Leis Ponderais

LEIS PONDERAIS OU LEIS DAS REAÇÕES QUÍMICAS

1.1 – Introdução.

Leis ponderais são leis que falam das massas das substâncias que participam das reações químicas. As principais leis ponderais são:

- Lei de Lavoisier ou da conservação da massa, ou da conservação da matéria;

- Lei de Proust ou das proporções constantes, ou das proporções definidas, ou das proporções fixas ou invariáveis;

- Lei de Dalton ou das proporções múltiplas.

1.2 – Lei de Lavoisier.

Durante uma transformação química, não é mensurável o ganho ou perda de massa, ou seja, a soma das massas antes da reação é igual à soma das massas após a reação.

A constatação do princípio da conservação da matéria (1789) foi fundamental para o estabelecimento das outras leis ponderais, que mostram as relações numéricas entre quantidades dos reagentes e produtos ou entre massas dos elementos em diferentes compostos. Portanto, a lei de Lavoisier viabilizou a aplicação da matemática à química e os cálculos necessários para realizar análises quantitativas, constituindo ainda um marco em que a ciência química rompeu suas últimas amarras com o passado alquimista, assumindo uma forma moderna.

Lei da Conservação da Energia.

A energia não pode ser criada ou destruída.

A lei da conservação da energia estabelece que sempre que uma quantidade de energia desaparece (seja ela qual for), uma quantidade exatamente igual de outra energia é produzida.

Quando Albert Einstein formulou a Teoria da Relatividade, mostrou que a massa (portanto matéria) pode transformar-se em energia e que a energia pode transformar-

se em massa (matéria). A relação entre essas grandezas é dada na equação abaixo:

E = m . c² onde: c = velocidade da luz no vácuo

E = energia que corresponde à massa m

Assim sendo, elaborou-se um conceito mais avançado de matéria:

Matéria é energia condensada.

Embora esses efeitos sejam extremamente pequenos para velocidades comuns, eles tornam-se muito importantes quando os objetos viajam próximos à velocidade da luz; tendo de ser levados em conta na física nuclear e no projeto de grandes máquinas utilizadas para acelerar partículas e produzir energia muito intensa.

Podemos, dessa forma, associar a lei da conservação da massa à teoria da relatividade, pois sendo a energia constante, e essa definida como massa (matéria) em altíssima velocidade, verificamos que a massa também é constante como foi apresentado na lei de Lavoisier.

1.3 – Lei de Proust

Cada componente de um composto tem sua composição em massa, definida e característica.

Esta lei descreve a mais importante propriedade de um composto, sua composição fixa.

Em 1799, Joseph Louis Proust, por meio da análise de substâncias puras, determinou que sua composição em massa era constante independente de seu processo de obtenção. Assim, por exemplo, a água, independente de seu processo de obtenção, sempre é formada por 11,1% em massa de hidrogênio e 88,9% em massa de oxigênio.

Assim, a composição da água apresentará sempre uma mesma relação entre as massas de hidrogênio e oxigênio para qualquer massa de água.

massa de hidrogênio = 11,1 g = 1

massa de oxigênio 88,9 g = 8

Ou seja, na fórmula da água teremos sempre a combinação de hidrogênio e oxigênio na proporção de 1 para 8 em massa. Se reagirmos 1 grama de hidrogênio com 8 gramas de oxigênio, obteremos 9 gramas de água.

Compostos Não-Estequiométricos.

É um fato experimentalmente comprovado a existência da variação do número relativo de átomos em sólidos iônicos como o óxido de zinco, sulfeto cuproso, etc…Assim, a composição do sulfeto ferroso pode variar de Cu1,7S a Cu2S. Os exemplos mais característicos desses compostos não-estequiométricos se encontram nos sulfetos e óxidos dos metais de transição. Essa variação é possível em vista da existência de lacunas no retículo cristalino do sólido, sem modificação da estrutura cristalina. Desse modo, a variação da composição não afeta as propriedades químicas, porém interfere em certas propriedades físicas, elétricas e ópticas, que são sensíveis à composição das substâncias. Outro exemplo é o óxido de titânio (TiO) que pode ser preparado na proporção de 1:1 e também em uma proporção variando de 0,69:1 a 0,75:1em relação ao oxigênio fixado em 1.

No caso em que se tem um composto formado por moléculas discretas é possível prever se o mesmo apresentará composição variável ou não, uma vez que a composição variável em moléculas discretas está ligada à variação da composição de cada molécula.

1.4 Lei de Dalton

Toda substância apresenta uma proporção em massa constante na sua composição.

Tanto a Lei de Lavoisier quanto a Lei de Proust foram desenvolvidas a partir de experimentos realizados com quantidades de matéria possíveis de serem pesadas nas balanças existentes na época, ou seja, eram observadas reações em nível macroscópico. Ainda não existia, naquele tempo, nenhuma explicação dos fatos relacionados à composição da matéria em nível microscópico.

Em 1808, John Dalton propôs uma teoria denominada Teoria Atômica que possibilitou o entendimento desses resultados em nível microscópico.

A importância que tinha para os químicos a doutrina de Dalton consiste em que, agora, se via que existiam diferentes espécies de átomos, sendo similares os átomos de um mesmo elemento, com suas próprias características específicas, enquanto que os dos diferentes elementos diferiam em tamanho, peso e número por unidade de volume, de modo que, quando dois elementos se combinavam para formar um composto, cada átomo do primeiro elemento unia-se com um ou com um pequeno número inteiro de átomos do segundo elemento. Dalton estabeleceu esse último postulado porque descobriu que, quando se uniam dois elementos para formar mais de um composto, os pesos do elemento A que se combinavam com quantidade