John Dalton FRS ( / ˈ d ɔː l t ən / ; 5 o 6 de septiembre de 1766 - 27 de julio de 1844) fue un químico , físico y meteorólogo inglés . [1] Introdujo la teoría atómica en la química. También investigó el daltonismo , que padecía; Como resultado, el daltonismo se conoce como daltonismo en varios idiomas. [un] [2]
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John Dalton nació en una familia cuáquera en Eaglesfield , cerca de Cockermouth , [ cita requerida ] en Cumberland , Inglaterra. [3] Su padre era tejedor. [4] Recibió su educación inicial de su padre y del cuáquero John Fletcher, quien dirigía una escuela privada en el cercano pueblo de Pardshaw Hall . La familia de Dalton era demasiado pobre para mantenerlo por mucho tiempo y comenzó a ganarse la vida, desde los diez años, al servicio del rico cuáquero local Elihu Robinson. [5]
Cuando tenía 15 años, Dalton se unió a su hermano mayor Jonathan para dirigir una escuela cuáquera en Kendal , Westmorland , a unas 45 millas (72 kilómetros) de su casa. Alrededor de los 23 años, Dalton pudo haber considerado estudiar derecho o medicina, pero sus familiares no lo alentaron, tal vez porque al ser disidente , le prohibían asistir a las universidades inglesas. Adquirió mucho conocimiento científico gracias a la instrucción informal de John Gough , un filósofo ciego dotado para las ciencias y las artes. A los 27 años, fue nombrado profesor de matemáticas y filosofía natural en la "Manchester Academy" de Manchester , una academia disidente (la predecesora lineal, tras varios cambios de ubicación, del Harris Manchester College, Oxford ). Permaneció allí durante siete años, hasta que el empeoramiento de la situación financiera de la universidad provocó su dimisión. Dalton comenzó una nueva carrera como tutor privado en las mismas dos materias.
La vida temprana de Dalton estuvo influenciada por un cuáquero prominente, Elihu Robinson, [6] un meteorólogo competente y fabricante de instrumentos, de Eaglesfield, Cumberland , que lo interesó en problemas de matemáticas y meteorología. Durante sus años en Kendal, Dalton aportó soluciones a problemas y respondió preguntas sobre diversos temas en The Ladies' Diary y Gentleman's Diary . En 1787, a la edad de 21 años, comenzó su diario meteorológico en el que, durante los 57 años siguientes, anotó más de 200.000 observaciones. [7] [8] Redescubrió la teoría de la circulación atmosférica de George Hadley (ahora conocida como la célula de Hadley ) en esta época. [9] En 1793, la primera publicación de Dalton, Observaciones y ensayos meteorológicos , contenía las semillas de varios de sus descubrimientos posteriores, pero a pesar de la originalidad de su tratamiento, otros estudiosos les prestaron poca atención. Un segundo trabajo de Dalton, Elementos de gramática inglesa (o Un nuevo sistema de instrucción gramatical: para uso de escuelas y academias ), se publicó en 1801. [10]
Después de dejar Lake District , Dalton regresaba anualmente para pasar sus vacaciones estudiando meteorología, algo que implicaba muchas caminatas por las colinas. Hasta la llegada de los aviones y los globos meteorológicos , la única forma de realizar mediciones de temperatura y humedad en altitud era escalar una montaña. Dalton estimó la altura usando un barómetro . El Ordnance Survey no publicó mapas del Distrito de los Lagos hasta la década de 1860. Hasta entonces, Dalton era una de las pocas autoridades en las alturas de las montañas de la región. [11] A menudo lo acompañaba Jonathan Otley, quien también hizo un estudio de las alturas de los picos locales, utilizando las cifras de Dalton como comparación para comprobar su trabajo. Otley publicó su información en su mapa de 1818. Otley se convirtió en asistente y amigo de Dalton. [12]
En 1794, poco después de su llegada a Manchester, Dalton fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester , la "Lit & Phil", y unas semanas más tarde comunicó su primer artículo sobre "Hechos extraordinarios relacionados con la visión de los colores". ", en el que postuló que la deficiencia en la percepción del color era causada por la decoloración del medio líquido del globo ocular. Como tanto él como su hermano eran daltónicos , reconoció que la condición debía ser hereditaria. [13]
Aunque la teoría de Dalton fue refutada más tarde, sus primeras investigaciones sobre la deficiencia en la visión de los colores fueron reconocidas después de su vida. [b] El examen de su globo ocular conservado en 1995 demostró que Dalton tenía deuteranopía , un tipo de daltonismo congénito rojo-verde en el que falta el gen de las fotopsinas sensibles a longitudes de onda media (verdes). [13] Las personas con esta forma de daltonismo ven cada color asignado al azul, amarillo o gris o, como escribió Dalton en su artículo fundamental, [15]
Esa parte de la imagen que otros llaman roja, me parece poco más que una sombra o defecto de luz; después de eso, el naranja, el amarillo y el verde parecen un solo color, que desciende de manera bastante uniforme desde un amarillo intenso a un amarillo raro, formando lo que yo llamaría diferentes tonos de amarillo.
