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Edgar Domínguez Crespo

Keyla Karola García Chávez.

La presente línea del tiempo interactiva pretende servir como una representación gráfica con la que es posible interactuar de diversas maneras, observando imágenes y visitando sitios web, a la vez que, permite ver y comprender la secuencia de tiempo, es decir, evolución del concepto de equilibrio químico a través de la historia, mediante la exposición de los hechos que lo marcaron marcaron y ayudaron a contribuir a la construcción del concepto actual.

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En la antigua Grecia, matemáticos como Arquímedes de Siracusa, haciendo uso de palancas y estudiando su funcionamiento, describió el equilibrio horizontal como un ajuste de pesos en una palanca, de tal manera que desplazar cualquiera de los pesos de sus respectivas posiciones originales, provocaría un desequilibrio.

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En los principia mathematica, Isaac Newton enuncia sus tres celebres leyes de la mecanica clásica. Sin embargo, fue gran interés su tercera Ley por describir el equilibrio como una igualdad de fuerzas de acción y reacción.
Además de ello, ofreció una definición de equilibrio como una anulación de fuerzas en un cuerpo que permanece estático , es decir, que la suma de todas las fuerzas debe ser igual a cero.

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¿Cuáles son las Leyes de Newton?

Las leyes de Newton son tres principios que sirven para describir el movimiento de los cuerpos, basados en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad constante).

Las tres leyes de Newton son:

Primera ley o ley de la inercia.

Segunda ley o ley fundamental de la dinámica.

Tercera ley o principio de acción y reacción.

Estas leyes que relacionan la fuerza, la velocidad y el movimiento de los cuerpos son la base de la mecánica clásica y la física. Fueron postuladas por el físico y matemático inglés Isaac Newton, en 1687.

Primera ley de Newton: ley de la inercia

La ley de la inercia o primera ley postula que un cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento recto con una velocidad constante, a menos que se aplique una fuerza externa.

Dicho de otro modo, no es posible que un cuerpo cambie su estado inicial (sea de reposo o movimiento) a menos que intervengan una o varias fuerzas.

La fórmula de la primera ley de Newton es:

Si la suma de las fuerzas (Σ F) aplicadas sobre un cuerpo es igual a cero, entonces el cambio en su velocidad con respecto al tiempo (dv/dt), también será igual a cero.

Un ejemplo de la primera ley de Newton es una pelota en estado de reposo. Para que pueda desplazarse, requiere que una persona la patee (fuerza externa); de lo contrario, permanecerá en reposo.

Por otra parte, una vez que la pelota está en movimiento, ignorando la fricción con el terreno, otra fuerza también debe intervenir para que pueda detenerse y volver a su estado de reposo.

Aunque esta es la primera de las leyes del movimiento propuestas por Newton, este principio ya había sido postulado por Galileo Galilei en el pasado. Por esta razón, a Newton solo se le atribuye la publicación de la ley y se reconoce a Galilei como el autor original.

Ver también: Física.

Segunda ley de Newton: ley fundamental de la dinámica

La ley fundamental de la dinámica, segunda ley de Newton o ley fundamental postula que la fuerza neta que es aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere en su trayectoria.

La fórmula de la segunda ley de Newton es:

En donde

F = fuerza neta
m = masa, expresada en Kg.
a = aceleración, expresada en m/s ² (metro por segundo al cuadrado).

Ver también Dinámica.

Tercera ley de Newton: principio de acción y reacción

El postulado de la tercera ley de Newton dice que toda acción genera una reacción igual, pero en sentido opuesto.
La fórmula de ley de acción y reacción es:

La fuerza del cuerpo 1 sobre el cuerpo 2 (F ₁₋₂₎, o fuerza de acción, es igual a la fuerza del cuerpo 2 sobre el cuerpo 1 (F ₂₋₁₎ , o fuerza de reacción. La fuerza de reacción tendrá la misma dirección y magnitud que la fuerza de acción, pero en sentido contrario a esta.

Un ejemplo de la tercera ley de Newton es cuando tenemos que mover un sofá, o cualquier objeto pesado. La fuerza de acción aplicada sobre el objeto hace que este se desplace, pero al mismo tiempo genera una fuerza de reacción en dirección opuesta que percibimos como una resistencia del objeto.

Ver también Tipos de movimiento.

Ley de gravitación universal

El postulado de esta ley de la física establece que la fuerza de atracción de dos cuerpos es proporcional al producto de sus masas.

