VI. RENACE EL ATOMISMO

YA MENCIONAMOS a Proust y a Dalton, quienes mostraron que al combinarse algunos elementos químicos para formar compuestos, lo hacen siempre de manera tal que las cantidades de un cierto elemento que se combinan con las de otro cualquiera, están siempre en proporción a sus pesos, y serán siempre múltiplos enteros de uno al otro. Dalton concluyó que esta ley se puede explicar si se supone que los elementos están formados por átomos, siendo los compuestos químicos la combinación del átomo de un elemento con uno o más átomos de algún otro elemento. La hipótesis atomista de Demócrito, formulada más de 2000 años antes, tomó nueva vida con los trabajos de Dalton.

La teoría atómica de la materia avanza incontenible en el siglo XIX, mano a mano con la revolución industrial. Amadeo Avogrado, físico italiano, distingue claramente entre átomo y molécula, que seria la unión de varios átomos, y establece la llamada ley de Avogadro, válida para los gases perfectos o ideales: iguales volúmenes de diferentes gases, a la misma presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas. El químico ruso Dimitri Mendeleiev, por su parte, arregla los elementos de acuerdo a su peso atómico y establece conexiones entre las propiedades de diferentes substancias. Genera así la tabla periódica de los elementos, que él consideraba no como un mero sistema para clasificarlos, sino como una ley de la naturaleza, que podría ser usada para predecir nuevos hechos. Con ella predijo la existencia de nuevos elementos, que faltaban en su tabla periódica; su profecía se cumplió pocos años después, al descubrirse el galio, el escandio y el germanio. Ahora sabemos que esta tabla y sus regularidades en si no constituyen una ley de la naturaleza, sino que pueden explicarse por la teoría cuántica de los átomos complejos. Esto, sin embargo, no ocurrió sino hasta cerca de 60 años después de los trabajos de Mendeleiev.

Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los físicos del siglo XIX desarrollaron la teoría cinética de los gases. Según ella, un gas está formado por un gran numero de moléculas (o de átomos) en continuo movimiento regido por las leyes de Newton. Cuando alguna de estas moléculas choca con la pared del recipiente que contiene el gas, ejerce una fuerza sobre esa pared: esta es la versión cinética de la presión. También la temperatura se puede explicar. Al moverse con una cierta velocidad, una partícula de masa dada tiene una energía cinética igual al producto de su masa por la mitad del cuadrado de la velocidad. La temperatura es proporcional a la energía cinética promedio de las moléculas en el gas. Elevar su temperatura significa dar mayor movilidad a las moléculas. Con estos conceptos de presión y temperatura, la teoría cinética explicó las leyes de los gases, lo que dio más fuerza al atomismo. Para propósitos posteriores, es conveniente recalcar aquí que para lograr tanto éxito, la teoría cinética de los gases se concentró sólo en el movimiento de moléculas, sin tomar en cuenta que una de ellas podría chocar con alguna otra. A un modelo tal, lo llamamos ahora modelo de partícula independiente.

Cuando bajamos la temperatura, la energía cinética de las moléculas disminuye y se puede llegar a un punto en que las moléculas estén casi en reposo, a lo más oscilando respecto a una posición de equilibrio. Es obvio que esto es un sólido. Si las posiciones de equilibrio de las moléculas forman un arreglo ordenado, como en una greca, entenderíamos las hermosas facetas de un cristal; si el ordenamiento no es tan perfecto, tendríamos un sólido amorfo. ¿Cuál de estos ha de ser el caso? o ¿cuál será el arreglo preferido para una sustancia dada? No podemos averiguarlo, a menos que conozcamos más de cerca a las moléculas y al átomo.