Ley de Avogadro y la Ley de Gases de Boyle
Teoría de Avogadro
Amedeo Avogadro (1776-1856)
Químico y
físico italiano. Nació el 9 de junio de 1776 en Turín, Italia y murió el 9 de
julio de 1856.
En 1792 se
graduó como doctor en derecho canónico, pero no ejerció. En vez de ello, mostró
verdadera pasión por la física y la química, y una gran destreza para las
matemáticas.
Recapacitando
sobre el descubrimiento de Charles (publicado por Gay -Lussac) de que todos los
gases se dilatan en la misma proporción con la temperatura decidió que esto
debía implicar que cualquier gas a una temperatura dada debía contener el mismo
número de partículas por unidad de volumen. Avogadro tuvo la precaución de
especificar que las partículas no tenían por qué ser átomos individuales sino
que podían ser combinaciones de átomos (lo que hoy llamamos moléculas).
Con esta
consideración pudo explicar con facilidad la ley de la combinación de volúmenes
que había sido anunciada por Gay-Lussac y, basándose en ella, dedujo que el
oxígeno era 16 veces más pesado que el hidrógeno y no ocho como defendía Dalton
en aquella época.
Enunció la
llamada hipótesis de Avogadro: iguales volúmenes de gases distintos contienen
el mismo número de moléculas, si ambos se encuentran a igual temperatura y
presión.
No fue
hasta 1814 cuando Avogadro admitió la existencia de moléculas gaseosas formadas
por dos o más átomos iguales. Según Avogadro, en una reacción química una
molécula de reactivo debe reaccionar con una o varias moléculas de otro
reactivo, dando lugar a una o varias moléculas del producto, pero una molécula
no puede reaccionar con un número no entero de moléculas, ya que la unidad
mínima de un reactivo es la molécula. Debe existir, por tanto, una relación de
números enteros sencillos entre las moléculas de los reactivos, y entre estas
moléculas y las del producto.
Según la
Ley de los volúmenes de combinación esta misma relación es la que ocurre entre
los volúmenes de los gases en una reacción química. Por ello, debe de existir
una relación directa entre estos volúmenes de gases y el número de moléculas
que contienen.
La ley de
Avogadro dice que:
Volúmenes
iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión
y temperatura, contienen el mismo número de moléculas.
También el
enunciado inverso es cierto: "Un determinado número de moléculas de dos
gases diferentes ocupan el mismo volumen en idénticas condiciones de presión y
temperatura".
Esta ley
suele enunciarse actualmente también como: "Un mol de diferentes
sustancias contiene el mismo número de moléculas".
El valor
de este número, llamado número de Avogadro es aproximadamente 6,022 × 1023 y es
también el número de átomos que contiene un mol de un elemento.
La ley de
Avogadro no fue admitida inicialmente por la comunidad científica. No lo fue
hasta que en 1860 Cannizzaro presentó en el primer Congreso Internacional de
Química, el Congreso de Karlsruhe, un artículo (publicado en 1858) sobre la
hipótesis de Avogadro y la determinación de pesos atómicos.
Relación entre la cantidad de gas
y su volumen
Esta ley,
descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación
entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura
y la presión. Recuerda que la cantidad de
gas la
medimos en moles.
Ley de
Boyle
La ley de Boyle-Mariotte, o ley
de Boyle, formulada independientemente por el físico y químico anglo-irlandés
Robert Boyle (1662) y el físico y botánico francés Edme Mariotte (1676), es una
de las leyes de los gases que relaciona el volumen y la presión de una cierta
cantidad de gas mantenida a temperatura constante.
La ley dice que:
La presión ejercida por una
fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa,
siempre y cuando su temperatura se mantenga constante.
O en términos más sencillos:
A temperatura constante, el
volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que
este ejerce.
Matemáticamente se puede expresar
así:
PV=k
Donde k, es constante si la
temperatura y la masa del gas permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el
volumen baja, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. No es
necesario conocer el valor exacto de la constante K, para poder hacer uso de la
ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la
cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:
P1V1=
P2V2
Dónde:
P1=Presión
inicial
P2=Presión
final
V1=Volumen
inicial
V2 =Volumen
final
Esta Ley es una simplificación de
la Ley de los gases ideales particularizada para procesos isotermos.
Junto con la ley de Charles y
Gay-Lussac y la ley de Graham, la ley de Boyle forma las leyes de los gases,
que describen la conducta de un gas ideal. Las tres leyes pueden ser
generalizadas en la ecuación universal de los gases.
Los gases que cumplen
perfectamente las leyes de Boyle y de Charles y Gay-Lussac, reciben la
denominación de GASES IDEALES.
Relación entre la presión y el
volumen de un gas cuando la temperatura es constante
Fue descubierta por Robert Boyle en
1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no
publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros
encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.
La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente
cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la
temperatura es constante.
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