La intensidad de esa atracción será más fuerte mientras más cercanos y masivos sean los cuerpos.
La fórmula de la ley de gravitación universal es:

La fuerza ejercida entre los dos cuerpos con masa (F) es igual a la constante de gravitación universal (G) por el producto de las dos masas involucradas (m1.m2) entre la distancia que las separa, elevada al cuadrado (d ²).

Un ejemplo de la ley de gravitación lo tenemos en la atracción gravitatoria que ejercen dos bolas de bowling. Mientras más cerca estén entre ellas, mayor será la fuerza de atracción.

Ver también:

Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H. D. Freedman, R.A. (2009). Física universitaria vol.1. 12a ed. Pearson Educación. México.

Sebastiá, J. S. M. (2013). Las Leyes de Newton de la mecánica: Una revisión histórica y sus implicaciones en los textos de enseñanza. Didáctica de las ciencias experimentales y sociales 27:199-217

Cómo citar: (09/06/2022). "Leyes de Newton". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/leyes-de-newton/ Consultado:

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Las leyes de Newton son tres principios que sirven para describir el movimiento de los cuerpos, basados en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad constante). Las tres leyes de Newton son: Primera ley o ley de la inercia. Segunda ley o ley fundamental de la dinámica.

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En una tabla de dieciséis columnas que Geoffroy presentó a la Academia de Ciencias de París, describió la afinidad química de algunas sustancias.
En la cabeza de la columna estaba la sustancia a la que estaban referidas todas las sustancias de la columna, es decir, aquella sustancia que tiene mayor poder de desplazarlas a otras ubicadas en los niveles más bajos de la columna.

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Laboratorio y tabla de
© Biblioteca de Humanidades Joan Reglà, Universitat de València
rapports basada en la tabla de Geoffroy, lámina aparecida en la Encyclopédie de Diderot y D'Alembert. El hecho de que la tabla apareciera con el grabado de un laboratorio se puede interpretar como un intento de mostrar que el conocimiento químico estaba fundamentado en el trabajo práctico de laboratorio y que conseguir un conocimiento científico sistemático dependía de la cooperación activa entre los practicantes de la química al combinar la teoría con la experiencia.

Cuando en 1718 se publicó la tabla de afinidades de Geoffroy se presentó algo más que una lista de los materiales al alcance de todos los que se dedicaban a la práctica de la química. La continuidad y el desarrollo que la tabla de Geoffroy tuvo a través de las numerosas tablas de afinidades que aparecieron a lo largo del siglo xviii la convirtieron en el prototipo de credencial visual del cambio químico. Además, su formato facilitó que se adaptase como recurso didáctico para la enseñanza de la química.

'Simele simili gaudet': Ordenar y clasificar

Antes del siglo xviii, los cambios observados en la naturaleza de las sustancias -los cambios químicos- ya habían sido interpretados en términos de cierta afinidad entre los cuerpos. La idea original de que los cuerpos semejantes tenían cierta afinidad entre sí -precisamente por parecerse ( simele simili gaudet)- llevó a finales del siglo xviii a la idea convencional de entender la afinidad como una simple tendencia a la unión entre sustancias.

El pensamiento filosófico del siglo xviii se caracterizó, entre otras cosas, por el intento de hacer encajar todo lo conocido dentro de un todo sistemático y ordenado. La metodología reconocida para llegar a formular leyes generales era la inducción a partir de los hechos observados por los sentidos y, por tanto, la esperanza de que esta inducción fuera posible fue uno de los principales motivos para buscar una ordenación en los hechos registrados.

La química aspiraba a convertirse en una ciencia respetable. La tradición científica del momento era la newtoniana y algunos químicos del siglo xviii tenían puestas las esperanzas en que sus sucesores harían de la química un reflejo de la física newtoniana. Imaginaban que este proceso no sería el fruto de una especulación teórica sino la consecuencia de la observación de los hechos, la búsqueda de regularidades en estos hechos y la inducción de leyes matemáticas.

La idea de hacer listas de sustancias siguiendo el orden de su tendencia a combinarse con otras sustancias no era una novedad a principios del siglo xviii. No obstante, el mérito de concebir lo que fue conocido a partir del siglo xviii como "tablas de afinidades" se debe a Étienne-François Geoffroy (1672-1731). Este orden de las afinidades establecido por las tablas determinaba el resultado de una descomposición en preferencia a otra y, en definitiva, imprimía a las afinidades un carácter electivo. Fue por este motivo que a las afinidades químicas se las reconoció con el sobrenombre de afinidades electivas.

