Conheça a Lei de Lavoisier ou lei de conservação da massa
Lei de Lavoisier ou lei de conservação da massa
Você sabia que as substâncias podem se juntar, se misturar e originar novas substâncias por meio de reações químicas? E que estas novas substâncias estão presentes no nosso dia a dia? Então venha estudar conosco e se preparar para o Enem!
As leis ponderais foram formuladas no século XVIII, pelos cientistas Antoine Laurent Lavoisier e Joseph Louis Proust. Por meio de experimentos, eles observaram que as reações químicas obedecem a certas leis. Estas leis estão relacionadas com as massas dos elementos químicos dentro das reações químicas. Elas têm também tem como objetivo verificar o comportamento destes elementos nas reações.
As leis ponderais estão representadas pelas Leis de Lavoisier, Proust e de Dalton. Nesta aula iremos estudar a Lei de Lavoisier. Vamos lá?
Antes de iniciarmos os estudos da Lei de Lavoisier, precisamos entender o que é uma reação química. Lembrando: a matéria pode sofrer 2 tipos de transformações: física e química.
A transformação física é quando não ocorre alteração de sua constituição. Por exemplo, quando rasgamos uma folha de papel, cortamos um pedaço de madeira, ou o derretimento do gelo. Estes elementos sofrem uma transformação, mas continuam com sua composição inicial (o papel não deixa de ser um papel, apesar de estar rasgado, certo?).
A transformação química ocorre quando há alteração da constituição das substâncias químicas envolvidas. As partículas iniciais são separadas e alteradas e seus átomos se rearranjam, formando novas moléculas ou novas substâncias. Isso representa uma reação química.
As reações químicas são compostas pelas substâncias iniciais, chamadas de reagentes, situadas antes da seta (sinal que caracteriza uma reação química) e pelas substâncias finais, denominadas de produtos, situadas depois da seta.
As reações químicas estão presentes em nosso cotidiano, pois ocorrem em nosso organismo, na natureza e nos processos industriais, como na fabricação de alimentos e medicamentos. Para saber se ocorreu uma reação química, alguns fatores podem ser observados durante a transformação como: liberação de um gás; explosão; mudança de cor; alteração na textura do material etc.
Essa lei foi postulada em 1785 pelo químico francês Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794) e corresponde à Lei de Conservação das Massas. Seu enunciado cita:
"Em uma reação química, em um sistema fechado (troca somente energia), a soma das massas das substâncias reagentes é igual à soma das massas dos produtos da reação."
Lavoisier é considerado o Pai da Química moderna, e o autor da famosa frase: "na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma."
As substâncias quando reagem entre si, se separam e se transformam em outras substâncias, mantendo seus elementos químicos, mesmo que de forma diferente. Dessa maneira, seus átomos serão rearranjados em outras moléculas ou substâncias.
Lavoisier utilizou em todos os seus experimentos, envolvendo diversos elementos em recipientes fechados, balanças precisas.
Com seus experimentos, Lavoisier mostrou que nas reações de combustão, as massas de todas as substâncias envolvidas permaneciam inalteradas. Isto é, a massa que ele havia pesado no início, antes da reação, era a mesma do final da reação, permanecendo constante. Isso acontecia desde que a reação fosse feita em um recipiente fechado.
Usando o enunciado da lei da conservação das massas: "A soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos se a reação ocorrer em um recipiente fechado."
Assim: tem-se os reagentes A e B que formam os produtos C e D:
massa de A + massa de B = massa de C + massa de D
Uma das reações que Lavoisier realizou foi a combustão do mercúrio metálico, produzindo óxido de mercúrio II:
Assim, comprovou que a soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos. Como outro exemplo temos a imagem abaixo:
Exercícios resolvidos sobre a Lei de Lavoisier
Vamos testar nossos conhecimentos e resolver alguns exercícios juntos?