En 1800, Dalton se convirtió en secretario de la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester y al año siguiente presentó una importante serie de conferencias, titulada "Ensayos experimentales" sobre la constitución de gases mixtos; la presión del vapor y otros vapores a diferentes temperaturas en el vacío y en el aire ; por evaporación ; y sobre la expansión térmica de los gases. Los cuatro ensayos, presentados entre el 2 y el 30 de octubre de 1801, se publicaron en las Memorias de la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester en 1802.
El segundo ensayo comienza con la observación, [16]
Difícilmente puede haber dudas con respecto a la reducibilidad de todos los fluidos elásticos de cualquier tipo a líquidos; y no debemos desesperar de efectuarlo a bajas temperaturas y mediante fuertes presiones ejercidas sobre los gases sin mezclar.
Después de describir experimentos para determinar la presión del vapor en varios puntos entre 0 y 100 °C (32 y 212 °F), Dalton concluyó, a partir de observaciones de la presión de vapor de seis líquidos diferentes, que la variación de la presión de vapor para todos los líquidos es equivalente , para la misma variación de temperatura, contando con vapor de cualquier presión dada.
En el cuarto ensayo comenta: [17]
No veo ninguna razón suficiente para que no podamos concluir que todos los fluidos elásticos bajo la misma presión se expanden igualmente por el calor y que para cualquier expansión dada del mercurio , la expansión correspondiente del aire es proporcionalmente algo menor cuanto mayor es la temperatura. ... Parece, por tanto, que es más probable que las leyes generales relativas a la cantidad absoluta y la naturaleza del calor se deriven de fluidos elásticos que de otras sustancias.
Enunció la ley de Gay-Lussac , publicada en 1802 por Joseph Louis Gay-Lussac (Gay-Lussac atribuyó el descubrimiento a un trabajo inédito de la década de 1780 de Jacques Charles ). En los dos o tres años siguientes a las conferencias, Dalton publicó varios artículos sobre temas similares. "Sobre la absorción de gases por el agua y otros líquidos" (leído como conferencia el 21 de octubre de 1803, publicado por primera vez en 1805) [18] contenía su ley de presiones parciales ahora conocida como ley de Dalton .
