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O modelo atômico de Dalton diz que toda a matéria é formada por átomos, partículas consideradas indivisíveis e indestrutíveis. Segundo ele existiam diferentes tipos de átomos, de forma que cada átomo diferente possuía propriedades distintas, como forma e massa, e, porém, átomos de um mesmo elemento possuíam propriedades exatamente iguais. A ideia de átomo já havia sido abordada em, aproximadamente, 450a.C com os filósofos Demócrito e Leucipo, porém Dalton é considerado como o primeiro a apresentar um modelo atômico pois seu modelo era baseado nas leis ponderais (Lei de Lavoisieir e Lei de Proust).
Atualmente, com a descoberta de partículas subatômicas (elétrons, nêutrons, prótons, quarks, etc) a ideia de um átomo indivisível é invalidada.
Atualmente, com a descoberta de isótopos, a ideia de que todos os átomos de um mesmo elemento são exatamente iguais também é inválida.
Único postulado de Dalton ainda aceito é de que reações químicas são rearranjos de átomos, sem que eles sejam alterados.