia de la física moderna.

Principios básicos del modelo atómico de Dalton

El modelo atómico de Dalton fue el primer intento visualizado del mecanismo, conformación y situación de los átomos, concebido entre los años 1803 y 1807, John Dalton en primer lugar le dio el nombre de teoría atómica y en función de ella, realizó las siguientes premisas:

Modelo Atómico de Dalton

Primer postulado

Determinó que toda la materia está conformada por partículas elementales, llamadas átomos, y no pueden ni ser divididas, ni destruirse. Tampoco podían crearse ni cambiar en una reacción química.

Segundo postulado

Los átomos que componen un elemento cualquiera son idénticos entre sí, no sólo en su peso, sino en otras características. Por ello, todos los átomos de oxígeno son absolutamente iguales. En cambio, los átomos de elementos distintos se diferencian entre sí por su peso. Gracias a éste postulado surgió el conocimiento del peso atómico relativo, por medio de la comparación de distintos átomos con el de hidrógeno, que según Dalton era el más simple.

Tercer postulado

Los átomos no pueden ser objeto de divisiones, no importa el tipo de actuación química que se verifique sobre ellos. La combinación de átomos iguales o distintos dará origen a compuestos o sustancias más complejas, pero siempre partiendo del átomo como unidad mínima fundamental de la materia.

Cuarto postulado

La combinación de los átomos entre sí, para conformar compuestos, revelará siempre una relación que puede expresarse en números simples y completos. Jamás en fracciones, ya que los átomos no pueden dividirse. Eso es lo que ocurre con el oxígeno, que se forma por dos átomos iguales (O2), o con el agua, que son dos iguales y uno distinto (H2O).

Quinto postulado

Al combinar en cantidades distintas los átomos de elementos aleatorios se puede formar numerosos compuestos distinto entre sí. Esta es la única forma en que se puede explicar que, partiendo de un número finito de átomos, se haya construido toda la materia del universo. Para ejemplificar esta idea, un átomo de carbono y dos de oxígeno formarán un compuesto (CO2), pero uno solo de cada elemento formará otro compuesto diferente (CO).

Sexto postulado

Todos los compuestos químicos se conforman cuando se unen los átomos de dos o más elementos diferentes, de forma constante y sencilla. Pero, según la teoría de Dalton, los átomos de un mismo elemento no exhiben inicialmente ninguna afinidad entre sí, sólo en presencia de átomos distintos.

Las leyes de Dalton

Como consecuencia de estos postulados, se formularon las siguientes leyes:

  • Toda la materia está compuesta por átomos.
  • Absolutamente todo lo que se conoce está compuesto por átomos, tanto en la tierra como en el universo conocido. Cada uno de los elementos está compuesto por átomos.
  • Los átomos son indivisibles e indestructibles.
  • Los átomos son las partículas más pequeñas que la materia.
  • Todos los átomos de un elemento determinado son idénticos.
  • En un elemento específico, todos sus átomos tienen la misma masa y las mismas características.
  • Los átomos de diferentes elementos varían en masa y propiedades.
  • Cada elemento está compuesto de átomos de características y masa diferentes.
  • Los compuestos están compuestos por una combinación de dos o más clases distintas de átomos.
  • Un compuesto específico siempre tiene las mismas clases de átomos combinados y en las mismas proporciones.
  • Una reacción química es una reorganización de átomos.
  • Las reacciones químicas son el producto de una separación, unión o reorganización de átomos. Pero, los átomos de un elemento jamás se convierten en átomos de otro elemento como consecuencia de una reacción química.

Consideraciones adicionales del Modelo Atómico de Dalton

Junto con la creación de los principios básicos antes enumerados, Dalton planteó que los átomos de dos elementos que se relacionan entre sí para constituir moléculas, respetan la Ley de Conservación de la Masa. Esto quiere decir que  la cantidad y los tipos de átomos que se encuentran en una molécula son iguales a la cantidad y clases de átomos de los elementos utilizados en la reacción química.

Modelo Atómico de Dalton

Otra relevante afirmación de esta teoría fue la Ley de Proporciones Múltiples, según la cual cuando se conjugan dos  átomos de dos elementos, la conjugación sólo puede darse de acuerdo a una relación de números enteros como 1:1, 2:1, 2:2, y así sucesivamente. Si se toma como ejemplo el agua, se puede observar que el H2O se combina en la proporción 2:1, lo que quiere decir que tiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Por ello, no es posible que una proporción distinta de esos elementos pueda ser utilizada para que se produzca agua. No es posible que se produzca agua empleando 3 átomos de hidrógeno y dos de oxígeno (3:2).

Dalton pudo crear igualmente una “Tabla de pesos atómicos” y utilizando los datos de esa tabla, pudo colocar los elementos en una disposición determinada por el peso de sus elementos, a partir de una comparación con el hidrógeno, que es el elemento más liviano, que es el primero de su tabla y posee el número atómico de 1.

El modelo de bola de billar

Una consecuencia de tener la idea de que los átomos eran las partículas más chicas de la materia fue poder imaginarlas como esferas sólidas y duras, por lo que numerosas de sus representaciones las hizo con modelos elaborados con esferas de madera, gracias a lo cual recibió la denominación de modelo de bola de billar.

La cadena de razonamiento de la teoría de Dalton pudo hacer que se explicaran de manera científicamente satisfactoria dos leyes: la Ley de las proporciones constantes, de acuerdo a la cual la proporcionalidad es fija entre sustancias que reaccionan, y la Ley de las proporciones múltiples, de acuerdo a la cual las proporciones entre sustancias que reaccionan siempre lo harán en números enteros.

