Democrito
La prima teoria atomica è stata formulata dal filosofo greco Democrito (IV sec.), il quale ha affermato che la materia era costituita da piccole particelle indivisibili di tipo diverso, gli atomi (il termine significa proprio indivisibile), e da spazio vuoto.
Si tratta di un'ipotesi filosofica, non sostenuta da alcuna verifica sperimentale.
Aristotele
La teoria atomica di Democrito è stata respinta fino al XVII secolo perché contraddiceva gli insegnamenti di Aristotele (384 - 322 a.C.).
Se l'atomo è il pieno di essere e per esistere richiede il vuoto, cioè il non-essere, la questione su cui si dibatterono i filosofici greci è se può esistere il non-essere. Per Aristotele lo spazio doveva essere pieno di materia per poter trasmettere gli effetti meccanici, di movimento da un corpo all'altro. Egli affermava che la natura ha orrore del vuoto, perciò sostenne che la materia doveva avere una struttura continua, cioè poteva essere suddivisa all'infinito senza perdere le sue caratteristiche.
Teoria atomica di Dalton (1808)
John Dalton (1766 - 1844) ha riproposto la teoria degli atomi quali particelle indivisibili costituenti la materia, ma le affermazioni si basavano su osservazioni sperimentali.
Dal fatto che, secondo la legge delle proporzioni definite, si osservava che il rapporto tra le quantità di un elemento che si combinavano con quantità fisse di un altro elemento era sempre esprimibile con numeri interi, significava che la materia non aveva una struttura continua, come affermava Aristotele, ma era costituita da particelle elementari indivisibili.
La teoria atomica proposta da Dalton, rispetti i criteri del metodo scientifico in quanto dava una giustificazione alle esperienze, pero la prova della reale esistenza degli atomi avvenne in realtà solo un secolo dopo grazie a nuove ricerche di fisici e chimici.
La teoria afferma che:
- la materia è costituita da atomi, particelle piccolissime, sferiche, indivisibili e indistruttibili;
- gli atomi sono la parte più piccola di un elemento;
- gli atomi di uno stesso elemento sono uguali tra loro e hanno la stessa massa; gli atomi dei diversi elementi sono differenti e non hanno la stessa massa;
- in una reazione gli atomi non sono né creati né distrutti, né trasformati in altri elementi; restano inalterati ma si aggregano in modo diverso, conservandosi interi nel passaggio da un composto all'altro.
Le molecole
Dalle esperienze fatte Dalton affermò che la più piccola parte di un composto è un aggregato di atomi diversi le cui particelle sono strettamente unite. Questo aggregato corrisponde alla molecola.
Alcune esperienze però contraddicevano questa affermazione. Dalton si aspettava che dall'unione di un volume di cloro con un volume di idrogeno si ottenesse un volume di acido cloridrico. Considerando le singole particelle:
Invece, si ottenevano 2 volumi di acido cloridrico. Seguendo il metodo aristotelico, invece di quello galileiano, si ostinò sui suoi preconcetti. Aveva infatti supposto che tutti gli elementi erano formati da singoli atomi separati.
Grazie agli studi di Avogadro, Gay-Lussac e Cannizzaro, fu accertato che solo pochi elementi esistono sotto forma di atomi, ma la maggior parte è costituita da raggruppamenti di atomi.
Le molecole sono raggruppamenti di atomi dello stesso tipo o di tipo diverso e costituiscono la più piccola parte di un composto, mentre gli atomi sono la più piccola parte di un elemento.
L'idrogeno e il cloro dell'esperienza, non erano allora elementi costituiti da singoli atomi, ma da molecole con due atomi uguali e questo rendeva conto delle osservazioni:
