Día 2, punto 4: Ley de Avogadro

Ley de Avogadro

avogadroLa relación entre los volúmenes de los gases quedaba fuera del alcance de la teoría atómica de Dalton, que sólo hablaba de masas de sustancias. Por eso, Amedeo Avogadro, un físico italiano de principios del siglo XIX, trató de completarla para que explicara también el comportamiento de los gases. Para ello planteó la siguiente hipótesis dividida en dos puntos:

1. Las partículas últimas de los gases no son átomos, si no agregados de átomos iguales a los que llamaremos moléculas.

Por ejemplo, la molécula de hidrógeno está formada por dos átomos de hidrógeno, y se escribe H2. La molécula de agua, por su lado, está formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Se escribe H2O.

2. Volúmenes iguales de gases, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen un número similar de moléculas.

Esto quiere decir que el volumen que ocupa una cantidad determinada de gas es proporcional (a más moléculas, más volumen) al número de moleculas de ese gas. Por lo tanto, el volumen más pequeño que podemos coger de un gas es el que ocupa una molécula de ese gas.

¿Cómo explica la teoría atómico-molecular (Dalton + Avogadro) la Ley de Gay-Lussac?

Veamos uno de los experimentos de Gay-Lussac: 2 volúmenes de hidrógeno se combinan con 1 volumen de oxígeno para dar 2 volúmenes de agua (los gases reaccionan entre sí para formar otros compuestos gaseosos en proporciones de volumen de números enteros). Como el volumen más pequeño que podemos coger de oxígeno es una molécula, pintamos una molécula de oxígeno. De hidrógeno tendremos que coger el doble de volumen, y como el volumen es proporcional a las moléculas, pintamos el doble de moléculas, es decir, 2:

figura-avogadro¿Cumple esto con la definición de Dalton de una reacción química? Recordemos que él decía que una reacción química es la reorganización de una o más sustancias para transformarse en una o más sustancias. Si contamos los átomos de hidrógeno y los átomos de oxígeno que hay antes y después de la reacción, veremos que hay 4 de hidrógeno y 2 de oxígeno en ambos casos; lo que ha cambiado es cómo se unen unas a otras para formar moléculas; es tal y como decía Dalton.

Con esta ley aparece la última invitada a este tema: la Molécula.

A partir de ahora, llamaremos a la partícula más pequeña de cada sustancia molécula. La molécula está compuesta a su vez por átomos. Los átomos permiten explicar las cómo afectan las reacciones químicas a las sustancias, y las propiedades de las sustancias elementales (aquellas compuestas por un único tipo de átomo). Las moléculas permiten explicar las propiedades de las sustancias, en especial de las gaseosas. En muchas ocasiones, la molécula de una sustancia se corresponde (es igual) con su fórmula química.

ACTIVIDADES

1. Se hace reaccionar 1 volumen de hidrógeno con otro volumen de flúor, y se obtienen dos volúmenes de fluoruro de hidrógeno. Los volúmenes de estos gases han sido medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura.

a) Representa la reacción en forma de dibujo.

hf

b) Explica esta reacción con la teoría atómica molecular. El hidrógeno y el flúor son gases compuestos por moléculas. El volumen es proporcional al número de moléculas de un gas, así que podemos suponer que 1 volumen = 1 molécula. Las moléculas de hidrógeno y flúor tienen dos átomos cada una. Tenemos entonces 2 átomos de hidrógeno y 2 átomos de flúor. Las reacciones químicas según Dalton son reorganizaciones de los átomos de las sustancias. Gracias a la formulación sabemos que el fluoruro de hidrógeno es HF. Entonces, cada átomosde H se combina con un átomo de F. Como tenemos 2 átomos de H y 2 de F, obtenemos 2 moléculas de HF. Como 1 molécula = 1 volumen, podemos decir que 2 moléculas = 2 volúmenes de HF.

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