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Lei volumétrica de Gay-Lussac

Química

A lei volumétrica de Gay-Lussac diz que, nas mesmas condições de temperatura e pressão, os volumes dos gases de uma reação formam uma proporção constante.
Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850)
Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850)
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Joseph Lous Gay-Lussac (1778-1850) foi um cientista que fez estudos importantes sobre os gases. Ele realizou a produção da água a partir da reação entre os gases hidrogênio e oxigênio e verificou que eles sempre reagiam na proporção de dois volumes de hidrogênio para um volume de oxigênio, produzindo dois volumes de água:

 

                                                                                                Hidrogênio  +  Oxigênio  →  Água
1º Experimento:             2 L              1 L             2 L                                 
2º Experimento:             4 L              2 L             4 L                                 
3º Experimento:             8 L              4 L             8 L                                 
4º Experimento:            16 L             8 L            160 L       

Observe que em todos os experimentos a proporção é sempre a mesma: 2 : 1 : 2.

Depois de vários experimentos e análises, percebendo que o mesmo ocorria com outros tipos de reações entre gases, ou seja, as reações sempre seguiam uma proporção de volumes constantes, esse cientista chegou à seguinte lei das reações em volumes gasosos, conhecida como Lei Volumétrica de Gay-Lussac ou Lei da Combinação de Volumes:

Enunciado da lei volumétrica de Gay-Lussac
Enunciado da lei volumétrica de Gay-Lussac

Mas essa lei foi de encontro com a teoria atômica de Dalton, que dizia que tudo era formado por partículas esféricas maciças e indivisíveis, os átomos. Segundo essa teoria, o volume dos produtos na reação deveria ser igual à soma dos volumes dos reagentes. Assim, deveria ocorrer o seguinte:

Hidrogênio + Oxigênio → Água
  2 volumes + 1 volume → 3 volumes

Mas Gay-Lussac mostrou que não era assim que ocorria na prática, o resultado era igual a dois volumes de vapor de água.

A resposta para essa aparente contradição veio por meio da hipótese ou lei de Avogadro.

Selo impresso na Itália mostra Amedeo Avogadro e o enunciado de sua lei, em 1956*
Selo impresso na Itália mostra Amedeo Avogadro e o enunciado de sua lei, em 1956*

Amedeo Avogadro (1776-1856) mostrou que, na realidade, os gases não eram átomos isolados, mas sim moléculas (com exceção dos gases nobres). Sua lei dizia o seguinte:

Enunciado da lei de Avogadro
Enunciado da lei de Avogadro

Avogadro mostrou que 1 mol de qualquer gás possui 6,02 . 1023 moléculas. Esse valor é conhecido como número ou constante de Avogadro. Ficou comprovado que, nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), em que a pressão é igual a 1 atm e a temperatura é de 273 K (0ºC), o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás sempre será 22,4 L. Esse valor corresponde ao volume molar dos gases. Essas relações são muito importantes para a resolução de exercícios de estequiometria.

Isso pode parecer estranho, pois pode surgir a seguinte dúvida: Como gases com moléculas e átomos de tamanhos diferentes poderiam ocupar o mesmo volume?

Bem, isso ocorre porque as moléculas dos gases ficam muito distantes umas das outras, tanto que o tamanho das moléculas é desprezível.

Desse modo, a lei volumétrica de Avogadro explicou a lei volumétrica de Gay-Lussac. Observe a seguir que duas moléculas de hidrogênio (dois volumes) reagem com uma molécula de oxigênio (um volume) para a formação de duas moléculas de água (dois volumes). A água e o hidrogênio possuem o mesmo volume porque possuem a mesma quantidade de moléculas, conforme dito pela lei de Avogadro.

Proporção entre moléculas na reação de formação da água
Proporção entre moléculas na reação de formação da água

Ao mesmo tempo, a lei de Avogadro fez com que a teoria atômica permanecesse, pois veja que tanto nos reagentes quanto nos produtos há um total de 6 átomos (4 de hidrogênio e 2 de oxigênio).

Essas leis volumétricas foram muito importantes para o desenvolvimento do conceito de moléculas.

* Imagem com direitos autorais: rook76 / Shutterstock.com


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Lei volumétrica de Gay-Lussac"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-volumetrica-gay-lussac.htm>. Acesso em 21 de janeiro de 2018.

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Questão 1

Dada a equação:

2 Cl2O5 → 2 Cl2 + 5 O2

Qual é o volume de oxigênio obtido a partir de 12 L de Cl2O5, ambos a P e T constantes?

a) 5 L

b) 12 L.

c) 15 L.

d) 25 L.

e) 30 L.

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