Ley de las proporciones definidas.

 

Estudiando la formación de compuestos binarios, alrededor del año1800, Proust llego a deducir la ley que  rige  la  combinación de los  elementos  cuando  estos  forman una  determinada  sustancia. Los estudios de Proust,  se basaron fundamentalmente en dos procesos químicos, que son: 1a síntesis de compuestos y el análisis de compuestos. Se llama síntesis  el proceso por el cual se obtiene un compuesto, a partir de sustancias simples que contienen los elementos que forman el compuesto.

 Las siguientes ecuaciones, representan procesos de síntesis.

2H2   +   O2 = 2H2 O

  hidrogeno  + oxigeno = agua

 

N2   +   3H2  = 2NH3

nitrógeno  +  hidrogeno = amoniaco

 

C   +   O2  = C O2

carbono  + oxigeno = dióxido de carbono

 

Cu  +  O  = Cu O

cobre + oxigeno  = oxido cúprico

Se llama análisis, el conjunto de operaciones y reacciones que conducen a conocer que elementos constituyen un compuesto. El análisis puede ser: a) Cualitativo: si solo permite identificar que elementos intervienen en el compuesto; b) Cuantitativo: si permite hallar relaciones de masas que conducen a determinar la composición centesimal de la sustancia; e) Funcional: si permite clasificar la sustancia dentro de los distintos grupos de sustancias químicas, acidos, bases , sales, hidrocarburos, éteres, etc..

Tomaremos un ejemplo para explicar el procedimiento de Proust para deducir su ley. Por supuesto se entiende que los ensayos fueron realizados con numerosas sustancias y determinado las masa con la máxima precisión.

Si se analiza una muestra de agua puede encontrarse que:

18 g de agua producen 2 g de hidrógeno y 16 g de oxígeno.

Si con hidrogeno y oxigeno se realiza la síntesis del agua, puede a su vez encontrarse que:

2g de hidrogeno y 16g de oxigeno producen 18g de agua

En ambos casos se cumple la ley de conservación de la masa .

Sabiendo que la ley de Lavoisier se cumple siempre, se varían las cantidades de hidrogeno y oxígeno a combinar.

Estado inicial                                                                         Estado final

H2                    O2                                                                H2 O

2g                      16g                                                              18g

3g                      16g                                                               18g + 1g en exceso de H2

2g                      18g                                                               18g + 2g en exceso de O2

4g                      32g                                                               36g

Se comprueba entonces que el hidrogeno se combina con el oxígeno en forma total, para formar agua, siempre que sus masas estén en la proporción,

mH/mO =2g/16g =4g/32g = 1/8

Esta proporción es constante y definida para estos elementos al formar agua. En general, se dice que dos elementos A y B se combinan para dar un compuesto definido C, cumpliendo siempre una misma relación de masas que no puede variar. Si se cambia la proporción, uno de los elementos quedara en parte sin combinar.

Podemos entonces enunciar la ley de las proporciones definidas de Proust diciendo:

Cuando dos elementos se combinan para formar un compuesto definido, lo hacen según una relación de masas definida y constante.

La expresión matemática será:

A + B → C

mA/ mB = K , siendo K un valor constante.

De esta surge como consecuencia, que la composición centesimal de un compuesto determinado es constante. O sea que para obtener 100g de un compuesto, las masas de los elementos deberán ser siempre las mismas. En 100g de agua, hay 11,11g de hidrogeno y 88,88g de oxígeno.

mH/ mO = 11,11g/ 88,88g = 1 / 8

Lo que se afirma para compuesto binario, es extensible a compuestos formados por tres o más elementos. Si tomamos el caso del ácido sulfúrico, cuya fórmula es SO4H2, podemos establecer las siguientes proporciones de masas.

mS/mO = 32g/64g = 1/2 = K

mS/ mH = 32g/2g= 16/1 =K1

mO/mH = 64/2= 32/1=K2

Es decir siempre que el azufre, el oxígeno y el hidrogeno se combinan para dar ácido sulfúrico, se cumplirán entre estos tres elementos las proporciones dichas.

 

Eduardo Ghershman, 5.5.2014

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