A lei das proporções volumétricas simples. História e essência da descoberta científica

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A descoberta de Gay-Lussac da lei das razões simples dos volumes dos gases reagentes teve uma forte influência no desenvolvimento da química teórica. Esta lei, juntamente com a recém-descoberta Dalton a lei das razões múltiplas formou a base da teoria dos compostos químicos. Gay-Lussac pertence aos químicos que lançaram as bases da química clássica na primeira metade do século XIX.

Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850) nasceu na pequena cidade de Saint-Leonard, no condado francês de Limousin. Tendo recebido uma educação católica rigorosa quando criança, Gay-Lussac mudou-se para Paris aos quinze anos. Aqui ele começou a estudar na pensão Sansier, onde suas excelentes habilidades matemáticas logo se revelaram. De 1797 a 1800, Gay-Lussac estudou em Paris na Ecole Polytechnique. O famoso químico Claude Louis Berthollet ensinou química na escola. Surgiu uma amizade entre Gay-Lussac e Berthollet, que teve grande influência no desenvolvimento do cientista. Ao final do curso, Gay-Lussac trabalhou por um curto período em empresas químicas. Em 1802, já era "tutor" (assistente) na Escola Politécnica.

No mesmo ano, Gay-Lussac falou em uma reunião da Academia de Ciências com seu primeiro relatório científico: "Sobre a deposição de óxidos metálicos". Verdadeiramente, 1802 foi um ano feliz para o jovem cientista: independentemente de John Dalton, ele descobriu a lei da expansão térmica dos gases. Gay-Lussac frequentemente conduzia pesquisas em colaboração com outros cientistas proeminentes, o que contribuiu para muitas descobertas notáveis. Juntamente com Jean Baptiste Biot, Gay-Lussac subiu em um balão de ar quente em 1804 para determinar a temperatura e o teor de umidade da atmosfera superior. Junto com Welter, ele descobriu o ácido ditionico. Gay-Lussac tinha uma estreita amizade com Louis Jacques Tenard, um professor de química parisiense. Seu trabalho conjunto levou a uma melhoria significativa no método de análise elementar de substâncias orgânicas.

Gay-Lussac foi um excelente experimentador e, portanto, em um laboratório modestamente equipado, conseguiu descobrir muitos fenômenos e leis que são muito importantes para o desenvolvimento posterior da química.

Já em 1805 Gay-Lussac e Alexandre von Humboldt, estudando as razões dos volumes dos gases reagentes, descobriu que um volume de oxigênio combina com dois volumes de hidrogênio. Este trabalho estava intimamente relacionado com a pesquisa adicional de Gay-Lussac sobre reações gasosas.

Como é muito mais fácil medir gases por volume do que por massa, Lavoisier tentou determinar as razões volumétricas na reação entre hidrogênio e oxigênio. As relações volumétricas entre hidrogênio e nitrogênio durante a decomposição da amônia foram estudadas por Berthollet. Tais eram os dados sobre as razões de volume em certas reações gasosas.

Gay-Lussac continuou o estudo das relações volumétricas nas reações dos gases. Ele publicou os resultados desses trabalhos em 1808 no artigo "Sobre a conexão de corpos gasosos entre si". Ele queria "provar que os corpos gasosos são combinados entre si em relações muito simples e que a diminuição do volume observada nas reações obedece a uma certa lei".

Gay-Lussac descobriu a lei puramente por experiência. Ao deduzir essa lei, ele não procurou estudar todos os tipos de reações gasosas, limitando-se a um número relativamente pequeno delas. Com base nesses dados, o cientista formulou a lei e tirou conclusões dela. Assim, medindo os volumes dos gases em interação, Gay-Lussac conseguiu estabelecer corretamente a composição de amônia e cinco óxidos de nitrogênio.

O cientista, comparando a formulação da lei com os resultados obtidos de outra forma, verificou que sua lei se confirma. Ele foi capaz de contar com materiais obtidos por outros pesquisadores. Por exemplo, ele usou as definições bem conhecidas da densidade dos gases e, consequentemente, os pesos de conexão de substâncias não gasosas.

É muito importante que Gay-Lussac tenha mostrado como, com base na lei que descobriu, é possível calcular densidades ainda desconhecidas de substâncias gasosas: “A observação de que diferentes tipos de gases combustíveis se combinam com oxigênio em proporções simples 1:1; 1:2 nos dá um meio de determinar a densidade de vapor de substâncias combustíveis, ou pelo menos encontrá-la aproximadamente. Se tentarmos mentalmente converter todas as substâncias usadas em um estado gasoso, um certo volume de cada uma delas será se combinam com um volume igual ou duplo ou meio de oxigênio. Agora, se soubermos as proporções em que o oxigênio pode se combinar com substâncias combustíveis que estão no estado sólido ou líquido, podemos calcular o volume de oxigênio e o volume de vapor de uma substância combustível que se combina com o mesmo, seja com o dobro ou com metade do volume de oxigênio gasoso.

A clareza e consistência da apresentação de Gay-Lussac de seus pensamentos e resultados de pesquisa podem servir como um excelente exemplo para todos os cientistas naturais.

Berzelius aplicou a lei de Gay-Lussac com grande sucesso para determinar a composição e as características quantitativas de muitos elementos e compostos. O trabalho do cientista francês também ajudou significativamente a fortalecer a lei da constância da composição descoberta por Proust, que acabou sendo aplicável não apenas aos sólidos, mas também às substâncias gasosas.

Em seus estudos, Gay-Lussac teve que partir de observações qualitativas e levar em conta estudos quantitativos como condições e critérios para a formulação de uma lei. Foi assim que surgiu na química o conceito da relação entre qualidade e quantidade. Isso contribuiu significativamente para superar a compreensão metafísica da natureza.

Tendo descoberto a lei das relações volumétricas simples, Gay-Lussac teve uma influência significativa na formação da teoria atômica e molecular.

Autor: Samin D. K.

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