La teoria atomica – cioè la convinzione che tutta la materia sia composta da minuscoli elementi indivisibili – ha radici molto profonde. Inizialmente, la teoria è apparsa in migliaia di anni fa in testi greci e indiani come idea filosofica. Tuttavia, non è stato abbracciato scientificamente fino al 19 ° secolo, quando un approccio basato sull’evidenza ha iniziato a rivelare come appariva il modello atomico.

Fu in questo periodo che John Dalton, un chimico, meteorologo e fisico inglese, iniziò una serie di esperimenti che culmineranno nel proporre la teoria delle composizioni atomiche – che in seguito sarebbe conosciuta come Teoria atomica di Dalton – che sarebbe diventata uno dei capisaldi della fisica e della chimica moderna.

Oltre a creare un modello per le interazioni atomiche, John Dalton è anche accreditato con lo sviluppo di leggi per capire come funzionano i gas. Col tempo, questo lo avrebbe portato a concludere cose su come gli atomi interagivano, il peso degli atomi e a progettare leggi che stabiliscano la teoria atomica come disciplina scientifica.

Leggi del gas di Dalton:

Dalton ha presentato la sua teoria degli atomi come risultato della sua ricerca sui gas. Ciò iniziò nel 1800, quando Dalton divenne segretario della Manchester Literary and Philosophical Society. Mentre era lì, Dalton iniziò a presentare una serie di saggi che delineavano i suoi esperimenti sulla costituzione di gas misti, inclusa la pressione del vapore e di altri vapori a diverse temperature, sull’evaporazione. e sulla dilatazione termica dei gas.

Nei suoi saggi, Dalton ha descritto esperimenti in cui ha cercato di accertare la pressione del vapore in vari punti tra 0 e 100 °C (32 e 212 °F). Sulla base delle sue osservazioni di sei diversi liquidi, Dalton concluse che la variazione della pressione di vapore per tutti i liquidi era equivalente, per la stessa variazione di temperatura e lo stesso vapore di una data pressione.

Ha anche concluso che tutti i fluidi elastici sotto la stessa pressione si espandono allo stesso modo quando viene applicato calore. Inoltre, ha osservato che per ogni data espansione di mercurio (cioè notato aumento della temperatura utilizzando un termometro a mercurio), che la corrispondente espansione dell’aria è proporzionalmente inferiore, maggiore è la temperatura va.

Questa è diventata la base come Legge di Dalton (aka. Legge di Dalton delle pressioni parziali), che affermava che in una miscela di gas non reagenti, la pressione totale esercitata è uguale alla somma delle pressioni parziali dei singoli gas.

Teoria atomica di Dalton:

Nel corso di questa ricerca sui gas, Dalton ha anche scoperto che alcuni gas potevano essere combinati solo in determinate proporzioni, anche se due composti diversi condividevano lo stesso elemento o gruppo di elementi comuni.

Questi esperimenti costruito su due teorie che erano emerse verso la fine del 18 ° secolo, che si occupava di reazioni chimiche. La prima era la legge di conservazione della massa, formulata da Antoine Lavoisier nel 1789, che afferma che la massa totale in una reazione chimica rimane costante – cioè che i reagenti hanno la stessa massa dei prodotti.

La seconda era la legge delle proporzioni definite, provata per la prima volta dal chimico francese Joseph Louis Proust nel 1799. Questa legge afferma che se un composto viene suddiviso nei suoi elementi costitutivi, le masse dei costituenti avranno sempre le stesse proporzioni, indipendentemente dalla quantità o dalla fonte della sostanza originale.

Studiando queste leggi e basandosi su di esse, Dalton sviluppò la sua legge di proporzioni multiple. Questa legge afferma che se due elementi possono essere combinati per formare un numero di possibili composti, allora i rapporti delle masse del secondo elemento, che si combinano con una massa fissa del primo elemento, saranno rapporti di piccoli numeri interi.

In altre parole, gli elementi si combinano a livello atomico in rapporti fissi che naturalmente differiscono in base ai composti combinati, a causa dei loro pesi atomici unici. I risultati sono diventati la base delle Leggi atomiche di Dalton o Modello, che si concentra su cinque teoremi di base. T

Lo stato che gli elementi, nel loro stato più puro, sono costituiti di particelle chiamate atomi; che gli atomi di un determinato elemento sono tutti uguali, fino all’ultimo atomo; che gli atomi di elementi diversi, può essere raccontata a parte dal loro pesi atomici; che gli atomi di elementi si uniscono per formare composti chimici; e che gli atomi non possono essere né creata o distrutta in una reazione chimica, solo il raggruppamento cambiano mai.

Dalton riteneva anche che la teoria atomica potesse spiegare perché l’acqua assorbisse gas diversi in proporzioni diverse – ad esempio, scoprì che l’acqua assorbiva l’anidride carbonica molto meglio di quanto assorbisse l’azoto. Dalton ipotizzò che ciò fosse dovuto alle differenze di massa e complessità delle rispettive particelle dei gas.

