La hipótesis de Prout fue un intento de principios del siglo XIX de explicar la existencia de varios elementos químicos a través de una hipótesis sobre la estructura interna del átomo . En 1815 [1] y 1816, [2] el químico inglés William Prout publicó dos artículos en los que observó que los pesos atómicos que se habían medido para los elementos conocidos en ese momento parecían ser múltiplos enteros del peso atómico del hidrógeno . Luego planteó la hipótesis de que el átomo de hidrógeno era el único objeto verdaderamente fundamental, al que llamó protilo, y que los átomos de otros elementos eran en realidad agrupaciones de varios números de átomos de hidrógeno. [3]
La hipótesis de Prout influyó en Ernest Rutherford cuando logró "eliminar" los núcleos de hidrógeno de los átomos de nitrógeno con partículas alfa en 1917, y así concluyó que tal vez los núcleos de todos los elementos estaban hechos de tales partículas (el núcleo de hidrógeno), que en 1920 sugirió que se llamaran protones , a partir del sufijo "-on" para partículas, añadido a la raíz de la palabra "protilo" de Prout. [a]La suposición discutida por Rutherford era de un núcleo que consta de protones Z + N = A más electrones N atrapados de alguna manera, reduciendo así la carga positiva a + Z como se observa y explicando vagamente la radiactividad de desintegración beta. Se sabía que tal constitución nuclear era incompatible con la dinámica clásica o cuántica temprana, pero parecía inevitable hasta la hipótesis de los neutrones de Rutherford y el descubrimiento de Chadwick.
La discrepancia entre la hipótesis de Prout y la variación conocida de algunos pesos atómicos a valores alejados de los múltiplos integrales del hidrógeno, se explicó entre 1913 y 1932 por el descubrimiento de los isótopos y el neutrón . De acuerdo con la regla de los números enteros de Francis Aston , la hipótesis de Prout es correcta para masas atómicas de isótopos individuales, con un error de como máximo el 1%.
La hipótesis de Prout siguió siendo influyente en la química durante la década de 1820. Sin embargo, mediciones más cuidadosas de los pesos atómicos, como las compiladas por Jöns Jakob Berzelius en 1828 o Edward Turner en 1832, refutaron la hipótesis. [4] : 682–683 En particular, el peso atómico del cloro , que es 35,45 veces el del hidrógeno , no pudo explicarse en ese momento en términos de la hipótesis de Prout. A algunos se les ocurrió el ad hocafirman que la unidad básica era la mitad de un átomo de hidrógeno, pero surgieron más discrepancias. Esto dio lugar a la hipótesis de que una cuarta parte de un átomo de hidrógeno era la unidad común. Aunque resultaron estar equivocadas, estas conjeturas catalizaron una mayor medición de los pesos atómicos.
En 1919 se sospechaba que la discrepancia en los pesos atómicos era el resultado de la aparición natural de múltiples isótopos del mismo elemento. FW Aston descubrió múltiples isótopos estables para numerosos elementos utilizando un espectrógrafo de masas . En 1919 Aston estudió el neón con suficiente resolución para mostrar que las dos masas isotópicas están muy cerca de los enteros 20 y 22, y que ninguna es igual a la masa molar conocida (20,2) del gas neón. [5]
En 1925, se descubrió que el cloro problemático estaba compuesto por los isótopos 35 Cl y 37 Cl , en proporciones tales que el peso promedio del cloro natural era aproximadamente 35,45 veces el del hidrógeno. [6] Para todos los elementos, se descubrió que cada isótopo individual de número de masa A tenía una masa muy cercana a A multiplicada por la masa de un átomo de hidrógeno, con un error siempre inferior al 1%. Esto es un error cercano a que la ley de Prout sea correcta. Sin embargo, no se encontró que la regla prediga mejor las masas de isótopos para todos los isótopos, debido principalmente a defectos de masa que resultan de la liberación de energía de enlace en los núcleos atómicos cuando se forman.