Podría decirse que las más importantes de todas las investigaciones de Dalton se refieren a la teoría atómica en química. Si bien su nombre está inseparablemente asociado a esta teoría, el origen de la teoría atómica de Dalton no se comprende completamente. [19] [20] La teoría puede haberle sido sugerida ya sea por investigaciones sobre el etileno ( gas olefiante ) y el metano ( hidrógeno carburado ) o por el análisis del óxido nitroso ( protóxido de azote ) y el dióxido de nitrógeno ( deutóxido de azote ), ambos opiniones que se basan en la autoridad de Thomas Thomson . [21]
De 1814 a 1819, el químico irlandés William Higgins afirmó que Dalton había plagiado sus ideas, pero la teoría de Higgins no abordaba la masa atómica relativa. [22] [23] La evidencia reciente sugiere que el desarrollo del pensamiento de Dalton puede haber sido influenciado por las ideas de otro químico irlandés, Bryan Higgins , que era tío de William. Bryan creía que un átomo era una partícula central pesada rodeada por una atmósfera de calor , la supuesta sustancia de calor en ese momento. El tamaño del átomo estaba determinado por el diámetro de la atmósfera calórica. Basado en la evidencia, Dalton estaba consciente de la teoría de Bryan y adoptó ideas y lenguaje muy similares, pero nunca reconoció la anticipación de Bryan sobre su modelo calórico. [24] [25] Sin embargo, la novedad esencial de la teoría atómica de Dalton es que proporcionó un método para calcular los pesos atómicos relativos de los elementos químicos, que proporciona los medios para la asignación de fórmulas moleculares para todas las sustancias químicas. Ni Bryan ni William Higgins hicieron esto, y la prioridad de Dalton para esa innovación crucial es indiscutible. [20]
Un estudio de los cuadernos de laboratorio de Dalton, descubiertos en las salas de la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester, [26] concluyó que, lejos de que Dalton se dejara llevar por su búsqueda de una explicación de la ley de proporciones múltiples a la idea de que la combinación química consiste en Debido a la interacción de átomos de peso definido y característico, la idea de átomos surgió en su mente como un concepto puramente físico, impuesto por el estudio de las propiedades físicas de la atmósfera y otros gases. Las primeras indicaciones publicadas de esta idea se encuentran al final de su artículo "Sobre la absorción de gases por el agua y otros líquidos" [18] ya mencionado. Allí dice:
¿Por qué el agua no admite por igual su mayor parte de todo tipo de gas? He considerado debidamente esta cuestión, y aunque no puedo satisfacerme completamente, estoy casi convencido de que la circunstancia depende del peso y número de las partículas finales de los distintos gases.
Luego propone pesos relativos para los átomos de unos pocos elementos, sin entrar en más detalles. Sin embargo, un estudio reciente de las anotaciones del cuaderno de laboratorio de Dalton concluye que desarrolló la teoría atómica química en 1803 para conciliar los datos analíticos de Henry Cavendish y Antoine Lavoisier sobre la composición del ácido nítrico, no para explicar la solubilidad de los gases en agua. [27]
Los puntos principales de la teoría atómica de Dalton, tal como finalmente se desarrolló, son:
En su primera discusión extensa publicada sobre la teoría atómica (1808), Dalton propuso una "regla de mayor simplicidad" adicional (y controvertida). Esta regla no podía confirmarse de forma independiente, pero era necesaria alguna suposición de ese tipo para proponer fórmulas para unas pocas moléculas simples, de las que dependía el cálculo de los pesos atómicos. Esta regla dictaba que si se sabía que los átomos de dos elementos diferentes formaban un solo compuesto, como el hidrógeno y el oxígeno formando agua o el hidrógeno y el nitrógeno formando amoníaco, se supondría que las moléculas de ese compuesto constan de un átomo de cada elemento. Para elementos que se combinaban en múltiples proporciones, como los entonces conocidos dos óxidos de carbono o los tres óxidos de nitrógeno, se suponía que sus combinaciones eran las más simples posibles. Por ejemplo, si se conocen dos de esas combinaciones, una debe consistir en un átomo de cada elemento y la otra debe consistir en un átomo de un elemento y dos átomos del otro. [28]
Esto era simplemente una suposición derivada de la fe en la simplicidad de la naturaleza. Entonces los científicos no disponían de evidencia para deducir cuántos átomos de cada elemento se combinan para formar moléculas. Pero esta u otra regla similar era absolutamente necesaria para cualquier teoría incipiente, ya que se necesitaba una fórmula molecular supuesta para calcular los pesos atómicos relativos. La "regla de mayor simplicidad" de Dalton le hizo suponer que la fórmula del agua era OH y el amoníaco era NH, algo muy diferente de nuestra comprensión moderna (H 2 O, NH 3 ). Por otra parte, su regla de simplicidad le llevó a proponer las fórmulas modernas correctas para los dos óxidos de carbono (CO y CO 2 ). A pesar de la incertidumbre en el corazón de la teoría atómica de Dalton, los principios de la teoría sobrevivieron.
