Leyes Ponderales-teoria y Ejemplos

La conservación de la masa (Lavoisier) “La materia ni se crea ni se destruye, sino que se transforma"  Al combus combustiona tionarr 1,00 1,00 g de de Mg en air aire, e, se se obtiene obtiene 1,64 g de óxido óxido de Mg (MgO). (MgO). Deter Determine mine la masa masa de oxígeno que reaccionó.

Aplicando la Ley de Conservación de Masa, y suponiendo que el Mg es 100 % puro, la masa de oxígeno que reacciona debe ser igual a la diferencia entre la masa del óxido y la masa del magnesio. 1,64 g de óxido – 1,00 g de Mg = 0,64 g de oxígeno

LEY DE LAS PROPORCIONES CONSTANTES O DEFINIDAS (Proust) Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto lo hacen en una relación  pondera  ponderall (o de masas masas)) fija y definida definida..  En ciertas ciertas condicione condicioness el sodio sodio y el azufre azufre se combinan combinan para dar el compue compuesto sto sulfuro sulfuro de sodio. Así, 4,60 g de sodio originan 7,80 g de sulfuro. ¿Qué masa, en g, de azufre se combinará con 15,00 g de sodio?

Lo primero es determinar la masa de azufre que reacciona utilizando la ley de Lavoisier: 7,80 g de sulfuro - 4,60 g de sodio = 3,20 g de azufre y teniendo la masa de azufre (S) y la masa de sodio (Na) podemos determinar la proporción proporción en que se combinan, que según la ley de Proust, es siempre la misma.

 x = 10,43 10,43 g de azufr azufree

LEY DE LAS PROPORCIONES MULTIPLES (Dalton) “Las cantidades (masa) de un mismo elemento que se combinan con una cantidad fija de otro para  formar  formar compuest compuestos os distintos distintos,, están en en una relación relación de número númeross enteros enteros sencillos sencillos" " (como 1:2; 1:2; 3:1 ;  2:3 ; 4:3 , etc.) etc.) Cierto metal forma dos compuestos con el elemento cloro que contienen 85,20 % y 65 % en masa de metal. Demuestre que estos compuestos siguen la Ley de las Proporciones Múltiples.

Compuesto 1: 85,20% de Me, 14,80% de Cl Compuesto 2: 65,80% de Me, 34,20% de Cl

71 g de cloro, dependiendo de las condiciones experimentales, pueden reaccionar con 16 g, 48 g, 80 g o 112 g de oxígeno para formar cuatro compuestos gaseosos distintos. Comprobar si se cumple la ley de las proporciones múltiples de Dalton.

Compuesto Masa de cloro Masa de oxígeno I 71 g 16 g II 71 g 48 g III 71 g 80 g IV 71 g 112 g Las relaciones entre las masas de oxígeno que reaccionan con 71 g de cloro son: m(O) II m (O ) I

=

48 g 16 g

m(O) IV m (O ) I

=

=

3 1

m(O) III m (O ) I

;

112 g 16 g

=

7 1

=

;

80 g 16 g

=

5 1

m(O) III m(O) II

m(O) IV m(O) II

; 80 g 48 g

=

=

=

112 g 48 g

=

7 3

5 3

LEY DE LAS PROPORCIONES RECIPROCAS O DE LOS PESOS DE COMBINACIÓN ( Richter)  Las masas de dos elementos diferentes que se combinan con una misma cantidad de un tercer elemento,  guardan la misma relación que las masas de aquellos elementos cuando se combinan entre sí.

EJEMPLO 1: Si se combinan diversos elementos con un elemento dado, por ejemplo nitrógeno y aluminio con hidrógeno, para dar unos compuestos determinados: amoníaco e hidruro de aluminio, tomando las mismas cantidades de hidrógeno para el nitrógeno y el aluminio resultan: compuesto

g de hidrógeno

g de nitrógeno

g de aluminio

amoníaco

3

14

-------

nidruro de Al

3

-------

27

Al combinarse el nitrógeno y el aluminio para dar el nitruro de aluminio se observó que sorprendentemente las cantidades de ellos, estaban también en la relación Al/N = 27/14 o bien un múltiplo o submúltiplo de esta cantidad.

