Modelo atómico de Dalton

La teoría del átomo

La primera fue formulada en la Grecia Antigua y se extiende hasta la actualidad. Veamos un poco la evolución de esta teoría:

• Demócrito (siglo IV a.c) fue el primer científico que propuso que existía un tipo de partículas indivisibles que formaban la materia, a las cuales denominó átomos (la palabra átomo, en griego, significa indivisible). Sin embargo, en su época, esta teoría no fue tomada en cuenta porque, según Aristóteles, la materia estaba formada solamente por cuatro elementos: tierra, agua, fuego y aire. Lo que desplazó las ideas de Demócrito.
• John Dalton, en el siglo XVIII, sí tuvo en cuenta los avances de Demócrito y propuso su propio modelo atómico. Dalton creía que todos los átomos del mismo elemento son químicos, y que cuando combinamos átomos de distintos elementos, se forman compuestos.
  • Algo muy importante a tener en cuenta sobre este modelo atómico es que, según Dalton, los átomos son indestructibles e indivisibles. En este artículo, nos centraremos en este modelo atómico.
• JJ Thomson introdujo, a principios del siglo XX y por primera vez, el concepto de electrón en su modelo atómico. Esto supuso un gran avance en la química, ya que con esta propuesta los átomos dejaban de ser partículas indivisibles. Además, daba a entender que existían unas subpartículas con cargas negativas.
  • Thomson fue el creador del modelo del budín de pasas, inspirado en la similitud de este postre con la forma en la que se distribuían los electrones en el átomo.
• Unos años más tarde, Rutherford recomendó su modelo atómico, que supuso otro gran avance: tuvo en cuenta que en el núcleo del átomo existían también cargas positivas, a las que denominó protones. Por lo tanto, además de las cargas negativas de los electrones, se incluyeron las cargas positivas. Asimismo, describió el modelo planetario del átomo, que describe cómo los electrones orbitan alrededor del núcleo.
  • No obstante, no consiguió explicar por qué estos protones no eran atraídos por los electrones.
• Posteriormente, Bohr desarrolló la teoría del átomo fundamental, o estacionario. Sugirió que los electrones no solo se encuentran orbitando alrededor del núcleo, sino que estos se encuentran en diferentes capas o niveles energético y que, al pasar de uno a otro, emiten o absorben energía. Estos niveles también tienen subniveles, y pueden alojar una cantidad diferente de electrones.

Ahora que ya sabemos algo sobre la teoría del átomo, o teoría atómica, veamos el modelo atómico de Dalton a profundidad:

Experimentos de Dalton

Dalton llevó a cabo muchos experimentos para llegar a los postulados que formuló. Los principales son los siguientes:

• Combinó varios átomos de distintos elementos, para observarlos y descifrar su estructura y comportamiento. Esto le permitió llegar a la conclusión de la ley de las proporciones múltiples, que explicaremos posteriormente.
• Llevó a cabo experimentos con distintos gases, para poder deducir las características de los átomos que lo forman. Con esto llegó a la conclusión de que los átomos de los gases se mueven aleatoriamente en todas las direcciones.
• También realizó un experimento con una barra de oro, a partir de la cual concluyó que llegaba un punto en el que la barra de oro no podía dividirse más. Gracias a esto, formuló la existencia de los átomos de oro.

Características del modelo atómico de Dalton

A continuación, Dalton intentó explicar brevemente el cambio de estructura en las reacciones químicas. Pensó que los átomos no se dividen durante una reacción, sino que se reorganizan. Las ideas de Dalton supusieron un gran avance en la comprensión de la química y las diferentes reacciones químicas, y nos permiten explorar la forma que los diferentes estados de la materia pueden reaccionar y unirse.

El siguiente gran avance fue el de JJ Thomson, que elaboró un modelo parecido, pero algo más correcto.

Postulados de Dalton

En 1808, John Dalton publicó un libro, titulado A New System of Chemical Philosophy (Un nuevo sistema de filosofía química), en el que proponía una teoría sobre los átomos como forma de resolver un misterio de 2000 años de antigüedad. Este modelo se conoce hoy como el modelo atómico de Dalton.

Los postulados de Dalton son:

• Toda la materia está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles.
• Los átomos de diferentes elementos tienen características diferentes.
• Los átomos de un mismo elemento son completamente idénticos.
• Los compuestos químicos se forman por la combinación de distintos elementos químicos. Estas combinaciones se dan con las relaciones de números enteros más sencillas.
• Los átomos de distintos elementos diferentes tienen masas diferentes.

Dibujo del modelo atómico de Dalton

Veamos ahora la representación gráfica del modelo atómico de Dalton. En este caso, tomaremos como ejemplo los átomos de hidrógeno (H), los átomos de oxígeno (O) y los átomos de nitrógeno (N):

Fig. 2: Representación gráfica del modelo atómico de Dalton del hidrógeno (H), el oxígeno (O) y el nitrógeno (N). Observa que es simplemente una bola, ya que para Dalton el átomo era indivisible.

Limitaciones del modelo atómico de Dalton

A pesar de todo, la teoría de Dalton tenía algunos inconvenientes. Veamos cuáles son:

• El principal problema es que los átomos son divisibles y pueden subdividirse en partículas subatómicas llamadas protones, neutrones y electrones (Dalton afirmaba que los átomos eran indestructibles e indivisibles). La existencia de isótopos también demuestra que los átomos de los mismos elementos pueden diferir en sus masas y densidades.
• Dalton creía que los átomos de elementos diferentes diferían totalmente entre sí. Sin embargo, esto es erróneo. Por ejemplo, tanto los átomos de Argón (Ar) como los de Calcio (Ca) tienen una masa atómica de 40 uma.
• A la hora de formar compuestos químicos, las combinaciones no siempre se producen en las proporciones de números enteros más sencillas. Desde el punto de vista de Dalton, la aplicación de la regla que él llamó “el principio de la mayor simplicidad” requeriría que cualquier hidrocarburo se produjera en sus proporciones de números enteros más simples. Por ejemplo, el metano tendría una proporción de 1C:2H, mientras que el etileno tendría una proporción de 1C:1H. La fórmula real del metano es CH4, mientras que la del etileno es C₂H₄. Además, se descubrió que los compuestos complejos (por ejemplo, C₁₂H₂₂O₁₁₎ no se combinaban según el principio de mayor simplicidad de Dalton.
• Por último, la teoría de Dalton no explicaba la existencia de alótropos y sus diferentes propiedades.