Formular las leyes ponderales de la Química requirió de esfuerzos extraordinarios de razonamientos de los químicos del siglo XVIII y XIX, por cuanto éstos desconocían las masas atómicas y moleculares de los compuestos.
En consecuencia, basaron sus razonamientos en las masas reaccionantes y en las mediciones a cada instante de las mismas. Fue un largo camino investigativo para establecer y comprobar las leyes.
Las 4 leyes ponderales de la Química han demostrado que las masas de los componentes que reaccionan lo hacen de manera segura y constante, manteniendo proporciones matemáticas en la que los átomos de los componentes no se crean ni destruyen, sino se transforman.
Fuente | Eric Hunt [CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)] – Cristal de sulfuro
Las leyes ponderales de la Química
Ley de la Conservación de la Masa
Esta Ley fue propuesta inicialmente por Lomonsov (1756), luego, en 1774 Levoisier; químico de origen francés, validó la ley a través de sus experimentos.
Con la Ley de la Conservación de la Masa se tiene en cuenta la necesidad de balancear las ecuaciones químicas, para garantizar que el número de todos los elementos participantes en un experimento o reacción química, bien sean reactivos o productos sean el mismo número.
Entonces, la masa total de los reactivos será igual a la masa total de los productos, siempre y cuando no haya intercambio de masa ni energía con el entorno. Este experimento, tal como se plantea, debe efectuarse de forma cerrada para evitar intercambio de energía o masa que alteren los valores iniciales y finales.
Esta condición de igualdad en los valores iniciales y finales, fue descubierta por Levoisier cuando experimentaba con la combustión de los metales y detectar que las masas de los metales y del oxígeno permanecían inalterables en un recipiente cerrado.
Otro planteamiento científico establecido, a partir de este experimento, fue el concepto de los óxidos metálicos. El científico descubrió que el aumento de la masa de los metales fue debido a la incorporación del oxígeno en la combustión.
Ley de las Proporciones Definidas
A finales del siglo XVIII, Proust planteó el enunciado de la Ley de las Proporciones Definidas con base en sus experimentos, al percatarse de que en una reacción química los elementos se combinan siempre en proporciones fijas de masas para formar otro compuesto puro.
En este planteamiento químico, la relación de masas es fija siempre, y no importa la forma o estrategia seguida para la preparación del nuevo compuesto. Con esta ley se puede conocer con exactitud las masas de los elementos que se necesitan combinar para formar otro compuesto.
Con esta Ley la composición es constante, por eso “todo compuesto químico en estado de pureza contiene siempre los mismos elementos, en una proporción constante de masa”.
Ley de Dalton. Ley de las Proporciones Múltiples
Fue planteada en 1803 por el químico y meteorólogo francés, John Dalton. Este investigador demostró que cuando se combina una proporción fija de un elemento con distintas proporciones de otro, el resultante es un compuesto distinto.
A manera de ejemplo, una proporción fija de cloro se mezcla con proporciones variables de oxígeno y resultan por cada una de ellas un óxido de cloro distinto.
También valen los ejemplos con la combinación de nitrógeno y oxígeno; de fósforo e hidrógeno y otros como referencias para entender la ley. Por la ley de Dalton se comprueba que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales que daría cada uno de ellos.
Dalton también describió el átomo y completó algunas investigaciones realizadas por Proust, especialmente, la referida a la ley de las proporciones constantes.
Ley de las proporciones recíprocas
En la formulación de esta Ley participaron, de manera separa, los químicos Jeremías B. Richter y Carl F. Wenzel. Richter observaron que, si mezclaba bases y ácidos, se neutralizaban, es decir, no mostraban propiedades ni de bases ni de ácidos.
Luego determinó las cantidades exactas que se requerían de bases y ácidos para neutralizarse, de allí descubrió que se requerían cantidades fijas y exactas para que ocurriera la neutralización. Con base en esta experimentación infirió la llamada Ley de los pesos equivalente, propuesta completada, más tarde por Wenzel.
En definitiva, la ley establece que “los pesos de dos sustancias que se combinan con un peso conocido de otra tercera sustancia son químicamente equivalentes entre sí”.
Con esta ley derivaron los conceptos de mol, el peso equivalente o equivalente/gramos de los compuestos.
Ejemplos para verificar esta Ley pueden hacerse combinando calcio, cloro y oxígeno respetando las proporciones másicas y estableciendo los cálculos correspondientes.