"El pensamiento filosófico del siglo XVIII se caracterizó, entre otras cosas, por el intento de hacer encajar todo lo conocido dentro de un todo sistemático y ordenado"

Geoffroy: El modelo para las tablas posteriores

Geoffroy designó su tabla como una Table des différents rapports observés entre differentes substances, utilizando el término de relaciones ( rapports) en lugar del de afinidades o atracciones para evitar cualquier connotación con las ideas newtonianas sobre la naturaleza de la afinidad química. La tabla de Geoffroy consistía en dieciséis columnas en las que las sustancias estaban indicadas (casi siempre) con símbolos alquímicos. En la cabecera de la columna estaba el símbolo de la sustancia (o grupo de sustancias) a la que estaban referidas todas las sustancias de la columna. Estas sustancias estaban listadas en orden a su afinidad por la sustancia que encabezaba la columna; así, cuanto más arriba estaba una sustancia mayor era su afinidad por la sustancia que daba nombre a la columna, sin poder ser desplazada por ninguna otra de las sustancias colocadas por debajo, a las que sí que podía desplazar al combinarse.

Las reacciones de desplazamiento relacionadas con las ocho primeras columnas pertenecen a operaciones químicas que implican la disolución de sustancias en soluciones ácidas, conocidas genéricamente como reacciones por vía húmeda. Las operaciones químicas que suponen combinaciones y recombinaciones de sustancias a temperaturas elevadas -por ejemplo, a la temperatura de fusión- conocidas genéricamente como reacciones por vía seca, están asociadas a las reacciones de desplazamiento visualizadas desde la novena a la decimoquinta columnas. La última columna representa soluciones acuosas, es decir, por la vía húmeda. La tabla de Geoffroy distingue implícitamente estos dos tipos de operaciones y eso le permite mostrarnos los dos principales dominios de la teoría y práctica químicas del momento: la formación de sales a partir de soluciones ácidas, y las separaciones metalúrgicas y las combinaciones de metales en las aleaciones.

La tabla de Geoffroy fue entendida como una tabla estándar por los químicos franceses. Como prueba de eso solo hay que tener en cuenta que en el Recueil de Planches del volumen octavo de la Encyclopédie (1763) aparece una Table des rapports (en la página siguiente), basada en la tabla de Geoffroy, con diecinueve columnas y veinticuatro adiciones (correspondientes a la entrada de seis nuevas sustancias) señaladas por un asterisco. La yuxtaposición de la tabla con el grabado de un laboratorio en plena actividad se puede interpretar como una estrategia visual para persuadir de que la organización del conocimiento químico estaba fundamentada en el trabajo práctico de laboratorio y que, también, la consecución de un conocimiento científico sistemático dependía de la cooperación activa entre los practicantes de la química al combinar la teoría con la experiencia.

Después de la publicación de la tabla de Geoffroy en 1718 se tiene conocimiento de la existencia de catorce tablas más hasta la aparición en 1775 de las tablas de Torbern-Olof Bergman (1735-1784), pero las diferentes tablas de afinidades publicadas entre la de Geoffroy y la de Bergman tienen una importancia menor. Las tablas de Bergman -una por la vía húmeda y la otra por la vía seca-, formadas por cincuenta y nueve columnas, superaron todo lo que se había hecho hasta entonces y se convirtieron en el modelo. Es evidente que un trabajo tan laborioso no habría sido posible sin el vasto conocimiento que Bergman tenía de las reacciones químicas adquirido en su trabajo analítico y que lo colocó en una posición excelente para estudiar la afinidad química. A partir de Bergman el proyecto de hacer una tabla del todo completa y que agrupase todas las reacciones químicas pasó a ser cada vez más difícil de alcanzar.

