4.2: Indivisibile-The Atomic Theory

Democrito e i filosofi greci

Circa 2.500 anni fa, i primi filosofi greci credevano che l’intero universo fosse una singola, enorme, entità. In altre parole, ” tutto era uno.”Credevano che tutti gli oggetti, tutta la materia e tutte le sostanze fossero collegate come un’unica, grande, immutabile “cosa.”Una delle prime persone a proporre” atomi ” fu un uomo conosciuto come Democrito., In alternativa alle credenze dei filosofi greci, ha suggerito che atomos, o atomon-piccoli, indivisibili, oggetti solidi-costituiscono tutta la materia nell’universo.

Figura \(\PageIndex{1}\): (a sinistra) Democrito di Hendrick ter Brugghen, 1628. Democrito era conosciuto come il ” filosofo che ride.,”Era una buona cosa che gli piaceva ridere, perché la maggior parte degli altri filosofi ridevano delle sue teorie. (a destra) Fisico e chimico britannico John Dalton (1766-1844). A differenza dei filosofi greci, John Dalton credeva sia nel pensiero logico che nella sperimentazione.

Democrito ha quindi ragionato che i cambiamenti si verificano quando i molti atomi in un oggetto sono stati ricollegati o ricombinati in modi diversi. Democrito ha anche esteso questa teoria, suggerendo che c’erano diverse varietà di atomos con diverse forme, dimensioni e masse., Pensava, tuttavia, che la forma, le dimensioni e la massa fossero le uniche proprietà che differenziavano i diversi tipi di atomos. Secondo Democrito, altre caratteristiche, come il colore e il gusto, non riflettevano le proprietà degli atomos stessi, ma piuttosto, derivavano dai diversi modi in cui gli atomos erano combinati e collegati tra loro.

I primi filosofi greci cercarono di comprendere la natura del mondo attraverso la ragione e la logica, ma non attraverso l’esperimento e l’osservazione., Di conseguenza, avevano alcune idee molto interessanti, ma non sentivano il bisogno di giustificare le loro idee basate su esperienze di vita. In un sacco di modi, si può pensare dei filosofi greci come “tutto il pensiero e nessuna azione.”È davvero sorprendente quanto abbiano ottenuto usando le loro menti, ma poiché non hanno mai eseguito esperimenti, hanno perso o rifiutato molte scoperte che avrebbero potuto fare altrimenti. Filosofi greci respinto Democrito ‘ teoria del tutto. Purtroppo, ci sono voluti più di due millenni prima che la teoria degli atomos (o “atomi”, come sono conosciuti oggi) fosse pienamente apprezzata.,

Greci: “Tutto il pensiero e nessuna azione”

I filosofi greci erano “tutto il pensiero e nessuna azione” e non sentivano il bisogno di testare le loro teorie con la realtà. Al contrario, gli sforzi di Dalton erano basati sulla sperimentazione e sulla sperimentazione di idee contro la realtà.

Mentre si deve presumere che molti altri scienziati, filosofi e altri studiarono la composizione della materia dopo Democrito, un grande salto in avanti nella nostra comprensione della composizione della materia ebbe luogo nel 1800 con il lavoro degli scienziati britannici John Dalton., Ha iniziato a insegnare scuola all’età di dodici anni, ed era principalmente conosciuto come insegnante. Nei suoi vent’anni, si trasferì nella crescente città di Manchester, dove fu in grado di perseguire alcuni studi scientifici. Il suo lavoro in diverse aree della scienza gli ha portato una serie di onori. Quando morì, oltre 40.000 persone a Manchester marciarono al suo funerale.

La teoria atomica moderna, proposta circa 1803 dal chimico inglese John Dalton (Figura \(\PageIndex{1}\)), è un concetto fondamentale che afferma che tutti gli elementi sono composti da atomi., In precedenza, abbiamo definito un atomo come la parte più piccola di un elemento che mantiene l’identità di quell’elemento. I singoli atomi sono estremamente piccoli; anche l’atomo più grande ha un diametro approssimativo di soli 5,4 × 10-10 m. Con quella dimensione, ci vogliono oltre 18 milioni di questi atomi, allineati uno accanto all’altro, per eguagliare la larghezza del mignolo (circa 1 cm).

Dalton ha studiato i pesi di vari elementi e composti. Notò che la materia si combinava sempre in rapporti fissi in base al peso, o al volume nel caso dei gas., I composti chimici contengono sempre la stessa proporzione di elementi in massa, indipendentemente dalla quantità, che ha fornito un ulteriore supporto per la legge di Proust di proporzioni definite. Dalton ha anche osservato che ci potrebbe essere più di una combinazione di due elementi.

Dai suoi esperimenti e osservazioni, così come dal lavoro dei colleghi del suo tempo, Dalton propose una nuova teoria dell’atomo. Questo in seguito divenne noto come teoria atomica di Dalton. I principi generali di questa teoria erano i seguenti:

  • Tutta la materia è composta da particelle estremamente piccole chiamate atomi.,
  • Gli atomi di un dato elemento sono identici per dimensioni, massa e altre proprietà. Gli atomi di diversi elementi differiscono per dimensioni, massa e altre proprietà.
  • Gli atomi non possono essere suddivisi, creati o distrutti.
  • Gli atomi di diversi elementi possono combinarsi in semplici rapporti di numeri interi per formare composti chimici.
  • Nelle reazioni chimiche, gli atomi sono combinati, separati o riorganizzati.

La teoria atomica di Dalton è stata ampiamente accettata dalla comunità scientifica, con l’eccezione di tre cambiamenti., Sappiamo ora che (1) un atomo può essere ulteriormente suddiviso, (2) tutti gli atomi di un elemento non sono identici in massa, e (3) usando tecniche di fissione e fusione nucleare, possiamo creare o distruggere gli atomi cambiandoli in altri atomi.

Figura \(\PageIndex{2}\): I simboli di Dalton dal suo testo “Un nuovo sistema di filosofia chimica.”

Le prove per gli atomi sono così grandi che pochi dubitano della loro esistenza. In effetti, i singoli atomi sono ora regolarmente osservati con tecnologie all’avanguardia., Inoltre, possono anche essere utilizzati per creare immagini graziose;o come IBM research dimostra in Video \(\PageIndex{1}\), il controllo dei singoli atomi può essere utilizzato per creare animazioni.

Video \(\PageIndex{1}\): Un ragazzo e il suo atomo: il film più piccolo del mondo.

Un ragazzo e il suo atomo è un 2012 stop-motion cortometraggio d’animazione rilasciato da IBM Research. Il film racconta la storia di un ragazzo e di un atomo ribelle che si incontrano e diventano amici., Raffigura un ragazzo che gioca con un atomo che assume varie forme. È stato fatto spostando molecole di monossido di carbonio viste con un microscopio a tunnel a scansione, un dispositivo che le ingrandisce 100 milioni di volte. Queste molecole sono state spostate per creare immagini, che sono state poi salvate come singoli fotogrammi per realizzare il film.

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