Modelo atómico de Dalton

jhon dalton

El modelo atómico de Dalton fue el primer intento de describir toda la materia en términos de átomos y sus propiedades científicamente. La idea de los átomos fue inventada por dos filósofos griegos, Demócrito y Leucipo en el siglo quinto antes de Cristo. La palabra griega ατoμoν (átomo) significa indivisible porque creía que los átomos no podían romperse en pedazos más pequeños.

Hoy en día, sabemos que los átomos están formados por un núcleo cargado positivamente en el centro rodeado de electrones cargados negativamente . Sin embargo, en el pasado, antes de que se entendiera correctamente la estructura del átomo, los científicos idearon muchos modelosimágenes diferentes para describir el aspecto de los átomos.

atomo

JOHN DALTON 

Fecha de vida: 1766-1844 

Modelo atómico presentado en : 1803

Apodo para su modelo:  Modelo de bola de billar

John Dalton (6 de septiembre de 1766 – 27 de julio de 1844) fue un químico, físico y naturalista inglés. Es mejor conocido por proponer la teoría atómica moderna también llamado modelo atómico de Dalton y por su investigación sobre el daltonismo, que el padecía y que le provocaba un defecto visual relativo a la percepción de los colores.

Aunque tiene dos siglos de antigüedad ya la teoría de Dalton sigue siendo válida en el pensamiento químico moderno.

Dalton tomó la idea de la divisibilidad de la materia para explicar la naturaleza de los átomos. Estudió cuidadosamente las leyes de las combinaciones químicas  y llegó a una conclusión sobre las características de los átomos. Que son las siguientes.

Parte 1: Toda la materia está hecha de átomos.

Dalton planteó la hipótesis de que la ley de conservación de la masa y la ley de proporciones definidas podrían explicarse utilizando la idea de los átomos. Él propuso que toda la materia está hecha de pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos, que él imaginó como «partículas sólidas, macizas, duras, impenetrables y móviles».
Es importante tener en cuenta que dado que Dalton no tenía los instrumentos necesarios para ver o experimentar con átomos individuales, no tenía ninguna idea de si podían tener alguna estructura interna. Podríamos visualizar el átomo de Dalton como una pieza en un kit de modelado molecular, donde los diferentes elementos son esferas de diferentes tamaños y colores. Si bien este es un modelo práctico 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 propiedades.

Dalton propuso que cada átomo de un elemento, como el oro, es igual que cualquier otro átomo de ese elemento. También señaló que los átomos de un elemento difieren de los átomos de todos los demás elementos. Hoy en día, todavía sabemos que esto es cierto en su mayoría. Un átomo de sodio es diferente de un átomo de carbono. Los elementos pueden compartir algunos puntos de ebullición, puntos de fusión y electronegatividades similares, pero no hay dos elementos que tengan el mismo conjunto exacto de propiedades.
Imagen de un kit de modelado molecular que incluye múltiples tipos de esferas de plástico en diferentes colores que representan elementos y «uniones» de plástico tipo palo.
Un kit de modelado molecular básico, que incluye átomos esféricos de diferente tamaño y color que se pueden conectar mediante palos para representar enlaces químicos. Crédito de la imagen: «Foto del kit de modelado»por Sonia en Wikimedia Commons, CC-BY 3.0

Parte 3: Los compuestos son combinaciones de dos o más tipos diferentes de átomos.

En la tercera parte de la teoría atómica de Dalton, propuso que los compuestos son combinaciones de dos o más tipos diferentes de átomos. Un ejemplo de tal compuesto es la sal de mesa. La sal de mesa es una combinación de dos elementos separados 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, los átomos se combinan en una proporción de 1: 1 para formar cristales blancos deN, a, C, l, que podemos espolvorear sobre nuestra comida.
Como los átomos son indivisibles, siempre se combinarán en proporciones simples de números enteros. Por lo tanto, no tendría sentido escribir una fórmula comoN, a, subíndice inicial, 0, punto, 5, subíndice final, C, l, subíndice inicial, 0, punto, 5, subíndice final ¡Porque no puedes tener la mitad de un átomo!

Parte 4: Una reacción química es un reordenamiento de los átomos.

