Mémoires de la Société d'Arcueil 2 , 207 (1809) [de Henry A. Boorse y Lloyd Motz, eds., The World of the Atom , vol. 1 (Nueva York: Basic Books, 1966) (traducción: Alembic Club Reprint No. 4)]
LOUIS JOSEPH GAY LUSSAC
LOUIS JOSEPH GAY LUSSAC
Germán Alfonso Castro Pinto
Maestría en Docencia de la Química
Universidad Pedagógica Nacional
FRAGMENTO EN INGLÉS:
Substances, whether in the solid, liquid, or gaseous state, possess properties which are independent of the force of cohesion; but they also posses others which appear to be modified by this force (so variable in its intensity), and which no longer follow any regular law. The same pressure applied to all solid or liquid substances would produce a diminution of volume differing in each case, while it would be equal for all elastic fluids. Similarly, heat expands all substances; but the dilations of liquids and solids have hitherto presented no regularity, and it is only those of elastic fluids which are equal and independent of the nature of each gas. The attraction of the molecules in solids and liquids is, therefore, the cause which modifies their special properties; and it appears that it is only when the attraction is entirely destroyed, as in gases, that bodies under similar conditions obey simple and regular laws. At least, it is my intention to make known some new properties in gases, the effects of which are regular, by showing that these substances combine amongst themselves in very simple proportions, and that the contraction of volume which they experience on combination also follows a regular law. I hope by this means to give a proof of an idea advanced by several very distinguished chemists--that we are perhaps not far removed from the time when we shall be able to submit the bulk of chemical phenomena to calculation.It is a very important question in itself, and one much discussed amongst chemists, to ascertain if compounds are formed in all sorts of proportions. M. Proust, who appears first to have fixed his attention on this subject, is of opinion that the metals are susceptible of only two degrees of oxidation, a minimum and a maximum; but led away by this seductive theory, he has seen himself forced to entertain principles contrary to physics in order to reduce to two oxides all those which the same metal sometimes presents. M. Berthollet thinks, on the other hand--reasoning from general considerations and his own experiments--that compounds are always formed in very variable proportions, unless they are determined by special causes, such as crystallisation, insolubility, or elasticity. Lastly, Dalton has advanced the idea that compounds of two bodies are formed in such a way that one atom of the one unites with one, two, three, or more atoms of the other. It would follow from this mode of looking at compounds that they are formed in constant proportions, the existence of intermediate bodies being excluded, and in this respect Dalton's theory would resemble that of M. Proust; but M. Berthollet has already strongly opposed it in the Introduction he has written to Thomson's Chemistry, and we shall see that in reality it is not entirely exact. Such is the state of the question now under discussion; it is still very far from receiving its solution, but I hope that the facts which I now proceed to set forth, facts which have entirely escaped the notice of chemists, will contribute to its elucidation.
TRADUCCIÒN LIBRE:
Las sustancias, ya sea en estado sólido, líquido o gaseoso, poseen propiedades que son independientes de la fuerza de cohesión; pero también poseen otros que parecen ser modificados por esta fuerza (tan variable en su intensidad), y que ya no siguen ninguna ley regular. La misma presión aplicada a todas las sustancias sólidas o líquidas produciría una disminución del volumen que difiere en cada caso, mientras que sería igual para todos los fluidos elásticos. Del mismo modo, el calor expande todas las sustancias; pero las dilataciones de líquidos y sólidos hasta ahora no han presentado regularidad, y solo son los fluidos elásticos los que son iguales e independientes de la naturaleza de cada gas. La atracción de las moléculas en sólidos y líquidos es, por lo tanto, la causa que modifica sus propiedades especiales; y parece que es solo cuando la atracción se destruye por completo, como en los gases, que los cuerpos en condiciones similares obedecen a leyes simples y regulares. Al menos, es mi intención dar a conocer algunas propiedades nuevas en los gases, cuyos efectos son regulares, al mostrar que estas sustancias se combinan entre sí en proporciones muy simples, y que la contracción del volumen que experimentan en la combinación también sigue una ley regular.Es una pregunta muy importante en sí misma, y una muy discutida entre los químicos, para determinar si los compuestos se forman en todo tipo de proporciones. M. Proust, que parece haber fijado su atención en este tema, es de la opinión de que los metales son susceptibles de solo dos grados de oxidación, un mínimo y un máximo; pero inducido por esta teoría seductora, se ha visto obligado a considerar principios contrarios a la física para reducir a dos óxidos todos aquellos que el mismo metal presenta a veces. M. Berthollet opina, por su parte, basándose en consideraciones generales y en sus propios experimentos, que los compuestos siempre se forman en proporciones muy variables, a menos que estén determinados por causas especiales, como la cristalización, la insolubilidad o la elasticidad. Por último, Dalton ha avanzado en la idea de que los compuestos de dos cuerpos se forman de tal manera que un átomo de uno se une con uno, dos, tres o más átomos del otro. De este modo de observar los compuestos se desprendería que se forman en proporciones constantes, excluyéndose la existencia de cuerpos intermedios, y en este sentido la teoría de Dalton se parecería a la de M. Proust; pero M. Berthollet ya se opuso firmemente a ella en la Introducción que escribió a la Química de Thomson, y veremos que en realidad no es del todo exacta. Tal es el estado de la cuestión ahora bajo discusión; Todavía está muy lejos de recibir su solución, pero espero que los hechos que ahora procedo a exponer, hechos que han escapado por completo a la atención de los químicos, contribuyan a su elucidación.
