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Contenido principal

Teoría atómica de Dalton

Los postulados de la teoría atómica de Dalton: ¿qué cosas seguimos usando hoy en día y qué hemos aprendido desde Dalton?

Puntos más importantes

  • La teoría atómica de Dalton fue el primer intento completo para describir toda la materia en términos de los átomos y sus propiedades.
  • Dalton basó su teoría en la ley de la conservación de la masa y la ley de la composición constante.
  • La primera parte de su teoría establece que toda la materia está hecha de átomos, que son indivisibles.
  • La segunda parte de su teoría establece que todos los átomos de un elemento dado son idénticos en masa y en propiedades.
  • La tercera parte de su teoría establece que los compuestos son combinaciones de dos o más tipos diferentes de átomos.
  • La cuarta parte de su teoría establece que una reacción química es un reordenamiento de átomos.
  • Partes de su teoría tuvieron que ser modificadas con base en el descubrimiento de las partículas subatómicas y los isótopos.

Los químicos hacen preguntas

La química está llena de preguntas sin responder. Una de las primeras preguntas que la gente se ha estado haciendo desde tiempos inmemoriales es ¿de qué está hecho el mundo?
Es decir, si ampliáramos ~100000000000 veces —¡once ceros!— nuestra visión de la piel de la punta de tu dedo, ¿qué veríamos? ¿El panorama sería distinto si ampliáramos nuestra visión de, digamos, una manzana? Si luego cortáramos la manzana en pedazos más y más delgados con un cuchillo imaginario, ¿llegaríamos a un punto en el que no pudiéramos cortar más? ¿Cómo se verían esos pedazos? ¿Mantendrían las propiedades de la manzana?
Las respuestas a estas preguntas son fundamentales para la química moderna, y los químicos no se pusieron de acuerdo en las respuestas hasta hace unos cientos de años. Gracias a científicos como John Dalton, los químicos modernos piensan el mundo en términos de átomos. Aun si no podemos ver los átomos a simple vista, las propiedades de la materia tales como el color, la fase (es decir, sólido, líquido, gaseoso) e incluso el olor vienen de interacciones a nivel atómico. En este artículo discutiremos la teoría atómica de John Dalton, que fue el primer intento completo de describir toda la materia en términos de los átomos y sus propiedades.

Las bases de la teoría de Dalton

Dalton basó su teoría en dos leyes: la ley de la conservación de masa y la ley de la composición constante.
La ley de la conservación de masa establece que, en un sistema cerrado, la materia no se crea ni se destruye. Esto significa que si tenemos una reacción química, la cantidad de cada elemento debe ser la misma en los materiales de partida y en los productos. ¡Usamos la ley de la conservación de masa cada vez que balanceamos ecuaciones!
La red cristalina del cloruro de sodio muestra los iones de sodio y cloro en una razón 1:1.
Un químico piensa en la sal de mesa como iones de sodio y cloro dispuestos en una estructura de red cristalina. Crédito de la imagen: "Imagen de sal" por OpenStax Anatomy and Physiology (Anatomía y fisiología OpenStax), CC-BY-NC-SA 4.0.
La ley de la composición constante establece que un compuesto puro siempre tendrá la misma proporción de los mismos elementos. Por ejemplo, la sal de mesa, cuya fórmula química es start text, N, a, C, l, end text, contiene la misma proporción de los elementos sodio y cloro sin importar cuánta sal tienes o de dónde viene dicha sal. Si fuéramos a combinar un poco de sodio metálico con cloro gaseoso —que no recomiendo hacer en casa—, podríamos hacer más sal de mesa, que tendría la misma composición.
Verificación de conceptos: un científico de principios de los 1700 capaz de viajar en el tiempo decide hacer el siguiente experimento: toma una muestra de 10 gramos de etanol (start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, H, end text) y la quema en presencia de oxigeno en un vaso de precipitados abierto. Después de que ocurre la reacción, el vaso está vacío. ¿Acaso este resultado viola la ley de la conservación de masa?

La teoría atómica de Dalton

Parte 1: toda la materia está hecha de átomos

Dalton hipotetizó que la ley de la conservación de masa y la ley de las proporciones constantes podían explicarse con el concepto de átomo. Propuso que toda la materia está hecha de pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos, que imaginó como "partículas sólidas, masivas, duras, impenetrables y en movimiento".
Es importante observar que, ya que Dalton no tenía los instrumentos necesarios para ver o experimentar con átomos individuales, no tuvo ningún indicio sobre si estos pudieran tener estructura interna. Podemos visualizar el átomo de Dalton como una pieza en un kit de modelado molecular, donde se representan los diferentes elementos con esferas de distintos tamaños y colores. Mientras que este es un modelo útil para algunas aplicaciones, ahora sabemos que los átomos están lejos de ser esferas sólidas.

Parte 2: todos los átomos de un elemento dado son idénticos en masa y en propiedades

Dalton propuso que cada uno de los átomos de un elemento, como el oro, es idéntico a cualquier otro átomo de ese elemento. También observó que los átomos de un elemento difieren de los átomos de los demás elementos. En la actualidad, todavía sabemos que este hecho es verdadero en su mayor parte. Un átomo de sodio es diferente de un átomo de carbono. Los elementos pueden compartir similares puntos de ebullición, puntos de fusión y electronegatividades, pero no existen dos elementos con exactamente el mismo conjunto de propiedades.
Fotografía de un kit de modelado molecular que incluye múltiples tipos de esferas plásticas de diferentes colores, que representan elementos, y palillos de plástico, que representan "enlaces".
Un kit básico de modelado molecular, que incluye átomos esféricos de diferentes tamaños y colores que pueden conectarse por palillos que representan enlaces químicos. Crédito de la imagen: "Fotografía de un kit de modelado" por Sonia, tomada de Wikimedia Commons, CC-BY 3.0.

