Se, prima e dopo di una reazione chimica in cui non
si scambia materia con l’ambiente esterno,
dovessimo pesare i reagenti e i prodotti della
reazione, ci accorgeremo che la massa rimane
invariata. Nelle reazioni in cui si ha svolgimento di
gas dovrà essere calcolata anche la massa del gas, e
anche in questo ultimo caso la massa risulta
equivalente. Questo è alla base della legge della
conservazione della massa. o legge di Lavoisier, che
afferma:
Se in una reazione chimica non si scambia materia
con l’ambiente esterno, la massa dei prodotti di
reazione è uguale alla massa iniziale dei reagenti
Quando facciamo reagire due sostanze, vediamo che se ne
mettiamo un eccesso di una l’andamento della reazione non
cambia, la massa in eccesso non reagisce e si trova inalterata alla
fine della reazione, assieme al prodotto della reazione. In una
reazione del genere non si possono mai trovare tutti e due i
reagenti, in quanto l’eccesso si forma dopo che uno dei due è
reagito completamente. Quindi il rapporto di combinazione tra
due reagenti è costante, che ci sia o non ci sia una quantità
eccessiva di uno dei due. Da queste osservazioni John Proust
scrisse una legge che prende il suo nome, la legge di Proust,
chiamata anche legge delle proporzioni costanti. L’enunciato è:
Quando due sostanze si combinano per formare un composto, le
loro masse si combinano in proporzioni definite e costanti
Alcuni elementi si possono combinare tra loro e dare
origine a più di un composto. Questi composti sono
differenti tra loro per numero di atomi della molecola
e per le proprietà.
Dalton scoprì che le quantità in massa dei due
elementi stanno tra loro secondo rapporti espressi da
numeri interi. Da questa analisi Dalton arrivò alla
legge che porta il suo nome, la legge di Dalton o
legge delle proporzioni multiple, che afferma:
Le quantità in massa di un elemento che si
combinano con la stessa quantità di un altro
elemento per formare diversi composti, stanno tra
loro in rapporti espressi da numeri interi.
Questa legge conferma la teoria atomica di Dalton.
All'inizio del 1800 lo scienziato inglese John Dalton formulò la prima
teoria atomica della materia scientificamente valida. Dalton si rese conto
che questa ipotesi forniva una perfetta chiave di interpretazione di tutte
le fondamentali leggi della chimica a quei tempi già note (la legge di
conservazione della massa, la legge delle proporzioni definite e la legge
delle proporzioni multiple da lui stesso enunciata).
Il termine atomo (dal greco: indivisibile) fu ripreso dal filosofo greco
Democrito che per primo, nel IV sec. a.C., aveva ipotizzato che la
materia fosse costituita da particelle indivisibili. Quella di Democrito era
una teoria filosofica, non si basava cioè su dati oggettivi e non incontrò
d’altronde un grande favore. Nei secoli che seguirono, infatti, le
interpretazioni più seguite furono altre e fu necessario aspettare 2000
anni perchè queste idee riprendessero piede.
Dal 1800 a oggi la teoria atomica di Dalton ha avuto continue conferme
e da non molti anni, attraverso l'uso di tecniche microscopiche
sofisticate, è stato anche possibile ottenere immagini dirette di alcuni
atomi.
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I punti principali della teoria atomica di Dalton possono essere così
schematizzati:
La materia ha una natura discontinua ed è costituita da particelle
microscopiche non ulteriormente divisibili (atomi).
Gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali.
Gli atomi di elementi differenti sono diversi.
Nei composti e nelle reazioni chimiche non possono essere presenti
che numeri interi di atomi (non ha cioè senso parlare di frazioni di
atomi).
Anche la teoria di Dalton tuttavia dovette ben presto essere modificata.
Le nuove scoperte fatte tra la fine del 1800 e l'inizio del 1900
dimostrarono infatti che l'atomo è divisibile e costituito da particelle più
piccole dette subatomiche. Rimane valida la seguente definizione di
atomo:
L'atomo è la più piccola parte di un elemento che ne mantiene le
caratteristiche
