Eudiómetro

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

Según la reacción que se mida, el dispositivo puede adoptar diversas formas. En general, es similar a una probeta graduada y se encuentra comúnmente en dos tamaños: 50 ml y 100 ml. Está cerrado en la parte superior y sumergido en agua o mercurio en la inferior . El líquido atrapa una muestra de gas en el cilindro, y la graduación permite medir el volumen de dicho gas.

Para algunas reacciones, se colocan dos alambres de platino (elegidos por su baja reactividad) en el extremo sellado para generar una chispa eléctrica entre ellos. Esta chispa inicia una reacción en la mezcla de gases, y la graduación del cilindro permite determinar el cambio de volumen resultante. El funcionamiento del dispositivo es muy similar al del barómetro original , con la diferencia de que el gas en su interior desplaza parte del líquido utilizado.

En 1772, Joseph Priestley ^{[ 1 ]} comenzó a experimentar con diferentes "aires" utilizando su propio canal neumático rediseñado , en el que el mercurio, en lugar de agua, atrapaba gases que normalmente eran solubles en agua. A partir de estos experimentos, se le atribuye a Priestley el descubrimiento de muchos gases nuevos, como el oxígeno , el cloruro de hidrógeno y el amoníaco . También descubrió una forma de determinar la pureza o "calidad" del aire mediante la "prueba del aire nitroso". El eudiómetro funciona basándose en la mayor solubilidad del NO₂ _en agua sobre el NO, y en la reacción de oxidación del NO a NO₂ _por el oxígeno del aire:

2 NO + O ₂ → 2 NO ₂ .

Se combina una cantidad de aire con NO sobre agua, y el compuesto más soluble, NO₂, _se disuelve, dejando el aire restante con un volumen ligeramente contraído. Cuanto más rico en oxígeno era el aire, mayor era la contracción. ^{[ 2 ]}

Marsilio Landriani estudiaba química neumática con Pietro Moscati cuando intentaron cuantificar la prueba de ácido nítrico de Priestley para la calidad del aire. Landriani utilizó una cubeta neumática en forma de cilindro graduado alto sobre agua. Como medía la salubridad del aire, la denominó eudiómetro ^{[ 1 ].} Un colaborador de Moscati, Felice Fontana, también diseñó un eudiómetro basado en los mismos principios y cuantificó la salubridad del aire ^{[ 3 ] .}

El eudiómetro con la prueba del aire nitroso fue el método que Jan Ingenhousz utilizó para verificar que las burbujas desprendidas bajo el agua por 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 los eudiómetros en el Journal de Physique (v. 26, p. 339). Según un biógrafo, Ingenhousz indicó que «muchos instrumentos se denominaban eudiómetros aunque, estrictamente hablando, no merecían ese nombre... podían surgir malentendidos cuando no todos utilizaban los mismos instrumentos». ^{[ 2 ] : 205}

Una versión electrificada del eudiómetro fue desarrollada por el conde Alessandro Volta (1745–1827), ^{[ 4 ]} un físico italiano conocido por sus contribuciones a la batería eléctrica y la electricidad . ^{[ 5 ]} Además de su función en el laboratorio, el eudiómetro también es conocido por su parte en la " pistola de Volta ". ^{[ 6 ]} Volta inventó este instrumento en 1777 con el propósito de probar la "calidad" del aire, analizar la inflamabilidad de los gases o demostrar los efectos químicos de la electricidad. La pistola de Volta tenía un tubo de vidrio largo que estaba cerrado en la parte superior, como un eudiómetro. Dos electrodos se introducían a través del tubo y producían una chispa en su interior. El uso inicial de este instrumento por parte de Volta se centró en el estudio de los gases de los pantanos en particular. La pistola de Volta se llenó con oxígeno y otro gas. La mezcla homogénea se selló con un corcho. Se podía introducir una chispa en la cámara de gas mediante electrodos, y posiblemente catalizar una reacción por electricidad estática , utilizando el electróforo de Volta . Si los gases eran inflamables , explotarían, aumentando la presión dentro de la cámara. Esta presión sería excesiva y, finalmente, haría que el corcho saliera disparado. La pistola de Volta estaba hecha de vidrio o latón; sin embargo, debido a la electricidad, el vidrio era vulnerable a la explosión. Los extensos estudios de Volta sobre la medición y la creación de altos niveles de corrientes eléctricas dieron origen al voltio , la unidad eléctrica , que lleva su nombre. ^{[ 7 ]}

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

El nombre "eudiómetro" proviene del griego εὔδιος eúdios, que significa claro o suave, que es la combinación del prefijo eu- que significa "bueno", y -dios que significa "celestial" o "de Zeus" (el dios del cielo y la atmósfera), con el sufijo -metro que significa "medida". ^{[ 8 ]} Debido a que el eudiómetro se usaba originalmente para medir la cantidad de oxígeno en el aire , que se creía que era mayor en un clima "agradable", ^{[ 9 ]} la raíz eudio- describe apropiadamente el aparato.

Las aplicaciones de un eudiómetro incluyen el análisis de gases y la determinación de diferencias de volumen en reacciones químicas. El eudiómetro se llena de agua , se invierte de manera que su extremo abierto quede hacia abajo (manteniéndolo abierto para que no se escape el agua) y luego se sumerge en un recipiente con agua. Se lleva a cabo una reacción química mediante la cual se crea un gas. Un reactivo se encuentra típicamente en el fondo del eudiómetro (que fluye hacia abajo cuando el eudiómetro está invertido) y el otro reactivo se suspende en el borde del eudiómetro, generalmente mediante un alambre de platino o cobre (debido a su baja reactividad ). Cuando se libera el gas creado por la reacción química, debería ascender al eudiómetro para que el experimentador pueda leer con precisión el volumen del gas producido en cualquier momento. Normalmente, se lee el volumen cuando la reacción ha finalizado. Este procedimiento se sigue en muchos experimentos, incluyendo uno en el que se determina experimentalmente la constante de la ley de los gases ideales R.

El eudiómetro tiene una estructura similar a la del barómetro meteorológico . De igual modo, utiliza agua para liberar gas en su tubo, convirtiéndolo en una cantidad visible y medible. Una medición precisa de la presión durante estos experimentos es crucial para los cálculos de la ecuación PV = nRT , ya que la presión puede modificar la densidad del gas. ^{[ 10 ]}

• Ley de Dalton
• Destilación
• Ley de los gases ideales
• Material de vidrio de laboratorio