El particular recorrido que tuvo en Francia el texto de Bergman Disquisitio de attractionibus electivis -donde se presentaban sus tablas- refuerza aún más la idea de que la tabla de Geoffroy gozó de una notable aceptación entre los químicos franceses durante casi setenta años. La Disquisitio de Bergman fue publicada en 1775 en la Nova Acta Regiae Societatis Scientiarum Upsaliensis, un extracto en francés (de traducción anónima) apareció en 1778 en las Observations sur la Phisique. La edición, aumentada y revisada, del texto en latín de 1775 fue publicada por el propio Bergman en 1783 en el volumen tercero de sus Opuscula Physica et Chemica. Louis-Bernard Guyton de Morveau (1737-1816) tradujo al francés solo los dos primeros volúmenes de los Opuscula en los Opuscules Chymiques et Physiques (1780-1785) y no fue hasta 1788 cuando apareció la traducción francesa de la versión de 1783 en el texto Traité des Affinités Chymiques ou Attractions Electives, siendo François-Joseph Bonjour el traductor. No obstante, la versión original en latín de 1783 fue traducida por primera vez, al inglés, por Thomas Beddoes en 1785 ( A Dissertation on Elective Attractions) y, probablemente, Bonjour redactó la versión francesa de 1788 a partir de la traducción de Beddoes.

© Collection Académie Nationale de Médecine, París
El químico y médico francés Étienne-François Geoffroy fue el precursor de las tablas de afinidades. Los químicos franceses adoptaron la tabla de Geoffroy como un estándar.

© Academic

Tabla de rapports de Geoffroy (1718). Como se puede observar, la tabla consistía en dieciséis columnas donde se indicaban las sustancias con símbolos alquímicos. La cabecera de la columna contenía el símbolo de la sustancia a la que se referían todas las sustancias de la columna, listadas en orden de afinidad respecto a la primera.

"La idea de hacer listas de sustancias siguiendo el orden de su tendencia a combinarse con otras sustancias no era una novedad. Pero el mérito de concebir lo que fue conocido como "tablas de afinidades" se debe a Geoffroy"

El trasfondo teórico

El sistema de las afinidades químicas a finales del siglo xviii fue el resultado de la fascinación que las ideas de Newton sobre la combinación química habían producido en los hombres de ciencia, al haber sugerido que el cambio químico se debía a la acción de una fuerza atractiva análoga a la atracción astronómica. Sin embargo, fue Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1788), quien primero generalizó las leyes de la atracción newtoniana al resto de los fenómenos naturales y, en particular, a las reacciones químicas.

La generalización de las leyes de la gravitación a las reacciones, para que las afinidades químicas pudiesen ser presentadas como simples modificaciones de la ley general, significaba salvar dos obstáculos importantes. Primero, la explicación mediante una misma fuerza de atracción de la diversidad de efectos que mostraban los fenómenos químicos. Segundo, la aplicación de una ley que dependía tanto de la masa de los cuerpos como de la distancia entre ellos a fenómenos que representaban un contacto o una distancia casi nula entre partículas. Buffon superó ambos obstáculos haciendo intervenir la forma de las partículas de las sustancias reaccionantes.

Esta forma, que en el caso de los cuerpos celestes no parecía alterar sensiblemente su atracción recíproca, pasaba a ser un factor importante a distancias extremadamente pequeñas al entrar como un elemento en la distancia. De esta manera, la ley de la razón inversa al cuadrado de la distancia en el caso de las reacciones químicas solo parecía variar por efecto de la forma de las partes constituyentes de cada sustancia. Si solo la variedad de las formas de las partículas constituyentes podía ser la causa de la modificación de la atracción de corto alcance, entonces la afinidad química de una sustancia respecto de otra debía ser constante.

Este es el llamado "axioma de constancia", simplemente. Las afinidades químicas entre cada par de sustancias debían ser constantes independientemente de las circunstancias en las que la reacción tenía lugar. Cuando Bergman, al principio de su Traité, se planteó la pregunta de si el orden de las afinidades era constante, dejó en suspenso el sentido afirmativo de su respuesta a la espera, por parte del lector, del estudio del resto de su texto. Sin embargo, en relación a las dificultades que ya se habían presentado en contra de este orden fue más taxativo y aseguró que aún no había encontrado ningún caso que, una vez examinado en detalle, no pudiese ser reconducido al orden constante de las afinidades. Este axioma de constancia, eje vertebrador de la teoría de las afinidades durante el siglo xviii y parte del xix, fue un reflejo de una particular visión del mundo según la cual la naturaleza actuaba siempre de manera uniforme y cuando parecía que no era así, era porque o bien las opiniones habían sustituido a las verdaderas leyes de la naturaleza o bien solo se habían tenido en cuenta una parte de las causas a considerar. La naturaleza, pues, era portadora de verdades que solo la experiencia -el oráculo de la naturaleza- podía desentrañar.

© Mètode
Después de la publicación de la tabla de Geoffroy en 1718 se tiene conocimiento de la existencia de catorce tablas más, pero de una importancia menor, hasta la aparición en 1775 de las tablas de Torbern-Olof Bergman. En la imagen, primeras 34 columnas de su tabla.

