Teoria atòmica de Dalton

Amb la teoria atòmica de Dalton la idea d'àtom juga un paper central en la ciència. Encara que et parega que la idea d'àtom sempre va ser acceptada per tots no sempre va ser així i és des de l'establiment de la química com a ciència quan ho és.

La teoria atòmica de Dalton va ser substituïda per altres models que explicaven millor com és l'àtom, però és molt important perquè explicava les lleis ponderals. Es basa en aquestes i les explica. En el vídeo següent pots veure tots els detalls que has de conéixer sobre aquesta Llei.

La Llei de les proporcions múltiples

Introducció.

Aquesta llei la va predir Dalton en la seua teoria atòmica i la va enunciar ell mateix en 1804. És una de les lleis ponderals, açò és, que fa referència a les masses dels elements i que van ser fonamentals  en el desenvolupament de la química.

Enunciat.

Les diferents masses d’un mateix element, que es combinen amb una mateixa massa d’un altre element per formar diferents compostos, es troben entre si en una proporció de nombres enters senzills.

Explicació.

L’oxigen i l’hidrogen formen dos compostos: aigua i aigua oxigenada. En l’aigua amb 1 g d’hidrogen es combinen 8 g d’oxigen. En l’aigua oxigenada amb 1 g d’hidrogen es combinen 16 g d’oxigen. Com tenim 1 g d’hidrogen en els dos casos poden veure que la relació entre les masses de O és 8/16=1/2, o siga, que és una relació de nombres enters senzills. Això no ens pot parèixer massa important ara, però quan es va formular aquesta llei no es coneixia quants àtoms de cada element hi havia en l’aigua i l’aigua oxigenada. Aquesta llei va ajudar, juntament amb altres, a establir les fórmules químiques. Ara ens pot semblar evident aquesta relació de ½ per a les masses d’oxigen si sabem que la fórmula química de l’aigua és H2O i la de l’aigua oxigenada és  H2O2.

Vídeos amb exercicis de lleis ponderals

En les últimes entrades d'aquest bloc has vist alguns vídeos on hi ha exercicis sobre lleis ponderals. Ací tens dos vídeos més amb exercicis sobre lleis ponderals.

Llei de les proporcions múltiples

La tercera Llei ponderal i última que vas a estudiar aquest curs, anomenada Llei de les proporcions múltiples, va ser enunciada després de la teoria atòmica de Dalton. Ací tens el que diu la llei.

Algunes vegades es tendeix a confondre el que diuen la llei de les proporcions definides i la llei de les proporcions múltiples. Per a que no les confongues mira el que diu aquest vídeo.

Alguns detalls sobre els exercicis de les lleis ponderals

En la classe del 15-9 hi havia que fer 3 exercicis treballant per parelles i no es podia preguntar al professor fins que 6 alumnes tenien el mateix dubte (les parelles es podien comunicar entre elles). He anat tirant fotos del que anaven fent els alumnes i ara les comente.

Sobre l'exercici 2 de les fitxes hi ha tres fotos. L'enunciat de l'exercici és:

Quan es crema el gas butà en presència d'oxigen, es produeix diòxid de carboni i aigua. Experimentalment podem comprovar que quan cremem 29 g de butà es desprenen 22 g de diòxid de carboni i 45 g d'aigua. Indica la quantitat d'oxigen que ha reaccionat i la llei en què bases la resposta.

En classe havia explicat la llei de les proporcions de la conservació de la massa i la de les proporcions definides. Abans de fer l'exercici hi ha que pensar un poc. Estava clar que hi havia que aplicar una de les dos lleis, però hi ha sempre que entendre bé l'enunciat que en aquest cas parla de que hi ha una reacció química i falta la massa d'un dels components. Per tant hi ha que aplicar la llei de la conservació de la massa. Si parlara de que tenim dos elements que formen un compost hi hauria que aplicar la llei de les proporcions definides.

En la primera foto una alumna prova amb l'expressió de la llei de les proporcions definides i clarament no arriba a res. És millor estar més temps analitzant l'enunciat i no començar a escriure ràpidament.

En la segona fota una altra alumna sap fer l'exercici, però no el sap expressar matemàticament perquè està pensant en la llei de les proporcions definides. És molt important saber expressar la física i la química. A més, un altre detall molt important és que en física i química no es pot donar el resultat sense unitats.