En la cuarta y última parte de la teoría atómica de Dalton, sugirió que las reacciones químicas no destruyen ni crean átomos. Ellos simplemente reorganizaron los átomos. Usando nuestro ejemplo de sal nuevamente, cuando el sodio se combina con el cloro para producir sal, todavía existen los átomos de sodio y de cloro. Simplemente se reorganizan para formar un nuevo compuesto.

¿En que consiste el modelo atómico de dalton?

Se basa en los 4 principales postulados de dalton (no todos son ciertos) sobre su teoría atómica en la actualidad. Debido a los descubrimientos de partículas sub atómicas.

Características y postulados de la teoría atómica de Dalton

1) Toda la materia está hecha de átomos. Los átomos son indivisibles e indestructibles.

2) Todos los átomos de un elemento en particular son similares en todos los aspectos , ya sea en sus propiedades físicas o químicas.

3) Los compuestos están formados por una combinación de dos o más tipos diferentes de átomos.

4) Una reacción química es una reorganización de átomos.

Descripción del modelo atómico de Dalton

El modelo atómico de Dalton parte de una serie de postulados y dos leyes para poder explicar la constitución de todas las cosas. Retomando la idea ya antigua del átomo. Específicamente, la ofrecida por el filósofo de la Naturaleza: Demócrito.

Su contribución particular resultó en fundamentar este punto de vista de manera científica. Propiamente, a partir de la ciencia moderna. Por lo que la adecuó a los conocimientos ya adquiridos y probados empíricamente.

Explicación del modelo atómico de Dalton

El modelo atómico de Dalton tiene 4 momentos en su teoría. A partir del primero se inicia con dos leyes fundamentales a partir de la que se deducen los primeros 3 postulados que tocaremos en el siguiente apartado. Luego, de estos se deducen el 4to apartado, para su segundo momento. En el tercer momento se deduce el 5to postulado y, en el cuarto momento, su 6to postulado.

Teoría del modelo atómico de Dalton

Esta no es más que el resultado de los postulados que sobre la misma se aceptan y hemos abordado anteriormente. Pero, también, es en un primer momento sus generaciones. Veamos cómo Dalton puso en juego cada uno de ellos para dar una explicación satisfactoria que perdura en la historia hasta hoy.

Partiendo de la hipótesis planteada por el mismo de la ley de conservación de la masa y la ley de proporciones definidas, se obtienen los primeros tres postulados. Ahora, poniéndolos en juego, se obtuvo el cuarto postulado. Ya aquí, lo que hizo fue proponer de los anteriores postulados el 5to y demostrarlo. Y, por último, obtuvo el 6to postulado.

Esquema del modelo atómico de Dalton

Esquema del modelo atómico de Dalton

Consta de dos leyes: la de conservación de la masa y ley de proporciones estequiometrias fijas. Y, seis postulados que se satisfacen entre sí, estos son: Son iguales entre sí los átomos pertenecientes a un mismo elemento. Todo compuesto se forma de la combinación de al menos 2 átomos distintos.

La reacción química es un re-configuración de los átomos. Toda la materia está formada por átomos. Su estructura mínima. Cada átomo es indivisible e indestructible. Los átomos pertenecientes a distintos elementos, no son iguales en nada. Es decir, se excluyen sus propiedades.

Postulados del modelo atómico de Dalton

Postulados del modelo atómico de Dalton

Toda la materia está hecha de átomos. Esto quiere decir que todas las cosas, desde lo más grande hasta lo diminuto está hecho de átomos. Incluso los elementos. Normalmente, se suelen englobar como macro y microcosmos los conjuntos en que se separa la realidad.

Cada átomo es indivisible e indestructible. Esta idea la tomo directamente desde los antiguos estudios de los griegos. Precisamente, Demócrito. Así pues, como todo lo que existe tiene átomos, sería tonto suponer que no haya estos en cualquier condición.

Los átomos, según pertenezca a un mismo elemento, son iguales en todo. Esto aplica tanto para sus dimensiones, es decir, anchura, altura y finura, como, para su masa, peso, funcionalidad, entre otras cosas. De aquí podría extraerse el siguiente postulado: Si el átomo pertenece a un elemento, no será igual a los de otro elemento.

Todo compuesto está formado por la combinación de al menos 2 o más tipos de átomos diferentes. Esto quiere decir, que de un mismo átomo no surge algo que sea distinto a una especie de agregado de átomos, por más combinaciones que se intenten.