In effetti, è stata proprio questa osservazione che si crede sia la prima volta che Dalton ha accennato alla presunta esistenza degli atomi. Nel documento che affrontava l’assorbimento di gas nell’acqua, che fu pubblicato per la prima volta nel 1805, scrisse:

“Perché l’acqua non ammette la sua massa di ogni tipo di gas allo stesso modo? Questa domanda ho debitamente considerato, e anche se non sono in grado di soddisfarmi completamente sono quasi convinto che la circostanza dipende dal peso e dal numero delle particelle ultime dei diversi gas.”

Dalton ha proposto che ogni elemento chimico è composto da atomi di un singolo tipo unico, e sebbene non possano essere alterati o distrutti con mezzi chimici, possono combinarsi per formare strutture più complesse (cioè composti chimici). Questo segnò la prima teoria veramente scientifica dell’atomo, dal momento che Dalton raggiunse le sue conclusioni sperimentando e esaminando i risultati in modo empirico.

Dalton e pesi atomici:

Dalton ha anche iniziato a studiare i pesi atomici in base ai rapporti di massa in cui si combinavano, con l’atomo di idrogeno preso come standard. Tuttavia, Dalton era limitato dalla crudezza dei suoi strumenti di laboratorio e dal fatto che non concepiva che gli atomi di alcuni elementi esistessero in forma molecolare, come l’ossigeno puro (O2).

Credeva anche che il composto più semplice tra due elementi qualsiasi fosse sempre un atomo ciascuno. Questo è stato meglio illustrato nel modo in cui pensava che la formula chimica per l’acqua fosse HO, non H2O.

Nel 1803, Dalton presentò oralmente la sua prima lista di pesi atomici relativi per un certo numero di sostanze. Questo documento è stato pubblicato nel 1805, ma non ha discusso esattamente come ha ottenuto queste cifre. Nel 1807, il suo metodo fu rivelato dal suo conoscente Thomas Thomson, nella terza edizione del libro di testo di Thomson, A System of Chemistry. Infine, Dalton pubblicò un resoconto completo nel suo libro di testo, A New System of Chemical Philosophy, nel 1808 e nel 1810.

Difetti scientifici:

Il difetto principale nella teoria di Dalton – cioè l’esistenza di molecole e atomi – fu successivamente corretta in linea di principio nel 1811 da Amedeo Avogadro. Avogadro ha proposto che volumi uguali di due gas qualsiasi, a parità di temperatura e pressione, contengano un numero uguale di molecole. In altre parole, la massa delle particelle di un gas non influisce sul volume che occupa.

La legge di Avogadro gli permise di dedurre la natura biatomica di numerosi gas studiando i volumi a cui reagivano. Così, Avogadro è stato in grado di offrire stime più accurate della massa atomica dell’ossigeno e di vari altri elementi, e ha fatto una chiara distinzione tra molecole e atomi. Ahimè, queste e altre scoperte contraddicevano e perfezionavano le teorie di Dalton.

Ad esempio, gli scienziati hanno scoperto che l’atomo – una volta pensato per essere la parte più piccola della materia – può in realtà essere suddiviso in particelle elementari ancora più piccole. E mentre Dalton concepiva gli atomi come una singola entità senza separazione tra cariche positive, negative e neutre, gli esperimenti successivi di J.J. Thomson, Ernest Rutherford e Neils Bohr rivelarono una struttura più complessa all’atomo.

Queste teorie sono state successivamente convalidate da osservazioni fatte con il microscopio elettronico. Sappiamo anche che il peso atomico è un prodotto della struttura degli atomi stessi. Quindi, il modello atomico di Dalton, nella sua forma più pura, è ora considerato valido solo per le reazioni chimiche. Tuttavia, questo non diminuisce il contributo di Dalton alla scienza moderna.

Prima del suo tempo, l’atomo era poco più di un costrutto filosofico tramandato dall’antichità classica. Il lavoro rivoluzionario di Dalton non solo ha reso la teoria una realtà, ma ha portato a molte altre scoperte, come la teoria della relatività di Einstein e la teoria quantistica di Planck – due campi di studio che costituiscono la base della nostra moderna comprensione del cosmo.

Abbiamo scritto molti articoli interessanti sulla teoria atomica qui a Universe today. Eccone uno sul numero di atomi nell’universo, Quali sono le parti dell’atomo?, Chi era Democrito?, Il modello atomico di Bohr, e qual è il modello di pudding di prugne?

Se vuoi saperne di più sul modello di Dalton, consulta l’articolo della Central Queensland University sul modello atomico di Dalton.

Astronomia Cast ha registrato molti episodi interessanti sul tema. Check them out-Episodio 138: Meccanica quantistica, Episodio 378: Rutherford e atomi, e Episodio 392: Il modello standard-Intro.