Leyes volumétricas de Gay-Lussac, ley de Avogadro y el concepto de mol

Resumen

El documento explica las leyes volumétricas de Gay-Lussac, que relacionan los volúmenes de las sustancias gaseosas que intervienen en una reacción química. A continuación presenta la ley de Avogadro y cómo explica estas leyes a partir de las moléculas diatómicas y del número de moléculas por volumen. Por último, define el número de Avogadro y el concepto de mol, con sus equivalencias en condiciones normales.

Puntos clave

Los volúmenes de los gases que intervienen en una reacción, medidos en las mismas condiciones, guardan una relación de números enteros sencillos (primera ley de Gay-Lussac).
En una reacción en estado gaseoso, la suma de los volúmenes de los productos es menor o igual que la de los reactivos (segunda ley de Gay-Lussac).
Volúmenes iguales de gases distintos, en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas (ley de Avogadro).
Las moléculas de los elementos gaseosos, excepto los gases nobles, son diatómicas.
El número de Avogadro es 6,023 × 10²³ partículas.
Un mol contiene 6,023 × 10²³ partículas y, si es un gas en condiciones normales, ocupa 22,4 litros.

Ponte a prueba

Leyes Volumétricas

Muchos de los elementos y compuestos se presentan en estado gaseoso:

Elementos: O₂, Cl₂, H₂, etc.
Compuestos: NH₃, CO₂, CH₄, etc.

En los gases, resulta más sencillo medir volúmenes que masas. Al estudiar las combinaciones entre sólidos y líquidos, no se encontró ninguna relación constante entre sus volúmenes; sin embargo, esta relación sí se manifestó al experimentar con sustancias gaseosas.

1. Leyes de los volúmenes de combinación de Gay-Lussac

Primera ley: En cualquier reacción química, los volúmenes de todas las sustancias gaseosas que intervienen en la misma (medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura) guardan una relación de números enteros sencillos (por ejemplo: 1:3, 1:2, 3:2).
Segunda ley: En toda reacción química en estado gaseoso, la suma de los volúmenes de los productos es inferior o igual a la suma de los volúmenes de los reactivos.

2. Ley de Avogadro

Con la teoría atómica de Dalton, resultaba complicado explicar las leyes volumétricas debido al concepto de molécula existente en aquella época. El problema fue resuelto por Avogadro, quien llegó a las siguientes conclusiones:

Algunos elementos están formados por moléculas diatómicas. Las moléculas de los elementos gaseosos, excepto los gases nobles, son diatómicas.
Volúmenes iguales de todos los gases, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas. Es decir, un mismo número de moléculas de cualquier gas ocupa siempre el mismo volumen en idénticas condiciones. Este enunciado se conoce como la Ley de Avogadro.

El Número de Avogadro y el concepto de Mol

El número de átomos que contiene un átomo-gramo de un elemento, o el número de moléculas que contiene una molécula-gramo de un compuesto, se denomina Número de Avogadro: 6,023 × 10²³.

Se define mol, para una sustancia cualquiera, como la cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro de partículas, ya sean átomos, moléculas o iones.

1 mol equivale a:

Si es un gas y está en condiciones normales (c.n.), ocupa 22,4 litros.
Contiene 6,023 × 10²³ partículas.
Es la masa atómica o molecular expresada en gramos, según se trate de un elemento o un compuesto.

Preguntas frecuentes

¿Qué dice la ley de Avogadro?

Volúmenes iguales de todos los gases, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas. Por tanto, un mismo número de moléculas de cualquier gas ocupa siempre el mismo volumen en idénticas condiciones.

¿Cuánto vale el número de Avogadro?

El número de Avogadro es 6,023 × 10²³. Indica el número de átomos de un átomo-gramo de un elemento o de moléculas de una molécula-gramo de un compuesto.

¿Qué ocupa un mol de gas en condiciones normales?

Un mol de un gas en condiciones normales ocupa 22,4 litros. Ese mol contiene 6,023 × 10²³ partículas.