"La tabla de Geoffroy nos muestra los principales dominios de la teoría y práctica química del momento: la formación de sales a partir de soluciones ácidas y las separaciones metalúrgicas y las combinaciones de metales en las aleaciones"

Las tablas de afinidades como credencial visual del cambio químico

Acreditar el axioma de constancia de las afinidades no fue la única función de las tablas en el siglo xviii. Las tablas cumplieron otras funciones que han suscitado el interés de los historiadores de la ciencia. Alistair Duncan sugirió cuáles habrían sido las funciones que los químicos del siglo xviii otorgaron a las tablas de afinidades. Primero, debían ser predictivas. Se esperaba que fuesen útiles para prever las reacciones sin necesidad de realizarlas en la práctica. Segundo, las tablas -alimentadas por un número cada vez más grande de resultados experimentales- deberían poder revelar leyes generales, con lo cual aumentaría el crédito científico de la química. Y, tercero, las tablas de afinidades tendrían una función simplemente informativa proporcionando una lista de las sustancias conocidas, el material de trabajo básico de los químicos.

Sin perder de vista las diferentes aproximaciones a la funcionalidad de las tablas, hay que considerar también las tablas de afinidades como inscripciones que pasaron a ser la credencial de una determinada visión del cambio químico. El valor de credencial visual para las tablas de afinidades se puede concretar en los siguientes aspectos. Primero, las tablas proporcionaban, resumida y en un solo lugar, la información verbalizada en el texto. Segundo, las tablas gozaban de cierta autonomía respecto del texto, se podían utilizar en el discurso sobre el cambio químico para persuadir al lector o a la audiencia de ver lo que estaba escrito o se decía. Y, finalmente, las tablas no se podían leer como un texto. Cada símbolo se tenía que leer como una unidad de información que estaba relacionada con otras unidades o símbolos de una misma columna. Así pues, leer la tabla suponía visualizar una regularidad, una manera de ordenar las sustancias para mostrar de manera consistente la constancia de sus afinidades. Este valor de las tablas como credenciales visuales se puede constatar mediante dos opiniones significativas.

La primera es la presentación hecha por Bergman de la misma tabla de Geoffroy en su Traité: "En 1718, Geoffroy imaginó hacer ver a primera vista la serie de atracciones electivas disponiendo los símbolos químicos en una tabla, siguiendo un orden determinado."

La segunda opinión es la del químico Claude-Louis Berthollet (1748-1822), que se convertiría más adelante en el gran adversario de las afinidades electivas y, por tanto, de las tablas de afinidades. En 1974 Berthollet dijo en los cursos de química en la École Normale: "Una tabla de afinidades expone ante los ojos la comparación de las fuerzas que han producido los fenómenos y que están a disposición del químico."

Esta intervención de Berthollet lleva a considerar también el valor didáctico que tuvieron las tablas de afinidades. Él mismo explicó a sus alumnos que la mejor manera de explicar las afinidades electivas era utilizar las tablas de afinidades y los diagramas figurativos como recurso didáctico, apostando por la confección de un mural a modo de tabla de afinidades durante el desarrollo del curso.

En Gran Bretaña, la tabla de Geoffroy no despertó demasiado interés hasta la decada del 1760, cuando el químico escocés William Cullen (1710-1790) la adoptó como recurso didáctico para sus clases de química. Cullen, como profesor de esta disciplina, primero en la Universidad de Glasgow y después en la de Edimburgo, hizo imprimir sus propias tablas de afinidades para el uso de sus estudiantes. De esta manera las tablas de afinidades como recurso didáctico contribuyeron a hacer que las afinidades químicas electivas se convirtiesen en una parte significativa de la química británica.

BibliografÍa
Duncan, A. M., 1996. Laws and Order in Eighteenth-century Chemistry. Clarendon Press. Oxford.
Goupil, M., 1991. Du Flou au Clair? Histoire de l'Affinité Chimique. CTHS. París.
Gyung Kim, M., 2003. Affinity, That Elusive Dream. A Genealogy of the Chemical Revolution. The MIT Press. Cambridge y Londres.
Klein, U. i W. Lefèvre., 2007. Materials in Eighteenth-century Science. A Historical Ontology. The MIT Press. Cambridge y Londres.
Levere, T., 1971. Affinity and Matter. Elements of Chemical Philosophy 1800- 1865. Clarendon Press. Oxford.
Stengers, I., 1991. "La afinidad ambigua: el sueño newtoniano de la química del siglo xviii". In Serres, M. (ed.). Historia de las ciencias. Cátedra. Madrid.

