John Dalton
(Eaglesfield, Gran Bretaña, 1766
- Manchester, 1844) Químico y físico británico al que se debe la primera
formulación moderna de la teoría atómica. Pese a recibir una educación precaria
a causa de las penurias económicas, una inagotable curiosidad y afán de
conocimientos le permitió completar su formación y obtener cierto prestigio con
sus primeros trabajos científicos, que versaron sobre los gases y sobre una
enfermedad visual que padeció, posteriormente llamada daltonismo.
John Dalton
Reconocido ya como científico y
con una sólida posición académica, Dalton descubrió la llamada ley de las
proporciones múltiples, que rige el peso de los elementos que intervienen en
una reacción química, y propuso como interpretación de la misma toda una teoría
sobre la constitución de la materia que retomaba el atomismo griego: es el
llamado modelo atómico de Dalton, que, vigente a lo largo de todo el siglo XIX,
posibilitaría importanes avances científicos.
Biografía
Miembro de una familia muy
humilde, en su infancia ayudaba con su hermano a su padre en el trabajo del
campo y en la pequeña tienda familiar donde tejían vestidos, mientras que su
hermana Mary ayudaba a su madre en las tareas de la casa y vendía papel, tinta
y plumas. Aunque su situación económica era bastante precaria, los hermanos
recibieron cierta educación en la escuela cuáquera más cercana, a diferencia de
otros niños de la misma condición.
El maestro de la escuela cuáquera
de Pardshow Hall proporcionó a John Dalton una buena base y le transmitió el
afán por la búsqueda incansable de nuevos conocimientos. Un cuáquero rico,
Elihu Robinson, se convirtió en su mentor y en otra fuente de estímulo hacia
las matemáticas y las ciencias (especialmente la meteorología). Con sólo doce
años de edad, John Dalton abrió una escuela en su localidad natal, Eaglesfield.
Aunque supo manejar los problemas con sus alumnos mayores que él, después de
dos años se vio obligado a abandonar su proyecto debido al bajo salario, y tuvo
que volver a las tareas del campo trabajando para un tío suyo.
John Dalton
En 1781 John Dalton se unió a su
hermano como asistente de George Bewley en su escuela de Kendall. Cuando George
Bewley se retiró, su hermano y él abrieron su propia escuela, donde ofrecían
clases de inglés, latín, griego y francés, además de veintiún temas
relacionados con las matemáticas y las ciencias. Su hermana se trasladó con
ellos para ayudarles en la casa. A pesar de tener unos sesenta alumnos, a veces
se veían obligados a trabajar en tareas auxiliares para mantenerse.
John Gough, el hijo ciego de un
rico comerciante, se hizo amigo de John Dalton y se convirtió en su nuevo
mentor. Le enseñó lenguas, matemáticas y óptica, además de compartir con Dalton
su biblioteca. El interés de Dalton se extendió hacia la neumática, la
astronomía y la geografía, y en 1787 comenzó a obtener ingresos extraordinarios
impartiendo conferencias. También se dirigió a un museo cercano con una oferta
para vender los once volúmenes clasificados de su colección botánica.
Coleccionaba mariposas y estudiaba los caracoles, las garrapatas y los gusanos;
también medía su ingesta de alimentos y la comparaba con los residuos
producidos por el organismo. Al mismo tiempo preparaba su ingreso en la escuela
de medicina, pero su familia lo desanimó por falta de dinero y de confianza en
él.
A la edad de 26 años, Dalton
descubrió que ni él ni su hermano eran capaces de distinguir los colores. Le
regaló a su madre unas medias (que él creía azules) y ella le preguntó
sorprendida por qué le había obsequiado con unas medias moradas, color que no
era apropiado para una mujer cuáquera. Dos años después, en su primer artículo
científico importante, Hechos extraordinarios relativos a la visión de los
colores (1794), John Dalton proporcionaría una descripción científica sobre
este fenómeno, que posteriormente se conocería con el nombre de daltonismo.
Un año antes, en 1793, Dalton
había publicado su primer libro, Observaciones y ensayos meteorológicos, donde
defendía la tesis de que el aire no es una combinación química, sino una mezcla
meramente física de gases. Ese mismo año se trasladó a Manchester como tutor y
profesor de física y matemáticas del New College de esta ciudad, fundado por
los presbiterianos, y cuyo prestigio rivalizaba entonces con el de las
universidades de Oxford y Cambridge. Inmediatamente se inscribió en la
Biblioteca de Manchester y en la Sociedad Literaria y Filosófica, de la que
llegaría a ser secretario y presidente.
