Leis Ponderais: entendendo as reações químicas

Na Química, as Leis Ponderais incluem a “Lei de Proust”, “Lei de Lavoisier” e a Lei de Dalton. Elas auxiliam na compreensão do equilíbrio de uma equação química.

As Leis Ponderais foram postuladas no século XVIII, essenciais para os estudos da estequiometria e de outras teorias, postuladas posteriormente. Elas estão relacionadas com as massas dos elementos químicos nas reações químicas, suas quantidades e proporções.

Lei de Lavoisier

A Lei de Lavoisier é chamada de “Lei de Conservação das Massas” introduzida pelo químico francês Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794). Seu enunciado é:

“A soma das massas das substâncias reagentes em um recipiente fechado é igual à soma das massas dos produtos da reação”.

Note que a famosa frase “Na natureza nada se cria, nada se forma, tudo se transforma” está inspirada na Lei da Conservação das Massas de Lavoisier.

O químico descobriu que nas reações, os elementos não desaparecem, mas são rearranjados e transformados em outros, mantendo as quantidades.

A experiência realizada por Lavoisier ocorreu na transformação do Mercúrio (Hg) em contato com o Oxigênio (O₂). Com essa reação foi produzido o Óxido de Mercúrio II (HgO).

Assim, Lavoisier percebeu que a massa dos elementos de uma reação permanecia constante após a reação química em local fechado. Em outras palavras, a soma das massas dos reagentes era igual a massa dos produtos.

Observe:

Ao lado esquerdo de uma equação química temos os reagentes, à direita os produtos. Desse modo, 11g do elemento A mais 35g do elemento B, formará 46g do elemento AB.

Lei de Proust

A Lei de Proust é chamada Lei das Proporções Constantes ou Definidas. Ela foi postulada pelo químico e farmacêutico francês Joseph Louis Proust (1754 – 1826). Seu enunciado é:

“Uma determinada substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre na mesma proporção em massa”.

Da mesma maneira, Proust realizou uma série de experimentos e constatou que as massas dos elementos envolvidos nas reações químicas são proporcionais. Isso explica a massa dos elementos químicos e sua proporcionalidade. Ou seja, determinadas substâncias sempre reagem com outras a partir de uma proporção definida das massas envolvidas.

Observe que as massas dos elementos envolvidos podem se alterar, no entanto, a proporção entre elas será sempre a mesma. Assim, se a massa de um elemento da reação química é duplicada, os outros também são. Isso explica o processo de balanceamento de reações químicas e os cálculos estequiométricos.

Observe:

Dessa maneira, temos uma proporção definida para a reação, 2 mols de Hidrogênio, 1 mol de Oxigênio que formam 2 mols de H₂O. Se buscarmos a massa dos elementos na tabela periódica veremos que o H = 1 e o O = 16.

Logo, teremos 4g de Hidrogênio e 32g de Oxigênio. Se realizarmos a divisão teremos:

Portanto, em uma reação química com presença de H e O essa será sua proporção definida. Podemos confirmar, observe o exemplo abaixo:

Temos o mesmo resultado no produto, se somarmos as massas dos reagentes.

Lei de Dalton

A Lei das Proporções Múltiplas foi postulada por John Dalton (1766 – 1844), um químico britânico que também trouxe contribuições para a Física, além de ser pioneiro em estudos sobre meteorologia.

Dalton observou que ao reagirem duas substâncias, se mantivermos a massa de uma constante, ao alterarmos a massa da outra, obteremos substâncias diferentes.

Duas substâncias, ao reagirem, produzem substâncias diferentes ao manter fixa a massa de uma e alterar a massa

Ao manter fixa a massa de uma substância que reage com uma segunda, a cada variação de massa da segunda, obtêm-se substâncias diferentes. As quantidades da segunda, acontece na proporção de números inteiros e pequenos.

Compreenda com o exemplo a seguir:

Dessa forma, se a massa do oxigênio for alterada, em vez de água (H₂O) será obtida a água oxigenada (H₂O₂). Portanto, para obtenção de um determinado produto é necessário manter as proporções de todos os reagentes.

Saiba mais sobre em:

Estequiometria

Balanceamento de equações químicas

Exercícios sobre Leis Ponderais resolvidos

Exercício 1

Considerado o “Pai da Química Moderna” Antoine Lavoisier foi um químico francês que contribuiu para a introdução de diversos conceitos na área. Leia abaixo um trecho de um texto de Lavoisier e aponte qual o nome da Lei que ele se refere?

“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)

Exercício 2

Numa dada experiência, foram combinados 3g de carbono e 8g de oxigênio, resultando na formação de Gás Carbônico (CO₂). Se combinarmos 6g de carbono com 16g de oxigênio para formar o Gás Carbônico, qual lei ponderal está sendo aplicada?

Para praticar mais:

Exercícios sobre as leis ponderais (com gabarito)

Exercícios sobre balanceamento de equações químicas

Exercício sobre reações químicas (com gabarito resolvido)