1) A reação entre 20 g de álcool propílico (C3H8O) e 48 g de oxigênio produziu gás carbônico (CO2) e 24 g de água. A massa de gás carbônico obtido é:
a) 44 g
b) 22 g
c) 61 g
C3H8O + 9/2 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
20 g 48 g x 24 g
Agora somam-se as massas dos reagentes: 20g + 48g = 68g
As massas dos produtos serão iguais as massas dos reagentes, então : 68g – 24g = 44 g de CO2. Para comprovar esse valor, soma-se 24 g da água com 44 g de CO2 = 68 g.
2) Sabe-se que (6x)g de carbono reagem com (8 + x)g de água produzindo (15 – x)g de óxido de carbono e (x)g de hidrogênio em um recipiente fechado. Calcule:
a) O valor de "x".
b) As massas de cada substância que participa da reação.
a) Primeiro vamos reconhecer os elementos químicos da reação:
carbono + água → óxido de carbono + hidrogênio
Segundo o valor de cada elemento:
6x ( 8 + x ) ( 15 – x ) x
soma das massas dos reagentes: 6x + 8 + x = 7x + 8
soma das massas dos produtos: 15 – x + x= 15
Aplicando a lei da conservação das massas: soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos:
7x + 8 = 15
7x = 15 – 8
b) o carbono é igual a 6x, que significa que: 6.1 = 6g
a água é igual a 8 + x, que significa que: 8 + 1 = 9g
o óxido de carbono é igual a 15 – x, que significa que: 15 – 1 = 14g
o hidrogênio é igual a x, que significa que: 1g
Dicas para resolver questões
Algumas vezes os enunciados não virão com a fórmula do composto (como você verá nos exercícios mais abaixo). Assim, é importante saber o símbolo dos elementos e as moléculas principais para ganhar tempo e garantir um bom sucesso na prova!
Continue estudando a Lei de Lavoisier com a aula abaixo, gravada pelo professor Sobis para o nosso canal do YouTube!
Resolva os exercícios para fixar o conteúdo
Numa reação entre dois líquidos, realizada num tubo de ensaio, a massa total dos reagentes era 0,524 g. Após a reação, o químico responsável pelo procedimento verificou que a massa total contida no tubo era de apenas 0,322 g. O químico concluiu que algum gás foi formado na reação e liberado para o meio ambiente, já que o tubo estava aberto. Esta conclusão está amparada:
pela lei de Lavoisier.
pelo princípio da incerteza de Heisenberg.
pela hipótese de Avogadro.
pela Lei das Proporções Definidas, de Proust.
pelo princípio de Le Chatelier.
Foram realizados dois experimentos cujos dados constam na tabela.
Os valores de x, y e z, em gramas, que completam, correta e respectivamente, a tabela são
4,0; 12,0 e 12,5.
16,0; 6,0 e 5,5.
4,0; 0,75 e 1,25.
16,0; 0,75 e 0,25.
4,0; 1,5 e 2,0.
Observe a equação química a seguir:
A comparação entre as massas do produto e dos reagentes relaciona- se à Lei de
Em um laboratório de química, realizou-se a combustão de 10 g de palha de aço em um recipiente aberto e, após sua queima, a massa resultante obtida foi de 10,9 g. Assinale a única opção que explica corretamente por que esse valor obtido não invalida a lei da conservação das massas.
Como após a queima, a massa resultante deveria ser de 10 g, deve ter ocorrido um erro durante a pesagem.
Na combustão, o ferro reage com o oxigênio do ar, formando óxido, com 0,9 g a mais; esse acréscimo deve-se apenas à massa do oxigênio do ar que foi fixado na formação do óxido.
Não invalida a lei, porque a massa resultante de 10,9 g é normal, por estar dentro da margem de erro em uma pesagem, que é de 10%.
Como a combustão foi realizada em um recipiente aberto, impurezas contidas na atmosfera misturaram-se à massa resultante.
