Il modello di Dalton: spiegare proporzioni, riconoscere limiti

L'idea centrale

Il modello atomico di Dalton offre una risposta storica a una domanda precisa: come descrivere il fatto che le sostanze si combinino in proporzioni regolari? Rappresentare la materia come composta da unità discrete aiuta a ragionare su elementi e composti. Se le unità di un elemento sono considerate uguali nel modello, la ripetizione di una coppia di unità diverse offre un modo semplice di immaginare un composto. Il caso delle scatole usa palline costruite apposta per l'aula; non pretende che qualcuno abbia visto atomi né che i loro colori siano naturali. Il valore della rappresentazione sta nella possibilità di formulare e confrontare relazioni, non nel realismo delle superfici lucide delle palline.

Nella scatola A del caso vi sono quattro palline blu, tutte dello stesso tipo. Nell'ambito del modello, possono rappresentare quattro unità di un solo elemento. Nella scatola B vi sono tre coppie, ciascuna formata da una pallina rossa e una gialla: il rapporto rappresentato è uno a uno per ogni coppia. Non bisogna confondere il numero di coppie con il rapporto interno alla singola coppia. Tre coppie significano tre palline rosse e tre gialle, ma il rapporto strutturale rimane uno a uno. Se una domanda parla invece di due rosse legate a una gialla, il rapporto cambia. La risposta deve sempre dire quale oggetto sta contando. Una formula costruita mediante palline permette una spiegazione di proporzioni, ma una pallina non possiede automaticamente la massa reale dell'atomo che rappresenta. Per confrontare masse di elementi diversi occorrono dati aggiuntivi, non basta osservare se il modellino rosso è più grande di quello giallo. Il modello di Dalton attribuiva agli atomi di ciascun elemento caratteristiche definite e trattava gli atomi come indivisibili nel contesto delle reazioni chimiche allora studiate. Questa idea fu feconda per spiegare molte regolarità, ma il successivo sviluppo della fisica mostrò struttura subatomica. «Indivisibile» va quindi letto come parte di un modello storico, non come un fatto immutabile.

Un passo in più

Modello e prova hanno ruoli distinti. Una proporzione misurata in laboratorio costituisce un dato da spiegare; la coppia di sfere è una rappresentazione che rende intelligibile un'ipotesi sulla composizione. Non si dimostra una legge chimica perché sul tavolo sono state posate tre coppie: l'insegnante avrebbe potuto costruirne quattro. Il valore didattico nasce dal confronto tra previsioni del modello e osservazioni indipendenti. Quando una previsione non regge, si rivedono ipotesi e ambito di applicazione. Quando regge, resta necessario distinguere l'accordo con il dato dalla pretesa che il modello raffiguri ogni dettaglio dell'oggetto reale. Il disegno affianca una sfera piena a una nube con nucleo. Questo accostamento suggerisce che i modelli cambiano quando aumentano le evidenze; non fornisce una storia completa dei passaggi né una scala delle dimensioni. Il ritratto sullo sfondo non è fonte per riconoscere Dalton. Sarebbe un errore descriverlo come documento biografico o inferire da esso una data. Nella risposta scolastica si possono dire tre cose controllabili: la sfera è una convenzione del modello storico, la figura più articolata ricorda che gli atomi hanno struttura, e nessuna delle due è una fotografia diretta. Il testo resta il riferimento per i numeri delle scatole.

Testo e dati del caso

Caso inventato: in una scatola di modelli A ci sono quattro palline blu identiche; nella scatola B vi sono tre coppie composte ciascuna da una pallina rossa e una gialla. Le palline sono oggetti didattici, non atomi osservati.