Lei de Lavoisier

Também conhecida como Lei da Conservação das Massas, trata do seguinte enunciado:

Numa reação química, que ocorre em sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos dessa reação.

Por este enunciado podemos compreender que a massa se conserva porque não há destruição nem criação de átomos no sistema. Os átomos se agrupam em novas conformações moleculares podendo apresentar novas propriedades químicas e físicas, mas a massa total se conserva.

Os estudos experimentais realizados por Lavoisier, nos propõe que em uma reação química a massa total dos reagentes é igual a massa total dos produtos. Onde M é a massa:

M_reagentes = M_produtos

Dada a seguinte reação:

H_2 (g) + 1/2 O_{2 (g)} → H₂O _(g)

Se consultarmos a tabela periódica perceberemos que são necessários 2 g de hidrogênio para reagir com 16 gramas de oxigênio para formar a molécula de água com 18 gramas no total. Do mesmo modo que 12 gramas de carbono reagem com 32 gramas de oxigênio para formar 44 gramas de gás carbônico.

C_(s)+ O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} 

A esse princípio que conhecemos como lei de conservação das massas ou Lei de Lavoisier.

Um pouco de História

Em 1760 foi publicado um ensaio do químico russo Mikhail Lomonosov que tratava do princípio da conservação das massas. Contudo, na Europa Ocidental coube ao químico francês Antoine Laurent Lavoisier o papel de difusor desse ensaio, o qual conhecemos hoje como lei de Lavoisier. O químico francês, por volta de 1774 realizava experimentos sobre combustão e calcinação e utilizava a balança como instrumento de validação. Lavoisier teve acesso a outros registros que tratavam de determinadas características de um gás que provocava queima em outras substancias.

Em seus experimentos com calcinação e combustão constatou que das reações com calcinação que envolvia metais expostos ao ar, na obtenção de óxidos, o peso constatado era maior que do metal não calcinado. Na combustão do carvão exposto ao ar, o peso das cinzas residuais era menor que o peso inicial. Com a realização dos experimentos em sistemas fechados, Lavoisier conseguiu comprovar que a massa total do sistema se mantinha mesmo após a reação química, e o desprendimentos dos outros gases ou substancias em sistemas abertos não seriam capazes de ser mensurados, pois se perdiam ou se incorporavam no ambiente externo. A esse gás que mantinha a combustão, Lavoisier deu o nome de oxigênio.

Antoine Laurent Lavoisier (1743 a 1794)

Em 1789, foi publicado o Traité Elémentaire de Chimie, de Lavoisier. Entre inúmeros trabalhos do químico francês, os estudos sobre combustão, o estabelecimento do conceito de elemento químico e a lei de conservação das massas são os de grande contribuição, atribuindo a Lavoisier o título de fundador da química moderna.

A proposta da lei de Lavoisier não se aplica às reações nucleares. Neste tipo de reação, além das mudanças do núcleo dos átomos participantes, a massa inicial dos núcleos reagentes é maior que a massa final dos núcleos produzidos, essa perda de massa é convertida em energia.

Exercícios Resolvidos

1) Quando um objeto de ferro enferruja ao ar, sua massa aumenta. Quando um palito de fósforo é aceso, sua massa diminui. Essas observações violam a lei da Conservação das Massas? Justifique.

Resolução: Não violam. O sistema é ao ar, aberto. O ferro enferrujado é resultante da reação do ferro com o oxigênio do ar. O aumento de massa corresponde ao oxigênio do ar que é incorporado ao sistema. Quando o palito de fósforo queima, a madeira do palito sob combustão, reage com o oxigênio do ar, formando produtos gasosos que escapam para a atmosfera, acarretando na diminuição da massa.

2) A transformação química:

2 KI _(s)    +    Pb(NO₃) _{2 (s) →} 2KNO₃ + PbI_{2 (s)
branco                branco                      branco         amarelo}

É um exemplo de reação química entre sólidos. Em um recipiente vedado, de massa igual a 20g, foram colocados 2g de KI e 4 g de Pb(NO₃)₂, pulverizados. Após a reação:

a) Como se pode reconhecer que a reação química ocorreu?

b) Qual é a massa total do recipiente e seu conteúdo, ao final da reação? Justifique sua resposta.

Resolução:

a) pela mudança de cor, o amarelo do PbI₂.

b) 26g é a massa total, pode ser justificado pelo princípio da lei de Lavoisier: Numa reação química, que ocorre em sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos dessa reação.

Bons estudos!

David Pancieri Peripato