Determinación Del Peso Atómico De Sólidos A Partir De Su Capacidad Calorífica Másica O Calor Específico

Objetivo
Determinar el peso atómico de un sólido aplicando la ecuación de Dulong-Petit

Antecedentes
Históricamente, una escala relativa de masa atómica de los elementos se formó poco a poco de muchos experimentos que condujeron a la disposición final de Mendeleiev de lo conocido (y predecir) los elementos de su tiempo en algo parecido a la tabla periódica moderna. Anterior a la noción decualquier tipo de escala relativa, la masa equivalente se determina temprano en los experimentos de los químicos la investigación de la combinación de potencia de varios elementos con el oxígeno. La masa equivalente en ese momento se define como la masa de un elemento que reacciona con 8 gramos de oxígeno.
Los ingleses químicos William Nicholson y Anthony Carlisle encontraron que la relación demasa de hidrógeno con el oxígeno se produce 01:08, exactamente lo que se esperaría de agua, basándose en las masas equivalentes. También vieron claramente que la doble de cantidad de hidrógeno formada como oxígeno por el volumen. Este descubrimiento llevó a la corrección de la fórmula errónea de Dalton para el agua, la ley de los volúmenes de combinación (Joseph Gay-Lussac), Ley de Avogadro, elconcepto de las moléculas diatómicas de algunos elementos gaseosos, etc.
En 1820 Dulong y Petit realizaron un trabajo sobre los calores específicos de los metales. Después de estudiar muchos de los más pesados metales llegaron a la conclusión de que la capacidad calorífica molar media (la cantidad de calor necesaria para elevar la la temperatura de 1 mol del metal en un grado) para un gran número deellos estaba a punto de 25 J / mol • K. (Dulong y Petit no hubiera utilizado el término "mole", sino "peso atómico relativo" o tal vez "Gram-peso atómico", un "gramo-peso atómico" de un elemento es 1 mol).
La importancia de este valor no es inmediatamente obvia. Considere la posibilidad de otra cantidad similar: calor específico, que es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura deun gramo de una sustancia por un grado. Este número no es constante para los metales y, si comparamos las unidades de la capacidad calorífica con los de calor específico, se puede ver una relación útil surgir:


Introducción
La ley de Dulong-Petit, una ley química propuesta en 1819 por los físicos franceses Pierre Louis Dulong y Alexis Thérèse Petit, afirma la expresión clásica de lacapacidad calorífica específica de un cristal . Experimentalmente los dos científicos habían descubierto que la capacidad calorífica por unidad de peso (masa de la capacidad calorífica específica) para una serie de sustancias se convirtió en cerca de un valor constante, después de haber sido multiplicado por el número, proporción que representa el presunto peso atómico relativo de la sustancia. Estospesos atómicos poco antes había sido sugerido por Dalton.
En términos modernos, Dulong y Petit descubrió que la capacidad calorífica de una mole de muchas sustancias sólidas es de aproximadamente 3 R, donde R es la constante llamada moderna universal, constante de los gases. Dulong y Petit no eran conscientes de la relación con la R, ya que esta constante no había sido definido a partir de la últimateoría cinética de los gases. El valor de las 3 R es de aproximadamente 25 julios por kelvin. La teoría moderna de la capacidad calorífica de los estados sólidos que se debe a vibraciones de la red en el sólido, y se obtuvo por primera vez en forma cruda a partir de esta asunción por parte de Albert Einstein , en 1907. El Einstein sólido modelo de lo que dio por primera vez una razón por la cualdebe ser la ley de Dulong-Petit expresados en términos de las capacidades caloríficas de los gases clásica.
Una declaración equivalente de la ley de Dulong-Petit en términos modernos es que, independientemente de la naturaleza de la sustancia o el cristal, la capacidad calorífica específica c de una sustancia sólida (se mide en julios por kilogramo kelvin por) es igual a 3 R / M , donde R es la...