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El espíritu científico del hombre se ha desarrollado, por curiosidad o por interés, a través del deseo de conocer de qué está hecho el mundo en que vivimos.
Desde el siglo V a.C. la respuesta es que el mundo está hecho de átomos. Fueron los filósofos griegos Leucippo de Mileto y su discípulo Demócrito de Abdera quienes originaron la filosofía atómica, introduciendo la noción de un constituyente último de la materia, que denominaron átomo (es decir, indivisible en la lengua griega). Demócrito creía que los átomos eran uniformes, sólidos, duros, incompresibles e indestructibles y que se movían en número infinito por el espacio vacío; según sus ideas, las diferencias de forma y tamaño de los átomos determinaban las propiedades de la materia.
Sin embargo, no se generó el concepto por medio de la experimentación sino como una necesidad filosófica que explicara la realidad, ya que, como proponían estos pensadores, la materia no podía dividirse indefinidamente, por lo que debía existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formas creara todos los cuerpos macroscópicos que nos rodean.
El primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton, quien todavía imaginaba a los átomos como diminutas esferas.
El químico ruso Dmítri Ivánovich Mendeléyev creó en 1869 una clasificación de los elementos químicos en orden creciente de su masa atómica, remarcando que existía una periodicidad en las propiedades químicas.
Fueron necesarios más de 2000 años antes que los físicos modernos comprendieran que el átomo es divisible, y que no es ni duro, ni sólido, ni inmutable. Desde comienzos del siglo XX se sabe que el centenar de átomos diferentes que constituyen la materia conocida están compuestos de otros constituyentes más elementales organizados en un núcleo y una corteza. Que el núcleo lo forman protones (descubiertos en 1918 por Rutherford) y neutrones (descubiertos por Chadwick en 1932). Y que la corteza está compuesta por electrones (descubiertos por Thomson en 1897). En esas fechas se volvió a pensar que protones, neutrones y electrones eran realmente los constituyentes últimos de la materia.