A través de esta formulación también fue posible explicar la existencia de numerosas sustancias elementales, partiendo de un conjunto finito de partículas constituyentes. Posteriormente fue mejorado con la teoría de Rutherford y el Modelo Atómico de Bohr

El modelo atómico de Dalton se trata de un modelo combinatorio esencialmente sencillo, que pudo dar una dilucidación a casi toda la química de su época y con él se fundó el asiento para el desarrollo y las innovaciones futuras en el campo de la química y en varios campos más de las ciencias.

Los Experimentos de Dalton

Al contrario de los Atomistas, quienes sólo utilizaron su lógica para conceptualizar el átomo, Dalton fundamentó sus aseveraciones en un gran número de experimentos que probaron la existencia de los átomos, realizado absolutamente desde la perspectiva de la química. Varios de los que fueron más conocidos fueron:

Efectuó experimentos con materia en estado gaseoso, observando los efectos de la presión de ese estado de la materia, arribando a la conclusión de que los átomos de los que están compuestas las materias gaseosas están en un ininterrumpido movimiento fortuito.

Algunos de sus experimentos estuvieron basados en una mezcla de elementos para elaborar moléculas de compuestos, cuyos resultados le permitieron aseverar que un compuesto determinado siempre estará conformado por los mismos elementos en las mismas proporciones y siguiendo su Ley de las Proporciones Múltiples.

Aceptación del Modelo Atómico de Dalton

La teoría atómica de Dalton tuvo una gran aceptación por múltiples científicos de su tiempo sin que se requiriera mucho tiempo para ello y se convirtió en el basamento de algunas secciones de la teoría atómica de hoy.

 

Aunque hoy también los científicos conocen que los átomos no son las partículas más chicas de la materia, ya que, como es conocido, los átomos contienen varias clases de partículas más chicas, como protones, neutrones y electrones. La teoría de Dalton se erigió inmediatamente como la base teórica para fundamentar la química.

Limitaciones y Errores en la Teoría de Dalton

Dalton tenía la hipótesis de que los átomos de todos los elementos se mantenían individuales, debido a lo cual no fue capaz de darse cuenta de que en algunos elementos los átomos existen en moléculas, como es el caso del oxígeno puro que existe como O2, es decir, una molécula del mismo elemento con dos átomos de oxígeno.

Igualmente fue errada su idea de que el compuesto más sencillo entre dos elementos es constantemente un átomo de cada uno. Error que lo llevó a deducir que la expresión del agua era HO en lugar de H2O.

El hecho de que el equipo que utilizara para hacer sus experimentos era muy básico, condujo a que Dalton llegara a varias conclusiones erradas. En sus inicios le concedió al oxígeno un valor de 5.5, lo que significa que era 5.5 veces más voluminoso que el átomo de hidrógeno, que fue el que utilizó como su referencia. Sin embargo, pudo hacer las correcciones de esos valores años después, otorgándole al oxígeno un valor de 7, a pesar de que otros investigadores de su tiempo le concedían el valor de 8 al oxígeno.

Impacto de la Teoría de Dalton

Es cierto que la teoría atómica actual ha llegado a niveles que eran indescriptibles hace algunos años, pero la genialidad de Dalton es que los principios esenciales de su teoría aún tienen vigencia en ciertos aspectos. No obstante, hoy es sabido que los átomos pueden ser separados por medio de reacciones a nivel nuclear, pero ello no quiere decir que no siga siendo válida la afirmación de Dalton de que no se pueden separar por medio de reacciones químicas.

 

Además, hoy también se conoce que no todos los átomos de un mismo elemento poseen la misma masa, ya que se ha podido demostrar que existen los isótopos, que son átomos con neutrones adicionales, y que tienen una masa mayor aun cuando se trate del mismo elemento.

Biografía de Dalton

John Dalton nació en Inglaterra, el 6 de septiembre de 1766, su familia era humilde y su primera educación la tuvo de sus progenitores y de una escuela en su pueblo. Debido a sus orígenes y a la condición económica de su familia, tuvo que comenzar a trabajar a la edad de 10 años sirviendo en una casa, aunque también se afirma que empezó a dar enseñanza en una escuela a la edad de 12 años y que a los 14 llegó a ser experto en latín.

Dalton continuo impartiendo clases y recibiendo instrucción informal de instructores de la zona en la que vivía, y cuando llegó a los 27 años de edad recibió el nombramiento de profesor de matemáticas y filosofía natural en una pequeña universidad de Manchester, puesto en el que continuó por 7 años, hasta que tomo la decisión de convertirse en tutor privado de esas mismas materias.

Contribuciones Científicas

Sin lugar a dudas, entre sus contribuciones más relevantes se encuentra su teoría sobre el Átomo, pero John Dalton realizó estudios y experimentos en:

  • Meteorología.
  • Mediciones de las alturas de las montañas.
  • Ceguera a los colores, condición que fue denominada luego como Daltonismo en su honor.
  • Algunas Leyes relacionadas con los gases.

Y realizó otras muchas publicaciones de sus trabajos sobre temas menores, como lo relacionado con color del cielo e incluso sobre la gramática inglesa.

Dalton fue un hombre de carácter reservado y nunca contrajo matrimonio. Se dedicó exclusivamente a sus investigaciones, tuvo una vida modesta y sin mucho alboroto. En los años 1837 y 1838 sufrió de ataques de los que resultó que se quedó mudo, pero eso no le impidió seguir investigando, hasta el año de su muerte, en 1844.

 


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