Teoría atómica de Dalton
La teoría atómica de Dalton (1803-1808) propone que la materia está formada por átomos indivisibles que se combinan en proporciones sencillas.
La teoría atómica de Dalton es la primera teoría científica sobre la estructura de la materia basada en evidencias experimentales. Fue formulada por el químico y meteorólogo inglés John Dalton entre 1803 y 1808, y sostiene que toda la materia está formada por átomos indivisibles e indestructibles, iguales entre sí para un mismo elemento y distintos de los de otros elementos, que se combinan en proporciones sencillas para formar compuestos.
¿Qué es la teoría atómica de Dalton?
La idea de que la materia se compone de partículas diminutas es antigua: los filósofos griegos Leucipo y Demócrito hablaban de átomos («indivisibles») hacia el siglo V a. C., pero era una hipótesis filosófica sin pruebas. Dalton la convirtió en una teoría científica al apoyarse en medidas de masas en las reacciones y en las leyes ponderales ya conocidas. Su exposición más completa apareció en el libro A New System of Chemical Philosophy (1808).
Es el primero de los modelos atómicos de la ciencia moderna, y a menudo se le llama «modelo de la bola de billar»: el átomo es una esfera maciza, indivisible y sin estructura interna.
Los postulados de Dalton
- Toda la materia está formada por átomos, partículas diminutas, indivisibles e indestructibles.
- Los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí, con la misma masa y las mismas propiedades. Los átomos de elementos distintos tienen masas y propiedades diferentes.
- Los compuestos se forman por la unión de átomos de elementos distintos en una proporción fija y sencilla, expresable con números enteros pequeños (1:1, 1:2, 2:3…).
- En una reacción química los átomos se reordenan, pero no se crean, no se destruyen ni se transforman en otros: solo cambian los enlaces entre ellos.
Las leyes que explica
La teoría de Dalton da una explicación sencilla a tres leyes ponderales descubiertas poco antes o por el propio Dalton:
| Ley | Enunciado | Explicación atómica |
|---|---|---|
| Conservación de la masa (Lavoisier, 1789) | La masa total de los reactivos es igual a la de los productos | Los átomos ni se crean ni se destruyen, solo se reordenan |
| Proporciones definidas (Proust, 1799) | Un compuesto contiene siempre los mismos elementos en la misma proporción de masas | Cada molécula tiene siempre el mismo número de átomos de cada clase |
| Proporciones múltiples (Dalton, 1803) | Si dos elementos forman varios compuestos, las masas de uno que se combinan con una masa fija del otro están en relación de números enteros sencillos | Los átomos se combinan en números enteros |
Símbolos y masas atómicas
Dalton representó los elementos con círculos y símbolos propios, y elaboró la primera tabla de masas atómicas relativas, tomando el hidrógeno como unidad. Al suponer que el agua tenía fórmula HO, y no H₂O, cometió errores en varias masas. La confusión entre átomos y moléculas no se aclaró hasta que Avogadro formuló su hipótesis en 1811 y Cannizzaro la defendió en 1860. Los símbolos modernos con letras los introdujo Berzelius. Todo ello desembocó en la tabla periódica, publicada por Mendeléyev en 1869.
Limitaciones: lo que se descubrió después
- El átomo sí es divisible. J. J. Thomson descubrió el electrón en 1897, y Rutherford, en 1911, el núcleo (ver el modelo atómico de Rutherford). Más tarde se vio que el núcleo contiene protones y neutrones.
- Los átomos de un elemento no son todos idénticos. Existen los isótopos, con igual número de protones pero distinto número de neutrones y, por tanto, masa distinta; los identificó Soddy hacia 1913.
- Los átomos pueden transformarse: en las reacciones nucleares un elemento se convierte en otro.
- Los átomos pueden formar iones al ganar o perder electrones, algo que Dalton no contempló.
- No explica los enlaces ni los espectros, ni por qué los átomos se unen.
Pese a todo, para la química cotidiana, donde los átomos se conservan y se reordenan, los postulados 3 y 4 siguen siendo plenamente válidos.
Dalton, el personaje
John Dalton (1766-1844) nació en Eaglesfield, Inglaterra, en una familia humilde de cuáqueros. Fue maestro desde muy joven y registró el tiempo atmosférico durante décadas. En 1794 describió la ceguera a los colores que padecía, que por él se denomina daltonismo. La historia de la química lo reconoce como el padre de la teoría atómica moderna.
Ejercicios resueltos
1. Se queman 12 g de carbono con 32 g de oxígeno y se obtiene dióxido de carbono sin que sobre nada. ¿Qué masa de CO₂ se forma?
Por la conservación de la masa: 12 g + 32 g = 44 g de CO₂.
2. El agua contiene 2 g de hidrógeno y 16 g de oxígeno por cada 18 g de agua. ¿Qué masa de hidrógeno y de oxígeno hay en 36 g de agua?
Ley de las proporciones definidas: 36 g es el doble de 18 g, luego las masas se duplican: 4 g de hidrógeno y 32 g de oxígeno. La proporción H:O es siempre 1:8 en masa.
3. El carbono forma dos óxidos: el CO, con 12 g de C y 16 g de O, y el CO₂, con 12 g de C y 32 g de O. Comprueba la ley de las proporciones múltiples.
Con la misma masa de carbono (12 g), las masas de oxígeno son 16 y 32. Su relación es 16/32 = 1:2, una relación de números enteros sencillos, como predice la ley.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los postulados de la teoría atómica de Dalton?
Que la materia está formada por átomos indivisibles; que los átomos de un elemento son iguales y distintos de los de otros elementos; que los compuestos se forman por combinación de átomos en proporciones enteras sencillas; y que en las reacciones los átomos se reordenan sin crearse ni destruirse.
¿Por qué se llama modelo de la bola de billar?
Porque representa el átomo como una esfera maciza, compacta e indivisible, sin partes internas, igual que una bola de billar.
¿Qué errores tenía la teoría de Dalton?
Consideraba los átomos indivisibles e idénticos para cada elemento. Hoy se sabe que tienen partículas subatómicas y que existen isótopos. Tampoco distinguía entre átomos y moléculas, y asignó fórmulas erróneas, como HO al agua.
¿Qué ley propuso el propio Dalton?
La ley de las proporciones múltiples (1803), que relaciona las masas con que dos elementos forman varios compuestos distintos. También formuló la ley de las presiones parciales de los gases.
¿En qué se diferencia del modelo de Thomson?
Dalton propone un átomo indivisible; Thomson, que descubrió el electrón, lo describe como una esfera positiva con electrones incrustados, o sea, con estructura interna.
Referencias
- Dalton, J. (1808). A New System of Chemical Philosophy. Manchester.
- Chang, R. y Goldsby, K. Química. McGraw-Hill.
- Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E. Química: la ciencia central. Pearson.
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Equipo de Conceptualia. (2023). «Teoría atómica de Dalton». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/teoria-atomica-de-dalton/
