TEORÍAS SOBRE LA NATURALEZA DE LA MATERIA

TEORÍAS SOBRE LA NATURALEZA DE LA MATERIA

El átomo en la antigüedad

Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía. Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron:

Que la materia estaba constituida por partículas muy pequeñas indivisibles, pero el conocimiento de la constitución de la materia tuvo que esperar hasta el siglo XIX en que se sentaron las bases de la química moderna.

DEMÓCRITO

Demócrito de Abdera (470-380 a.C.) Grecia, en el siglo V a. C., basándose en las enseñanzas de su maestro Leucipo, sostenía que toda la materia estaba compuesta de diminutas partículas, casi infinitamente pequeñas, tanto que no podía concebirse nada menor. Por tanto, eran indivisibles. De ahí que denominase a estas partículas átomos, que en griego significa «que no se puede dividir». Leucipo sostenía que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego.

La primera teoría atómica.

Demócrito consideró que los átomos están en movimiento y supuso que se distinguen unos de otros por forma, tamaño, orden y posición. Planteó que gracias a la forma que tiene cada átomo, se pueden ensamblar (aunque no fusionarse, pues subsiste una cantidad mínima de vacío entre ellos que permite su diferenciación) y formar cuerpos. Y supuso además que el alma también está formada por átomos, siendo éstos más esféricos que los que componen las demás cosas. Todo ello constituye el primer modelo elaborado de materia discontinua, formada en última instancia por partículas indivisibles.

1.      Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles.

2.      Los átomos se diferencia en su forma y tamaño.

3.      Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

Los átomos de agua eran suaves y redondos, así podía fluir y nunca tenía forma permanente.

Los átomos de fuego estaban cubiertos de espinas y era lo que hacía tan dolorosas las quemaduras.

Los átomos de la tierra eran ásperos y dentados, de modo que se unían unos a otros para formar una sustancia dura y estable.

Los cambios aparentes en la naturaleza de las sustancias consistían meramente en la separación de átomos unidos y en la reunión de los mismos siguiendo un nuevo patrón.

ARISTÓTELES

Aristóteles nació en el año 384 a. C. en la ciudad de Estagira   en la península Calcídica, entonces perteneciente al Reino de Macedonia . Filósofo y científico griego, considerado, junto a Platón y Sócrates, como uno de los pensadores más destacados de la antigua filosofía griega y posiblemente el más influyente en el conjunto de toda la filosofía occidental.

 Su padre, fue médico del rey Amintas III de Macedonia, hecho que explica su relación con la corte real de Macedonia, que tendría una importante influencia en su vida.

Con17 años lo enviaron a Atenas, por entonces un importante centro intelectual del mundo griego, para que estudiase en la Academia de Platón. Allí permaneció por veinte años. Después   se trasladó a Pela, antigua capital de Macedonia, donde se convirtió en tutor de Alejandro Magno.

Teoría de los cuatro elementos

Su influencia fue tal que algunas de las teorías que elaboró se mantienen vigentes todavía, dos mil años después de su muerte.

Aristóteles creía que todos los cuerpos tenían como base común la materia prima. Además, puesto que la materia era infinitamente divisible, negó la existencia de átomos y espacio vacío entre ellos.

Aceptó la teoría de los cuatro elementos:

·         Tierra

·          Agua

·          Aire

·          Fuego

 A estos cuatro añadió el «éter», que ocupa el espacio entre los elementos.

 A su vez, a estos elementos les dio cualidades, que son:
-Caliente (aire-fuego)
-Húmedo (agua-aire)
-Frio (tierra-agua)
-Seco (fuego-tierra)

Cuyas cualidades se combinaban en diferentes proporciones dando lugar a la variedad de los cuerpos materiales. Puesto que era posible cambiar las cantidades de cada cualidad en un elemento, se podía transformar un elemento en otro (variando la forma, ya que la materia prima no cambia nunca); así, se pensaba que era posible cambiar las sustancias materiales formadas por los elementos, por ejemplo, el plomo en oro.

De esta manera surgen las teorías sobre la transmutación , que posteriormente siguieron los alquimistas, los cuales, respaldados por la idea aristotélica de que los metales de la Tierra tendían a ser cada vez más perfectos y a convertirse gradualmente en oro, creían que podían realizar el mismo proceso más rápidamente en sus talleres, transmutando así de forma artificial los metales comunes en oro. Para ayudar a la transmutación se trató de conseguir la llamada “piedra filosofal”, sustancia misteriosa que se buscó incansablemente e incentivo para estudiar los procesos químicos, porque podrían conducirlos no sólo a la riqueza, sino a la salud.