Parte 3: los compuestos son combinaciones de dos o más tipos de átomos

En la tercera parte su teoría atómica, Dalton propuso que los compuestos son combinaciones de dos o más tipos diferentes de átomos. Un ejemplo de tales compuestos es la sal de mesa, que es una combinación de dos elementos distintos, con propiedades físicas y químicas únicas. El primero, el sodio, es un metal altamente reactivo; el segundo, el cloro, es un gas tóxico. Cuando reaccionan, sus átomos se combinan en una razón 1:1 para formar cristales de start text, N, a, C, l, end text, que podemos espolvorear sobre nuestra comida.
Ya que los átomos son indivisibles, siempre se combinarán en razones sencillas de números enteros. Por lo tanto, no tendría sentido escribir una fórmula como start text, N, a, end text, start subscript, 0, point, 5, end subscript, start text, C, l, end text, start subscript, 0, point, 5, end subscript, pues ¡no puedes tener medio átomo!

Parte 4: una reacción química es un reordenamiento de átomos

En la cuarta y última parte de su teoría, Dalton sugirió que las reacciones químicas no crean ni destruyen átomos, simplemente los reordenan. Usando de nuevo la sal de mesa como ejemplo, cuando el sodio se combina con el cloro para hacer sal, ambos, el sodio y el cloro, siguen existiendo. Simplemente se reordenan para formar un nuevo compuesto.

¿Qué hemos aprendido desde que Dalton propuso su teoría?

La respuesta corta: ¡un montón! Por ejemplo, ahora sabemos que los átomos no son indivisibles —como lo establece la primera parte de la teoría de Dalton— porque están compuestos de protones, neutrones y electrones. La imagen actual de un átomo es muy diferente del la partícula "sólida y masiva" de Dalton. De hecho, los experimentos de Ernest Rutherford, Hans Geiger y Ernest Marsden mostraron que los átomos se componen mayoritariamente de espacio vacío.
Imagen del seleniuro de tungsteno
La microscopía electrónica de barrido y transmisión (STEM, por sus siglas en inglés) nos permite ver a nivel atómico la estructura del seleniuro de tungsteno, WSestart subscript, 2, end subscript. Crédito de la imagen: "Imagen STEM" por Kazu Suenaga et al., tomada de Wikimedia Commons, CC BY 4.0.
La segunda parte de la teoría de Dalton tuvo que ser modificada después de que experimentos de espectroscopía de masas demostraron que átomos del mismo elemento pueden tener diferentes masas, debido a que el número de neutrones puede variar para distintos isótopos de dicho elemento. Para más sobre isótopos, puedes mirar este video sobre el número atómico, el número másico y los isótopos.
A pesar de sus deficiencias, la teoría atómica de Dalton sigue siendo en su mayor parte verdadera, y conforma el marco teórico de la química moderna. ¡Los científicos incluso han desarrollado la tecnología para ver el mundo a nivel atómico!

Resumen

  • La teoría atómica de Dalton fue el primer intento completo de describir toda la materia en términos de los átomos y sus propiedades.
  • Dalton basó su teoría en la ley de la conservación de masa y la ley de la composición constante.
  • La primera parte de su teoría establece que toda la materia está hecha de átomos, que son indivisibles.
  • La segunda parte de su teoría establece que todos los átomos de un elemento dado son idénticos en masa y en propiedades.
  • La tercera parte de su teoría establece que los compuestos son combinaciones de dos o más diferentes clases de átomos.
  • La cuarta parte de su teoría establece que una reacción química es un reordenamiento de átomos.
  • Partes de su teoría tuvieron que ser modificadas con base en la existencia de las partículas subatómicas y los isótopos.

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  • Avatar blobby green style para el usuario alexis  huaringa
    me gustaria un video acerca al tema. seria mas didacticoo... tomenlo de referencia v:v
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  • Avatar duskpin ultimate style para el usuario Tomás
    si se tiene en cuenta que el espacio en el universo que antes se llamaba etér y ahora se sabe que esta inundado de diferentes gases. esto a su vez demustra que hay un manto gigantesco de atomos. ahora ya diciendo esto viene mi pregunta los agujeros negros y agujeros de gusano (que son robturas del espacio-tiempo) no son la demostracion de que la teoria de la conservacion de masa esta errada? y otra mas si se probo la existencia de la anti materia o materia negra, eso tambien dacuenta de que la materia si se puede destruir cierto?.
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  • Avatar blobby green style para el usuario Rolando Pérez
    me puedes dar la cita apa de esta información
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  • Avatar marcimus pink style para el usuario Chachico
    Cómo que hay vacío en los átomos? D:
    Alguien explíqueme eso por favooor :(
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  • Avatar leafers seedling style para el usuario HugoRxRx
    si no lo van a poner en español. por lo menos un audio
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  • Avatar leaf red style para el usuario alejandra
    ayuda no entiendo nada por favor ?
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  • Avatar blobby green style para el usuario Jafet Pastor
    ¿Quien es el autor del articulo?, lo necesito para una ficha bibliográfica xd
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  • Avatar piceratops seed style para el usuario ain.mar
    como se puede poner la aplicación en espanyol en el iphone??
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  • Avatar aqualine ultimate style para el usuario emilio jimenez
    ¿Quien fue el primer intento completo de describir todas las materias?
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  • Avatar starky tree style para el usuario Angel Cabañas
    ¿Alguien podria explicarme mas a detalle la ley de la conservacion de las masa?
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