Ley de las proporciones recíprocas
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Ley de las proporciones recíprocas. También conocida como de las proporciones equivalentes o Ley de [Richter es una de las leyes estequiométricas de las ciencias naturales.
Generalidades
Lavoisier en sus experimentos con el agua estableció la composición cuantitativa, sin embargo no mostró interés en las relaciones ponderales con que los elementos químicos se combinan entre sí para formar compuestos.
Jeremías Benjamín Richter (1762-1807) buscó aplicar las matemáticas a la reciente Química y trató de establecer relaciones numéricas entre las composiciones de las diferentes sustancias.
En su trabajo con los ácidos y las bases (o álcalis), Richter observó que si se mezclaban disoluciones de ácidos y bases, éstas se neutralizaban, es decir, la mezcla no mostraba propiedades de ácido ni de base. Estudió este fenómeno y midió la cantidad exacta de diferentes ácidos que se necesitaba para neutralizar una cantidad determinada de una base particular y viceversa. Mediante mediciones cuidadosas encontró que se requerían cantidades fijas y exactas.
A partir de sus observaciones, y apoyándose en numerosos ejemplos, dedujo la llamada Ley de los pesos equivalentes, la cual fue enunciada en 1792 y completada varios años más tarde por Wenzel. Establece como conclusión: “Los pesos de dos sustancias que se combinan con un peso conocido de otra tercera sustancia son químicamente equivalentes entre sí”.
Richter realizó numerosos experimentos en los que estudió al oxígeno por ser el elemento que se combina con casi todos los demás elementos químicos, se tomó inicialmente como tipo 100 partes en peso de oxígeno; la cantidad en peso de cada elemento que se combinaba con estas 100 partes en peso de oxígeno era su peso de combinación. El menor peso de combinación que así se encontraba era el del hidrógeno, por lo que fue natural tomar como base relativa de los pesos de combinación de los elementos el valor 1 para el hidrógeno; en esta escala el oxígeno tiene el valor 7,9365 (según las investigaciones últimamente realizadas) y otros elementos tienen también valores algo inferiores a números enteros.
Pero puesto que el hidrógeno se combina con muy pocos elementos y el peso de combinación de éstos tenía que encontrarse en general a partir de su combinación con el oxígeno, se decidió finalmente tomar nuevamente el oxígeno como base de los pesos de combinación redondeando su peso tipo a 8,000; el del hidrógeno resulta ser igual a 1,008 y el de varios elementos son ahora números aproximadamente enteros.
Con ayuda de sus datos experimentales, Richter construyó una tabla de pesos equivalentes.
Tabla 1. Pesos de combinación de Richter.
| Bases | Ácidos | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Nombre de la sustancia | Fórmula química | Peso equivalente | Nombre de la sustancia | Fórmula química | Peso equivalente |
Datos tomados de Partington, 1959.
La ventaja de estos cálculos es que permitían predecir las cantidades de sustancias que reaccionarían totalmente entre sí; por ejemplo, en la tabla 1 se observa que 1 605 partes de potasa (KOH) son neutralizadas por 427 partes de ácido fluorhídrico (HF), según la nomenclatura de la época, o por 577 de ácido carbónico. Como puedes imaginar, la posibilidad de predecir la cantidad de sustancia que reaccionaría con tal cantidad de otra sustancia era muy adecuada para la ciencia y la naciente industria química.
Estos pesos de combinación se conocen hoy como pesos equivalentes. El peso equivalente de un elemento (o compuesto) es la cantidad del mismo que se combina o reemplaza -equivale químicamente- a 8,000 partes de oxígeno o 1,008 partes de hidrógeno. Se denomina también equivalente químico.
Ejemplo
Para ver cómo se cumple la Ley de de las proporciones recíprocas o de las proporciones equivalentes, consideremos dos sustancias cualesquiera, elementales o compuestas (N2 y O2) cada una de las cuales puede reaccionar con una tercera sustancia (H2).
Es evidente que de conformidad con la ley de las proporciones definidas 1,008g de H2 reaccioan con 14,0007/3 = 4,66g de N2 para dar NH3.
1,008g de H2 reaccionan con 15,9994/2 = 8g de O2 para dar H2O.
Llamemos R a la relación entre el peso de nitrógeno y el peso de oxígeno que reaccionan con un peso dado de hidrógeno: R = 4,66/8 = 0,583.
Como por otra parte, el nitrógeno y el oxígeno pueden reaccionar entre si para formar hasta cinco compuestos diferentes, analicemos en alguno de ellos la relacion de combinación nitrógeno/oxígeno.
a) Consideremos el N2O:llamemos a r1 a dicha relacion.
b) Consideremos el NO: llamemos a r2 a dicha relacion
Es evidente que r = n x R siendo n un numero al cual corresponden valores enteros o fraccion de enteros.
Aplicación
Debido a la ley de las proporciones múltiples algunos elementos tienen varios equivalentes.
Referencias
- León, R: Química General Superior. Ed. Pueblo y Educación. Ciudad de La Habana, Cuba. 1987.
- Diaz Marrero.M: Química curso introductorio. Ed. Pueblo y Educación. Ciudad de La Habana, Cuba. 1989.
Fuente
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