Leyes gravimétricas.

Las reacciones químicas entre los distintos elementos,  para formar compuestos,  y las reacciones de los compuestos entre sí,  se producen  cumpliendo una serie de leyes llamadas leyes  gravimetricas, puesto que se refieren a masas  de elementos y de compuestos.       

No haremos el estudio de estas leyes en el orden cronológico de su, descubrimiento,  sino que utilizaremos el orden más apropiado desde el punto de vista didáctico. Antes de entrar de lleno en el estudio de las citadas leyes, haremos mención al llamado principio  de  conservación  de  los  elementos  enunciado por Lomonosoff.

En realidad,  este principio no es otra cosa que una ley natural, que se cumple a través de los siglos y que habría sido observada por legiones de físicos y de químicos desde épocas muy antiguas.  Este principio establece que "si en una reacción química intervienen ciertos número de elementos, estos elementos subsisten en el sistema, una vez terminada la reaccion".                             

Es decir, que si en un sistema fisicoquímico cerrado,  se ponen en contacto diferentes soluciones, por ejemplo de cloruro de sodio y nitrato de plata, se producirá una reacción, formándose cloruro de plata y nitrato de sodio.

 

C1Na + NO3Ag  =  NO3Na  +  C1Ag

 

La reacción química se evidencia,  en este caso, por la formación  de un precipitado blanco de cloruro de plata. Antes de la reacción, forman las sustancias los elementos Cl,  Na,  N, O y Ag.  Después de la reacción,  los

elementos que forman las sustancias producidas,  son los mismos. Es decir, el número y clase de elementos del sistema,  se ha conservado. Este principio implica que un elemento no puede desaparecer,  es decir,

no puede transformarse en otro u otros.

Los alquimistas buscaron afanosa a infructuosamente la excepción a este principio, para lograr la transformación de los elementos en oro. Hasta 1901 se consideró rigurosamente exacto el principio de conservación

 de los elementos. En esa época pudo observarse que el elemento radio colocado en un recipiente cerrado, era capaz de ir transformándose sin cesar en dos elementos nuevos: el helio y el radón.

 

Radio  ---->    Helio  +    Radón

 

Se descubrieron luego un conjunto de elementos que sufren transformaciones de este tipo.  Los elementos reciben el nombre de elementos radioactivos.  Las transformaciones son a su vez radio activas y no se consideran reacciones químicas comunes.

En todas las reacciones químicas comunes que se llevan a cabo en la

industria y en el laboratorio,  el principio de la conservación de los elementos se cumple rigurosamente.

 

Ley de la conservación de la masa.

 

Esta ley fue enunciada por A.  Lavoisier en una forma muy general diciendo que en la naturaleza, nada  se crea y nada se pierde;  todo  se  transforma.

 

Experimentalmente,  Lavoisier comprobó esta ley trabajando con numerosos sistemas.  Son famosas sus experiencias de descomposición del óxido de mercurio,  produciendo oxigeno gaseoso y mercurio líquido. Quien verificó con gran precisión esta ley fue Landolt.  Uso para sus experiencias tubos en forma de "U" o de "V" invertidos,  colocando en ambas  ramas,  soluciones que contenían las sustancias reaccionantes. Suspendía estos tubos de uno de los brazos de una balanza de alta precisión, equilibrándola exactamente. Luego inclinaba los tubos de modo tal que ambas soluciones se ponían en contacto y por lo tanto se producía la reacción.

La mayoría de las reacciones químicas son exotérmicas.  El calentamiento del tubo de reacción, producía,  por efecto del empuje del aire, un desequilibrio en la balanza.  Pero dejando que el sistema alcanzara las condiciones de temperatura, anteriores a la reacción, la balanza se equilibraba nuevamente en forma espontánea.

El concepto de "sistema cerrado" no se limita solamente a casos como los mencionados, en las cuales todo el proceso, se produce en recipientes cerrados.

Un  sistema  cerrado  es aquel en el cual se tienen en cuenta, para su estudio, todas las sustancias reaccionantes y todos los productos de reacción.  Por ejemplo,  si se produce la combustión de un trozo de carbón, debe tenerse en cuenta: el carbón que se quema; el oxígeno del aire que se combina con e1; el dióxido de carbono producido en la reacción.  Cuando  se enciende un fosforo, el sistema cerrado lo constituyen: el fosforo que se utiliza; el oxígeno del aire que se combina con e1; los gases que se producen en la combustión; el residuo que queda sin quemarse, o las cenizas.

En estas condiciones, la ley de la conservación de la masa puede enunciarse diciendo: en todo  sistema  cerrado,    masa total no varía, cualquiera  sea  la transformación que  en  él  se  produzca. Si representamos las sustancias reaccionantes con las letras A y B; y los productos de la reacción con las letras C y D, podemos escribir:

 

A + B = C + D

 

Eduardo Ghershman, 12.4.2014

 

Referencias

 

Temas de química.

 

Galileo.

 

 

 

 

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