Te explicamos quién fue John Dalton, cuáles fueron sus principales aportes científicos y cuál es la importancia del modelo atómico que propuso a comienzos del siglo XIX.
¿Quién fue John Dalton?
John Dalton fue un químico, matemático y naturalista británico, célebre por haber propuesto la primera teoría atómica científica y el primer modelo atómico científico de la historia, y por haber descrito el daltonismo, una condición genética que impide percibir correctamente los colores.
Considerado un pionero en el estudio de los átomos y la materia, ya que el grueso de sus estudios tuvo que ver con la física y la química, Dalton también se interesó en la meteorología, la gramática inglesa, la óptica y la geografía. Fue autor de distintos tratados científicos y fue maestro de otros físicos y químicos de importancia, como el inglés James Prescott Joule (1818-1889).
Dalton fue un investigador y profesor adscrito a la Universidad de Oxford, y también un miembro activo de las principales sociedades científicas de Europa. Sus experiencias en torno al estudio de la materia le ganaron el respeto de sus contemporáneos y le aseguraron un lugar importante en la historia de la ciencia.
- Ver además: Átomo
Nacimiento y juventud de John Dalton
John Dalton nació el 6 de septiembre de 1766 en la población de Eaglesfield, en Cumberland, Inglaterra. Sus padres fueron Joseph Dalton y Deborah Greenup, una pareja de cuáqueros dedicados al trabajo manual, de cuyos cinco hijos solo tres sobrevivieron hasta la adultez: Jonathan, John y Mary.
La enseñanza formal de John comenzó en una escuela de cuáqueros en Eaglesfield, donde pronto dejó en evidencia su talento para el aprendizaje. Tanto así que, con doce años de edad, asistió a su hermano mayor en la conducción de una escuela en la población de Kendal, donde su primo George Bewley atendía a alrededor de 60 estudiantes.
En Kendal, el interés científico de John dio sus primeros pasos. Allí frecuentó a Elihu Robinson, un docente cuáquero y meteorólogo aficionado, y a John Gough, un matemático y maestro de asuntos clásicos. Con ellos aprendió latín, griego, matemáticas y algunos fundamentos sobre meteorología, que fueron clave en la formación de su mentalidad científica.
Los cuáqueros (del inglés quakers, “tembladores”), también llamados “amigos”, son una comunidad religiosa cristiana fundada en Inglaterra en el siglo XVII, cuyo nombre formal es la Sociedad Religiosa de los Amigos o Iglesia de los Amigos. Los cuáqueros son un grupo disidente del protestantismo y se rigen por sus propios códigos religiosos y sus propias interpretaciones de la Biblia.
John estuvo en Kendal hasta 1793, cuando a los 27 años decidió trasladarse a la ciudad de Mánchester para seguir su formación académica. Gracias a la intermediación de Gough, fue aceptado como docente de matemáticas y filosofía natural en una escuela para disidentes religiosos, que en esa época no eran aceptados en las instituciones regulares. Allí permaneció hasta el cierre de la escuela en 1800.
El descubrimiento del daltonismo
En Mánchester, John Dalton pudo entregarse a su pasión por el conocimiento. Al poco tiempo de haber llegado apareció su primera publicación, Observaciones y ensayos meteorológicos (1793), que fue mayormente ignorada por la comunidad científica.
Esto, sin embargo, sirvió para presentarse en 1794 ante la Sociedad Filosófica y Literaria de Mánchester y exponer un trabajo titulado Hechos extraordinarios relacionados con la visión de los colores. Allí detalló algunas de sus teorías sobre un fenómeno que había observado de primera mano: la discrepancia en la percepción de los colores, que atribuyó a una diferencia en la constitución del humor vítreo.
Se cuenta, de hecho, que John fue de visita a la casa de su familia en 1792 y le obsequió a su madre unas medias de un intenso color púrpura. Dicho color resultaba inapropiado para una mujer puritana de su confesión, por lo que se mostró extrañada y le preguntó a su hijo a qué se debía el color. Fue entonces cuando Dalton notó que la gente percibía los colores de un modo distinto a como él podía hacerlo.
