François-Marie Raoult

Actualizado en abril 25, 2022

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François-Marie Raoult (10 de mayo de 1830 – 1 de abril de 1901) fue un químico francés que investigó el comportamiento de las soluciones, especialmente sus propiedades físicas.

Infancia y educación

Raoult nació en Fournes, en el departamento de Nord. Eligió tempranamente una carrera científica. A pesar del estímulo familiar, carecía de los recursos financieros para completar su trabajo en la Universidad de París, aunque presentó una breve nota sobre el transporte electrolítico y sobre la endosmosis eléctrica a la Academia de Ciencias. Esta nota, que apareció en Comptes rendus … de l’Académie des sciences en 1853, fue el primero de más de 100 artículos publicados.

En 1853 François-Marie Raoult fue empleado como profesor en el liceo de Reims, y luego se trasladó al Colegio de St. Dié como régent de physique. En St. Dié recibió el bachillerato en letras y en ciencias, aprobó el examen de licenciatura y fue nombrado agrégé de l’enseignement secondaire spécial. En 1862 se trasladó al liceo de Sens, donde, por su cuenta, llevó a cabo investigaciones sobre la fuerza electromotriz de las células voltaicas; estas investigaciones condujeron en 1863 a los doctores en ciencias físicas de la Universidad de París.

En 1867, Raoult fue llamado a la Facultad de Ciencias de Grenoble como encargado del curso de química y en 1870 fue elevado a la cátedra de química. Raoult enseñó y llevó a cabo extensas investigaciones durante treinta y un años en Grenoble, casi hasta el día de su muerte. A partir de 1899 fue elegido decano de la Facultad de Ciencias de Grenoble durante cinco mandatos consecutivos y contribuyó a la reorganización de la Universidad de Grenoble en 1896.

En 1865 Raoult fue nombrado oficial de la Academia. En 1872 se convirtió en oficial de la Instrucción Pública y se le concedió la Medalla de las Sociedades Sabias. En 1883 se le concedió el Premio Internacional de Química La Caze, de diez mil francos, y fue nombrado corresponsal del Instituto de Francia, que le otorgó su premio bienal en 1895. En 1892 se le concedió la Medalla Davy de la Royal Society. También se convirtió en miembro extranjero de la Sociedad Química de Londres en 1898, y de la Academia de San Petersburgo en 1899. En 1890 fue elegido caballero de la Legión de Honor, elevado a oficial en 1895 y honrado con la alta distinción de comandante en 1900.

Investigaciones científicas de Raoult

El trabajo de François-Marie Raoult puede dividirse en tres etapas: física, química y físico-química. Durante la primera etapa, que duró hasta que Raoult se trasladó a Grenoble, descubrió que el calor químico de reacción de las células galvánicas del tipo Daniell era generalmente diferente del calor equivalente del trabajo eléctrico realizado en estas células.

También utilizó un voltímetro, un instrumento que mide la cantidad de electricidad por la cantidad de electrólisis, para estudiar el calor evolucionado en las células voltaicas. Raoult fue uno de los primeros en reconocer que el trabajo eléctrico realizado por las células voltaicas no era igual al calor desarrollado por la reacción química que impulsaba estas células. Demostró que siempre que el trabajo eléctrico realizado en las células voltaicas era menor que el calor de todas las reacciones, el calor evolucionaba. Además, afirmó que los cambios en la concentración, la oxidación y las relaciones ácido-base, pero no los cambios en la agregación como la disolución, la fusión o la solidificación, eran las fuentes de la fuerza electromotriz de las células voltaicas.

Estos experimentos no despertaron mucha atención a pesar de que para 1870 Raoult había publicado doce trabajos sobre su trabajo termoquímico y electroquímico, casi todos ellos aparecidos en Comptes rendus y Annales de chimie. Las teorías a través de las cuales su trabajo podría haber sido fructífero aún no habían evolucionado, y la apreciación de su trabajo pionero tuvo que esperar hasta que los estudios teóricos de Gibbs, Helmholtz, van’t Hoff, Arrhenius y Nernst hicieron evidente su valor para todos.

Investigaciones químicas

Desde 1870 hasta aproximadamente 1882 Raoult dirigió su atención a los estudios sobre el efecto del dióxido de carbono en la respiración de los animales, en la absorción del amoníaco por el nitrato de amonio, y en la tasa de inversión del azúcar de caña bajo la influencia de la luz solar. Catorce trabajos aparecieron durante esta etapa, principalmente en Comptes rendus. Los trabajos muestran un excelente y cuidadoso trabajo, pero fueron relativamente triviales y mucho menos interesantes que las investigaciones pioneras de sus primeros años. Sin embargo, había empezado a estudiar la presión de vapor y los puntos de congelación de las soluciones salinas, y el punto de congelación de las soluciones de alcohol. Este interés lo llevó a la tercera fase fisicoquímica en la que hizo sus más importantes contribuciones a la química.

La fisicoquímica de las soluciones

Richard Watson en 1771 y Charles Blagden en 1788 habían demostrado que el punto de congelación de las soluciones salinas se reduce en proporción al peso de la sal disuelta. Este trabajo fue ampliado en 1871 por Louis de Coppet, quien calculó lo que llamó «depresiones atómicas» en compuestos que disminuyen el punto de congelación del agua. En 1878 François-Marie Raoult examinó experimentalmente la disminución del punto de congelación y de la presión de vapor del agua causada por dieciocho sales diferentes. Encontró que la disminución de la presión de vapor causada por cada una de estas sales era aproximadamente proporcional a la disminución del punto de congelación. Este trabajo confirmó la prueba termodinámica teórica de Guldberg en 1870 de la proporcionalidad de la disminución del punto de congelación, el aumento del punto de ebullición y la disminución de la presión de vapor que resultaba de la disolución de una sustancia homogénea en el agua. En 1882 Raoult publicó un importante trabajo sobre su investigación de la disminución del punto de congelación de un gran número de soluciones acuosas de compuestos orgánicos.