Dalton publicó su primera tabla de pesos atómicos relativos que contienen seis elementos (hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, carbono, azufre y fósforo), en relación con el peso de un átomo de hidrógeno convencionalmente tomado como 1. [18] Dado que estos eran sólo pesos relativos, no tienen una unidad de peso adjunta. Dalton no proporcionó ninguna indicación en este artículo de cómo había llegado a estos números, pero en su cuaderno de laboratorio, fechado el 6 de septiembre de 1803, [29] hay una lista en la que establece los pesos relativos de los átomos de varios elementos, derivados procedente de análisis de agua, amoniaco, dióxido de carbono , etc. por químicos de la época.
La extensión de esta idea a las sustancias en general le llevó necesariamente a la ley de las proporciones múltiples , y la comparación con el experimento confirmó brillantemente su deducción. [30] En el artículo "Sobre la proporción de los diversos gases en la atmósfera", leído por él en noviembre de 1802, la ley de las proporciones múltiples parece anticiparse con las palabras:
Los elementos del oxígeno pueden combinarse con una determinada porción de gas nitroso o con el doble de esa porción, pero sin cantidad intermedia.
Pero hay motivos para sospechar que esta frase pudo haber sido añadida algún tiempo después de la lectura del artículo, que no se publicó hasta 1805. [31]
Los compuestos se enumeraban como binarios, ternarios, cuaternarios, etc. (moléculas compuestas de dos, tres, cuatro, etc. átomos) en el Nuevo Sistema de Filosofía Química dependiendo del número de átomos que tenía un compuesto en su forma empírica más simple.
Dalton planteó la hipótesis de que la estructura de los compuestos se puede representar en proporciones de números enteros. Entonces, un átomo del elemento X combinado con un átomo del elemento Y es un compuesto binario. Además, un átomo del elemento X que se combina con dos átomos del elemento Y o viceversa es un compuesto ternario. Muchos de los primeros compuestos enumerados en el Nuevo Sistema de Filosofía Química corresponden a puntos de vista modernos, aunque muchos otros no.
Dalton utilizó sus propios símbolos para representar visualmente la estructura atómica de los compuestos. Fueron representados en el Nuevo Sistema de Filosofía Química , donde enumeró 21 elementos y 17 moléculas simples.
Dalton publicó artículos sobre temas tan diversos como la lluvia y el rocío y el origen de los manantiales (hidrosfera); sobre el calor, el color del cielo, el vapor y la reflexión y refracción de la luz; y sobre los sujetos gramaticales de los verbos auxiliares y participios del idioma inglés.
Como investigador, Dalton a menudo se contentaba con instrumentos toscos e inexactos , aunque se podían conseguir mejores. Sir Humphry Davy lo describió como "un experimentador muy tosco", que "casi siempre encontraba los resultados que necesitaba, confiando en su cabeza más que en sus manos". [32] Por otro lado, los historiadores que han replicado algunos de sus experimentos cruciales han confirmado la habilidad y precisión de Dalton.
En el prefacio a la segunda parte del Volumen I de su Nuevo Sistema , dice que se había dejado engañar tantas veces al dar por sentado los resultados de otros que decidió escribir "lo menos posible, excepto lo que puedo atestiguar por mi propia experiencia". ", pero esta independencia la llevó tan lejos que a veces parecía falta de receptividad. Por lo tanto, desconfiaba de las conclusiones de Gay-Lussac sobre la combinación de volúmenes de gases, y probablemente nunca las aceptó del todo.
Tenía opiniones poco convencionales sobre el cloro . Incluso después de que Davy estableciera su carácter elemental, persistió en utilizar los pesos atómicos que él mismo había adoptado, incluso cuando habían sido reemplazados por determinaciones más precisas de otros químicos.
Siempre se opuso a la notación química ideada por Jöns Jacob Berzelius , aunque la mayoría pensaba que era mucho más simple y conveniente que su propio engorroso sistema de símbolos circulares.
Para la Cyclopædia de Rees, Dalton contribuyó con artículos sobre química y meteorología, pero se desconocen los temas.