Sorprendido por el hallazgo, John emprendió un experimento: observó una flor de geranio durante el día y tomó nota de su color. Esperó hasta la noche y volvió a la flor a la luz de las velas, y observó que su color cambiaba significativamente. Repitió el experimento en compañía de distintos amigos y familiares y notó que nadie más percibía el cambio de colores, a excepción de su hermano mayor. Entonces concluyó que había en la familia algún defecto en la capacidad de percepción de los colores.
Ya en Mánchester, Dalton comenzó a interesarse en la botánica, y por eso tuvo la oportunidad de seguir estudiando la percepción de los colores. Fue así que notó que los cambios en la percepción se producían solo en un rango de colores: los rojos, los azules, los carmesíes o morados.
Estos estudios de Dalton sobre sus dificultades de visión le permitieron en 1808 formular la descripción científica de lo que hoy se conoce, en su honor, como “daltonismo”, pero que en su momento no obtuvo el apoyo y la credibilidad de parte de la comunidad médica y científica. Por ese motivo, Dalton dejó por escrito que donaba sus ojos a la ciencia, para que pudieran ser estudiados en profundidad y se conociera la verdad de su ceguera parcial para los colores.
La carrera científica de Dalton
El ingreso de Dalton a la Sociedad Filosófica y Literaria de Mánchester se produjo finalmente en 1800, y al año siguiente dictó una serie de conferencias bajo el título de “Ensayos experimentales”, en las que expuso sus investigaciones sobre la naturaleza de los gases.
En estas conferencias, que se publicaron como artículos en 1802, Dalton indagaba en la presión del vapor de agua, la expansión térmica y otras conductas de los gases sometidos a ciertas condiciones de presión y temperatura. Entre sus conclusiones experimentales, Dalton afirmaba que, por ejemplo, todos los fluidos presentaban una variación de la presión de vapor equivalente.
Estas conclusiones, además, le permitieron retomar sus estudios atmosféricos, a partir de los cuales obtuvo conclusiones importantes sobre la constitución y el comportamiento de la atmósfera. A raíz de ello, a Dalton se le considera también como el padre de la meteorología.
Sin embargo, el mayor aporte científico de Dalton fue su teoría atómica y el modelo atómico que de ella se desprende. Se ignora cómo Dalton llegó exactamente a las ideas que sostienen su teoría atómica, ya que sus apuntes en la materia están incompletos.
Las conclusiones de Dalton sobre el comportamiento de los gases se basaban en la idea de que los átomos se repelen o se toleran en condiciones físicas específicas: pensaba, por ejemplo, que los átomos de una mezcla de gases debían repelerse entre sí. Estas conclusiones resultaron ser falsas, pero le permitieron entender que la presión total ejercida por una mezcla de gases es equivalente a la suma de las presiones de cada uno de sus componentes.
Gracias a ello, en 1803, Dalton fue capaz de formular su Ley de las proporciones múltiples, conocida hoy como “Ley de Dalton”. Demostrada por el físico francés Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850), esta ley establece que:
Cuando dos o más elementos se combinan para dar más de un compuesto, una masa variable de uno de ellos se une a una masa fija del otro y la primera tiene como relación números canónicos e indistintos.
Esto quiere decir que cuando dos elementos se juntan para producir un compuesto, su combinación se produce de acuerdo a una cantidad fija y expresable en números enteros. De este modo, si un compuesto está formado por elementos A y B, la proporción en que se combinen será de 1:1 (A:B), 1:2 (A:2B), 2:1 (2A:B), y así sucesivamente.
Si bien esta ley fue demostrada en su momento, el porqué de su existencia era un misterio. Para entenderlo, hizo falta una teoría atómica, cosa en la que Dalton trabajó entre 1803 y 1808.
La existencia de los átomos ya era conocida, pues las primeras hipótesis al respecto datan de la antigüedad. El filósofo griego Demócrito de Abdera (c. 460 a. C.-c. 370 a. C.) fue el primero en pensar el universo como una combinación de átomos y vacío. Sin embargo, fue Dalton el primero en formular científicamente la naturaleza de estos átomos.
La teoría atómica de John Dalton
Una vez demostrada la Ley de proporciones múltiples, Dalton quiso dar un paso más allá y no solo saber cuál es la proporción de un elemento dentro de un compuesto determinado, sino de qué manera se podría calcular la cantidad de elementos presente en una muestra del compuesto. O sea, cuánto hay en un compuesto de un elemento o de otro.
