Ley de proporciones múltiples - Law of multiple proportions

En química, la ley de las proporciones múltiples establece que si dos elementos forman más de un compuesto , entonces las proporciones de las masas del segundo elemento que se combinan con una masa fija del primer elemento siempre serán proporciones de números enteros pequeños. Esta ley a veces se llama Ley de Dalton , en honor a John Dalton , el químico que la expresó por primera vez.

Por ejemplo, Dalton sabía que el elemento carbono forma dos óxidos al combinarse con oxígeno en diferentes proporciones. Una masa fija de carbono, digamos 100 gramos, puede reaccionar con 133 gramos de oxígeno para producir un óxido, o con 266 gramos de oxígeno para producir el otro. La proporción de las masas de oxígeno que pueden reaccionar con 100 gramos de carbono es 266: 133 = 2: 1, una proporción de números enteros pequeños. Dalton interpretó este resultado en su teoría atómica al proponer (correctamente en este caso) que los dos óxidos tienen uno y dos átomos de oxígeno respectivamente para cada átomo de carbono. En notación moderna, el primero es CO ( monóxido de carbono ) y el segundo es CO 2 ( dióxido de carbono ).

John Dalton expresó esta observación por primera vez en 1804. Unos años antes, el químico francés Joseph Proust había propuesto la ley de las proporciones definidas , que expresaba que los elementos se combinaban para formar compuestos en ciertas proporciones bien definidas, en lugar de mezclarse en cualquier proporción. ; y Antoine Lavoisier demostró la ley de conservación de la masa, lo que ayudó a Dalton. Un estudio cuidadoso de los valores numéricos reales de estas proporciones llevó a Dalton a proponer su ley de las proporciones múltiples. Este fue un paso importante hacia la teoría atómica que propondría más tarde ese año, y sentó las bases para las fórmulas químicas de los compuestos.

Otro ejemplo de la ley se puede ver comparando etano (C 2 H 6 ) con propano (C 3 H 8 ). El peso del hidrógeno que se combina con 1 g de carbono es de 0,252 g en etano y 0,224 g en propano. La proporción de esos pesos es 1,125, que se puede expresar como la proporción de dos números pequeños 9: 8.

Limitaciones

La ley de las proporciones múltiples se demuestra mejor con compuestos simples. Por ejemplo, si uno tratara de demostrarlo usando los hidrocarburos decano (fórmula química C 10 H 22 ) y undecano (C 11 H 24 ), uno encontraría que 100 gramos de carbono podrían reaccionar con 18,46 gramos de hidrógeno para producir decano o con 18,31 gramos de hidrógeno para producir undecano, para una proporción de masas de hidrógeno de 121: 120, que difícilmente es una proporción de números enteros "pequeños".

La ley falla con compuestos no estequiométricos y tampoco funciona bien con polímeros y oligómeros .

Historia

La ley de proporciones múltiples fue una prueba clave de la teoría atómica, pero no está claro si Dalton descubrió la ley de proporciones múltiples por accidente y luego usó la teoría atómica para explicarla, o si su ley fue una hipótesis que propuso para investigar. la validez de la teoría atómica.

En 1792, Bertrand Pelletier descubrió que una cierta cantidad de estaño se combinaría con una cierta cantidad de oxígeno para formar un óxido de estaño, o dos veces la cantidad de oxígeno para formar un óxido diferente. Joseph Proust confirmó el descubrimiento de Pelletier y proporcionó mediciones de la composición: un óxido de estaño es 87 partes de estaño y 13 partes de oxígeno, y el otro es 78,4 partes de estaño y 21,6 partes de oxígeno. Probablemente se trataba de óxido de estaño (II) (SnO) y dióxido de estaño (SnO 2 ), y sus composiciones reales son 88,1% de estaño — 11,9% de oxígeno y 78,7% de estaño — 21,3% de oxígeno.

Los estudiosos que han revisado los escritos de Proust encontraron que tenía suficientes datos para haber descubierto él mismo la ley de las proporciones múltiples, pero de alguna manera no fue así. Con respecto a los óxidos de estaño antes mencionados, si Proust hubiera ajustado sus cifras para un contenido de estaño de 100 partes para ambos óxidos, habría notado que 100 partes de estaño se combinarían con 14,9 o 27,6 partes de oxígeno. 14,9 y 27,6 forman una proporción de 1: 1,85, que es 1: 2 si se perdona el error experimental. Parece que esto no se le ocurrió a Proust, pero se le ocurrió a Dalton.

Notas al pie

Bibliografía