Les lleis que acabem d'estudiar són lleis empíriques (obtingudes a partir de l'experimentació). A més, no tenen una connexió aparent entre si, i els científics de l'època no sabien justificar-les teòricament.
Un científic anglès, J. DALTON (1766-1844), va ser el primer a explicar-les gràcies a les idees sobre la matèria que va desenvolupar entre el 1803 i el 1808.
3.1 Idees de Dalton sobre la matèria
Reprenent les idees dels antics grecs, Leucip i Demòcrit, Dalton va suposar que la matèria era discontínua i que estava formada per partícules indivisibles: els àtoms (a, sense', tom, divisió'). La seva teoria atòmica està basada en les hipòtesis següents:
Els elements estan constituïts per partícules discretes de matèria, indivisibles i inalterables, anomenades àtoms
Els àtoms d'un mateix element són iguals entre si en mida i massa, però diferents dels àtoms d'un altre element.
Els compostos es formen en unir-se àtoms de diversos elements en una relació numèrica constant i senzilla.
En una reacció química, els àtoms es reagrupen d'una manera diferent de com ho estaven inicialment, però ni es creen ni es destrueixen.
A partir d'aquestes hipòtesis, podem donar la definició d'àtom següent:
L'àtom és la unitat bàsica o quantitat mínima d'un element químic que pot intervenir en una reacció química.
La teoria atòmica de Dalton va tenir molt d'èxit, ja que les seves idees li van permetre establir la primera teoria atòmica moderna i donar una base científica a les lleis ponderals, que, com ja sabem, és el nom amb què es coneixen, entre d'altres, les lleis de conservació de la massa i de les proporcions definides que hem estudiat. Tanmateix, també té inconvenients importants.
Llei de conservació de la massa
Si una reacció química és només un reagrupament d'àtoms (quarta hipòtesi), la massa roman constant. Així, cinc àtoms de l'element X s'uneixen amb cinc àtoms de l'Y i donen cinc àtoms compostos XY. La massa no varia.
Llei de les proporcions definides
El nombre d'àtoms de sodi i de clor no s'ha posat en la relació adequada per al clorur de sodi, NaCl, que és 1 : 1. Per això, hi sobren dos àtoms de clor; però es continua complint la llei de conservació de la massa.
Segona hipòtesi
Com veurem al final de la unitat, hi ha àtoms del mateix element químic amb massa diferent: isòtops. A la figura es mostren els isòtops de l'hidrogen: el proti, el deuteri i el triti.
Tercera hipòtesi
Dalton va suposar la relació 1:1 per als compostos més senzills, i va assignar a l'aigua la fórmula química HO, a l'amoníac NH, etc. Les fórmules correctes són H2O i NH3, respectivament.
Quarta hipòtesi
A les reaccions nuclears, es creen àtoms nous i desapareixen els que hi havia inicialment. Els elements químics artificials que coneixem s'obtenen mitjançant reaccions nuclears.
El treball de Dalton va tenir una gran rellevància, ja que les seves idees van ser el punt de partida per a les teories atòmiques modernes. Així, els científics del segle XIX es van plantejar reptes nous, com ara:
- La recerca sistemàtica d'elements químics nous i l'ordenació posterior segons les seves propietats, la qual cosa va conduir al sistema periòdic de D. I. MENDELEIEV.
- L'obtenció de les fórmules químiques de les diverses substàncies conegudes. És a dir, la composició elemental, tant qualitativa com quantitativa, d'una substància donada.
En resum, a finals del segle XIX, els químics acceptaven, amb més o menys inconvenients, la teoria atòmica, ja que els químics atomistes no podien comprovar experimentalment l'existència d'aquests àtoms. Aquesta situació generava bastant rebuig en una altra part important de la comunitat científica: la controvèrsia sobre la naturalesa de la matèria estava encara lluny de quedar resolta.