Profesor e investigador
Aquellos dos trabajos científicos
le habían proporcionado una cierta notoriedad, y, ya con una situación
económica más holgada, pudo alternar la enseñanza con las investigaciones en el
laboratorio. En 1802, en la memoria titulada Absorción de gases por el agua y
otros líquidos, estableció su ley de las presiones parciales (Ley de Dalton),
según la cual la presión de una mezcla gaseosa equivale a la suma de las
presiones de cada componente. También estableció una relación entre la presión
del vapor y la temperatura. Su interés en los gases se derivaba de su afición a
los estudios meteorológicos: siempre llevaba consigo sus aparatos del tiempo
allí donde fuese, realizando a lo largo de su vida más de doscientas mil
observaciones que anotaba en su diario. Gracias a estas observaciones, su mente
analítica pudo encontrar relaciones numéricas entre los datos.
En 1803 comenzó a formular su
mayor contribución a la ciencia. Se encontraba estudiando la reacción del óxido
nítrico con el oxígeno cuando descubrió que la reacción podía tener lugar con
dos proporciones diferentes: a veces 1:1,7 y otras 1;3,4 (en peso). Ello llevó
a Dalton a establecer la ley de las proporciones múltiples, según la cual, en
una reacción química, los pesos de dos elementos siempre se combinan entre sí
en proporciones de números enteros pequeños; buscando una interpretación a este
fenómeno, comenzó a bosquejar los principios de su teoría atómica.
Los resultados fueron comunicados
oralmente ese mismo año y publicados en 1808 en un libro que es su trabajo más
famoso: Nuevo sistema de filosofía química. En él adoptó la noción de átomo y
estableció los postulados de la teoría constitutiva de la materia que hoy
conocemos como teoría atómica de Dalton; dibujó partículas individuales para
ilustrar las reacciones químicas y publicó su primera lista de pesos atómicos y
símbolos.
John Dalton (retrato de Thomas Phillips, 1835)
No todo el mundo aceptaba la
nueva teoría; en 1810 publicó la segunda parte del Nuevo sistema de filosofía
química, proporcionando nuevas evidencias empíricas. La tercera parte vería la
luz en 1827. Aunque fue miembro de la Real Sociedad desde 1822 y en 1825
recibió la medalla de esta sociedad científica por su trabajo en la teoría
atómica, Dalton siempre se consideró a sí mismo como un docente, y se ganó la
vida dando clases y conferencias hasta 1833, cuando fue premiado con una
pensión civil anual.
El 27 de julio de 1844 falleció
de un ataque al corazón. Según su deseo, tras su muerte se le practicó la
autopsia para determinar la causa de lo que luego se llamaría daltonismo. La
misma demostró que el daltonismo no es un problema del ojo, sino que estaba
causado por alguna deficiencia del poder sensorial. Fue enterrado con honores
de monarca, en un funeral seguido por más de cuatrocientas mil personas,
contraviniendo los principios de los cuáqueros conforme a los que había vivido.
La teoría atómica de Dalton
El concepto de átomo se remonta a
los debates entre los filósofos griegos desarrollados alrededor del siglo VI
a.C. Una de las cuestiones que interesaba a estos pensadores era la naturaleza
de la materia. Se preguntaban si era continua o discontinua, es decir: si fuese
posible partir un pedazo de tiza tantas veces como se quisiera, ¿llegaría a
obtenerse una partícula que ya no pudiera seguir dividiéndose o, por el
contrario, este proceso podría seguir realizándose indefinidamente?
Un defensor del concepto de
partícula última fue el filósofo Demócrito, quien llamó a tales partículas
átomos. En griego, atomos significa "indivisible." Tal debate sobre
las partículas últimas nunca se resolvió; los filósofos griegos no se
planteaban comprobar sus ideas con experimentos. Durante más de veinte siglos,
el concepto de Demócrito quedó archivado como algo de interés secundario entre los
científicos, hasta que la idea renació en la primera década del siglo XIX, de
la mano de John Dalton.
John Dalton no se había propuesto
formular una teoría sobre la constitución de la materia; llegó a ella como
consecuencia de sus investigaciones sobre los gases, y su objetivo no era otro
que explicar los descubrimientos efectuados en las mismas. En su memoria
Absorción de gases por el agua y otros líquidos (1802), había establecido su
conocida ley de las presiones parciales: la presión total ejercida por una
mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de cada uno de sus
componentes.