Por último, una reacción química no es más que una re-organización de átomos. Es decir, estas no son más que el resultado de unión, separación o reorganización de átomos que da lugar algo nuevo. Pero, vale aclarar, es sólo una re-configuración a partir de los átomos que se tienen. No hay “átomos nuevos” sino lo que ya se tiene.

Aportaciones del modelo atómico de Dalton

En su momento este modelo permitió aclarar por vez primera la razón de porqué las sustancias químicas reaccionaban en proporciones estequiometrias fijas (o definidas). También da cuenta del porqué la formación de dos o más compuestos diferentes a partir de mismas sustancias dadas. Y, además, lo más revolucionario, explicó cada sustancia a partir de sus constitutivos fundamentales, los átomos.

Es muy importante recordar que las ciencias estaban naciendo formalmente en Europa a finales del siglo XVIII. Aunque después fuera superada cada una de las diversas aportaciones de los más diversos científicos, es importante recalcar lo siguiente. El modelo atómico de Dalton explicó el grueso de la química del siglo XVIII y XIX, por lo menos a inicios de este.

Limitaciones del modelo atómico de Dalton

Limitaciones del modelo atómico de Dalton

Claramente todo nuestro conocimiento está limitado por los avances que se hagan. Así pues, el modelo de Dalton no menos lo estaba. Así pues, no pudo obtener una mayor profundidad en el conocimiento del átomo como la aportada en el siglo XX. Como, por ejemplo, el hecho de que no es lo más diminuto, sino que están conformados de protones, neutrones y electrones.

Sin querer ser tan próximos a nosotros. El modelo de Dalton no tuvo una mayor perspectiva porque apenas se conocían unos pocos elementos y mínima características suyas, incluso, de manera deficiente. Por lo que algunas de sus fallas derivan de la mala información recibida.

Errores del modelo atómico de Dalton

John Dalton pensaba que los átomos siempre permanecían individuales. Por lo que, desde su teoría, sería erróneo deducir la posibilidad de que los mismos puedan ser encontrados a manera de moléculas. También, creyendo que todo compuesto no era más que la unión entre al menos dos átomos distintos, dedujo que la configuración del agua era HO y no H2O.

Por último, sus herramientas eran aún muy primitivas respecto a las actuales. Por lo que se dedujeron, gracias a la misma, cálculos erróneos. Como, por ejemplo, el hecho de que el valor del oxígeno fuera de 5,5.

Imágenes del modelo atómico de dalton

En base a todas sus observaciones, Dalton propuso su modelo de átomo. se lo conoce también como el modelo de bola de billar . Definió un átomo como una estructura esférica, ya que los conceptos de núcleo atómico y electrones eran desconocidos en ese momento. ¡Si le pidieras a Dalton que dibujara el diagrama de un átomo, simplemente dibujaría un círculo!

modelo de dalton
Imagen de modelo de dalton

Más tarde, trató de simbolizar los átomos, y se convirtió en uno de los primeros científicos en asignar tales símbolos. Dio un símbolo específico a cada átomo, aquí algunos de sus esbozos.

dalton modelo

Historia de la teoría atómica de Dalton

Aunque el concepto del átomo se remonta a las ideas de Demócrito, el meteorólogo y químico inglés John Dalton formuló la primera descripción moderna del mismo como el componente fundamental de las estructuras químicas. Dalton desarrolló la ley de proporciones múltiples (presentada por primera vez en 1803) al estudiar y ampliar las obras de Antoine Lavoisier y Joseph Proust.

Proust había estudiado los óxidos de estaño y encontró que sus masas eran 88,1% de estaño y 11,9% de oxígeno o 78,7% de estaño y 21,3% de oxígeno (estos eran óxido de estaño (II) y dióxido de estaño, respectivamente). Dalton observó a partir de estos porcentajes que 100 g de estaño se combinarán con 13,5 g o 27 g de oxígeno; 13.5 y 27 forman una proporción de 1: 2. Dalton descubrió que una teoría atómica de la materia podría explicar elegantemente este patrón común en química: en el caso de los óxidos de estaño de Proust, un átomo de estaño se combinará con uno o dos átomos de oxígeno.

Dalton también creía que la teoría atómica podría explicar por qué el agua absorbía diferentes gases en diferentes proporciones: por ejemplo, encontró que el agua absorbía el dióxido de carbono mucho mejor que el nitrógeno. Dalton planteó la hipótesis de que esto se debía a las diferencias en la masa y complejidad de las partículas respectivas de los gases. De hecho, las moléculas de dióxido de carbono (CO 2 ) son más pesadas y más grandes que las moléculas de nitrógeno (N 2 ).

