Dalton sabía que el compuesto químico agua estaba formada por los elementos hidrógeno y oxigeno, pero pensaba que su fórmula era HO. Análogamente, creía que el amoníaco era NH y el clorhídrico HCl. Es decir, él pensaba que los compuestos se formaban combinándose un solo átomo de cada uno de los elementos de los que estaba formado. Desde luego, acertó (por casualidad) en el caso del HCl, pero no en los otros, pues, como se sabe, la fórmula molecular del agua es H2O y la del amoniaco es NH3. Es decir, cada molécula de agua se sabe que está constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno y que cada una de amoniaco está formada por un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno.
Esta concepción errónea de la composición de estas y otras moléculas hacía suponer a Dalton que la reacción de formación del agua era así:
H(gas) + O(gas) → HO(gas)
Suponiendo que el átomo de oxígeno y el de hidrógeno ocupasen un volumen muy parecido, y prescindiendo de otras consideraciones, era razonable pensar que la combinación anterior debería darse en la proporción de volúmenes de H a O 1 : 1 (siempre que se midieran a la misma presión y temperatura ambos).
Por el contrario, si el átomo O ocupase más volumen que el H, entonces la proporción podría ser, por ejemplo, 1,7 : 1; o 1,2 : 1; o 1 : 1,37…, por poner cantidades arbitraras pero siempre mayores para el O suponiendo que este ocupe más volumen. El número exacto dependería de cuanto espacio ocupa más el O que el H.
Sin embargo, Gay Lussac demostró empíricamente que la relación de volúmenes de H a O era exactamente 2 : 1 (si no era exactamente esa, lo atribuía a errores experimentales, pero redondeando siempre obtenía esa relación). Ahora bien, no supo explicar que resultaran números enteros, salvo que se tratase de una casualidad.
Análogamente, la formación del amoniaco la interpretaba Dalton como
H(gas) + N(gas) → HN(gas)
Por ello, esperaba una relación de volúmenes 1 : 1 o bien 1 : (número distinto de 1). Pero a Gay Lussac le salía exactamente 1 : 3 (relación de volúmenes de N a H). ¿Otra coincidencia?
Dalton pensó que Gay Lussac tendría que haberse equivocado en sus experimentos porque no les encontraba sentido.
Por su lado, el conde Avogadro, que gustaba de recibir en su palacio los artículos científicos que se publicaban en su época, supo probablemente del asunto. Lo meditó y, por lo pronto, postuló lo siguiente: :
Volúmenes iguales de gases diferentes en iguales condiciones de p y T tienen (aproximadamente) el mismo número de moléculas.
Esto podía interpretarse así:
Las moléculas de todos los gases ocupan aproximadamente el mismo volumen (en iguales condiciones)
Si admitimos esa hipótesis, para que los datos experimentales de Gay-Lussac cuadren, basta recurrir a estas ingeniosas ideas:
- que la molécula de agua tenga por fórmula H2O y no HO,
- que el oxígeno sea una especie diatómica, es decir, que su fórmula sea O2
- y lo mismo el hidrógeno (H2).
Con esta suposición podemos plantear la reacción así:
H2(gas) + O2(gas) → H2O(gas)
que al ajustarla para que salgan los mismos átomos que entran queda de este modo:
2 H2(gas) + O2(gas) → 2 H2O(gas)
Suponiendo que Avogadro tuviera razón (y esencialmente la tenía), el H2 y el O2 ocuparían volúmenes iguales (técnicamente, muy parecidos), lo que explicaría que se combinaran 2 volúmenes de hidrógeno con un volumen de oxigeno, ya que cada molécula de agua se forma con el doble de moléculas de H2 que de O2. .
En cuanto al amoniaco, suponiendo que fu fórmula fuese NH3 y la del nitrógeno N2, la reacción de formación de aquel compuesto habría de ser:
3 H2(gas) + N2(gas) → 2 H3N(gas)
lo que justificaría (y justifica) los datos experimentales de Gay-Lussac, a saber, que el hidrógeno y el nitrógeno se combinan en una proporción de volúmenes 3 : 1 para formar NH3.
Hay preguntas de examen que surgen de lugares insospechados.
Yo, no digo nada.
Hay preguntas de examen que surgen de lugares insospechados.
Yo no digo nada.