En los estudios que Antoine
Lavoisier realizó sobre la combustión, demostró la inexistencia del flogisto a
partir de la masa como medida de la cantidad de materia y la empleó para
estimar la capacidad de descomposición de las sustancias, propiedad que adopto
para redefinir el concepto de elemento químico. Además, hizo uso de dicha
magnitud para el establecimiento de la famosa ley de conservación de la
materia. Posterior a su muerte, diferentes personajes establecieron conceptos e
hipótesis acerca de la existencia de los átomos, cuya única magnitud
aparentemente susceptible de su medida era la masa. Sin embargo, al ser una
entidad extremadamente pequeña, también debía serlo su masa absoluta, por lo cual
a lo largo de la historia se desarrollaron técnicas indirectas para su
medición, las cuales se centraron en el establecimiento de unidades de acuerdo
con un patrón convencional, a lo que se le denominó masa atómica relativa
Las masas relativas comenzaron con
John Dalton, quien determinó aproximadamente la masa atómica de 20 elementos,
tomando al hidrógeno como patrón, suponiendo que se trataba del elemento más
ligero, atribuyéndole el valor de 1. Si bien en sus publicaciones no se
proporciona información sobre los cálculos desarrollados, se presume a partir
de un cuaderno de laboratorio, que los efectuó a partir del análisis de
diferentes compuestos efectuados por otros científicos de su época, empleando
además la relación entre las masas de los elementos que reaccionaban en una
reacción química (Ley de Proust). Su error fue suponer que los elementos se
combinaban en una relación 1:1 (principio de máxima simplicidad) por lo cual
empleo fórmulas químicas que no correspondían a los compuestos, obteniendo
valores de masa atómica inexactos.
Thomas Thomson, identificó los
errores en las mediciones de Dalton, dando una explicación ante la variación en
la absorción de diferentes volúmenes de gases en agua, la cual era debido a su gravedad relativa – método
usado para medir o calcular la densidad de un cuerpo en comparación de una
unidad ya conocida, que en este caso sería la del aire atmosférico- , por lo cual, no solamente al ser incorrecta las
fórmulas químicas de los compuestos, también lo eran las relaciones entre los
átomos realizadas por Dalton, debido a una depreciación de explicaciones más
profundas como la repulsión entre estos por su naturaleza y la densidad.
Teniendo en cuenta la dificultad
presentada por Dalton, la precisión del cálculo de las masas atómicas estaba
ligada al uso de las fórmulas químicas correctas de los compuestos empleados. En
este sentido Berzelius, conocedor del trabajo de Gay Lussac, empleo la ley de
combinación de volúmenes y diferentes tipos de reacciones químicas (reducción
de óxidos, oxidación de metales, reacciones de descomposición, reacciones de
precipitación y reducción de complejos de metales nobles) para hallar valores
de masa atómica con una mayor exactitud.
Otros pensadores encontraron que las
ideas de Dalton y los resultados de Gay-Lussac podían ser compatibles y esto
fue propuesto por Avogadro. Los argumentos de Dalton fueron respondidos por
Avogadro, al afirmar que este razonamiento se basaba en una visión equivocada
de la estructura interna de un gas ya que el estado gaseoso, con su
característica compresibilidad, seguramente está compuesto de partículas muy
separadas entre sí, lo que hace que por medio de la densidad relativa, se
puedan obtener datos más específicos en términos de sus relaciones internas y
diferentes. Si se imaginan con una vasta separación, entonces el volumen de un
gas no dependerá del radio relativo sino del número total de las mismas. La
visión de la estructura microscópica de los gases, es decir, un cambio en el
modelo mental del estado gaseoso, lleva a que de la densidad de los compuestos
y la de la estequiometria de las reacciones como Dalton sugería, fueran
atacadas por Avogadro con un mismo argumento, uno muy imaginativo y difícil de asimilar
por la comunidad científica donde en principio, resultaba imposible determinar
la fórmula exacta de un determinado gas y por ello la hipótesis más sencilla,
aunque no la única admisible, era que los gases elementales estaban compuestos
de moléculas poliatómicas, lo que explica la diferencia de las densidades,
masas relativas y volúmenes absorbidos o reaccionantes.
