¿Cómo sabía Joseph-Louis Proust lo que pesaban los gases?

Question

El trabajo de Proust le llevó a concluir que los compuestos contienen siempre la misma proporción, en peso, de sus elementos constitutivos. ¿Cómo supo (¿o dedujo?) que los gases pesaban?

Se agradecen las respuestas precisas. No encuentro nada en la red que explique cómo se medía el peso de los gases en aquella época. Todos los relatos sobre el trabajo de Proust y Dalton se saltan esto y otros relatos sólo hacen referencia a la tecnología moderna.

No soy químico, sólo quiero saber esto.

Answer 1

Lo sabía porque los pesaba

Esto puede parecer ridículamente obvio, pero los primeros pioneros de la teoría atómica moderna basaron la idea en los resultados reales que obtuvieron al pesar las cosas antes y después de las reacciones.

Es perfectamente posible pesar un recipiente lleno de gas si se tiene una balanza lo suficientemente precisa (la flotabilidad del aire se anula si se utiliza el mismo recipiente para diferentes gases). Hay que tener en cuenta que la idea del vacío se desarrolló en el siglo XVII, por lo que ya era conocida en la época de Proust, que también podría haber medido el peso en vacío.

La idea es sencilla: llenar un recipiente con algún gas y pesarlo con mucha precisión. Un litro de oxígeno pesa alrededor de 1,5g, lo que es lo suficientemente grande para medir y, con un buen equipo y técnica, lo suficientemente grande para medir con exactitud. Un litro de hidrógeno sería algo menos de 0,1g, una gran diferencia.

Una serie de experimentos cuidadosos como éste con una serie de gases revelaría algo sobre las relaciones de peso y contar cuidadosamente los pesos y volúmenes antes y después de las reacciones te diría más (2 volúmenes de hidrógeno reaccionan con uno de oxígeno, por ejemplo).

Esto es lo que hicieron personas como Proust, aunque con equipos que ahora consideraríamos primitivos. La razón por la que no se menciona mucho en las descripciones modernas es probablemente porque parece demasiado básico y simple. Hoy en día sólo se enseña la teoría y no tanto los cuidadosos experimentos que vinieron primero y que realmente condujeron a la teoría.

Answer 2

Descargo de responsabilidad: Sólo recuerdo esto de mis clases de química, cuando hablábamos un poco de historia. Así que no tengo fuentes adecuadas para saber cuándo y con qué gases se realizaron estos experimentos.

Primero vamos a empezar con una ecuación química muy importante para tu pregunta. En una aproximación más o menos buena los gases obedecen a la siguiente relación: $$pV=nRT$$ O por decirlo de otra manera: $$V \propto n$$ Si se duplica el número de partículas de un gas, se obtiene el doble de volumen. Lo que pudieron comprobar experimentalmente es que necesitaban, por ejemplo, 2 L de hidrógeno para reaccionar con 1 L de oxígeno en la combustión de hidrógeno en agua: $$ 2 \ce{H2 + O2 -> H2O} $$

Si había 0,5 L de oxígeno y 2 L, después de la reacción quedaba 1 L de hidrógeno. Si se repetía este experimento para varios gases, era posible ver este patrón recurrente de múltiplos enteros.

Ahora viene la parte más importante de la ciencia: A partir de estos experimentos no sabían con certeza que hay átomos, etc. Al menos no con la seguridad de hoy en día donde podemos verlos en AFM, espectrometría de masas... PERO: La hipótesis de los átomos y de las proporciones enteras constantes en las reacciones químicas estaba en buen acuerdo con los datos experimentales disponibles de esta época Y era corta y elegante (la navaja de Occam).

Y para responder a su pregunta inicial. Esto no requiere el conocimiento de la masa molar. Pero a partir de estos hallazgos, ahora era posible obtener la masa molar. El método consistía en vaporizar masas conocidas de una sustancia y aplicar la relación anterior.