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leyes de la combinación química
Las leyes de la combinación química son reglas fundamentales que explican cómo los elementos y compuestos se combinan para formar nuevas sustancias. Estas reglas se formularon basándose en experimentos sistemáticos y son la piedra angular de la química moderna. Hay varias leyes principales asociadas con las combinaciones químicas, y cada ley proporciona información sobre cómo interactúan las sustancias a nivel molecular.
Ley de conservación de la masa
La ley de conservación de la masa, establecida por Antoine Lavoisier a finales del siglo XVIII, establece que la masa en un sistema aislado no se crea ni se destruye por reacciones químicas. En términos simples, la masa de los reactivos en una reacción química es igual a la masa de los productos. Este principio es fundamental para entender los procesos químicos.
Considere la reacción del gas hidrógeno H 2
y el gas oxígeno O 2
para formar agua H 2 O
:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
Si comenzamos con 4 gramos de hidrógeno y 32 gramos de oxígeno, la masa total será de 36 gramos. Después de la reacción, se forman 36 gramos de agua, respetando la ley de conservación de la masa.
Ley de proporciones definidas
La ley de proporciones definidas, también llamada ley de composición constante, fue propuesta por Joseph Proust en 1799. Esta ley establece que los elementos constituyentes en un compuesto químico están siempre presentes en una proporción fija por masa, independientemente de la fuente o el método de formación.
Para el agua, la proporción de la masa de hidrógeno a la masa de oxígeno es siempre de 1:8. Si tienes una muestra con 2 gramos de hidrógeno, se combinará con 16 gramos de oxígeno para formar 18 gramos de agua.
Relación de masas en el agua = 1 parte de hidrógeno : 8 partes de oxígeno
Ley de proporciones múltiples
La ley de proporciones múltiples fue formulada por John Dalton en 1804. Esta ley establece que si dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, entonces la proporción del peso del elemento que se combina con el peso fijo del otro elemento son números enteros simples.
Un ejemplo de esto se encuentra en los compuestos monóxido de carbono CO
y dióxido de carbono CO 2
. Aquí, 12 gramos de carbono pueden combinarse con 16 gramos de oxígeno para formar monóxido de carbono y 32 gramos de oxígeno pueden combinarse con 32 gramos de oxígeno para formar dióxido de carbono. La proporción de la masa de oxígeno combinada con una masa constante de carbono (12 gramos) es 1:2.
Relación de masas de oxígeno en CO : CO 2 = 16 : 32 = 1 : 2
Ley de proporciones recíprocas
La ley de proporciones recíprocas, a veces llamada la ley de proporciones equivalentes, fue propuesta por Jeremias Richter en 1792. Esta ley establece que las masas de los elementos que se combinan por separado con una masa fija de otro elemento son las mismas que las masas de los elementos que se combinan directamente entre sí o con múltiplos más simples de la misma.
Considere los elementos hidrógeno H
, oxígeno O
y azufre S
:
El hidrógeno se combina con el oxígeno para formar agua y con el azufre para formar sulfuro de hidrógeno. Si el agua y el sulfuro de hidrógeno se forman mediante pasos de combinación al estabilizar las masas respectivas de oxígeno y azufre contra la misma masa de hidrógeno, la relación es consistente.
Relación de masas de oxígeno en H 2 O : Relación de masas de azufre en H 2 S = 8:16
En 1808, Joseph Louis Gay-Lussac propuso que cuando los gases reaccionan entre sí a temperatura y presión constantes, los volúmenes de los reactivos y productos gaseosos están en la proporción de números enteros pequeños. Esta ley es particularmente útil cuando se trata de sustancias gaseosas.
Por ejemplo, el amoníaco se hace mediante la reacción de nitrógeno e hidrógeno gaseosos:
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
Un volumen de nitrógeno reacciona con tres volúmenes de hidrógeno para formar dos volúmenes de amoníaco, lo que representa una proporción de números enteros simples.
Aplicaciones prácticas
Estas reglas se aplican en una variedad de cálculos y reacciones químicas:
- Estequiometría: La relación cuantitativa entre los reactivos y productos en una reacción química se deriva de estas reglas.
- Preparación de ecuaciones químicas: Las ecuaciones químicas se equilibran usando la ley de conservación de la masa para asegurar que la materia no se crea ni se destruya.
- Determinación de fórmulas: La ley de proporciones definidas se utiliza para determinar las fórmulas empíricas y moleculares de los compuestos.
- Comprensión de compuestos: Reglas como las proporciones múltiples ayudan a distinguir entre compuestos con los mismos elementos.
- Reacciones gaseosas: Utilizando la ley de Gay-Lussac, los químicos pueden predecir los resultados de las reacciones que involucran gases.
Influencias históricas
Las leyes de la combinación química fueron importantes en el desarrollo de la química como disciplina científica. Ayudaron a establecer la teoría atómica, que sostiene que la materia está compuesta por átomos. Junto con evidencia experimental, estas leyes proporcionaron un enfoque sistemático para entender las reacciones químicas, sentando así las bases de la química moderna.
Antes de estas reglas, la química, que se basaba principalmente en el misticismo y la pseudociencia, dominaba la comprensión de los procesos químicos. Al incorporar métodos cuantitativos y estas reglas, la química se transformó en una ciencia rigurosa y sistemática. Estas reglas allanaron el camino para que los investigadores predijeran y cuantificaran reacciones con mayor precisión, lo que llevó a descubrimientos y avances en diversas industrias químicas e investigaciones científicas.