Model atòmic de Dalton

Archiu:A New System of Chemical Philosophy fp.jpg

Varis àtoms i molèculas, basades en el seu model atòmic, que apareixen en el llibre de Dalton titulat A New System of Chemical Philosophy (1808).

El model atòmic de Dalton va ser el primer model atòmic en base científica, propost en varis passos entre 1803 i 1808 per John Dalton, encara que l'autor ho va denominar més pròpiament «la teoria atòmica». El model va permetre aclarir per primera volta per qué els composts químics reaccionaven en proporciones estequiomètriques fixes (Llei de les proporcions constants), i per qué quan dos substàncies reaccionen per a formar dos o més composts diferents, llavors les proporcions d'estes relacions són número entero (Llei de les proporcions múltiples). Ademés, el model aclaria que encara existint una gran varietat de substàncies diferents, estes podien ser explicades en térmens d'una cantitat més be menuda de constituents elementals o d'elements.

Postulats principals de Dalton

Dalton va formular el seu teoria atòmica per mig d'una série de postulats simples:

1. La matèria està formada per partícules molt menudes cridades àtoms, que són indivisibles i no es poden destruir.
2. Els àtoms d'un mateix element són iguals entre sí, tenen la mateixa massa (històricament, Dalton li cridava pes) i iguals propietats (actualment sabem que no és completament cert, ya que dins d'un mateix element pot haver diferents isòtops, el distintiu dels quals siga la cantitat de neutrons en el núcleu, lo que farà canviar la massa atòmica de cada u, i les seues propietats físiques, com la densitat). Els àtoms de diferents elements tenen massa diferent (comparant la massa dels elements en els de el hidrogen, pres com l'unitat, va propondre el concepte de pes atòmic, encara que pel desconeiximent dels isòtops, realment es referia a lo que actualment coneixem com massa atòmica relativa, a on es promedia ponderadamente la massa dels diferents isòtops d'un mateix element).
3. Els àtoms permaneixen sense divisió, aun cuando es combinen en les reaccions químiques.
4. Els composts químics es formen en una reacció química en unir-se àtoms de dos o més elements distints (per eixemple, els àtoms d'hidrogen i oxigen poden combinar-se i formar molèculas d'aigua H₂O).
5. Els àtoms, en combinar-se per a formar composts guarden relacions numèriques simples (per eixemple, en formar-se aigua, la relació és de 2 a 1, dos àtoms d'hidrogen en un àtom d'oxigen).
6. Els àtoms d'elements diferents es poden combinar en proporcions distintes i formar més d'un compost (per eixemple, el compost de dos àtom d'hidrogen i un d'oxigen és aigua H₂O; mentres que el compost de dos àtoms d'hidrogen i dos d'oxigen, dona com resultat un de diferent, el qual és peròxit d'hidrogen H₂O₂, (també conegut com a aigua oxigenada).

Insuficiències del model

L'hipòtesis de John Dalton, que afirmava que els elements en estat gaseós eren monoatómicos i que els àtoms dels elements es combinaven en la menor proporció possible per a formar àtoms dels composts, lo que hui cridem molèculas, va generar algunes dificultats. Per eixemple, Dalton va pensar que la fòrmula del aigua era HO. En conseqüència d'açò es varen realisar càlculs erròneus sobre la massa i pes d'alguns composts bàsics.

En 1805, Gay-Lussac i Alexander von Humboldt varen mostrar que l'aigua estava formada per dos àtoms d'hidrogen i un d'oxigen. En 1811, Amedeo Avogadro va concretar l'exacta composició de l'aigua, basant-se en lo que hui es coneix com llei de Avogadro i l'evidència de l'existència de molècules diatómicas homonucleares. No obstant, estos resultats varen ser ignorats en la seua major part fins a 1860. Açò va ser, en part, per la creència de que els àtoms d'un element no tenien cap afinitat química cap a àtoms del mateix element. Ademés, alguns conceptes de la dissociació de molècules no estaven explicats en la llei de Avogadro.

En 1860, en el Congrés de Karlsruhe sobre masses estables i pesos atòmics, Cannizzaro va reviure les idees de Avogadro i les va usar per a realisar una taula periòdica de pesos atòmics, que tenien prou similitut en els actuals valors. Estos pesos varen ser un important prerrequisito per al descobriment de la Taula periòdica de Dmitri Mendeléyev i Lothar Meyer.

Una atra llimitació del model original de Dalton, és que ignora l'existència de diferents isòtops d'un determinat element, per lo que en realitat poden existir versions llaugerament diferents dels àtoms de cada element, que diferixen entre sí en el número de neutrons, encara que sempre tenen la mateixa cantitat d'electrons i protones, i propietats químiques molt molt propenques, casi indistinguibles.

Ademés que segons Dalton, els àtoms es diferenciaven segons el seu tamany, sent l'àtom més menut el hidrogen.

Finalment, fins a la segona mitat de el XIX no varen aparéixer evidències de que els àtoms anaren divisibles o estigueren a la seua volta constituïts per parts més elementals. Per eixa raó el model de Dalton no va ser qüestionat durant décades, ya que explicava adequadament els fets, si ben el model usualment naixcut per a explicar els composts químics i les regularitat estequiomètriques no podia explicar les regularitat periòdiques en les propietats dels elements químics tal com varen aparéixer en la taula periòdica dels elements de Mendeleiev (açò solament seria explicat pels models que suponien que l'àtom estava format per electrons disposts en capes). El model de Dalton tampoc podia donar conte de les investigacions realisades sobre rajos catódicos, que varen sugerir que els àtoms no eren indivisibles sino que contenien partícules més menudes carregades eléctricamente.