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A Lei de Lavoisier, também conhecida como Lei da Conservação da Massa, postula que a massa total antes de uma reação química é igual à massa total após a reação. Já a Lei de Proust, ou Lei das Proporções Definidas, afirma que compostos químicos sempre contêm elementos em proporções fixas por massa. Ambas fundamentam a química clássica.
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Antes de mais nada precisamos entender como podemos representar uma equação química. Podemos representá-la através da equação a seguir, onde podemos ver os reagentes (A, B) dando origem aos produtos (C, D):
aA + bB → cC + dD
Neste caso, as letras em minúsculo representam a quantidade de cada uma das moléculas que fazem parte da reação. Um exemplo, na prática, pode ser a equação química que representa a reação entre o ferro (Fe) e o gás oxigênio (O2), originando o óxido de ferro (FeO) como mostrado na equação abaixo:
2 Fe(s) + O2(g) → 2 FeO(s)
A equação acima representa a reação de combustão da palha de aço, sendo considerado um exemplo do que pode ocorrer no nosso cotidiano.
Portanto, as leis ponderais são aquelas que relacionam as massas dos participantes de uma reação química.
A lei de Lavoisier, também conhecida como lei da conservação das massas, foi proposta por Antoine Laurent Lavoisier por volta de 1775 e afirma o seguinte: “Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”.
Esta lei foi formulada após Lavoisier realizar um experimento usando uma certa massa de óxido de mercúrio como reagente, o qual foi aquecido dentro de um sistema fechado. O produto desta reação química foi mercúrio e oxigênio, cujas massas somadas foram idênticas ao número da massa do reagente. A equação química da reação descrita acima está mostrada abaixo:
Com esse experimento, Lavoisier chegou à seguinte conclusão: “Em um sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos”. Matematicamente, temos:
Observe o exemplo a seguir:
A lei de Lavoisier foi a primeira das leis das combinações químicas, também conhecidas como leis ponderais. Por meio dela, foram surgindo outras leis que explicavam as regularidades que acontecem nas combinações químicas. Lavoisier é considerado o fundador da Química moderna.
Voltando ao exemplo da combustão da palha de aço, como a lei de Lavoisier se aplica à ela? Na combustão devemos nos lembrar que um dos participantes da reação é o gás oxigênio. Isso quer dizer que, quando comparamos a massa na balança antes da reação, vemos a massa apenas do elemento que está na fase sólida, que no caso é o ferro.
O oxigênio se encontra no ar, sendo a massa dele não considerada na massa total indicada pela balança. Assim, se compararmos a massa final do aço após a reação, vemos que este apresenta massa superior à indicada anteriormente, e isso acontece devido à incorporação do oxigênio que se encontrava na atmosfera à palha de aço.
Portanto, para verificarmos a Lei de Lavoisier, é necessário que o ambiente em que a reação ocorre seja considerado fechado.
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Balanceamento Químico: resumo
A Lei de Proust, mais conhecida como Lei das Proporções Constantes ou Lei das Proporções Definidas, foi proposta pelo químico francês Joseph Louis Proust em 1799.
Proust analisou diversas substâncias e descobriu que a proporção ou composição em massa de cada um dos elementos que formam determinada substância era constante, independentemente do seu processo de obtenção.
Foi daí que surgiu seu postulado, que diz: “Uma determinada substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre na mesma proporção em massa”.
A água, por exemplo, apresenta a seguinte proporção de elementos:
De acordo com o exemplo acima, a relação entre as massas de hidrogênio e oxigênio será sempre a mesma no caso da composição da água, qualquer que seja a massa de água considerada.
Isso significa que, para formar uma molécula de água, o hidrogênio se combina com o oxigênio na proporção de 1 para 8 em massa. Ou seja, reagindo 1 g de hidrogênio com 8 g de oxigênio, obtemos 9 g de água. Veja os exemplos abaixo:
Com os resultados desses experimentos, Proust enunciou a seguinte lei ponderal, que recebeu o nome de lei das proporções constantes:
“Toda substância possui uma proporção em massa constante em sua composição.”
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Querendo verificar a Lei de Conservação das Massas (Lei de Lavoisier), um estudante realizou a experiência esquematizada a seguir:
Terminada a reação, o estudante verificou que a massa final era menor que a massa inicial. Assinale a alternativa que explica o ocorrido:
