sustancias que actúan en una reacción o entran en la composición de un compuesto.
Semejante investigación (ya sea directa, o bien por cálculo a partir de las densidades y la composición) de toda reacción química que dé como resultado la formación de compuestos químicos definidos muestra que los volúmenes de las sustancias reaccionantes en estado gaseoso o vaporoso son iguales o guardan entre sí una proporción de múltiplos sencillos.3 Esto constituye la primera ley de las descubiertas por Gay-Lussac. Puede formularse del siguiente modo: Las cantidades de sustancias que intervienen en una reacción química ocupan, en condiciones físicas similares y en estado gaseoso o vaporoso, volúmenes iguales o múltiplos sencillos.
Esta ley se refiere no solo a los elementos, sino también a los compuestos que participan en una combinación química mutua; así, por ejemplo, un volumen de gas amoníaco se combina con un volumen de cloruro de hidrógeno. Pues en la formación del cloruro de amonio, NH4Cl, entran en reacción 17 partes en peso de amoníaco, NH3, que es 8,5 veces más denso que el hidrógeno, y 36,5 partes en peso de cloruro de hidrógeno, cuya densidad de vapor es 18,25 veces la del hidrógeno, tal como se ha demostrado mediante experimentos directos. Dividiendo los pesos por sus respectivas densidades, hallamos que el volumen de amoníaco, NH3, es igual a dos, e igualmente el volumen de cloruro de hidrógeno. Por consiguiente, los volúmenes de los compuestos que aquí se combinan son iguales entre sí.
Teniendo en cuenta que la ley de Gay-Lussac es válida no solo para los elementos, sino también para los compuestos, debe expresarse de la siguiente manera: Las sustancias reaccionan entre sí en volúmenes commensurables de sus vapores.4
La ley de los volúmenes de combinación y la ley de las proporciones múltiples se descubrieron independientemente la una de la otra —la primera en Francia por Gay-Lussac, la segunda en Inglaterra por Dalton— casi simultáneamente.
En el lenguaje de la hipótesis atómica puede decirse que las cantidades atómicas de los elementos ocupan volúmenes iguales o múltiples.
La primera ley de Gay-Lussac expresa la relación entre los volúmenes de las partes componentes de un compuesto. Consideremos ahora la relación que existe entre los volúmenes de las partes componentes y de los compuestos que derivan de ellas. A veces esto puede determinarse mediante observación directa. Así, el volumen ocupado por el agua, formada por dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno, puede determinarse con la ayuda del aparato que se muestra en la fig. 56. El tubo de vidrio largo está cerrado por arriba y abierto por abajo, estando sumergido en un cilindro que contiene mercurio. El extremo cerrado está provisto de alambres como un eudiómetro. El tubo se llena con mercurio y luego se introduce un cierto volumen de gas detonante. Este gas se obtiene a partir de la descomposición del agua y, por lo tanto, en cada tres volúmenes contiene dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno. El tubo está rodeado por un segundo tubo de vidrio más ancho, y el vapor de una sustancia que hierve por encima de 100° —es decir, cuyo punto de ebullición es superior al del agua— se hace pasar a través del espacio anular entre ambos. El alcohol amílico, cuyo punto de ebullición es 132°, puede emplearse para este propósito. El alcohol amílico se hierve en el recipiente de la derecha y su vapor se hace pasar entre las paredes de los dos tubos. En el caso del alcohol amílico, el tubo de vidrio exterior debe conectarse a un condensador para evitar que el vapor de olor desagradable escape al aire.