Contribuyó con 117 Memorias de la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester desde 1817 hasta su muerte en 1844, mientras era presidente de esa organización. De estos, los primeros son los más importantes. En uno de ellos, leído en 1814, explica los principios del análisis volumétrico , en el que fue uno de los primeros investigadores. En 1840, la Royal Society rechazó un artículo sobre fosfatos y arseniatos , a menudo considerado un trabajo más débil , y él se indignó tanto que lo publicó él mismo. Poco después siguió el mismo camino con otros cuatro artículos, dos de los cuales ("Sobre la cantidad de ácidos , bases y sales en diferentes variedades de sales" y "Sobre un método nuevo y sencillo para analizar el azúcar") contienen su descubrimiento, considerado para él como el segundo en importancia sólo después de la teoría atómica, que ciertos anhidratos , cuando se disuelven en agua, no causan ningún aumento en su volumen, siendo su inferencia que la sal entra en los poros del agua.
Incluso antes de proponer la teoría atómica, Dalton había alcanzado una reputación científica considerable. En 1803, fue elegido para dar una serie de conferencias sobre filosofía natural en la Royal Institution de Londres, y pronunció otra serie de conferencias allí en 1809-1810. Algunos testigos informaron que carecía de las cualidades que hacen atractivo a un conferenciante, que tenía una voz áspera y confusa, ineficaz en el tratamiento de su tema y singularmente deficiente en el lenguaje y el poder de la ilustración.
En 1810, Sir Humphry Davy le pidió que se ofreciera como candidato para la beca de la Royal Society , pero Dalton se negó, posiblemente por razones financieras. En 1822 fue propuesto sin su conocimiento y, en el momento de la elección, pagó la tarifa habitual. Seis años antes había sido nombrado miembro correspondiente de la Academia de Ciencias francesa , y en 1830 fue elegido uno de sus ocho asociados extranjeros en lugar de Davy. En 1833, el gobierno de Earl Grey le confirió una pensión de 150 libras esterlinas , elevada en 1836 a 300 libras esterlinas (equivalente a 15.145 libras esterlinas y 30.045 libras esterlinas en 2021, respectivamente). Dalton fue elegido miembro honorario extranjero de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias en 1834. [33]
Un joven James Prescott Joule , que más tarde estudió y publicó (1843) sobre la naturaleza del calor y su relación con el trabajo mecánico, fue alumno de Dalton en sus últimos años.
Dalton nunca se casó y sólo tuvo unos pocos amigos cercanos. Como cuáquero, vivió una vida personal modesta y sencilla. [3]
Durante los 26 años anteriores a su muerte, Dalton vivió en una habitación de la casa del reverendo W. Johns, un botánico publicado, y su esposa, en George Street, Manchester. Dalton y Johns murieron el mismo año (1844). [34]
La ronda diaria de trabajo de laboratorio y tutoría de Dalton en Manchester sólo se vio interrumpida por excursiones anuales al Distrito de los Lagos y visitas ocasionales a Londres. En 1822 realizó una breve visita a París , donde conoció a muchos distinguidos hombres de ciencia residentes. Asistió a varias de las reuniones anteriores de la Asociación Británica en York , Oxford , Dublín y Bristol .
Dalton sufrió un derrame cerebral menor en 1837, y un segundo en 1838 lo dejó con problemas de habla, aunque siguió siendo capaz de realizar experimentos. En mayo de 1844 sufrió otro derrame cerebral; el 26 de julio, mientras le temblaba la mano, registró su última observación meteorológica. El 27 de julio, en Manchester, Dalton se cayó de su cama y su asistente lo encontró muerto.
A Dalton se le concedió un funeral cívico con todos los honores. Su cuerpo permaneció en el Ayuntamiento de Manchester durante cuatro días y más de 40.000 personas desfilaron junto a su ataúd. En el cortejo fúnebre participaron representantes de los principales organismos cívicos, comerciales y científicos de la ciudad. [35] [36] Fue enterrado en Manchester en el cementerio de Ardwick ; El cementerio es ahora un campo de juego, pero se pueden encontrar fotografías de la tumba original en los materiales publicados. [37] [38]
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