La teoria atomica di Dalton

Il concetto di atomo è un concetto molto antico che risale al 400 a.C. quando Democrito formulò le prime idee fondamentali sulla teoria atomica. Dalton riprese le idee di Democrito, conferendogli valore scientifico.

La teoria atomica di Dalton si aggancia a due leggi fondamentali che sono state formulate da Lavoisier e Proust, rispettivamematernte nel 1783 e nel 1799.

Legge della conservazione della massa di Lavoisier: Lavoisier, studiando i fenomeni chimici, concluse che in natura, come nei processi artificiali, nulla si crea né si distrugge, e quindi la quantità di materia di partenza è uguale alla quantità di materia finale.

Ossia, in una reazione chimica, la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti.

Esempio: consideriamo la reazione di combustione del legno che produce cenere. Di primo acchito potremmo pensare che la quantità di legno di partenza che abbiamo utilizzato è diversa dalla quantità di cenere che abbiamo ottenuto. Nella realtà, la quantità di legno di partenza e dell'aria consumata è uguale alla somma delle masse delle ceneri, del fumo e di tutti gli altri prodotti della combustione.

Legge delle proporzioni definite o della costanza della composizione di Proust: quando due o più elementi formano un composto le quantità che reagiscono sono in rapporto definito e costante.

La legge delle proporzioni definite spiega come il rapporto di combinazione dei reagenti rimane invariato.

Esempio: l'acqua è composta dall' 88,8% di ossigeno e dall' 11,2% di idrogeno. Questo significa che ho bisogno di 88,8 g di ossigeno e 11,2 g di idrogeno per ottenere 100 g di acqua. Supponiamo di far reagire, invece che 11,2 g di idrogeno, 15 g di idrogeno con 88,8 g di ossigeno. Dalla reazione otterremo sempre 100 g di acqua, con la differenza che 3,8 g di idrogeno non hanno reagito e sono rimasti in eccesso.

A partire da queste leggi, Dalton formulò la teoria atomica:

1. tutti gli elementi sono costituiti da particelle piccolissime che sono gli atomi;
2. tutti gli atomi di un elemento sono uguali ed hanno uguale massa, mentre atomi di elementi diversi hanno massa diversa;
3. nelle reazioni chimiche gli atomi conservano la propria identità, ossia conservano le proprie caratteristiche. Gli atomi si uniscono e si dividono, ma non vengono né creati, né distrutti, né vengono convertiti in atomi diversi (questo conferma la legge della conservazione della massa);
4. gli atomi di elementi diversi si combinano a formare composti. In un composto gli atomi si uniscono in rapporti costanti (questo conferma la legge delle proporzioni definite: se il rapporto tra gli atomi di un composto è fisso, lo sarà anche il rapporto delle rispettive masse).

1.2 LA LEGGE DELLE PROPORZIONI MULTIPLE DI DALTON

La legge delle proporzioni multiple nasce dall'osservazione, da parte di Dalton, del fatto che due elementi possono combinarsi a dare più composti stando tra loro in rapporti facilmente esprimibili. Ossia, quando due elementi si combinano tra loro per dare due o più composti, le quantità in peso di uno che si combinano con una quantità fissa dell'altro, stanno tra loro in rapporti semplici esprimibili mediante numeri interi piccoli. Questa legge è strettamente correlata al punto 3 sopracitato della teoria atomica di Dalton, secondo cui gli atomi si combinano in rapporti diversi mantenendo la propria identità.

Procediamo con alcuni esempi:

Consideriamo i due composti metano e propino che sono costituiti da carbonio e idrogeno, ma in proporzioni differenti.

Per ottenere 100 g di propino abbiamo bisogno di 90 g di carbonio e 10 g di idrogeno. Per ottenere 100 g di metano abbiamo invece bisogno di 74,87 g di carbonio e 25,13 g di idrogeno. La composizione percentuale di questi due composti è differente.

Se volessimo produrre metano a partire da 10 g di idrogeno, quanto carbonio dovremmo utilizzare? Con una semplice proporzione otteniamo:

25,13 : 74,87 = 10 : x

x = 29,79 g di carbonio per produrre metano

Pertanto la stessa quantità di idrogeno (10 g) richiede 90 g di carbonio per produrre il propino e 29,79 g di carbonio per produrre metano. Facendo il rapporto tra le due masse (29,79/90) osserviamo che il rapporto è di 1 : 3, ossia la quantità di carbonio necessaria per produrre il propino è circa tre volte tanto la quantità di carbonio necessaria per produrre metano; a conferma di ciò, gli atomi di carbonio contenuti nella molecola di propino sono il triplo di quelli contenuti nel metano.

La stessa cosa vale per l'anidride carbonica e il monossido di carbonio. Questi due composti sono costituiti da carbonio e ossigeno ma in proporzioni diverse. Il numero degli atomi di carbonio presente nell'anidride carbonica (

) è il doppio del numero di atomi di carbonio presente nel monossido di carbonio (CO).

(Le immagini sono tratte da Wikipedia)

Potrebbero interessarti

• La composizione della materia
• Gli isotopi
• Il modello atomico di Thompson e di Rutherford
• Il modello atomico di Bohr
• Il principio di indeterminazione di Heisenberg
• Gli orbitali
• Metodi di separazione
• Configurazione elettronica
• Tavola periodica degli elementi
• La mole
• La legge di Gay-Lussac
• Formule chimiche
• Legami chimici [1]
• Legami chimici [2]
• Legami chimici [3] - Orbitali molecolari
• Legami chimici [4] - Legame covalente polare e dativo
• Legami chimici [5] - Legame ionico
• Legami chimici [6] - Legame metallico