Pere Grapí. Profesor asociado del Centro de Historia de la Ciencia, Universitat Autònoma de Barcelona.
© Mètode 69, Primavera 2011.

"Leer la tabla suponía visualizar una regularidad, una manera de ordenar las sustancias para mostrar de manera consistente la constancia de sus afinidades"

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La visualización del cambio químico - Revista Mètode

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© Biblioteca de Humanidades Joan Reglà, Universitat de València Laboratorio y tabla de rapports basada en la tabla de Geoffroy, lámina aparecida en la Encyclopédie de Diderot y D'Alembert. El hecho de que la tabla apareciera con el grabado de un laboratorio se puede interpretar [...]

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A partir de los estudios realizados con diferentes reacciones de desplazamiento, Bergman, presento una tabla de afinidades más elaborada, en la que describió la afinidad de algunas sustancias en términos de su naturaleza.
Como ejemplo, se describe la afinidad de un ácido por una base, cuando el elemento con el que estaba originalmente combinada la base, poseía una menor afinidad que el ácido.

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Con el establecimiento de la variable de velocidad de reacción, la cual se define como la cantidad de sustancia que se transforma por unidad de tiempo, Wenzel público un artículo para estimar las afinidades químicas de las sustancias.

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En la determinación de la pureza del del nitrato de potasio, Berthollet encontró ciertas anomalías en la invariabilidad de las afinidades de ciertas sustancias, por lo que propuso que la afinidad no era una fuerza absoluta, sino más bien, un equilibrio de fuerzas antagónicas.

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Publicó su celebre obra titulada "Essai de Statique Chimique" en la que dejaba en claro la existencia de un segundo factor para que la afinidad dejará de tener un carácter absoluto, este factor era el de la masa de los reactivos.
Con ello, llego a la conclusión de que una reacción de desplazamiento nunca sería completa debido a la situación de equilibrio entre las fuerzas de afinidad opuestas.

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Estudiando la descomposición de las sustancias químicas con la ayuda de la electricidad, Michael Faraday, estableció sus tres leyes de la electrolisis para expresan de manera cuantitativa las cantidades de masa depositadas en los electrodos .

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Incluyó por primera vez a los procesos de equilibrio químico el carácter dinámico, afirmando que se trata del balance de átomos de reacciones opuestas, en donde se forman tanto reactivos como productos. Esto constituye la base, para la consolidación de los conceptos actuales de velocidad directa e inversa en una reacción.

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Tras el estudio de diferentes reacciones en disolución acuosa, Malaguti definió el estado de equilibrio como un balance entre dos velocidades opuestas en una reacción, de tal manera que ambas llegarán a ser iguales.

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Explicó de manera satisfactoria la evaporación parcial de los líquidos, la cual es propiciada por una reducción de la presión y/o un calentamiento.

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Desde un enfoque experimental, ambos científicos señalaron que para el estudio de equilibrios químicos, las reacciones entre ácidos, bases y sales resultan inadecuadas porque son muy rápidas.

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Ambos siendo químicos, realizaron importantes contribuciones al trabajo de termodinámica de sistemas complejos. Si embargo se destaca la postulación de la Ley de acción de masas, la cual expresa la relación  entre las concentraciones de los reactivos y productos en el equilibrio de cualquier reacción.

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Clausius introduce al estudio de la termodinámica una nueva función conocida como entropía, la cual mide el grado de desorden molecular en un sistema.
Esta función, también afirma que un sistema  siempre evoluciona a su configuración más probable, es decir, la que más microestados tiene, y la que más entropía posee.

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Tomando como referencia las idea de Williamson y su reformulación, Pfaundler explica el equilibrio químico como la producción de dos reacciones simultáneas en sentidos opuestos. Por un lado, tenemos una reacción que va en el sentido de los productos, mientras que por el otro, la reacción que va en el sentido de los reactivos.

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Fue el primero en introducir el símbolo de k para referirse a la constante de equilibrio químico, donde al variar la concentración de alguna de las sustancias en una reacción en equilibrio, las diferentes cantidades de reactivos y de productos se reajustarán de modo que k se mantenga constante.

