Avances en el atomismo durante el siglo XIX

En el presente post se resume el proceso histórico a través del que diversos científicos, químicos en este caso, fueron estableciendo la naturaleza atómica de la materia y la forma cómo los átomos de los elementos más básicos se unen unos con otros para formar materiales más complejos. Para finales del siglo XIX, cuando se creó la “tabla periódica de los elementos” por parte del ruso Dmitri Mendeléyev, y en parte también por el alemán Julius Lothar Meyer, existían microscopios bastante eficientes, pero gran parte de la teoría atómica de la materia se formuló por intuiciones, deducciones y experimentos diversos. La existencia de átomos no fue generalmente aceptada por los científicos, sin embargo, hasta los primeros años del siglo XX

Avances en el atomismo durante el siglo XIX
Jöns Berzelius, el químico sueco al que ya se ha hecho mención, que también se apoyó en la obra de Volta, como Davy y otros, se adscribió con interés a las ideas atomistas de Dalton y llegó a establecer una tabla con los pesos atómicos de los cuarenta elementos que se conocían en la época (1). Estudió experimentalmente las proporciones en que se combinan distintos elementos entre sí y en 1816, según indica Gribbin, (Página 306) había analizado 2.000 componentes diferentes. Como ocurre a menudo en la ciencia, las contribuciones de unos son confirmadas y perfeccionadas por otros. Berzelius se apoyó en las ideas de Dalton pero sus experimentos y mediciones confirmaron y consolidaron las afirmaciones de este autor. Gay-Lussac, previamente, en 1809, había publicado que los gases se combinan en proporciones simples de volumen. Por ejemplo, dos volúmenes de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno para producir un volumen de agua.

El italiano Avogadro (1776-1856) había anunciado también antes que Berzelius hiciera sus cálculos, en 1811, que a una temperatura dada, el mismo volumen de cualquier gas contiene el mismo número de partículas. Ambos, Avogadro y Gay-Lussac, utilizaron los términos de moléculas y átomos, indistintamente.

A lo largo de siglo las ideas sobre la composición interna de los gases y de la materia en general, con distinción de los distintos elementos existentes en nuestro mundo, se fueron perfeccionando de la mano de estudiosos y científicos diversos. Como tantas veces ha ocurrido en el avance de los conocimientos sobre la naturaleza de nuestro universo, primero han surgido hipótesis y experimentos mentales de la mano de personajes notables, siendo después los experimentos físicos y las mediciones los que las han confirmado.

En 1815, por ejemplo, el químico británico, William Prout (1785-1850), sugirió que los pesos atómicos de todos los elementos eran múltiplos exactos del peso atómico del hidrógeno. El alemán, Friedrich Wöhler (1800-1882), también químico, dio los primeros pasos para la creación de la química orgánica, la química de los seres vivos, predominantemente basada en el carbono. El inglés Edward Frankland (1825-1899) explicó en 1852 el concepto de “valencia”, o capacidad de los átomos de un elemento determinado para combinarse con otros átomos. Algo más adelante, hacia 1858, el inglés Archiblad Couper (1831-1892) y el alemán Friedrich August Kekulé (1829-1896) introdujeron el concepto de “enlace” que completaba el anterior de “valencia”. El hidrógeno, por ejemplo, tiene valencia 1 porque puede formar un enlace con otro átomo, y el oxígeno tiene valencia 2 porque puede formar dos enlaces.

El italiano Stanislao Cannizaro (1826-1910) publicó un pequeño artículo en 1858 en el que señaló la diferencia fundamental entre átomo y molécula, lo cual permitió aclarar mucho las concepciones atomistas existentes en la época y seguir avanzando en la explicación de los componentes elementales de la materia.

En 1860, el químico inglés John Newlands (1837-1898) y el francés Alexander Béguyer de Chancourtois (1820-1886) dieron pasos por separado para explicar que los elementos se ordenan según sus pesos atómicos, existiendo una pauta que se repite y unos pesos atómicos que son múltiplos del peso atómico del hidrógeno.

El alemán Julius Lothar Meyer (1830-1895), y sobre todo el ruso, Dimitriv Mendeléiev, hacia 1870, fueron los responsables de la “tabla periódica” de los elementos químicos.

De la mano de científicos dedicados a la química quedó bastante bien establecida a lo largo del siglo XIX la naturaleza atómica de la materia, siendo sorprendente que a primeros del siglo XX existieran científicos como Wilhem Ostwald (1853-1932) e incluso el mismo Ernst Mach (1838-1916) que no admitieran la existencia de los átomos y que los considerarán sólo como algo hipotético para explicar las propiedades observadas en los elementos químicos.

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(1) Ver John Gribbin, Historia de la Ciencia. !543 -2001,, Crítica, Barcelona, 2003

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Doctor Ingeniero del ICAI y Catedrático de Economía Aplicada, Adolfo Castilla es también Licenciado en Económicas por la Universidad Autónoma de Madrid, Licenciado en Informática por la Universidad Politécnica de Madrid, MBA por Wharton School, Master en Ingeniería de Sistemas e Investigación Operativa por Moore School (Universidad de Pennsylvania). En la actualidad es asimismo Presidente de AESPLAN, Presidente del Capítulo Español de la World Future Society, Miembro del Alto Consejo Consultivo del Instituto de la Ingeniería de España, Profesor de Dirección Estratégica de la Empresa en CEPADE y en la Universidad Antonio de Nebrija.

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