O que são as leis ponderais?

Leis ponderais são generalizações sobre as massas de todos os participantes (reagentes e produtos) de uma reação química. Genericamente, uma reação química pode ser representada da seguinte forma:

A + B  C + D

→ Lei de Lavoisier (Lei da conservação da massa)

De acordo com Lavoisier, quando uma reação química é realizada em ambiente fechado, a soma das massas dos reagentes é sempre igual à soma das massas dos produtos.

Soma das massas dos reagentes = Soma das massas dos produtos

Assim, segundo Lavoisier, se uma reação genérica (reagentes A e B, produtos C e D) for realizada em um recipiente fechado, utilizando-se 5 gramas de A e 10 gramas de B, podemos afirmar que a massa do produto C é de 15 gramas.

A + B → C
 5g  10g    x 

Como a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos:

5 + 10 = x

15 gramas = x

ou

x = 15 g

→ Lei de Proust (Lei das proporções definidas)

De acordo com Proust, os participantes de uma reação química sempre estabelecem uma proporção em massa constante. Quando realizamos a decomposição da água por eletrólise, por exemplo, obtemos gás hidrogênio e gás oxigênio:

2H₂O → 2H₂ + O₂

Sempre que isso é feito, verifica-se que a proporção entre as massas dos gases hidrogênio e oxigênio obtidas é sempre de 1 para 8, não importando a massa de água que foi utilizada na eletrólise. Assim:

• Eletrólise de 4,5 gramas de água

2H₂O → 2H₂ + O₂
 4,5g      0,5g   4g

Se dividirmos as massas de H₂ e O₂ formadas, teremos a proporção 1 para 8:

 0,5 = 1 
   4     8 

• Eletrólise de 9 gramas de água

2H₂O → 2H₂ + O₂
  9g         1g     8g

Se dividirmos as massas de H₂ e O₂ formadas, teremos a proporção 1 para 8:

1
8

Outro fato interessante observado por Proust é que, se dividirmos as massas de H₂O, H₂ e O₂ dos dois exemplos acima, teremos a mesma proporção:

2H₂O → 2H₂ + O₂
 4,5g      0,5g   4g
   9g        1g     8g 

Ou seja:

1 = 1 = 1 
2    2    2

Por isso, de acordo com a lei de Proust, para uma reação genérica, utilizando-se diferentes massas das substâncias envolvidas nela, em momentos distintos, podemos utilizar a seguinte expressão com relação às massas dos participantes:

                      A   +   B  →  C
1ª experiência mA = mB = mC
2ª experiência mA’ = mB’ = mC’

→ Lei de Dalton (Lei das proporções múltiplas)

De acordo com John Dalton, quando uma massa fixa de uma substância A combina-se com massas diferentes de uma substância B, originando substâncias diferentes, as massas de B apresentam entre si uma relação expressa por números inteiros e pequenos.

Quando reagimos carbono com oxigênio, por exemplo, podemos formar dióxido de carbono ou monóxido de carbono, como nos dois casos a seguir:

Carbono + oxigênio → dióxido de carbono
    12g          16g                    28g           

Carbono + oxigênio → dióxido de carbono
    12g          32g                   44g           

Temos nas duas reações a mesma massa do reagente A. Assim, se dividirmos as massas de oxigênio, que é a substância B que aparece em ambas as reações, observaremos uma relação entre números inteiros e pequenos:

16 = 1
32    2

→ Aplicação das leis ponderais:

1º) Sabe-se que o gás Hidrogênio reage com o gás Oxigênio na proporção 1:8, em massa, para formar água. Sabendo desse fato, determine os valores das massas X, Y e Z na tabela a seguir, respectivamente:

a) 36 g, 44 g e 51,8 g

b) 33,6 g, 2,4 g e 52 g

c) 32 g, 44 g e 51 g

d) 36 g, 48 g e 52 g

e) 37 g, 44,8 g e 51,8 g

Para resolver a questão, basta fazer o seguinte:

1^o Passo: A massa X pode ser encontrada pela Lei de Lavoisier, já que é a única massa conhecida na segunda experiência, assim:

Soma das massas dos reagentes = Soma das massas dos produtos

5 + 32 = X

37 = X

X = 37 gramas

2^o Passo: Para encontrar o valor da massa Z, podemos utilizar a lei de Proust, pois, em uma reação que é realizada mais de uma vez, as massas seguem uma proporção de acordo com o esquema abaixo:

mA = mB  = mC
mA’   mB’    mC’

Assim, para encontrar a massa Z, podemos utilizar os participantes A (Hidrogênio) e B (Oxigênio):

mA = mB
 mA’    mB’

5 = 32
7     Z

5.Z = 7.32

Z = 224
        5  

Z = 44,8 gramas

3^o Passo: A massa y pode ser encontrada pela Lei de Lavoisier, assim:

Soma das massas dos reagentes = Soma das massas dos produtos

7 + 44,8 = Y

51,8 = Y

Y = 51,8 gramas

Por Me. Diogo Lopes Dias