HUMOR CIENTÍFICO

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martes, 16 de diciembre de 2014

PESANDO ÁTOMOS

 Estamos a principios de la primera década de 1.800. Los primeros químicos (Dalton, Richter, Proust) están recién enterados de la existencia de unas misteriosas entidades llamadas átomos. Explico las leyes de la química y hablo de masas atómicas y moleculares, contamos átomos y calculamos cuantas moléculas hay en una cierta cantidad de sustancia... pero Marina no lo ve claro.
  -¿Cómo hallaron el valor del número de Avogadro?- pregunta.
  -¿Cómo encontraban las masas de los átomos sin el aparato ese (el espectrómetro de masas) del que nos habló?-continua preguntando.
  - Es largo- respondo. Prometo contarlo en el blog. Allá vamos.

   El primer químico en intentar pesar los átomos fue Dalton, quién se dio cuenta de que podemos hacerlo a partir de la masa de un elemento que se combina con la masa de otro al formar cierto compuesto.... si sabemos el número de átomos que se combinan entre sí. Asi 7'94 g de oxígeno se combinan (unen) a 1 g de hidrógeno para dar agua; por lo que si se admite que el peso atómico del hidrógeno es 1 , el peso atómico del oxígeno sera de 7'94 si la fórmula del agua es HO, 15'88 si la fórmula es H2O o 3'97 si la fórmula es HO2.
  El método es bueno para establecer un listado de pesos atómicos relativos (al valor 1 del hidrógeno)... si conoces la fórmula, claro. Cosa que Dalton desconocía. Para superar el escollo, Dalton sugirió unas reglas sencillas para acceder a las fórmulas. Reglas que Berzelius, otro gran químico de la época, demostró rápidamente que no eran correctas.
   El acceso a las fórmulas de los compuestos no fue posible hasta la comprensión profunda de la hipótesis de  Avogadro, cincuenta años despúes.  Según la hipótesis, en un mismo volumen (a la misma presión y temperatura) de un gas A y otro B, debe de haber el mismo número de moléculas; por lo que el peso de cada volumen de gas debe ser proporcional a la masa de cada molécula M.

Es decir     Peso de un volumen V de gas A  /  Peso de un volumen V de gas B  =   MA / MB

  Debido a ciertas razones históricas, se tomó como referencia que el peso molecular (la masa de la molécula) del oxígeno es 32, ya que 32 g de oxígeno ocupan 22'4 litros en “condiciones normales, CN” ( 1 atmósfera de presión y 0º C de temperatura).

Ahora será    Peso de 22'4 L de gas A en CN / Peso de 22'4 L de oxígeno en CN = MA / 32

Por lo que    Peso de 22'4 L de gas A en CN / 32= MA / 32   y M= Peso de 22'4 L de gas A en CN

  De esta manera podemos establecer una lista de masas moleculares relativas (al valor masa del átomo de oxígeno igual a 16) determinando experimentalmente el peso (en g) de un volumen de 22'4 L del gas medidos en condiciones normales.

   Con una lista de estas, Cannizaro fue capaz de establecer una lista de pesos atómicos relativos a partir de datos experimentales, comparando los pesos de un mismo elemento que se combinan para formar diferentes moléculas, tal y como se aprecia en la tabla siguiente:

Compuesto
Peso molecular
 (exp)
% cloro
(exp)
Peso del cloro (exp)
Átomos de cloro (hipótesis)
Cloro
70’9
100
70’9
2
Dióxido de cloro
67’5
52’55
35’5
1
Cloruro de hidrógeno
36’5
97’25
35’5
1
Cloroformo
120
89’1
107
3
Fosgeno
99
71’69
71
2
Tetracloruro de carbono
154
92’2
142
4
Cloruro de etilo
65
54’95
35’7
1
Exp= experimental

    Por lo que Cannizaro concluye que el peso atómico del cloro debe ser el valor mas pequeño, correspondiente a un átomo en la molécula e igual a 35’5  (respecto al valor 16 del oxígeno).

  En el caso de elementos metálicos, que  no forman moléculas con facilidad, Doulong y Petit encontraron una curiosa relación experimental que permitía calcular el peso atómico de forma aproximada:
  El peso atómico  del metal multiplicado por su calor específico, debe valer 6'3 cal/mol C.

   Hoy en día los espectrómetros de  masas calculan con gran exactitud las masas de los átomos,  midiendo la desviación que sufren al atravesar un campo magnético. Pero es un método físico aséptico, anodino; que no se puede comparar al sabor de los antiguos métodos químicos …. y al placer que me ha supuesto releer ese fantástico libro de química que el profesor Ibarz escribió en 1958; adaptando los textos del profesor americano J.A. Babor en 1953. Libro que amenizó largas tardes de estudio en la biblioteca de la antigua universidad (en la fábrica de tabacos) con mis compañeros de carrera y que me devuelve por unos momentos a esa juventud perdida.


..

2 comentarios:

  1. Manolo, gran libro. Me trae el recuerdo de otros grandes libros, como el pino rojo o el qzul. Alquimia pura.

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  2. Por supuesto. Tambien tengo yo el Pino verde (de gravimetria), que creo que tu no lo tienes porque se daba (creo) en ampliación de analítica en 4º cturso. Los tengo encuadernados porque la portada original estaba hecha una pena.

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