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Ley de Gay-Lussac

Última actualización

30 oct 2022
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- Lavoisier
- Método Científico

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Habilidades para Desarrollar

Describir la ley de Gay-Lussac y la hipótesis de Avogadro

La teoría atómica de Dalton llevó a una nueva pregunta: si cada elemento tiene átomos con una masa característica, ¿cuáles son esas masas? Si el agua es 88.9% O, 11.1% H, ¿cuál es la masa atómica de O en términos de H (si asumes que H es 1.00)? Para responder, necesitas la fórmula: H _{2 O (2} átomos H para 1 átomo de O) (11.1) /2 = 5.55 → (88.9) /5.55 = 16.0 (este es el peso atómico de O, asumiendo que H es ~1)

Pero los primeros químicos no conocían las fórmulas, ¡porque no conocían los pesos atómicos! Dalton asumió que la fórmula más simple (ejemplo: HO) tenía razón, ¡pero esto solía estar mal! ¿Cómo pudieron averiguar las fórmulas?

En 1808, Gay-Lussac publicó resultados que mostraban qué volúmenes de gases se combinaban entre sí en reacciones químicas. Por ejemplo (O es oxígeno, H es hidrógeno, N es nitrógeno, L es litros):

2 L H + 1 L O → 2 L de agua (vapor)
3 L H + 1 L N → 2 L de amoníaco (NH ₃)
2 L “óxido carbónico” + 1 L O → 2 L “ácido carbónico” (usando los nombres antiguos para los compuestos)
1 L N + 1 L O → 2 L de óxido nítrico (NO)

Con base en la Ley de Gay-Lussac, podemos adivinar lo siguiente: volúmenes iguales de gas a la misma temperatura (T) y presión (P) tienen el mismo número de “partículas”.

La ley de Gay-Lussac describe cómo aumentar la temperatura de un gas con un volumen fijo y un número constante de “partículas” dará como resultado un aumento similar en la presión del gas, y viceversa. De igual manera, al disminuir la temperatura disminuirá la presión del gas y viceversa.

¿Qué son estas “partículas”? Muchas de ellas son moléculas, colección fuertemente enlazada de átomos. Las moléculas generalmente permanecen intactas cuando se vaporizan a la fase gaseosa. Los compuestos moleculares (compuestos que contienen moléculas, en comparación con los compuestos iónicos discutidos más adelante) generalmente están hechos de elementos no metálicos como C, O, S, P, H, Cl, etc.

¿Cómo se recibió la ley de Gay-Lussac? Dalton no creía en ello porque las densidades de los gases parecen equivocadas. El gas oxígeno es más denso que el vapor (gas de agua), a pesar de que el agua es oxígeno más hidrógeno. Además, Gay-Lussac no empujó las conclusiones de su ley hasta donde pudo haber debido a que Berthollet (quien creía que combinar proporciones de elementos podía variar) era su mentor.

En 1811, Avogadro explicó los problemas con la ley de Gay-Lussac al decir que volúmenes iguales de gases (a la misma T y P) tienen el mismo número de moléculas. Los gases elementales estuvieron presentes no como átomos individuales sino como moléculas diatómicas (como H ₂, O ₂, N ₂). Ahora las ecuaciones de la ley de Gay-Lussac son:

2 L H ₂ + 1 L O ₂ → 2 L H ₂ O
3 L H ₂ + 1 L N ₂ → 2 L NH ₃
2 L CO + 1 L O ₂ → 2 L CO ₂
1 L N ₂ + 1 L O ₂ → 2 L NO

Esto resuelve el problema de la densidad del gas (O ₂ es más denso que H ₂ O porque H ₂ pesa menos que O). La hipótesis de Avogadro podría haber aclarado toda la confusión sobre las fórmulas y permitir buenos cálculos de peso atómico. Pero la gente o lo ignoró o dijo que era imposible.

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CrashCourse Química: La Ley Fundamental (11 min)

Colaboradores y Atribuciones

Emily V Eames (City College of San Francisco)

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