En aquesta tercera foto s'intenta fer l'exercici per estequiometria, però per què complicar-se la vida si es pot fer d'una manera més simple? Pensar abans de començar a fer un exercici és la millor manera de que siga més simple.

Ací està l'exercici ben fet. Hi ha que destacar la importància de fer un bon esquema del que diu l'enunciat.

Un altre dels exercicis que hi havia que fer era: 

S'oxiden 4,89 g de crom i s'obtenen 9,40 g d'un òxid A. En un altre experiment, s'oxiden 10,36 g de crom i s'obtenen 15,14 g d'un segon òxid B.Calcula la massa d'oxigen que reacciona en cada experiment. Indica la Llei en que et bases per calcular-la.

D'aquest exercici només he posat una foto i és per comentar que pot ser perillós utilitzar una notació pròpia perquè es pot acabar pensant que l'oxigen és monoatòmic, quan l'oxigen que apareix en l'atmosfera és diatòmic.

Com quedar-se amb tot és molt difícil recorda que hi ha que llegir l'enunciat abans de fer l'exercici tantes vegades com necessites per a que quede clar i després fer un esquema amb les dades de l'enunciat. Recorda donar els resultats amb les unitats corresponents.

Relació entre la Llei de les proporcions definides i el reactiu limitant

Sempre que dos substàncies es posen en contacte i reaccionen químicament no té perquè reaccionar les quantitats completes de les dos substàncies que tenim. De fet, si tenim dos substàncies que reacciones quan s'acaba una de les substàncies l'altra ja no pot reaccionar. La substància que s'acaba primer és el reactiu limitant i hi ha un excés de l'altra. Per entendre millor açò mira el següent vídeo:

Lleis ponderals 1: Llei de la conservació de la massa i Llei de les proporcions definides.

La primera llei ponderal és la llei de la conservació de la massa, que diu que en una reacció química la massa dels reactius és igual a la massa dels productes.

La segona llei ponderal és la llei de les proporcions múltiples que diu que quan dos elements es combinen per a formar un compost la relació entre les masses dels elements és sempre la mateixa independentment de com s'ha format el compost.

Lleis ponderals i volumètriques

El final del segle XVIII va ser una època molt productiva per a la química, ja que va ser l'època en que aquesta disciplina va abraçar el mètode científic i va deixar de ser simplement empírica a tindre un important cos teòric darrere. Tot açò va culminar amb la teoria atòmica de Dalton, però per establir aquesta teoria dos importants lleis van ser formulades: la llei de la conservació de la massa i la Llei de les proporcions definides. Aquestes Lleis, juntament amb altres com la Llei de les proporciones múltiples, s'anomenen Lleis ponderals perquè fan referència a la massa de les substàncies. A banda d'aquestes llei també hi ha unes altres Lleis que van servir per establir la química tal com la coneixem hui en dia: són les lleis volumètriques, que estan referides als volums dels gasos que intervenen en una reacció química. En aquest vídeo explica perquè són importants les lleis ponderals i les volumètriques.

Per entendre la importància d'aquestes Lleis adopta la mentalitat que tenien els químics d'aquella època. No sabien amb tota certesa quines substàncies eren elements i quins compostos, no sabien les fórmules dels compostos. De fet, va ser el seu treball qui va començar a definir la química tal com la coneixem hui en dia.

Encara que les lleis volumètriques són importants es veuran més endavant i ara toca centrar-se en les ponderals.

Objectiu 1 de química

L'objectiu és el següent:

Utilitzar les lleis fonamentals de la Química per a justificar la teoria atòmica de Dalton i la discontinuïtat de la matèria, exemplificant-ho amb reaccions.

Què implica aquest objectiu?

• Has de saber que són les lleis ponderals i volumètriques i perquè són importants.
• Has de conéixer perfectament les següents lleis ponderals: llei de la conservació de la massa, llei de les proporcions definides, lleis de les proporcions múltiples.
• Has de fer xicotets exercicis matemàtics relacionats amb les lleis ponderals.
• Has de conéixer el model atòmic de Dalton. Els seus postulats, les seues limitacions i com aquest model explica les lleis ponderals. Has de tindre clar com les lleis ponderals fonamenten el fet de que la matèria siga discontínua.
• A partir de dibuixar xicotets esquemes de reaccions químiques has de saber interpretar les lleis ponderals.