Dalton propuso que cada elemento químico está compuesto de átomos de un tipo único y único, y aunque no pueden ser alterados o destruidos por medios químicos, pueden combinarse para formar estructuras más complejas (compuestos químicos). Dado que Dalton llegó a sus conclusiones mediante la experimentación y el examen de los resultados de manera empírica, esto marcó la primera teoría verdaderamente científica del átomo.

Bases para la teoría de Dalton.

Dalton basó su teoría en dos leyes: la ley de conservación de la masa y la ley de composición constante.
La ley de conservación de la masa dice que la materia no se crea ni se destruye en un sistema cerrado. Eso 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 conservación de la masa cada vez que equilibramos ecuaciones!
Estructura de atomo de sal
Un químico piensa en la sal de mesa como iones de sodio y cloruro dispuestos en una estructura de celosía de cristal. Crédito de la imagen: «Imagen de sal» por OpenStax Anatomy and Physiology, CC-BY-NC-SA 4.0 .
La ley de la composición constante dice que un compuesto puro siempre tendrá la misma proporción de los mismos elementos. Por ejemplo, la sal de mesa, que tiene la fórmula molecular.N, a, C, l, contiene las mismas proporciones de los elementos sodio y cloro, independientemente de la cantidad de sal que tenga o de dónde provenga. Si combináramos un poco de sodio metálico y gas de cloro, algo que no recomendaría en casa, podríamos hacer más sal de mesa, que tendrá la misma composición.
Verificación de conceptos: un científico que viaja en el tiempo desde principios del siglo XVIII decide realizar el siguiente experimento: toma una muestra de etanol de 10 gramos (C, H, subíndice inicial, 3, subíndice final, C, H, subíndice inicial, 2, subíndice final, O, H) y lo quema en presencia de oxígeno en un vaso abierto. Una vez terminada la reacción, el vaso de precipitados está vacío. ¿Viola este resultado la ley de conservación de la masa?

Defectos científicos:

El principal defecto en la teoría de Dalton, es decir, la existencia de moléculas y átomos, fue corregido en principio en 1811 por Amedeo Avogadro. Avogadro propuso que volúmenes iguales de dos gases cualesquiera, a temperatura y presión iguales, contienen números iguales de moléculas. En otras palabras, la masa de las partículas de un gas no afecta el volumen que ocupa.

La ley de Avogadro le permitió deducir la naturaleza diatómica de numerosos gases al estudiar los volúmenes a los que reaccionaban. Por lo tanto, Avogadro pudo ofrecer estimaciones más precisas de la masa atómica de oxígeno y varios otros elementos, e hizo una clara distinción entre moléculas y átomos. Por desgracia, estos y otros descubrimientos contradijeron y refinaron las teorías de Dalton.

Por ejemplo, desde entonces los científicos han descubierto que el átomo, que alguna vez se pensó que era la parte más pequeña de la materia, de hecho puede subdividirse en partículas elementales incluso más pequeñas. Y mientras que Dalton concibió como átomos como una entidad única sin separación entre cargas positivas, negativas y neutrales, los experimentos posteriores de JJ Thomson , Ernest Rutherford y Neils Bohr revelaron una estructura más compleja para el átomo.

Estas teorías fueron luego validadas por observaciones hechas con el microscopio electrónico. También sabemos que el peso atómico es un producto de la estructura de los propios átomos. Por lo tanto, el Modelo Atómico de Dalton, en su forma más pura, ahora solo se considera válido para las reacciones químicas. Sin embargo, esto no disminuye la contribución de Dalton a la ciencia moderna.

Resumen del modelo atómico de dalton

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

Año propuesto del modelo atómico de Dalton

Año del modelo atómico de Dalton

El modelo atómico de Dalton fue propuesto y modificado en lo sucesivo, entre 1803 y 1807, a los 37 años de su creador. A propósito, fue considerado “bola de billar”, debido a la conclusión que establecía que los átomos eran esferas sólidas y duras. De allí, las diversas explicaciones se dieron con bolas de madera lo cual reafirmó su apodo.

Modelo atómico de dalton maqueta

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dalton maqueta

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