Leyes ponderales y ecuaciones químicas

Entre 1789 y 1804, se dieron a conocer las denominadas leyes ponderales. Se trataba de leyes empíricas que establecían relaciones entre la masa de los reactivos y los productos que intervienen en una reacción química.

4.1 Ley de la conservación de la masa

En 1789, el científico francés A. Lavoisier llegó a la conclusión de que en una reacción química no se destruye ni se genera masa, solo se produce una transformación de sustancias. Esta observación se puede enunciar de esta manera: En una reacción química, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos.

La teoría atómica explica esta ley empírica, puesto que una reacción química es solo una reordenación de átomos, no se crean átomos nuevos, sino que los átomos de los reactivos se ordenan de manera diferente para formar otras sustancias, los productos de la reacción química. Por ello, la masa total de los reactivos será igual a la masa total de los productos (Parte 1 del cuadro de la página siguiente).

4.2 Ley de las proporciones definidas

Entre 1794 y 1804, J. L. Proust estableció que, al reaccionar dos o más sustancias simples para formar un compuesto, la proporción de las masas de las sustancias simples que reaccionaban debía ser siempre la misma. Esto se verificaba al variar sucesivamente las masas de reactivos y comprobar que su proporción se mantenía siempre constante.

En una reacción química, la proporción entre las masas de los reactivos y los productos es fija e independiente de la cantidad que reaccione.

Esta ley empírica puede explicarse teniendo en cuenta estos hechos:

• La composición de cada sustancia química es constante y se expresa en su fórmula química.

• La masa atómica promedio es una característica de cada elemento químico. La masa de un compuesto se obtiene a partir de la masa de los elementos que lo componen.

• El número de entidades elementales de cada sustancia que interviene en la reacción química es constante y se expresa en la ecuación química mediante los coeficientes estequiométricos.

Revisa lo que se explica en la Parte 2 del cuadro de la siguiente página.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA…

10 Sabiendo las masas atómicas promedio del hidrógeno (1 u) y del nitrógeno (14 u), ¿se cumple la ley de conservación de la masa en la formación de amoníaco (NH3) a partir de dihidrógeno (H2) y dinitrógeno (N2)?

11 A partir de la respuesta del ejercicio anterior, verifica que se cumple la ley de las proporciones definidas si sabemos que 7,5 u de dihidrógeno se combinan con 35 u de dinitrógeno y se obtienen 42,5 u de amoníaco.

12 En las reacciones de combustión de madera en una chimenea, al finalizar, se obtienen cenizas. La masa de cenizas es inferior a la masa de madera quemada. ¿Por qué ocurre esto? ¿Se cumple la ley de conservación de la masa? Razona tu respuesta.

13 Explica el significado de «ley empírica» y «teoría». ¿Qué diferencia hay entre una ley empírica y una teoría? Pon un ejemplo de cada caso para reforzar tu exposición.