A Lei da Conservação da Massa, enunciada por Lavoisier em 1774, é uma das leis mais importantes das transformações químicas. Ela estabelece que, durante uma transformação química, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos. Esta teoria pôde ser explicada, alguns anos mais tarde, pelo modelo atômico de Dalton. Entre as ideias de Dalton, a que oferece a explicação mais apropriada para a Lei da Conservação da Massa de Lavoisier é a de que:
Os átomos não são criados, destruídos ou convertidos em outros átomos durante uma transformação química.
Os átomos são constituídos por 3 partículas fundamentais: prótons, nêutrons e elétrons.
Todos os átomos de um mesmo elemento são idênticos em todos os aspectos de caracterização.
Um elétron em um átomo pode ter somente certas quantidades específicas de energia.
Toda a matéria é composta por átomos.
No final do século XVIII, o cientista francês Antoine-Laurent de Lavoisier, considerado o "pai da química moderna" escreveu:
"Podemos afirmar, como um axioma incontestável, que, em todas as operações da arte e da natureza, nada é criado; uma quantidade igual de matéria existe antes e depois do experimento; a qualidade e a quantidade dos elementos permanecem precisamente as mesmas; e nada ocorre além de mudanças e modificações na combinação desses elementos. Desse princípio depende toda a arte de realizar experimentos químicos. Devemos sempre supor uma exata igualdade entre os elementos do corpo examinado e aqueles dos produtos de sua análise". (Lavoisier, 1790, p. 130-131)
A Lei, à qual Lavoisier faz referência no texto, constitui um fundamento essencial para se compreender e representar as reações químicas. Essa Lei é conhecida como
Lei das Proporções Volumétricas.
Com objetivo de comprovar a Lei de Conservação das Massas em uma reação química — Lei de Lavoisier —, um béquer de 125,0mL, contendo uma solução diluída de ácido sulfúrico, H2SO4(aq), foi pesado juntamente com um vidro de relógio, contendo pequena quantidade de carbonato de potássio, Ksub>2CO3(s), que, em seguida, foi adicionado à solução ácida. Terminada a reação, o béquer com a solução e o vidro de relógio vazio foram pesados, verificando-se que a massa final, no experimento, foi menor que a massa inicial.
Considerando-se a realização desse experimento, a conclusão correta para a diferença verificada entre as massas final e inicial é
a Lei de Lavoisier não é válida para reações realizadas em soluções aquosas.
a Lei de Lavoisier só se aplica a sistemas que estejam nas condições normais de temperatura e de pressão.
a condição para a comprovação da Lei de Conservação das Massas é que o sistema em estudo esteja fechado.
o excesso de um dos reagentes não foi levado em consideração, inviabilizando a comprovação da Lei de Lavoisier.
a massa dos produtos de uma reação química só é igual à massa dos reagentes quando estes estão no mesmo estado físico.
(PUC Camp SP/2011)
Em três experimentos sobre a combustão do carvão, C (s), foram obtidos os seguintes resultados:
Os experimentos que seguem a lei de Lavoisier são:
Quando se aquece uma porção de esponja de aço, constituída principalmente por ferro (Fe), em presença de oxigênio do ar, ela entra em combustão formando óxido de ferro (III) como único produto. Logo, se 1 g de esponja de aço for aquecido e sofrer combustão total, a massa do produto sólido resultante será
menor do que 1 g, pois na combustão forma- se também CO2(g).
menor do que 1 g, pois o óxido formado é muito volátil.
igual a 1 g, pois a massa se conserva nas transformações químicas.
maior do que 1 g, pois o ferro é mais denso do que o oxigênio.
maior do que 1 g, pois átomos de oxigênio se ligam aos de ferro.
Em um experimento, soluções aquosas de nitrato de prata, AgNO3, e de cloreto de sódio, NaCl, reagem entre si e formam cloreto de prata, AgCl, sólido branco insolúvel, e nitrato de sódio, NaNO3, sal solúvel em água.
Considere que a reação foi completa e que não há reagentes em excesso. Assim sendo, é CORRETO afirmar que X – ou seja, a massa de cloreto de prata produzida – é