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Jacobus Henricus van't Hoff, a Dutch scientist, conducted studies in the late 1800s that led to the birth of a new scientific field: physical chemistry.

In 1872 van't Hoff (1852-1911) went to Bonn to study for a year. From August Kekulé he learned of a possible tetrahedral arrangement of the valence bonds of carbon, proposed by the Russian chemist Alexander Butlerov in 1862.

Research in Stereochemistry

In 1873, after moving to Paris to work with Charles Adolphe Wurtz, van't Hoff realized that the phenomenon of optical activity possessed by some organic molecules-their ability to rotate plane-polarized light-could be explained by the two possible arrangements of four different substituents in the space around a carbon atom.

This theory provided substantial indication that the molecular structures being discussed by the chemists of the time had a physical reality in three-dimensional space and were not just aids to conceptualizing molecules. (Another graduate student working in Wurtz's laboratory, Joseph Achille Le Bel, arrived at the same explanation of optical activity independently.)

The Field of Physical Chemistry Is Born

Van't Hoff returned to the Netherlands to complete his doctoral degree. He was soon appointed lecturer in theoretical and physical chemistry at the University of Amsterdam, where he stayed for 20 years.There he conducted the studies of reaction rates, chemical equilibrium, chemical affinity, and osmotic pressures that helped found the discipline of physical chemistry. In 1896 he moved to the University of Berlin, and in 1901 he became the first Nobel laureate in chemistry for his work in physical chemistry.

The information contained in this biography was last updated on January 9, 2018.

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Jacobus Henricus van't Hoff, a Dutch scientist, conducted studies in the late 1800s that led to the birth of a new scientific field: physical chemistry. In 1872 van't Hoff (1852-1911) went to Bonn to study for a year.

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Introdujo el símbolo de Kp para describir en una ecuación en equilibrio las relaciones molares entre los reactivos y productos  considerando términos como las presiones parciales.

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El químico francés Le Châtelier formuló el principio químico que explica como la concentración de reactivos y productos, la temperatura y la presión del sistema, altera el equilibrio químico de una reacción, permitiendo con ello entender fenómenos fisiológicos importantes.
Esta ley la expresó de la siguiente manera: "Si sobre todo sistema en equilibrio se modifica cualquiera de los factores que influyen en una reacción, dicho sistema evolucionará en la dirección que contrarreste el efecto que causo el cambio o la ruptura del equilibrio".

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Como hemos visto, el equilibrio químico representa un balance entre las reacciones directa e inversa. Las variaciones en las condiciones experimentales pueden alterar este balance y desplazar la posición de equilibrio, haciendo que se forme mayor o menor cantidad del producto deseado.

La variación de uno o varios de los siguientes factores pueden alterar la condición de equilibrio:

El Principio de Le Chatelier establece que, si un sistema en equilibrio se somete a un cambio de condiciones, éste se desplazará hacia una nueva posición a fin de contrarrestar el efecto que lo perturbó y recuperar el estado de equilibrio.

Una ecuación exotérmica como:

Y una ecuación endotérmica como:

De donde podemos observar que un incremento de temperatura favorecerá el sentido que consuma parte de ése exceso de calor, mientras que una disminución de la temperatura favorecerá el sentido que regenere parte del calor eliminado .

En conclusión:

Si se incrementa la temperatura, se favorece el sentido endotérmico de la reacción.

Una disminución de la temperatura, favorece el sentido exotérmico de la reacción.

Si aumenta la presión de un sistema gaseoso en equilibrio, disminuye el volumen , entonces el sistema se desplaza hacia donde hay menor número de moles .

Si la presión de un sistema gaseoso en equilibrio , el volumen aumenta , entonces el sistema se desplaza hacia donde hay mayor número de moles .

Por ejemplo, para la siguiente reacción:

Observamos que al disminuir el volumen del sistema en equilibrio, se incrementa presión interna, en consecuencia la reacción buscará disminuirla, desplazándose hacia donde haya menor número de moles, por lo tanto se favorece el sentido directo de la reacción, hasta restablecer el estado de equilibrio.

En conclusión:

Si aumenta la presión de un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza hacia donde hay menor número de moles .

Cuando aumenta la concentración de una sustancia que se encuentra en un sistema en equilibrio, el sistema se desplazará de modo que utiliza parcialmente la sustancia que se adicionó .

La disminución de la concentración de una sustancia que se encuentra en un sistema en equilibrio, ocasionará que el sistema se desplace en el sentido que le permita reemplazar parcialmente la sustancia que se removió .