 Los principios fundamentales de Aristóteles eran:
1. Cada elemento querría estar en una posición distinta relativa al centro de la Tierra.
2. Para lograr esta posición, los objetos sienten una fuerza hacia arriba o hacia abajo.
3. Un movimiento como respuesta a esta fuerza es en una línea directa a una velocidad constante.
4. La velocidad es inversamente proporcional a la densidad del medio.
5. El movimiento en un vacío es infinitamente rápido.
6. Todos los puntos del espacio están llenos con materia.
7. El espacio no puede tener una frontera.
8. Si existieran los átomos esféricos habría un vacío entre ellos, por lo que la materia no puede ser atómica.
9. Los objetos por encima de la Tierra no están formados de materia terrenal. 
10. El Sol y los planetas son esferas perfectas, y no cambian. 
11. Los planetas se mueven en un movimiento circular perfecto.

Aristóteles enseñó que los elementos a partir de los cuales se formó la Tierra fueron distintos de los que formaron el cielo y el espacio sideral. También enseñó que la dinámica está principalmente determinada por las características y naturaleza de las sustancias de las que está formado el objeto que se desplaza.

Sus otras teorías

-En el campo astronómico, adelantó los primeros argumentos sólidos contra la tradicional teoría de la Tierra plana, haciendo notar que las estrellas parecen cambiar su altura en el horizonte según la posición del observador en la Tierra. 

Aristóteles notó además que durante los eclipses lunares, cuando la sombra de la Tierra se proyecta sobre la Luna, la línea del cono de sombra es curva.

Elaboró también un modelo propio del Universo que se fundamentaba en el sistema geocéntrico.

-La ciencia metafísica de Aristóteles culmina en la teología, la cual se ocupa del ser que existe o sea, el ente en su sentido más pleno, la forma pura sin materia.

Todos los seres vivos se presentan como poseedores de alma, con lo cual se distinguen de los seres inanimados o inorgánicos.

- Con respecto al conocimiento, dice que comienza en los sentidos.

- La ética tiene un fin que se resume en la búsqueda de la felicidad.

- El hombre es un "animal político" por naturaleza. Sólo los animales y los dioses pueden vivir aislados.

En los siglos XVI y XVII se produjo la revolución científica, que cuestionó las enseñanzas de Aristóteles mantenidas como ciertas

DALTON

El autor de la teoría atómica es el físico-químico británico John Dalton (1766-1844). En su infancia ayudaba con su hermano a su padre en el trabajo del campo y de la pequeña tienda familiar. Aunque su situación económica era bastante humilde, recibieron cierta educación en la escuela cuáquera más cercana, donde se le proporcionó una buena base y le transmitió afán por la búsqueda incansable de nuevos conocimientos.

Encontró similitud entre sus ideas y las de Demócrito; por eso dio a las partículas constituyentes de la materia el mismo nombre que Demócrito: «átomos».La más importante de todas las investigaciones de Dalton fue la teoría atómica, que está indisolublemente asociada a su nombre.

Su teoría, que expuso en 1803, no solo explica las leyes de las reacciones químicas; también permite entender por qué hay dos grandes tipos de sustancias químicas: los compuestos, que se pueden descomponer en otras sustancias más simples, y los elementos, que no se pueden descomponer.

Fue el primero en publicar una tabla de pesos atómicos relativos. Seis elementos aparecen en esta tabla: hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, carbono, azufre y fósforo, atribuyendo convencionalmente al átomo de hidrógeno el peso de una unidad. Dalton no proporciona ninguna indicación en este primer artículo de cómo había realizado sus cálculos, sin embargo en una entrada de su cuaderno de laboratorio fechada el 6 de septiembre 1803, aparece una lista en la que se establecen los pesos relativos de los átomos de una serie de elementos, que se derivan del análisis del agua, amoniaco, dióxido de carbono y otros compuestos ya realizados por los químicos de la época.

Al enfrentarse con el problema de calcular el diámetro relativo de los átomos, que tenía la convicción de que eran los componentes básicos de todos los gases, utilizó los resultados de análisis químicos. A partir de la suposición de que la combinación se realiza siempre en la forma más sencilla posible, llegó a la idea de que la combinación química se lleva a cabo entre partículas de diferentes pesos, y es este enfoque experimental lo que diferencia su teoría de las especulaciones de los filósofos atomistas de la antigüedad, como Demócrito y Lucrecio.

La extensión de esta idea a las sustancias en general necesariamente lo llevó a formular la ley de las proporciones múltiples, que fue brillantemente confirmada de forma experimental.

Planteó la hipótesis de que la estructura de los compuestos siempre responde a proporciones que se pueden expresar con números enteros. Por lo tanto, un átomo del elemento X con la combinación de un átomo del elemento Y es un compuesto binario. Por otra parte, un átomo del elemento X con la combinación de dos elementos de Y o viceversa, es un compuesto ternario. Aunque no siempre, muchas de las primeras formulaciones de compuestos realizadas por Dalton en “Un nuevo sistema de filosofía química” resultaron exactas y son las que se usan en la actualidad, utiliza sus propios símbolos para representar visualmente la estructura atómica de los compuestos.