En la década de 1860, Stanislao
Cannizzaro redefinió las masas atómicas relativas aplicando la hipótesis de
Avogadro (en un volumen dado gaseoso, medido siempre en las mismas condiciones
de presión y temperatura, existe un número invariable de moléculas cualquiera
que sea el gas contenido), formulando que para determinar las masas atómicas
relativas de los elementos las diferentes cantidades del mismo elemento
contenidas en diferentes moléculas, son todas múltiplos enteros del peso
atómico donde las masas atómicas relativas y las masas moleculares se pueden
comparar con la densidad de vapor de una colección de gases o con moléculas que
contienen uno o más de los elementos químicos en cuestión. A partir de volumen
molar determinaba la masa molecular de una serie de compuestos que presentaban
el elemento que se deseaba obtener su masa atómica, después se realizaba un
análisis elemental de cada uno de los compuestos, hallando de este modo el
porcentaje del elemento en cada uno de ellos. De esta forma, calculaba la masa
del elemento en la masa molecular del compuesto, lo que permitió de esta forma
que partir de la conferencia de Karlsruhe, cómo o cuál es la forma en la cual,
a través de casi un siglo de investigación del peso atómico de los elementos,
se dedujera a partir de las densidades relativas de las moléculas comparadas
con volúmenes y masas en diversos experimentos.
Es de suponer que valores más
precisos de los pesos atómicos se llevarían a cabo por parte de Edward Morley y
Theodore W. Richards donde este último determinó el peso atómico de 55
elementos con una fidelidad tal que fue el primero en encontrar indicios de la
existencia de isótopos por métodos químicos al contrastar muestras de plomo
mineral y plomo obtenido por desintegración nuclear. Por estos trabajos
Richards recibió el premio Nobel en 1914. Tras el desarrollo del espectrómetro
de masas los pesos atómicos ya se podían determinar con gran precisión y mucho
más fácilmente.
Referencias Bibliográficas
Avogadro, Amadeo (1811) Ensayo sobre
una manera de determinar las masas relativas de las moléculas elementales de
los cuerpos y las proporciones en que entran en estos compuestos. Journal de
Physique (73) , p.p. 58-76
Lavoisier, Antoine (1775) Memoria
sobre la naturaleza del principio que se combina con los metales durante la
calcinación y aumenta su peso. Leído a la Academie des Sciences de Paris (Francia)
Thomson, Thomas (1807) Un sistema
de química. MD, FRSE, 3.ª edición, vol. III., Edimburgo 1807, pp. 424-429 y
451-452.
Gay- Lussac, J. (1809). Memoir on the combination of gaseous
substances with each other.. Mémoires de la Société d'Arcueil , 207
(1809) [de Henry A. Boorse y Lloyd Motz, eds., The World of the Atom , vol. 1
(Nueva York: Basic Books, 1966)
Dalton, Jhon. (1805). Sobre la
absorción de gases por el agua y otros líquidos. Memorias de la Sociedad
Filosófica y Literaria de Manchester, Segunda Serie, 1, p.p. 271-87.
Wurtz, Charles (1860). Informe de
las sesiones del Congreso Internacional de Químicos en Karlsruhe, los días
3, 4 y 5 de septiembre de 1860, publicado originalmente en Richard Anschütz, August
Kekulé, 2 vols. (Berlín: Verlag Chemie, 1929) como Apéndice VIII (págs. 671-88
del vol. 1)
Es importante resaltar que la construcción de la tabla periódica marca un hito importante en el desarrollo de la ciencia, generalmente se atribuye la creación de ésta a Mendeleev y Meyer.
ResponderEliminarSin embargo es importante el aporte que realizan en este texto con relación a los autores y métodos experimentales utilizados para hallar el peso atómico. Factor fundamental que llevo a Dobereiner a plantear la ley de las tríadas donde agrupo elementos de tres en tres con propiedades químicas similares aplicando la media aritmética entre el peso atómico de estos, Además también se pueden mencionar los aportes de Newlands, quien plantea la ley de las octavas mencionando que al ordenar los elementos según su peso atómico de manera creciente se evidencia que cada ocho elementos sus propiedades se repiten, además de los aportes de Dumas y Lennsen con respecto a los pesos moleculares y la interpolación de los pesos atómicos.
Todos estos avancen y estudios con relación a la organización de la tabla periódica no se habrían desarrollado sin el fundamento de Avogadro con respecto a los átomos- moléculas y peso atómico-peso molecular, lo cual permitió a Canizzaro presentar una tabla de pesos atómicos lo cual le permitió a Medeleev dar apertura a lo que se conoce como ley periódica y establecer que las propiedades químicas y físicas de los elementos son función periódica de los pesos atómicos, Lo cual permitió que dentro de su sistema periódico dejará espacios para elementos que hasta el momento no se conocían, por ejemplo entre el calcio y el titanio hubo un espacio en la tabla periódica al cual más adelante se le atribuyo el escandio quien tenía propiedades que justificaban tuviera ésta posición.
Para dar conclusión a esta intervención solo cabe resalta que detrás de una construcción tan grande como la tabla periódica hay una base de siglos de antigüedad, lo cual permitió establecer ciertos patrones para la organización de la misma y que a su vez a partir del peso atómico se logró agrupar elementos a los cuales más adelante se le atribuyeron propiedades similares.
