jueves, 6 de octubre de 2016

CAVENDISH Y EL DESCUBRIMIENTO DEL HIDRÓGENO

Cavendish hydrogen

Henry Cavendish cumple con el perfil de científico excéntrico, solitario y maniático que suele venirnos a la mente como arquetipo muchas veces. Incluso llegó a formar parte de una sociedad llamada "Los Lunáticos" que solamente se reunía para debatir de ciencia y filosofía las noches de luna llena. Adoraba a la Luna y a la Ciencia con pasión, sacrificio y meticulosidad y sin embargo era un misógino a toda luz.

Este británico nacido en Francia en el seno de una familia acomodada destacaría por sus contribuciones como físico y químico experimental.

Como muchos de sus colegas contemporáneos gustó de experimentar con gases, haciéndolos reaccionar con metales e intentando aislar los productos resultantes. En esa época era posible obtener metales puros por calcinación o por destilación y se podían aislar gases puros utilizando cubetas neumáticas. Haciendo reaccionar ácidos fuertes con metales (cómo el zinc) Cavendish consiguió aislar el hidrógeno, distinguiéndolo como un gas propio al que denominó 'aire inflamable' por su capacidad de prender en un ambiente propicio, y determinó que era el más ligero de todos los gases. Aunque el hidrógeno ya había sido aislado previamente por Boyle y Hales, él fue el primero en caracterizarlo de una forma precisa.

Años más tarde Cavendish obtendría experimentalmente agua líquida mezclando hidrógeno (aire inflamable) y oxígeno (aire desflogisticado) en un recipiente estanco.

lunes, 3 de octubre de 2016

LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES





LEY DE LOS GASES IDEALES

La famosa ecuación general de los gases ideales que unifica las leyes de Boyle-Mariotte y de Gay-Lussac fue establecida precisamente por Gay-Lussac a principios del siglo XIX.

P·V = n·R·T

Un gas se considera ideal cuando sus moléculas se comportan como puntos que no ocupan un espacio ni interactúan entre ellas. Los gases cuyo comportamiento mejor se aproxima al de un gas ideal son los monoatómicos y en general bajo condiciones de baja presión y temperatura.

LEY DE BOYLE


Gran parte de la actividad científica floreció en el siglo XVII en la Royal Society de Londres. Uno de sus miembros, Robert Boyle, mentor de Robert Hooke, formuló una ley que establecía la relación entre el volumen y la presión de un gas ideal.

La Ley de Boyle enuncia que el volumen y la presión de un gas ideal son inversamente proporcionales. También se puede enunciar indicando que el producto de ambas cantidades es constante: P·V = cte.

En aquella época varios habían sido ya los experimentos que se habían realizado para entender mejor y poder medir lo que es la presión de un gas.

En el vídeo de arriba podemos ver un experimento casero en el que un globo se hincha porque aumente la presión al disminuir el volumen de aire de un recipiente (al ser ocupado parcialmente con agua).

LEY DE GUY-LUSSAC


Para el estudio de las primeras máquinas de vapor era importante conocer la Ley de los Gases Ideales, ya que en esencia lo que se comprime y expande realizando un trabajo mecánico en una máquina de vapor es un gas ideal.

La Ley de los Gases Ideales es básicamente la síntesis de otras leyes: la ley de Boyle-Mariotte y las leyes de Gay-Lussac. 

La Ley de Boyle fue enunciada a mediados del siglo XVII y establece la proporcionalidad inversa entre presión y volumen en un gas ideal a temperatura constante. Surge del interés de Boyle por experimentar con la presión siguiendo la estela de las grandes demostraciones que realizó Otto von Gericke para realizar el vacío en la conocidas como esferas de Magdeburgo. La ley obtuvo finalmente el nombre de Ley de Boyle-Mariotte por las aportaciones que hizo este último de forma paralela y en investigaciones independientes.

P·V = k
P1/V1 = P2/V2

La primera Ley de Gay-Lussac no es sino el enunciado oficial de la Ley de Charles en la que se establece la proporcionalidad entre volumen y temperatura a presión constante. En otras palabras, Charles ya había descubierto esta ley en 1797 pero no la publicó. Sino que fue Gay-Lussac quien la publicó por primera vez en 1802, aunque eso sí, haciendo mención de los estudios de Charles. Por esto esta ley se conoce indistintamente como Ley de Charles y de Gay-Lussac. De todas maneras, hay referencias de que el primero en dejar constancia escrita de estudios sobre la proporcionalidad del volumen y la temperatura fue un físico e inventor francés llamado Amontons en el año 1702.

V = k2 · T
V1/T1 = V2/T2

La Ley de Charles y Gay-Lussac es la que se puede ver reproducida en el vídeo de youtube que acompaña esta entrada.

La segunda Ley de Gay-Lussac sí que se considera enteramente introducida por sí mismo y establece la proporcionalidad entre la presión y la temperatura a volumen constante. Vamos, lo que le ocurre a una olla exprés, donde el volumen del recipiente cerrado es constante, y vemos que al calentarla aumenta la presión. Lo que hizo Gay-Lussac fue enunciar que esa relación entre P y T es directamente proporcional.

P = k2 · T
P1/T1 = P2/T2


Aunque realmente la relación lineal entre P y T no pasa por el origen y por su corte con el eje de la presión evidencia la existencia de un cero absoluta de temperaturas que extrapolando resulta ser de -273.15 ºC.

LEY DE CHARLES

Charles and Gay-Lussac's Law animated

La Ley de Charles establece la proporcionalidad entre la temperatura y el volumen en aquellos procesos que se producen a presión constante. Aunque fue establecida por Charles en 1797 no fue sino publicada hasta el año 1802 por Gay-Lussac, por lo que se conoce indistintamente con Ley de Charles y de Gay-Lussac.

martes, 27 de septiembre de 2016

LA CUBA NEUMÁTICA DE STEPHEN HALES

Hales Stephen trough detail

En ocasiones hay hallazgos o inventos que pasan desapercibidos para el mundo pero que sin embargo han sido determinantes para que otros lograran avances muy importantes. Este es el caso de la cuba neumática que creó el clérigo inglés y amante de la fisiología Stephen Hales. Con la cuba neumática Hales encontró la manera de separar un gas a partir de una reacción química dada manteniéndolo aislado dentro de un recipiente rellenado parcialmente con agua de forma que no se mezclara con los gases que componen el aire .

La invención de la cuba neumática animó a que otros científicos empezaran a experimentar con diferentes gases liberados a partir de diferentes reacciones. Esto llevo al descubrimiento del anhídrido carbónico, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, entre otros, a lo largo del siglo XVIII.

A la generación de científicos que experimentaron con la cuba o cubeta neumática también se les conoce como químicos neumáticos.