El valor de la constante de equilibrio, K, no varía.

Para la siguiente reacción en equilibrio:

Si se agrega oxígeno, el sistema reacciona consumiendo parte del exceso, hasta restablecer el equilibrio:

En conclusión:

Un catalizador actúa sobre la rapidez con la que se alcanza el equilibrio , pero no modifica la composición de la mezcla , por lo tanto, no afecta el valor de la constante de equilibrio .

Ejercicio

En base a la gráfica mostrada:

1. Indique, las energías de activación directa e inversa para la reacción catalizada.

2. Compare:

1. la Ea para las reacciones directas.

2. la Ea para las reacciones inversas.

3. las variaciones de Ea para las reacciones directa e inversa.

3. Qué puede concluir sobre las velocidades de reacción directa e inversa para la reacción catalizada.

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Como hemos visto, el equilibrio químico representa un balance entre las reacciones directa e inversa. Las variaciones en las condiciones experimentales pueden alterar este balance y desplazar la posición de equilibrio, haciendo que se forme mayor o menor cantidad del producto deseado.

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Fue el primero en introducir el concepto de potencial químico, el cual alude de manera general al cambio de energía que experimentaría un sistema si fuera introducida en éste una partícula adicional, manteniendo la entropía y el volumen constantes.

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Interesado en la enseñanza de las ciencias naturales para estudiantes, S. Brush propone abordar el material histórico de la ciencia de tal manera que:

-Se aborden preguntas filosóficas amplias.

-Se propicie la creación de conceptos nuevos a partir del descubrimiento de hechos.

-Rescaten las algunas de las contribuciones más importantes de la ciencia.

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Estudiando las implicaciones didácticas de las ciencias, Matthews expone en su obra "Enseñanza de las ciencias" cuatro aspectos fundamentales, donde la filosofía y la historia pueden pueden contribuir a:

-Enseñar l naturaleza de las ciencias.

-Utilizar la historia para la compresión de un contenido.

-Facilitar el aprendizaje.

-Desarrollar capacidades de pensamiento crítico.

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Teniendo en cuenta la finalidad educativa del estudio de la cinética química, estos autores presentan tres modelo históricos sobre equilibrio químico, los cuales son los siguientes:

-Modelo centrado en las fuerzas: Aquí se desprende el modelo de afinidades electivas y el modelo de acción de masas.

-Modelo centrado en las velocidades: Se habla de velocidades de reacción y su igualdad para lograr el equilibrio.

-Modelo centrado en la energía: Comprende la ideas de las termodinámica y sus implicaciones en el equilibrio químico.

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Con el fin de facilitar el estudio de reacciones químicas en equilibrio, estos autores desarrollaron simulaciones que describen el carácter dinámico en el equilibrio químico.

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Estos autores destacan la importancia de los modelos científicos e históricos en el currículo de ciencias.
En relación a los modelos científicos, estos se consideran valiosos para la comunidad científica, cuando pasan por un proceso de experimentación y discusión. En tanto que los modelos históricos son modelos consensuados que por causas diversas fueron reemplazados por otros.

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Quílez propone que para abordar de manera apropiada el concepto de equilibrio químico en una secuencia didáctica, se debe partir cuestionando el supuesto de que las reacciones químicas se producen de forma completa y en un solo sentido, para que de esta forma se proceda a presentar un caso de una reacción que contradiga lo expuesto.

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1.Alemañ Berenguer, R. A. (2012). El concepto de equilibrio químico. Historia y controversia. Real   Sociedad Española de Química., 108(1), 49-56.   https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=3868677

2.Andrés, Raviolo.(2007). Implicaciones didácticas en un estudio histórico sobre el concepto de   equilibrio químico. Enseñanza de las ciencias: revista de investigación y experiencias   didácticas, 25(3), 415-22, https://www.raco.cat/index.php/Ensenanza/article/view/87936

3.Quilez Pardo, J. (2002). Aproximación a los orígenes del concepto de equilibrio químico: algunas   implicaciones didácticas. Profesores al día (físico-química), 13(2), 101-112.   https://teams.microsoft.com/_?lm=deeplink&lmsrc=homePageWeb&cmpid=WebSignIn#/sc  hool/tab::3717002657/19:601ef3f0f17647a5b229e7dfe88da21f@thread.tacv2?threadId=19:  601ef3f0f17647a5b229e7dfe88da21f@thread.tacv2&messageId=classroom&ctx=channel