En una serie de documentos que aparecieron en Comptes rendus de 1882 a 1884, Raoult describió un método para determinar el peso molecular de un compuesto orgánico mediante la determinación de la disminución del punto de congelación del agua que resultaba de la disolución de ese compuesto en el agua.

Disminución de la temperatura de congelación

Encontró por primera vez mediante experimentación la fórmula más simple del compuesto y el coeficiente de disminución del punto de congelación. Luego calculó la «depresión molecular» a partir de la suma de las «depresiones atómicas» que había dilucidado previamente. A partir de la siguiente fórmula, se pudo determinar directamente el peso molecular: M = T/a, donde M es el peso molecular; T es la depresión molecular; y a es el coeficiente de descenso del punto de congelación.

Este método para determinar el peso molecular pronto recibió una amplia aplicación, aunque la mayoría de los químicos recurrieron a la elevación algo más simple pero completamente análoga del punto de ebullición con el desarrollo del termómetro de Beckmann para este fin en 1888. Victor Meyer y Emanuele Paternò hicieron público el método de Raoult por el cual los químicos podían determinar con relativa facilidad el peso molecular de los compuestos orgánicos.

Raoult pronto recurrió a los resultados anómalos con sales en el agua, que habían desconcertado a los investigadores anteriores. Clasificó las sales que usó según la valencia de los radicales y descubrió que el descenso del punto de congelación podía explicarse asignando ciertos números a estos radicales. Demostró que la disminución del punto de congelación obtenida con estas sales era coherente con la hipótesis de que los propios radicales de la sal actuaban como si existieran independientemente en la solución, y que ciertos radicales eran más eficaces que otros para disminuir el punto de congelación del agua. Con la afirmación de que «las sales neutras de las sales mono y di-básicas … actúan como si los radicales electropositivos y electronegativos de estas sales cuando se disuelven en la solución de agua no se combinaran, sino que permanecieran como simples mezclas» (Annales de Chimie, 20 [1890], 355), Raoult demostró que había llegado a aceptar gran parte de los trabajos de Arrhenius sobre la ionización.

En 1892, utilizando soluciones extremadamente diluidas, Raoult descubrió que la constante molecular de los compuestos orgánicos disueltos en el agua era de 18,7, mientras que la del cloruro de sodio y de potasio era de 37,4 y 36,4 respectivamente. Raoult argumentó que esto era una explicación de peso para la hipótesis de Arrhenius sobre la disociación electrolítica, que se había publicado en 1887.

Ley de Raoult

Durante este tiempo Raoult experimentó con la disminución de la presión de vapor en soluciones. Confirmó el trabajo de Adolph Wüllner y Lambert H. J. von Babo de que el descenso relativo de la presión de vapor, (f-f″)/f es independiente de la temperatura, donde f-f″ es el descenso de la presión de vapor, y f es la presión de vapor en solución diluida. También demostró que la disminución de la presión de vapor del agua por un soluto no volátil es proporcional a la concentración del soluto.

En un brillante trabajo de 1886, Raoult derivó una expresión para el descenso relativo de la presión de vapor de las soluciones en el éter. En 1887 Raoult hizo un amplio estudio de un gran número de disolventes distintos del éter. Formuló la ley: «Una molécula de una sustancia no salina disuelta en 100 moléculas de cualquier líquido volátil disminuye la presión de vapor de este líquido en una fracción casi constante, 0,0105» (Comptes rendus, 104 [1887], 1433).

La ley de Raoult coincidía precisamente con una ecuación que van’t Hoff había derivado termodinámicamente en 1886. Raoult se sintió profundamente conmovido por esta armonía en su trabajo y declaró que «el acuerdo entre el experimento y la teoría es, por lo tanto, en todos los puntos, tan completo como se podría desear en el caso de estas sustancias» (Comptes rendus, 105 [1887], 859).

François-Marie Raoult fue pionero en demostrar que la disminución de la presión de vapor de los disolventes por los solutos, el aumento del punto de ebullición del disolvente por la adición de un soluto y la disminución del punto de congelación del disolvente, dependen sólo de la relación entre el número de moléculas del soluto y las moléculas del disolvente.

Raoult fue un cuidadoso y preciso experimentador. Construyó la mayor parte de su propio aparato porque sentía que sólo podía confiar en su propia artesanía para lograr la precisión que buscaba. No era un químico teórico, y rara vez recurría al tipo de análisis matemático introducido por los químicos termodinámicos de su tiempo. En su lugar, se glorificó en laboriosos y meticulosos experimentos a través de los cuales acumuló una gran cantidad de información útil sobre el punto de congelación y las depresiones de la presión de vapor de docenas de disolventes y solutos en una variedad de condiciones.

Estos datos fueron muy utilizados por van’t Hoff para su estudio de las presiones osmóticas y por Arrhenius, que explicó los resultados anómalos de Raoult con sales que se ionizan en la solución.

Sin duda, Raoult fue un destacado físico químico experimental francés en el siglo XIX.

Para más información François-Marie Raoult and Raoult’s Law: May 23, 1887

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