EJEMPLO 2: El hidrógeno se puede combinar con el oxígeno, calcio, cloro y sodio para dar agua, hidruro de calcio, ácido clorhídrico e hidruro de sodio. La relación de masa de oxígeno, calcio, cloro y sodio por gramo de hidrógeno es: compuesto agua CaH2 HCl NaH

hidrógeno 1g 1g 1g 1g

oxígeno

calcio

8g -------

--20 g -----

cloro ----35,5 g ---

sodio ------23 g

Pues bien, cuando el calcio se combine con el oxígeno, lo hará en la proporción de Ca/O = 20/8 o en un múltiplo o submúltiplo de esta proporción.

Completa la siguiente tabla referida a las cantidades (masa en gramos), que se han utilizado en  cuatro experiencias distintas, de las sustancias que intervienen en la reacción:  Hierro + Oxígeno

Oxido de hierro(III)

Hierro

Oxígeno

Óxido

A

223,4

96

319,4

B

111,7

48

C

63

16

D

18

27

Hierro sobrante

Oxígeno sobrante

Experiencia A) Se cumple la ley de Lavoisier de la conservación de la masa: m de Fe + m de O = m de óxido ;

223,4 g + 96 g = 319,4 g

luego en la reacción no sobra ni hierro ni oxígeno. Por otra parte, se deduce que el hierro y el oxígeno reaccionan según una proporción de: m Fe 223,4 g 2,33 ; En consecuencia, según la ley de Proust de las proporciones definidas, el mO 96 g hierro y el oxígeno siempre se combinarán en esta proporción para formar ese óxido. =

=

Experiencia B) La proporción de las masas de hierro y de oxígeno:

m Fe mO

=

111,7 g 48 g

=

2,33

Por tanto, las masas están en la proporción justa, luego se formará el óxido sin que sobre ni hierro ni oxígeno: m de óxido = m de Fe + m de O = 111,7 g + 48 g = 159,7 g

Experiencia C) La proporción entre el hierro y el oxígeno es:

m Fe mO

=

63 g 16 g

=

3,94

Como es mayor que 2,33 (proporción real de combinación), quiere decir que sobra hierro (el numerador tiene un valor superior al teórico para que la relación fuera 2,33, ya que el denominador no puede ser mayor de 16) - Cantidad de hierro que reaccionará con 16 g de oxígeno: m Fe 2,33 ⇒ m Fe 16 . 2,33 37,3 g 16 g O =

–

=

=

Cantidad de hierro que sobra: 63 g Fe – 37,3 g Fe = 25,7 g Fe

- Cantidad de óxido de hierro que se formará: m (óxido de hierro) = m (hierro reacciona) + m (oxígeno reacciona) = 37,3 g + 16 g = 53,3 g

m Fe 18 g 0,67 Experiencia D) La proporción entre el hierro y el oxígeno es: m O 27 g Como esta relación es inferior a 2,33, quiere decir que el denominador tiene un valor mayor que el teórico, ya que el numerador no puede aumentar. Por tanto, sobra oxígeno. =

=

- Cantidad de oxígeno que reaccionará con 18 g de hierro: 18 g Fe mO

=

2,33

⇒

mO

=

18 7,7 g 2,33 =

- Cantidad de oxígeno que sobra: 27 g – 7,7 g = 19,3 g - Cantidad de óxido de hierro que se formará: m (óxido de hierro) = m (hierro reacciona) + m (oxígeno reacciona) = 18 g + 7,7 g = 25,7 g

Por tanto, la tabla completa será ésta (en negrita las cifras calculadas): Hierro

Oxígeno

Óxido 319,4

Hierro sobrante 0

Oxígeno sobrante 0

A

223,4

96

B

111,7

48

159,7

0

0

C

63

16

53,3

25,7

0

D

18

27

25,7

0

19,3