Los cinco puntos principales de la teoría atómica de Dalton

1.     Los elementos están hechos de partículas diminutas llamadas átomos que son indestructibles e indivisibles.

2.     Todos los átomos de un determinado elemento son idénticos.

3.     Los átomos de un elemento son diferentes de las de cualquier otro elemento, los átomos de elementos diferentes se pueden distinguir unos de otros por sus respectivos pesos atómicos relativos.

4.     Los átomos de un elemento se combinan con los átomos de otros elementos para formar compuestos químicos, un compuesto dado siempre tiene el mismo número relativo de tipos de átomos.

5.     Los átomos no se pueden crear ni dividir en partículas más pequeñas, ni se destruyen en el proceso químico. Una reacción química simplemente cambia la forma en que los átomos se agrupan.

Dalton, equivocadamente, supuso que la molécula de agua contenía un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno.

A mediados del siglo XIX, unos años después de que Dalton enunciara se teoría, se desencadenó una serie de acontecimientos que fueron introduciendo modificaciones al modelo atómico inicial.

LAVOISER

Hijo de una familia acomodada, Lavoisier estudió leyes siguiendo la tradición familiar, pero pronto comprendió que su vocación científica, hábilmente planificada, podía proporcionarle una posición social aún más prestigiosa e introducirle en determinados círculos de poder, cercanos a la corona, de difícil acceso para los no aristócratas.

Inteligente, decidido, ambicioso, insobornable y trabajador, inasequible al desaliento, el nombre de Lavoisier está vinculado al nacimiento de la química moderna. El descubrimiento del oxígeno, la creación de la nomenclatura moderna, el uso riguroso de la balanza, la síntesis del agua, el derrumbamiento de la teoría del flogisto y otros varios asuntos que desembocaron conjuntamente en la liquidación definitiva de la alquimia y el nacimiento de la química moderna.

La Ley de la Conservación de la Masa, también influyó en la Teoría Atómica. Lavoisier es también considerado el padre de la química moderna, ya que dejo la era de los alquimistas e impuso la era de los químicos que se basan en hechos reales y no en mitos y astrología.

La conservación de la masa:

Toda reacción química establece una relación cualitativa entre reactivos y productos, pues expresa la naturaleza de éstos en función de la de aquéllos. Pero, además, fija las proporciones o cantidades medibles en las que unos y otros intervienen. El fundamento de esta relación cuantitativa entre las diferentes sustancias que participan en una reacción dada fue establecido en la última mitad del siglo XVIII por Lavoisier. La aplicación de la balanza y de la medida de masas al estudio de multitud de reacciones químicas le permitió descubrir que en cualquier proceso químico la suma de las masas de las sustancias que intervienen (reactivos) es idéntica a la de las sustancias que se originan como consecuencia de la reacción (productos). Es decir, en toda reacción química la masa no se crea ni se destruye, sólo cambia de unas sustancias a otras.

La teoría atómica dio una sencilla interpretación a esta ley de conservación. Si los átomos no son alterados esencialmente en las reacciones químicas, sino únicamente las moléculas, el número de átomos de cada elemento que constituye los reactivos a de coincidir exactamente con el correspondiente de los productos, por lo que la masa total en juego se mantendrá constante en la reacción. La ley de conservación de la masa de Lavoisier constituyó una pieza fundamental en el desarrollo y consolidación de la química como ciencia.

Lavoisier explica la combustión:

Químicamente, la combustión consiste en una oxidación. La oxidación es una reacción química en la que participa el oxígeno. En realidad, el oxígeno es absolutamente imprescindible para la combustión. Por eso, cuando no hay oxígeno no puede haber combustión.

Lavoisier en un "clásico experimento de 12 días" logró explicar la combustión. Su experimento le permitió establecer que hay en el aire un gas que es responsable de la combustión. Lavoisier llamó a ese gas "oxígeno".

El experimento de Lavoisier asestó un golpe mortal a la "teoría del flogisto" (sustancia que desprendían los materiales al arder), que prevalecía en su tiempo.

CONCLUSIÓN

En este trabajo se puede ver como la época influye en los pensamientos de las personas y ver así como una teoría puede cambiar con el paso del tiempo mediante estudios e investigaciones. Por lo cual si nosotros viviéramos en esas épocas tendríamos un pensamiento parecido al suyo. Gracias a investigaciones como estas hoy en día nos resulta más fácil realizar y entender algunos estudios.

Hecho por Estela Torres Amador 4ºB