Eudiómetro

Un eudiómetro es un dispositivo de laboratorio que mide el cambio de volumen de una mezcla de gases después de un cambio físico o químico.

Descripción

Dependiendo de la reacción que se mida, el dispositivo puede adoptar diversas formas. En general, es similar a una probeta graduada y se encuentra más comúnmente en dos tamaños: 50 ml y 100 ml. Se cierra por el extremo superior con el extremo inferior sumergido en agua o mercurio. El líquido atrapa una muestra de gas en el cilindro y la graduación permite medir el volumen del gas.

Para algunas reacciones, se colocan dos cables de platino (elegidos por su no reactividad) en el extremo sellado para que se pueda crear una chispa eléctrica entre ellos. La chispa eléctrica puede iniciar una reacción en la mezcla de gases y se puede leer la graduación en el cilindro para determinar el cambio de volumen resultante de la reacción. El uso del dispositivo es bastante similar al barómetro original, excepto que el gas del interior desplaza parte del líquido que se utiliza.

Historia

En 1772, Joseph Priestley comenzó a experimentar con diferentes "aires" utilizando su propio canal neumático rediseñado en el que el mercurio en lugar de agua atraparía gases que normalmente eran solubles en agua. A partir de estos experimentos, a Priestley se le atribuye el descubrimiento de muchos gases nuevos, como oxígeno, cloruro de hidrógeno y amoníaco. También descubrió una manera de encontrar la pureza o "bondad" de aire mediante la "prueba de aire nitroso". El eudiómetro funciona basándose en la mayor solubilidad del NO₂ en agua respecto del NO, y de la reacción de oxidación del NO en NO₂ por el oxígeno del aire:

2 NO + O₂ → 2 NO₂.

Se combina una cantidad de aire con NO sobre agua, y el compuesto más soluble NO₂ se disuelve, dejando el aire restante algo contraído en volumen. Cuanto más rico era el aire en oxígeno, mayor era la contracción.

Marsilio Landriani estaba estudiando química neumática con Pietro Moscati cuando intentaron cuantificar la prueba de ácido nítrico de Priestley para determinar la calidad del aire. Landriani utilizó una artesa neumática en forma de cilindro graduado alto sobre el agua. Como medía la salubridad del aire, lo llamó eudiómetro. Felice Fontana, asociado de Moscati, también diseñó un eudiómetro con los mismos principios y cuantificó la salubridad del aire.

El eudiómetro con la prueba del aire nitroso fue la forma en que Jan Ingenhousz comprobó que las burbujas que desprendían bajo el agua las hojas de las plantas expuestas a la luz solar eran burbujas de oxígeno. Su descripción de la fotosíntesis se publicó en 1779 y en 1785 escribió sobre eudiómetros en el Journal de Physique (v 26, p 339). Según un biógrafo, Ingenhousz indicó que "muchos instrumentos se llamaban eudiómetros aunque estrictamente hablando no merecían ese nombre... podían existir malentendidos cuando no todos usaban los mismos instrumentos".

El conde Alessandro Volta (1745-1827), un físico italiano muy conocido por sus contribuciones a la batería eléctrica y la electricidad, desarrolló una versión electrificada del eudiómetro. Además de su función de laboratorio, el eudiómetro también es conocido por su papel en la "pistola Volta". Volta inventó este instrumento en 1777 con el propósito de probar la "bondad" del cuerpo. del aire, analizar la inflamabilidad de los gases o demostrar los efectos químicos de la electricidad. La pistola de Volta tenía un largo tubo de vidrio cerrado en la parte superior, como un eudiómetro. Se alimentaron dos electrodos a través del tubo y produjeron una vía de chispa dentro del tubo. El uso inicial de este instrumento por parte de Volta se centró en particular en el estudio de los gases de los pantanos. La pistola de Volta estaba llena de oxígeno y otro gas. La mezcla homogénea se cerró con un corcho. Se podría introducir una chispa en la cámara de gas mediante electrodos y posiblemente catalizar una reacción mediante electricidad estática, utilizando el electróforo de Volta. Si los gases fueran inflamables, explotarían y aumentarían la presión dentro de la cámara de gas. Esta presión sería demasiado grande y eventualmente haría que el corcho volara. La pistola de Volta estaba hecha de vidrio o latón, sin embargo, debido a la electricidad, el vidrio era vulnerable a explotar. Los extensos estudios de Volta sobre la medición y creación de altos niveles de corrientes eléctricas hicieron que la unidad eléctrica, el voltio, llevara su nombre.

En 1785, Henry Cavendish utilizó un eudiómetro para determinar la fracción de oxígeno en la atmósfera terrestre.

Etimología

El nombre "eudiómetro" proviene del griego εὔδιος eúdios que significa claro o suave, que es la combinación del prefijo eu- significa "bueno" y -dios que significa "celestial" o "de Zeus" (el dios del cielo y la atmósfera), con el sufijo -metro que significa "medida". Debido a que el eudiómetro se utilizó originalmente para medir la cantidad de oxígeno en el aire, que se pensaba que era mayor en las zonas "agradables" clima, la raíz eudio- describe apropiadamente el aparato.

Uso

Las aplicaciones de un eudiómetro incluyen el análisis de gases y la determinación de diferencias de volumen en reacciones químicas. El eudiómetro se llena con agua, se invierte de modo que su extremo abierto quede hacia el suelo (mientras se sostiene el extremo abierto para que no se escape agua) y luego se sumerge en un recipiente con agua. Se está produciendo una reacción química mediante la cual se crea gas. Un reactivo suele estar en la parte inferior del eudiómetro (que fluye hacia abajo cuando el eudiómetro está invertido) y el otro reactivo está suspendido en el borde del eudiómetro, normalmente por medio de un alambre de platino o cobre (debido a su baja reactividad). Cuando se libera el gas creado por la reacción química, debe subir al eudiómetro para que el experimentador pueda leer con precisión el volumen del gas producido en un momento dado. Normalmente, una persona leería el volumen cuando se complete la reacción. Este procedimiento se sigue en muchos experimentos, incluido un experimento en el que se determina experimentalmente la constante R de la ley de los gases ideales.

El eudiómetro tiene una estructura similar al barómetro meteorológico. De manera similar, un eudiómetro usa agua para liberar gas en el tubo del eudiómetro, convirtiendo el gas en una cantidad visible y mensurable. Una medición correcta de la presión al realizar estos experimentos es crucial para los cálculos involucrados en la ecuación PV=nRT, porque la presión podría cambiar la densidad del gas.