Breve síntesis de la BiografíaJoseph Louis Gay-Lussac (1778-1850): Nació el 6 de diciembre de 1778 en Saint Léonard. Químico y Físico francés, cursó estudios en la École Polytecnique y en la École des Ponts et Chaussées de París. Fue profesor en varios institutos y, de 1808 hasta 1832, profesor de física en la Sorbona. En 1809 formula la ley de los gases que sigue asociada a su nombre. Años antes, formuló una ley, independientemente del físico francés Jacques Alexandre Charles, que afirmaba que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta si la presión se mantiene constante; hoy se conoce como ley de Charles y Gay-Lussac. En 1809 trabajó en la preparación del potasio y el boro e investigó las propiedades del cloro y del ácido cianhídrico. En 1831 fue miembro de la Cámara de los Diputados y en 1839 del Senado. Falleció el 9 de mayo de 1850 en París. Gay-Lussac, experimentando en el laboratorio con reacciones químicas en las que intervenían gases encontró que:
En una reacción química, los volúmenes de las sustancias gaseosas que intervienen guardan entre si una proporción de números enteros y sencillos, si se miden en las mismas condiciones de presión y temperatura.
O2 + 2H2 -------- 2H2O
1VOLUMEN 2VOLUMENES 2VOLUMENES
Gay-Lussac (1809) concluyó que "los gases ... en cualquiera que sea las proporciones en las que se pueden combinar, dan siempre lugar a compuestos cuyos elementos, medidos en volumen, son siempre múltiplos de uno o de otro". En los casos investigados, estas proporciones habían sido "1 a 1, 1 a 2, o 1 a 3".
Amadeo Avogadro comenzaba su famoso ensayo sobre "un modo de determinar las masas relativas de las moléculas elementales de los cuerpos" con una mención a la anterior memoria de Gay-Lussac. Según Avogadro, dado que Gay-Lussac había mostrado que "las combinaciones de los gases tienen lugar siempre según relaciones muy simples en volumen", resultaba también necesario admitir la existencia de "relaciones muy simples entre los volúmenes de las sustancias gaseosas, y el número de moléculas simples o compuestas que los forman". Y aquí Avogadro realizó su conocida hipótesis:
"La hipótesis que se presenta como la primera en este sentido, y que parece además la única admisible, es suponer que el número de moléculas integrantes en unos gases cualesquiera es siempre la misma en un volumen igual, o es siempre proporcional a los volúmenes medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura. En efecto, si se supusiera que el número de moléculas contenidas en un volumen dado fuera diferente para los diferentes gases, sería casi imposible pensar que la ley que rige la distancia de las moléculas pudiera dar, en todos los casos, relaciones tan simples como los hechos que acabamos de citar nos obligan a admitir entre el volumen y el número de moléculas"
Avogadro escribió este texto en francés y prefirió emplear la palabra "molécula" en lugar de "átomo" para discutir sus puntos de vista. Ambas expresiones eran utilizadas a principios del siglo XIX con un significado bastante diferente al actual. En la anterior cita aparece la expresión "moléculas integrantes" que, como se ha señalado, era común en las publicaciones francesas de la época.
