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
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 | = | Experimento 2 | = | Experimento 3 | = |
|
| = | 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