Una continuación natural de
dichos estudios era investigar la composición de los mismos gases (y
especialmente de los óxidos de nitrógeno, de los compuestos oxigenados del
azufre y del carbono, del metano, etc.). Repetidas experiencias le conducirían
a descubrir la ley de las proporciones múltiples: si en una reacción química se
combinan dos o más elementos y se mantiene constante el peso de uno de ellos,
el peso de los demás varía según relaciones simples expresables en múltiplos
enteros. Dicho de otro modo, las sustancias siempre reaccionan con otras
guardando una relación constante entre sus respectivos pesos; pueden combinarse
en cantidades grandes o pequeñas, pero siempre se mantiene esa misma
proporción.
Para explicar estas relaciones
aritméticas, John Dalton supuso que todo elemento debía de estar formado por
cantidades de materia concretas, las cuales hacían comprensible la existencia
de múltiplos de aquéllas y explicaban que sólo unos valores determinados de sus
pesos intervinieran en una reacción. Retomó así la teoría atómica de Demócrito,
que consideraba la materia formada por partículas indivisibles. La existencia
de espacios interatómicos, por otra parte, justificaba la compresibilidad de
los gases, los cambios de estado y el fenómeno de la dilatación, hechos
inexplicables si no se tenía en cuenta la discontinuidad de la materia.
El 21 de octubre de 1803, Dalton
expuso por primera vez su teoría atómica en una conferencia que pronunció en
Manchester, organizada por la Sociedad Literaria y Filosófica, ante un
auditorio de siete personas. No es de extrañar la falta de público, porque
Dalton no tenía fama de buen orador. Pero su teoría consiguió más divulgación
al publicarla, en 1808, en la primera parte de su obra Nuevo sistema de
filosofía química.
La teoría atómica de Dalton
establecía una serie de postulados fundamentales: los elementos están formados
por átomos, partículas materiales minúsculas que no pueden crearse, destruirse
ni dividirse; todos los átomos de un determinado elemento son idénticos, tanto
en la masa como en sus demás propiedades; los átomos se combinan entre sí en
proporciones simples, expresables en números enteros, para formar "átomos
compuestos" (lo que hoy llamamos moléculas, concepto que sería introducido
por Amadeo Avogadro); todos los "átomos compuestos" de una misma
sustancia son idénticos, tanto en la masa como en sus demás propiedades.
La ley de las proporciones
múltiples y la hipótesis atómica condujo al mismo Dalton al primer intento de
confeccionar un instrumento de utilidad fundamental para la química: una tabla
de masas atómicas, que apareció ya en la primera parte del Nuevo sistema de
filosofía química. Dalton eligió el hidrógeno como patrón para la tabla de
masas atómicas y dio al átomo de ese elemento una masa de 1. Naturalmente,
podría haber elegido cualquier otro elemento y cualquier otro valor para su
masa atómica, pero el hidrógeno era el más ligero de los elementos y el 1 es el
número que permite establecer comparaciones con más facilidad.
La tabla que elaboró Dalton era
incorrecta por dos motivos principales: en primer lugar, desconocía la relación
correcta de combinación de los átomos en una reacción química, y en segundo
lugar, el equipo utilizado en la época para determinar relaciones de masas no
era muy preciso. Como resultado de ello, los valores establecidos resultaron
notablemente inferiores a los reales. Con todo, su tabla fue un primer paso
importante en la determinación de las masas atómicas, y apenas veinte años
después, el químico sueco Jöns Jacob Berzelius fue ya capaz de establecer una
lista de masas atómicas con valores muy similares a los actualmente aceptados.
Considerada como una de las bases
de la ciencia moderna, la teoría atómica de Dalton se revelaría como una
hipótesis extraordinariamente fecunda tanto para la química como para la
física, y mantuvo su vigencia durante casi un siglo. Hubo que esperar al
descubrimiento de las partículas subatómicas (que acabó con el dogma de la
indivisibilidad del átomo) para ver cambios sustanciales en el modelo,
reflejados en las sucesivamente perfeccionadas teorías atómicas de Joseph John
Thomson, Ernest Rutherford y Niels Bohr, ya a principios del siglo XX.
Niños de 4 a 8 años de edad 1.2 mcg