La construcción de la tabla periodica es un proceso de colaboración de muchos científicos, Avogadro, Newlands, canizzaro , entre muchos otros, quienes a partir de sus conocimientos científicos lograron aportar a esa construcción , es importante resaltar que la tabla periódica se organizo por principalmente por aumento de pesos atómicos, valencia, densidad y pesos relativos. También es importante resaltar que el hidrogeno era la base para la determinación de dichos pesos moleculares, luego al pasar los años fue el oxigeno, y por ultimo el carbono.
ResponderEliminarPor ende la tabla periódica es una construcción de ideas de muchos científicos que con el pasar de los años se han ido estructurando de la mejor forma para llegar a lo que hoy conocemos como tabla periódica moderna, la cual Mendeléyev construyo, y donde es una compilación de muchas investigaciones tanto propias como de otros autores como Meyer, aportes de Newlands ,Avogadro entre otros fue fundamental para en esa época un gran avance en la química moderna.
La construcción de la tabla periodica es un proceso de colaboración de muchos científicos, Avogadro, Newlands, canizzaro , entre muchos otros, quienes a partir de sus conocimientos científicos lograron aportar a esa construcción , es importante resaltar que la tabla periódica se organizo principalmente por aumento de pesos atómicos, valencia, densidad y pesos relativos. También es importante resaltar que el hidrogeno era la base para la determinación de dichos pesos moleculares, luego al pasar los años fue el oxigeno, y por ultimo el carbono.
EliminarPor ende la tabla periódica es una construcción de ideas de muchos científicos que con el pasar de los años se han ido estructurando de la mejor forma para llegar a lo que hoy conocemos como tabla periódica moderna, la cual Mendeléyev construyo, con aportes Meyer, ( pesos equivalentes) aportes de Newlands ,(ley de octavas) , Avogadro entre otros fue fundamental para en esa época un gran avance en la química moderna.
De la lectura del escrito inicial, se deriva que el trabajo de Dalton es álgido, es un centro de la discusión sobre la determinación de los pesos relativos de los elementos. Por ello mismo es que vale la pena profundizar en ¿cómo es que Dalton determina los pesos de los elementos con base en la absorción de los gases por parte del agua? Si la solubilidad de cada gas es diferente en, por ejemplo, el agua, cómo se determinan las fracciones que son absorbidas y qué cálculos se hacen para determinar el peso relativo de cada gas?
ResponderEliminarSi se comparan los resultados de Dalton con los de Avogadro y Gay Lussac se encuentran diferencias que son el centro de esta discusión, por qué se dan estas diferencias? Por ejemplo si en un sistema el nitrógeno tiene un peso relativo de 4,2 y en otro sistema es 13,23 ¿cómo se decide cuál es el más aceptable o en otras palabras, cuál se toma cómo el correcto?
Por último, los comentarios de Breitner y de Diana, se centran en la tabla periódica pero no se refieren al asunto de la determinación de los pesos atómicos ¿cuál es la relación entre los dos aspectos?
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
ResponderEliminarSe sabe que la determinación de los pesos atómicos da a partir de la relación que ocurre entre los elementos para formación de compuestos, Dalton al aplicar la regla de “máxima simplicidad” llevo a una la determinación errónea de las formulas y pesos relativos de los compuestos, de este modo concluía por ejemplo que el agua era un compuesto binario de hidrogeno y oxígeno y que sus pesos relativos por lo tanto eran aproximadamente 1:7, lo mismo ocurría con el amoniaco el cual también era considerado como un compuesto binario de hidrogeno y nitrógeno en el cual sus pesos relativos eran 1:5, cabe resaltar que dicha regla no tenía bases empíricas, “era absolutamente hipotética” (Thenard, 1824).
ResponderEliminarPor otra lado la propuesta de Avogadro basada en los estudios realizados por Gay- Lussac, donde la combinación de los gases, permiten la formación de compuestos donde los elementos medidos en volumen son múltiplos entre sí, generando así proporciones de 1 a 1, 1 a 2 y 1 a 3. A lo cual Avogadro agrego la siguiente hipótesis: Si volúmenes iguales de gases contienen igual número de partículas, la relación entre las densidades de los gases debía ser igual a la relación entre las masas de estas partículas (Muñoz, 2003), de este modo Avogadro tomando como base por ejemplo las densidades 1,10359 y 0,07321 de los gases oxígeno e hidrógeno tomados del aire atmosférico por unidad, las cuales de acuerdo con la hipótesis tiene relación con los volúmenes de cada gas y que a su vez representara la masa de los átomos, se determinó que la masa del oxígeno es alrededor de 15 veces a la de hidrogeno es decir 15.074 a 1.
Diana Ruiz, le agradezco si podemos completar las dos citas bibliográficas que refiere de Thenard y Muñoz.
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