MEDIDA CORRECTA DE LAS MASAS ATÓMICAS. AVOGADRO

 
 

En 1811 Avogadro hizo una gran aportación a la Química que no fue tenida en cuenta hasta 50 años después, ya muerto su autor. Como veremos, la aplicación conjunta del Principio de Avogadro y la Ley de los Volúmenes de Combinación de Gay-Lussac, hizo posible dos grandes descubrimientos:

- la demostración de que los átomos de un elemento pueden unirse entre sí para formar moléculas diatómicas

- la determinación experimental de las fórmulas químicas. Una vez superada esa dificultad fue posible la determinación correcta de las masas atómicas.

INDICE

- Principios de la Teoría Atómica

- Elemento (versión Dalton), compuesto, molécula y red cristalina

-Explicación de las leyes ponderales

-Medida de las masas atómicas (Dalton)

-Medida exacta de las masas atómicas

-Mol. Masa Molar

-Isótopos. Unidad de masa atómica

- Masa atómica relativa y absoluta

- El tamaño de los átomos y las moléculas

- Cálculos basados en la teoría atómica

 

 

 

 

 

 

LOS ÁTOMOS PUEDEN FORMAR MOLÉCULAS

Para Dalton la unión de los átomos era consecuencia de atracción eléctrica (la pila había sido inventada por Volta en 1800). En base a ello se podía explicar que átomos diferentes pudieran unirse. Basta pensar que adquieren carga de signo diferente. Sin embargo, en base al mismo razonamiento, es imposible explicar que átomos iguales (que adquirirían el mismo tipo de carga) pudieran unirse.

Este razonamiento no impidió que Avogadro plantease la existencia de moléculas de elementos químicos. A ello le condujeron lo que hoy conocemos como LEY DE GAY-LUSSAC DE LOS VOLÚMENES DE COMBINACIÓN Y EL PRINCIPIO DE AVOGADRO. Los hechos experimentales estaban a favor de Avogadro. La explicación científica estaba de parte de Dalton. El hecho fue que Dalton mantuvo su criterio basándose en su prestigio y en los errores experimentales que achacaba al trabajo de Avogadro. El asunto se aclaró en el Primer Congreso de Química celebrado en Karlsruhe en 1860. En él se aceptó el método experimental de Avogadro-Cannizaro para determinar masas atómicas. Por cierto, hasta comienzos del siglo XX no se pudo explicar la naturaleza del enlace entre átomos iguales (enlace covalente).

Como puede comprobarse, si el hidrógeno y el cloro estuvieran formados por átomos individuales, la reacción entre un volumen de hidrógeno y un volumen de cloro solo formaría un volumen de cloruro de hidrógeno, no dos como indica la ley de los Volúmenes de Combinación de Gay-Lussac (datos experimentales). Eso se podía arreglar suponiendo que existen moléculas de elementos.

El mismo razonamiento podríamos haber seguido en el caso de la reacción del hidrógeno y el oxígeno para formar agua.

 

DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LAS FÓRMULAS QUÍMICAS

La aplicación conjunta del Principio de Avogadro y de la Ley de los Volúmenes de Combinación de Gay-Lussac, permite establecer un procedimiento para la determinación experimental de las fórmulas químicas.

Si, para formar agua, es necesario que se se unan el doble de partículas (átomos o moléculas) de hidrógeno que de oxígeno, es lógico suponer que la molécula de agua tendrá dos átomos de hidrógeno por cada uno de oxígeno (H2O). De igual manera se puede razonar con el amoniaco (NH3) y el cloruro de hidrógeno (HCl). Este descubrimiento fue de vital importancia. Por primera vez en la historia de la Química se disponía de un método experimental de determinación de fórmulas químicas. Se podía dejar de lado el Principio de Máxima Simplicidad de Dalton.

DETERMINACIÓN CORRECTA DE MASAS ATÓMICAS

Una vez conocidas las fórmulas de los compuestos químicos, la aplicación de la Ley de las Proporciones Definidas de Proust permite calcular correctamente la masa atómicas relativas.

De esta manera tan simple se puede determinar que la masa de un átomo de oxígeno es 16 veces mayor que la masa de un átomo de hidrógeno. Obrando de manera similar, se pueden determinar las masas de los átomos de los demás elementos químicos.

Este procedimiento no fue aceptado por la comunidad científica durante la primera mitad del siglo XIX. Fue necesario el primer Congreso químico de la historia para aclarar el asunto.

EL PRIMER CONGRESO QUÍMICO DE LA HISTORIA. KARLSRUHE, 3-5 SEPTIEMBRE DE 1860

La comunidad científica europea se reunió en Karlsruhe para ponerse de acuerdo sobre la medida de masas atómicas. En los tres días que duró el congreso, el papel de Cannizaro, discípulo de Avogadro, fue determinante. Para convencer a los congresistas repartió entre ellos copias de un artículo suyo de 1858 (que no había tenido repercusión alguna) en el que explicaba el método experimental de determinación de masas atómicas basado en el Principio de Avogadro. El éxito de su iniciativa fue inmediato.

ACTAS DEL CONGRESO (WURTZ)

CHEMICAL PHILOSOPHY

MASA ATÓMICA, MASA MOLECULAR Y MASA FÓRMULA

Una vez conocidas las masas atómicas (relativas) de los elementos, fue fácil la determinación de las masas moleculares o masas fórmula de los compuestos.

La masa molecular de una sustancia es la suma de las masas atómicas de los átomos en una molécula de la sustancia. Para ello habrá que tener en cuenta que el subíndice que afecta a cada elemento dentro de la fórmula debe multiplicar a la masa atómica del elemento.

En las sustancias iónicas no se pueden identificar moléculas. En ellas la masa molecular se sustituye por la masa fórmula. La masa fórmula es la suma de las masas atómicas de todos los elementos de la fórmula empírica multiplicadas por los subíndices que les afectan.

Como la masa atómica se expresa en uma, la masa molecular y la masa fórmula también tendrán esa unidad.

En el caso de sustancias iónicas tenemos:

La masa fórmula del NaCl es 58,5 uma.

La masa fórmula del CaO es 56,0 uma.

¿Qué significa que la masa atómica (relativa) del calcio sea 40 uma?

La masa de un átomo de calcio es 40 veces mayor que la unidad de masa atómica (el átomo medio de hidrógeno a comienzos del siglo XIX)

¿Qué significa que la masa molecular del agua sea 18 uma?

La masa de una molécula de agua es 18 veces mayor que la unidad de masa atómica (el átomo medio de hidrógeno a comienzos del siglo XIX)

¿Qué significa que la masa fórmula del cloruro de sodio es 58,5 uma?

La masa del conjunto formado por un átomo de cloro y uno de sodio es 58,5 veces mayor que la unidad de masa atómica (el átomo medio de hidrógeno a comienzos del siglo XIX)