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El origen de la teoría atómica

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El origen de la teoría atómica
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Presentación

Tradicionalmente se afirma que el fundador de la escuela atomista fue el filósofo Leucipo. Sabemos muy poco de su vida, tan poco que se ha llegado a afirmar que quizá nunca existió. Sea como fuere, quien verdaderamente dio cuerpo a la teoría atomista fue Demócrito. ¿Cómo surgió la teoría?

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Contenido

En tiempos de Demócrito, allá por el siglo V a.C., las distintas escuelas filosóficas se encontraban divididas básicamente en dos: la que consideraba que todo está en permanente cambio y que, por tanto, nada permanece constante; y la que afirmaba que la realidad en su conjunto es estática y que, aunque pueda parecer lo contrario, en el fondo nada cambia nunca. Heráclito se llamó el filósofo que defendió la primera teoría y Parménides quien defendió la opuesta. La teoría de Parménides nos recuerda a ese principio fundamental de la física que dice que "la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma", es decir, que en el fondo la realidad siempre es la misma. ¿Quiere esto decir que la ciencia moderna le viene a dar la razón? Quizá, de hecho los razonamientos de nuestro buen filósofo resultaban difíciles de rebatir, así que era complicado rechazar sus teorías. Sin embargo, había algo en esta teoría que costaba aceptar: si la realidad siempre es la misma, ¿por qué parece lo contrario? ¿Acaso no vemos que Heráclito tiene razón y que en cada instante todo es distinto de como era antes? Hasta nuestro cuerpo está cambiando constantemente aunque no nos demos cuenta.

Ya vemos que el asunto no era, ni es, fácil. Para compaginar los argumentos lógicos de Parménides con la realidad permanentemente cambiante que percibimos, Leucipo y Demócrito defendieron la existencia de un número infinito de unidades indivisibles que llamaron "átomos". Según ellos, los átomos son tan pequeños que no los podemos percibir, pero tienen distintos tamaños y formas. Además, estas partículas están en continuo movimiento en el vacío, por lo que se producen choques entre ellos. De estas colisiones surgieron los cuatro elementos básicos -agua, aire, tierra y fuego- que, según los griegos, dan lugar a todo lo demás. Con la teoría de los átomos, Leucipo y Demócrito podían explicar los continuos cambios que percibimos -los choques de los átomos producen estos cambios- aceptando a la vez la teoría de Parménides de que el ser de las cosas es siempre el mismo -los átomos son este ser invariable-.

La solución de los atomistas fue ingeniosa, si bien no era del todo original -¿no hemos dicho que todo se transforma?- Leucipo y Demócrito se basaron en las teorías de otros filósofos como Anaxágoras y Pitágoras. Finalmente, ¿qué pasó con la teoría? Aunque tuvo seguidores como Epicuro y Lucrecio, con Aristóteles las investigaciones científicas se desarrollaron por otros derroteros. El surgimiento de la ciencia experimental en el siglo XVI recuperó a los atomistas y a sus teorías, que acabaron desarrollándose en el siglo XX.

Primeros años del siglo XIX

En los primeros años del siglo XIX, John Dalton desarrolló su modelo atómico, en la que proponía que cada elemento químico estaba compuesto por átomos iguales y exclusivos, y que aunque eran indivisibles e indestructibles, se podían asociar para formar estructuras más complejas (los compuestos químicos). Esta teoría tuvo diversos precedentes.

El primero fue la ley de conservación de la masa, formulada por Antoine Lavoisier en 1789, que afirma que la masa total en una reacción química permanece constante. Esta ley le sugirió a Dalton la idea de que la materia era indestructible.

1799

El segundo fue la ley de las proporciones definidas. Enunciada por el químico francés Joseph Louis Proust en 1799, afirma que, en un compuesto, los elementos que lo conforman se combinan en proporciones de masa definidas y características del compuesto.

Dalton estudió y amplió el trabajo de Proust para desarrollar la ley de las proporciones múltiples: cuando dos elementos se combinan para originar diferentes compuestos, dada una cantidad fija de uno de ellos, las diferentes cantidades del otro se combinan con dicha cantidad fija para dar como producto los compuestos, están en relación de números enteros sencillos.

1803

En 1803, Dalton publicó su primera lista de pesos atómicos relativos para cierta cantidad de sustancias. Esto, unido a su rudimentario material, hizo que su tabla fuese muy poco precisa. Por ejemplo, creía que los átomos de oxígeno eran 5,5 veces más pesados que los átomos de hidrógeno, porque en el agua midió 5,5 gramos de oxígeno por cada gramo de hidrógeno y creía que la fórmula del agua era HO (en realidad, un átomo de oxígeno es 16 veces más pesado que un átomo de hidrógeno).

La ley de Avogadro

La ley de Avogadro le permitió deducir la naturaleza diatómica de numerosos gases, estudiando los volúmenes en los que reaccionaban. Por ejemplo: el hecho de que dos litros de hidrógeno reaccionasen con un litro de oxígeno para producir dos litros de vapor de agua (a presión y temperatura constantes), significaba que una única molécula de oxígeno se divide en dos para formar dos partículas de agua. De esta forma, Avogadro podía calcular estimaciones más exactas de la masa atómica del oxígeno y de otros elementos, y estableció la distinción entre moléculas y átomos.

Movimiento browniano

En 1784, el botánico británico Robert Brown, observó que las partículas de polvo que flotaban en el agua se movían al azar sin ninguna razón aparente. En 1905, Albert Einstein tenía la teoría de que este movimiento browniano lo causaban las moléculas de agua que "bombardeaban" constantemente las partículas, y desarrolló un modelo matemático hipotético para describirlo.El físico francés Jean Perrin demostró experimentalmente este modelo en 1911, proporcionando además la validación a la teoría de partículas (y por extensión, a la teoría atómica).

Fuentes y Enlaces de Interés

  • Galindo, A. y Pascual P.: Mecánica cuántica, Ed. Eudema, Barcelona, 1989, ISBN 84-7754-042-X.
  • de la Peña, Luis (2006). Introducción a la mecánica cuántica (3 edición). México DF: Fondo de Cultura Económica. ISBN 968-16-7856-7.

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