Partiendo de la anterior hipótesis, que se citará de modo abreviado en lo que sigue como IV=IP (igual volumen = igual número de partículas), Avogadro proponía un método para "determinar fácilmente las masas relativas de las moléculas de los cuerpos que pueden pasarse al estado gaseoso y el número relativo de estas moléculas en las combinaciones". Si volúmenes iguales de gases contenían igual número de partículas, la relación entre las densidades de los gases debía ser igual a la relación entre las masas de estas partículas, dado que la densidad es la propiedad que relaciona la masa con el volumen y si consideramos volúmenes iguales entonces podemos relacionar las masas de las partículas medidas a las mismas condiciones de presión y temperatura. Avogadro también empleaba su hipótesis para establecer el número de "moléculas" que formaban los diferentes compuestos:
"Por otro lado, como se sabe que la relación de los volúmenes del hidrógeno al oxígeno en la formación de agua es de 2 a 1, se deduce que el agua resulta de la unión de cada molécula de oxígeno con dos moléculas de hidrógeno. Igualmente, de acuerdo con las proporciones en volumen establecidas por M. Gay-Lussac para los elementos del amoníaco, del gas óxido de nitrógeno, del gas nitroso y del ácido nítrico, el amoníaco resultará de la unión de una molécula de nitrógeno con tres de hidrógeno, el gas óxido de nitrógeno de una molécula de oxígeno con dos de nitrógeno, el gas nitroso de una molécula de nitrógeno con una de oxígeno, y el ácido nítrico de una de nitrógeno con dos de oxígeno”
Avogadro era consciente que estos resultados estaban en contradicción con los alcanzados por Dalton a partir de sus reglas de máxima simplicidad. Para Avogadro estas reglas eran "suposiciones arbitrarias" y, por lo tanto, debían ser reemplazadas por sus propias conclusiones en el cálculo de pesos atómicos.
Es evidente que esta argumentación dista mucho de lo que se considera la segunda hipótesis de Avogadro en muchos libros de texto: el carácter diátomico de las moléculas de los gases elementales. Avogadro no parece interesado por esta cuestión que apenas menciona y, en cualquier caso, señala que estas moléculas podrían estar formadas por "cierto número de estas moléculas reunidas en una sola por atracción", sin dar ninguna indicación respecto a cuál podría ser ese número. Por otra parte, la supuesta "división" de las moléculas de los compuestos "en dos o más partes" estaba condicionada por la necesidad de hacer compatibles los valores de sus densidades con los de los pesos de las moléculas. En realidad, al aceptar estas divisiones podemos decir que, en cierto modo, Avogadro estaba proponiendo unos valores para los pesos de las moléculas del agua y del amoníaco que correspondían a la mitad de los aceptados en la actualidad. Aunque en los casos mencionados Avogadro suponía que se producía una división por dos de las moléculas, no descartó otras posibilidades cuando los valores de las densidades de los gases así lo exigían.
A continuación, se muestra una rejilla a modo de cuadro comparativo, donde se destacan los científicos que aportaron sus teorías Vs. las variables implicadas.
GAY-LUSSAC
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DALTON
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AVOGADRO
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VOLÚMENES DE COMBINACIÒN
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"los gases ... en cualquiera que
sea las proporciones en las que se pueden combinar, dan siempre lugar a
compuestos cuyos elementos, medidos en volumen, son siempre múltiplos de uno
o de otro"
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"Así Dalton ha supuesto que el agua estaría
formada por la unión del hidrógeno y del oxígeno, molécula a molécula.
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"La hipótesis que se presenta como la
primera en este sentido, y que parece además la única admisible, es suponer
que el número de moléculas integrantes en unos gases cualesquiera es siempre
la misma en un volumen igual, o es siempre proporcional a los volúmenes
medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura
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DENSIDAD
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En una reacción química, los volúmenes de las
sustancias gaseosas que intervienen guardan entre si una proporción de
números enteros y sencillos, si se miden en las mismas condiciones de presión
y temperatura.
O2 +
2H2 --------
2H2O
1VOLUMEN 2VOLUMENES
2VOLUMENES
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Por otra parte, la supuesta "división"
de las moléculas de los compuestos "en dos o más partes" estaba
condicionada por la necesidad de hacer compatibles los valores de sus
densidades con los de los pesos de las moléculas
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MASAS RELATIVAS
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Dalton a partir de sus reglas de máxima
simplicidad.
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Avogadro proponía un método para
"determinar fácilmente las masas relativas de las moléculas de los
cuerpos que pueden pasarse al estado gaseoso y el número relativo de estas
moléculas en las combinaciones".
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Furió, C., Azcona, R. & Guisasola, J. (2002). Revisión de investigaciones sobre la enseñanza-aprendizaje de los conceptos cantidad de sustancia y mol. Enseñanza de las Ciencias, 20(2), 229-242
Furió, C. y Padilla, K., 2003, “La evolución histórica de los conceptos científicos como prerrequisito para comprender su significado actual: el caso de la 'cantidad de sustancia' y el 'mol'”, Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales, núm. 17, pp. 55-74.
Matute, S. (09 de 11 de 2017). Concepciones de los profesores acerca del concepto mol. Obtenido de Concepciones de los profesores acerca del concepto mol: http://revistas.unisimon.edu.co/index.php/educacion/article/viewFile/2337/2229
Mora Penagos, W. D. L. (09 de 11 de 2017). Educación y pedagogía. Obtenido de Educación y pedagogía: file:///C:/Users/user/Downloads/6061-16473-1-PB.pdf
