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Afirmó que todo estaba constituido a partir de agua, que enrareciéndose o solidificándose formaba todas las sustancias conocidas.
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Supuso que la sustancia primigenia era el aire
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Supuso que la sustancia primigenia era el fuego
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Reunió las teorías de sus predecesores y propuso no una, sino cuatro sustancias primordiales, los cuatro elementos: Aire, agua, tierra y fuego. La unión de estos cuatros daba lugar a la vasta variedad de sustancias en la naturaleza.
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Añadió un quinto elemento: el éter o quintaesencia, que formaba las estrellas, mientras que los otros 4 formaban las sustancias terrestres.
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Recordando las ideas de Demócrito, propuso la teoría atómica, según la cual, cada elemento estaba formado un tipo especial de átomo, de forma que todos los átomos de un elemento eran iguales entre sí, en tamaño, forma y peso, y distinto de los átomos de los distintos elementos.
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Se percató de que algunos elementos debían guardar cierto orden. Al percatarse de esto, formó lo que se conoce como Tríadas de Döbereiner
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Descubrió que al ordenar los elementos según su peso atómico, el octavo elemento tenía propiedades similares al primero, el noveno al segundo y así sucesivamente, cada ocho elementos, las propiedades se repetían, lo denominó la ley de las octavas, recordando los periodos musicales.
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Publicó su tabla periódica. había ordenado los elementos siguiendo su peso atómico, como lo hizo Newlands antes que él, con algunos cambios.
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Representó el volumen de cada átomo en función de su peso, obteniendo una gráfica en ondas cada vez mayores, los elementos en posiciones similares de la onda, tenían propiedades similares, pero las ondas cada vez eran mayores e integraban a más elementos. Fue el descubrimiento de la ley periódica.
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Mediante estudios de Rayos X, determinó la carga nuclear (número atómico) de los elementos. Reagrupó los elementos en orden creciente de número atómico.
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Sacó 14 elementos de la estructura principal de la Tabla Periódica proponiendo su actual ubicación debajo la Serie de los Lantánidos, siendo conocidos desde entonces como actínidos