Leis Ponderais - Leis de Proust e Lavoisier

Lei de Lavoisier

Lavoisier, depois de inúmeros experimentos percebeu que numa reação química a massa permanece constante, ou seja, a massa total do sistema fica inalterada num recipiente fechado.

A massa dos reagentes é igual a massa dos produtos.

(Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma)

 Para constatar a lei de Lavoisier é bem simples. Vejamos: para o nosso exemplo vamos tomar a reação entre ácido clorídrico (HCl) e hidróxido de sódio (NaOH).

Exemplo 1

HCl(aq.) + NaOH(aq.)  -> NaCl(aq.) + H2O(l)

aq. = aquoso ( dissolvido em água)

Em um tubo em y    numa das pernas colocamos a solução aquosa de hidróxido de sódio, na outra  a solução de HCl; tampamos e levamos a uma balança para determinar a massa do sistema.

vamos supor que a massa é 120 g

Em seguida viramos o sistema colocando as substâncias em contato. Ocorrendo a reação que representamos anteriormente, pesamos novamente e encontramos a mesma massa.

pesando, encontraremos os mesmos 120 g

Exemplo 2

Queima do carvão e do ferro.

Na queima do carvão, temos uma diminuição da massa, quando é feita em sistema aberto. Lavoisier determinou que a queima ocorreria com o oxigênio do ar e formava CO2 (gás carbônico) que se perdia no meio ambiente, por isso não se observava a conservação de massa. Mas se a reação for feita em sistema fechado este gás não se perde e a massa é conservada.

carvão

+

oxigênio

 

gás carbônico

C(s)

+

O2(g)

 

CO2(g)

m1

.

m2

 

m3

 

m1 +  m2 = m3

 

Na queima de ferro temos um aumento da massa, quando é feita em sistema aberto. Neste caso o ferro reage com o oxigênio do ar, formando óxido de ferro que é um sólido. O aumento da massa é por conta do oxigênio que estava no estado gasoso. Mas se a reação for feita num sistema fechado, observa-se a conservação da massa.

ferro

+

oxigênio

 

óxido de ferro

2Fe(s)

+

O2(g)

 

2FeO(s)

m1

.

m2

 

m3

 

m1 +  m2 = m3

 

Portanto, em qualquer reação temos a obediência à lei de Lavoisier, ou seja, a massa dos reagentes é igual à massa dos produtos.

Para algumas reações que envolvem substâncias gasosas, a lei da conservação das massas é observada em sistema fechado.

Exemplo 3

Receita de bolo

Numa receita de bolo, os reagentes são todos os ingredientes e o produto é o bolo. Se pesarmos todos os ingredientes (reagentes) e no final pesarmos o bolo (produto) não teremos a mesma massa, por que?

A diferença na massa se dá por causa do fermento, que produz substância gasosa que se desprende do bolo, ocorrendo uma pequena diminuição da massa. Mas se fizermos o bolo num sistema completamente fechado, esta massa ficaria conservada.

Sistema fechado: Massa dos ingredientes = Massa do bolo

É a partir da lei de Lavoisier que surge o balanceamento das reações químicas (coeficientes do balanceamento), que veremos em outras aulas. 

Lei de Proust

Fazendo vários experimentos, Proust observou que uma substância apresenta sempre a mesma composição qualitativa e quantitativa, ou seja, constituída pelos mesmos elementos e sempre na mesma quantidade.

Por exemplo, na água temos:

H 11,1% da massa
O 88,9% da massa

A partir desta constatação, a lei de Proust foi ampliada determinando que numa reação química há uma relação constante entre as massas de todas as substâncias participantes da reação.

Exemplo 4

  cálcio(s) + oxigênio(g) óxido de cálcio(s)

Experimento 1

10 g

 

4g

 

14g

Experimento 2

20 g

8 g

28 g

Experimento 3

40 g

16 g

56 g

Observe que em todos os casos há obediência à lei de Lavoisier


=
Experimento 1
10/4

=
Experimento 2
20/8

=
Experimento 3
40/16

=

5/
2
=
10/14
=
20/28
=
40/56
=
5/7
=
4 /14
=
8/28
=
16/56
=
2/7

A partir destes experimentos é importante observar:

  Cálcio + Oxigênio Óxido de cálcio
Experimento 1
10 g
 
4g
 
14g
 
x2
 
x2
 
x2
Experimento 2
20 g
 
8 g
 
28 g
 
x2
 
x2
 
x2
Experimento 3
40 g
 
16 g
 
56 g

Do 1º para o 2º experimento, dobrando-se a massa de cálcio, dobramos a massa de oxigênio e dobramos a massa de óxido de cálcio produzida.

Do 1º para o 3º experimento, multiplicando-se por quatro a massa de cálcio, multiplicamos por quatro a massa de oxigênio e também a massa do óxido de cálcio.

Qualquer alteração feita numa substância, temos a mesma alteração proporcional em todas as outras substâncias participantes da reação.

Voltando à receita do bolo:

Já sabemos que a soma das massas dos ingredientes (reagentes) é igual à massa do bolo (produto).  - LEI DE LAVOISIER

Agora, se você quiser fazer um bolo que tenha o dobro da massa, vai ter de usar o dobro de cada ingrediente.

Se preferir fazer um bolo com a metade da massa, tem de usar a metade de cada ingrediente. - LEI DE PROUST

VAMOS A UMA RECEITA

Torta de mousse de morango.

Ingredientes:

  • 600 g de morango (reserve a metade para decorar);
  • 2 xícaras ( chá ) de água;
  • Meia xícara ( chá ) de açúcar;
  • 2 caixas de gelatina sabor morango;
  • 2 caixas de creme de leite batido em chantili.

Modo de preparar:

Cozinhe o morango com a água, o açúcar e a gelatina. Deixe esfriar e bata no liquidificador. Junte o chantili para formar o mousse. Despeje em fôrma de aro removível. Decore com os morangos reservados. Leve à geladeira por 1 hora, desenforme e confeite.

Numa receita ocorrem várias reações químicas, e cada uma delas tem suas condições e tempo de ocorrência. Por isso a sequência da mistura dos ingredientes, as condições de temperatura (para cozinhar e depois para esfriar) devem ser seguidas rigorosamente, para que as reações aconteçam de forma a se obter sempre o mesmo produto final. Por isso o modo de preparar é muito importante.

Esta receita rende 1 600 g (1,6 kg) de mousse. Mas vamos supor que você vai dar uma festa e quer fazer 8 000 g (8 kg). Portanto, você quer multiplicar esta receita por cinco, logo tem de multiplicar por cinco todos os ingredientes (Lei de Proust), ou seja:

  • 3000 g de morangos.
  • 10 xícaras (chá) de água.
  • 2,5 xícaras (chá) de açúcar.
  • 10 caixas de gelatina sabor morango.
  • 10 caixas de creme de leite batido em chantili.

Quando fazemos a notação de uma reação química, temos na verdade uma receita, onde as fórmulas representam os ingredientes e o produto final. Os coeficientes do balanceamento determinam as quantidades de cada ingrediente e dos produtos obtidos.

Numa reação, os coeficientes do balanceamento representam o número de mol de cada participante de uma reação.

Vamos recordar:

massa molar = massa de 1 mol = (massa da fórmula)g

Sumário

- Lei de Lavoisier
- Lei de Proust
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