Dalton supuso que esta cantidad debía poder expresarse también de manera simple. Así, por ejemplo, supuso que el metano (CH4), compuesto por carbono e hidrógeno, debía contar con un átomo de carbono y dos de hidrógeno, y que el etileno (C2H4) debía entonces tener uno de carbono y otro de hidrógeno. Estas estimaciones se saben hoy en día incorrectas, pero el planteamiento de base de Dalton fue revolucionario y, además, muchas otras de sus deducciones fueron correctas.
A partir de allí, Dalton formuló en 1803 la primera tabla de pesos atómicos relativos de la historia, compuesta por seis elementos: hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, carbono, azufre y fósforo. En ella no explicó cómo había alcanzado sus estimaciones, pero se sabe que las dedujo a partir del estudio de distintas sustancias, como agua, amoníaco y dióxido de carbono.
La teoría atómica desarrollada por Dalton a partir de estos fundamentos apareció en 1808, en su obra Un nuevo sistema de filosofía química. Allí formuló su teoría atómica y desarrolló su modelo atómico, lo cual resultó tremendamente innovador para la ciencia de la época. Su teoría atómica puede resumirse en los siguientes postulados:
- Toda la materia está compuesta por partículas diminutas, invisibles e indestructibles que se llaman “átomos”.
- Todos los átomos de un elemento determinado son idénticos entre sí.
- Los átomos de un elemento son diferentes de los átomos de otros elementos, y se pueden distinguir unos de otros a partir de sus pesos atómicos relativos.
- Los átomos de un elemento se combinan con átomos de otro para formar un compuesto. Un compuesto dado siempre está conformado por la misma proporción de átomos de sus elementos determinados, la cual puede expresarse en términos simples.
- Los átomos no pueden crearse ni destruirse en una reacción química, ni pueden dividirse en partículas más pequeñas. La transformación de un compuesto en otro a través de una reacción química consiste en un reordenamiento de sus átomos.
Esta teoría resultó sumamente innovadora para su época, sobre todo porque se pensaba que los átomos eran todos idénticos entre sí, independientemente de sus elementos. Dalton, en ese sentido, propuso un modelo simple, potente y que trajo muchos frutos a futuro, y que otorgó al peso (la masa) un rol fundamental entre las propiedades de la materia que todavía conserva.
La teoría de Dalton presentó muchas limitaciones y partía de la idea de que las proporciones en la naturaleza han de ser necesariamente simples, a menos que pueda demostrarse lo contrario. Y esta hipótesis de la simpleza contó con numerosos detractores en la comunidad científica.
Con el pasar de los años, sin embargo, se demostró que la teoría de Dalton tenía sentido, y pronto fue el punto de partida de nuevos modelos atómicos.
- Ver también: Modelo atómico de Dalton
Los últimos años de John Dalton
Dalton continuó llevando a cabo experimentos y afinando su modelo atómico durante décadas. Conforme su modelo atómico fue demostrado, comenzó a recibir el reconocimiento de diferentes instituciones científicas.
Así, a los cincuenta años, ingresó a la Sociedad Real de Londres, recibió un doctorado honoris causa de la Universidad de Oxford y pasó a ser uno de los ocho asociados foráneos de la Academia de las Ciencias de Francia. Además, recibió una pensión del gobierno británico y, en 1817, fue elegido presidente de la Sociedad Filosófica y Literaria de Mánchester, cargo que desempeñó por el resto de su vida y por el cual recibió un laboratorio propio en la ciudad de York.
Dalton pasó el resto de su vida en Mánchester, hasta que el 27 de julio de 1844 falleció de un derrame cerebral a los 77 años de edad. Recibió un funeral con honores y fue sepultado en el cementerio de Ardwick. Actualmente, el nombre de Dalton designa la condición visual que describió y también un cráter lunar en la cara occidental de este satélite terrestre.
Referencias
- Gellon, G. (2019). Había una vez el átomo: O cómo los científicos imaginan lo invisible. Siglo XXI Editores.
- Ross, S. (2023). John Dalton (British chemist). The Encyclopaedia Britannica. https://www.britannica.com/
- Sadurní, J. M. (2023). John Dalton, el científico que veía el mundo de distinto color. National Geographic en español. https://historia.nationalgeographic.com.es/
- Universidad Nacional Autónoma de México. (s. f.). Dalton y el primer modelo atómico. Portal Académico CCH. https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/
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