Fundamentos Cuantitativos de la Química: Leyes Ponderales, Teoría de Dalton e Hipótesis de Avogadro

Leyes Ponderales: Fundamentos de la Química Moderna

Las leyes ponderales son las primeras leyes fundamentales de la química, estableciendo las bases cuantitativas de las reacciones químicas.

Ley de la Conservación de la Masa (Lavoisier)

En una reacción química, la materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Aunque históricamente se midió el peso, al medir masas, podemos enunciar esta ley con mayor corrección diciendo que, en una reacción química, la masa total no varía.

Ley de las Proporciones Definidas (Proust)

Cuando dos o más elementos químicos se combinan entre sí para dar un determinado compuesto, lo hacen siempre en una proporción de masa constante. Si no es así, uno de los reactivos queda en exceso.

Ley de las Proporciones Múltiples (Dalton)

Cuando dos elementos A y B se combinan entre sí dando compuestos diferentes, existe una relación de números enteros sencillos entre las distintas cantidades del elemento B que se combina con una cantidad fija de A.

Teoría Atómica de Dalton

Las leyes ponderales fueron justificadas hasta la llegada de la primera teoría atómica moderna, publicada por Dalton. Sus hipótesis principales fueron:

• Los elementos están constituidos por partículas discretas de materia, sus átomos, que son indivisibles e inalterables.
• Todos los átomos de un mismo elemento tienen idéntica masa y propiedades, y son diferentes de los átomos del resto de elementos.
• Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla.
• En una reacción química, los átomos se agrupan de forma diferente a como lo estaban inicialmente; ni se crean ni se destruyen.

Nota: Las hipótesis de Dalton no fueron exactamente válidas en su totalidad, especialmente en lo referente a la indivisibilidad del átomo y la naturaleza de las partículas gaseosas.

Ley de los Volúmenes de Combinación (Gay-Lussac)

Gay-Lussac estableció la ley volumétrica o ley de los volúmenes de combinación:

En iguales condiciones de presión y temperatura, los volúmenes de las sustancias gaseosas que intervienen en una reacción química guardan entre sí una relación numérica sencilla.

Esta ley es válida solo para gases y representó un inconveniente para la teoría de Dalton, ya que parecía ir en contra de la conservación de los átomos al combinarse volúmenes enteros.

Hipótesis de Avogadro

Para tratar de encajar la ley de Gay-Lussac dentro de la teoría atómica, Avogadro planteó las siguientes hipótesis fundamentales:

1. Volúmenes iguales de gases distintos, en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen idéntico número de partículas.
2. Las partículas de los gases elementales no son átomos, sino agregados de átomos (moléculas). Por ejemplo, gases diatómicos (H₂, O₂, N₂).

La síntesis de estas dos hipótesis permitió formular la Ley de Avogadro: A igualdad de presión y temperatura, volúmenes iguales de cualquier gas contienen el mismo número de moléculas.