Leis Ponderais: Lei de Proust e Lei de Dalton

As Leis Ponderais são três: Lavoisier, Proust e Dalton. Nesta aula iremos abordar apenas a Lei de Proust e a Lei de Dalton, uma vez que a lei de Lavoisier tem uma aula só pra ela.

O que são Leis Ponderais

As Leis Ponderais se referem às massas dos elementos químicos envolvidos nas reações químicas. Elas têm também como objetivo investigar o comportamento destes elementos nas reações. Para começar nossa aula, vamos recordar rapidamente a Lei de Lavoisier, ou Lei da conservação das massas. Segundo essa lei, “a soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos”.

Isso ocorre porque quando reagem entre si, as substâncias se separam e se transformam em outras substâncias, mantendo seus elementos químicos, mesmo que de forma diferente. Dessa maneira, seus átomos serão rearranjados em outras moléculas ou substâncias. Fácil, não é mesmo? Agora, vamos ver as demais Leis Ponderais que são tema desta aula.

Lei de Proust

A Lei de Proust também é conhecida como Lei de Proporções ou Lei das Constantes.

Joseph Louis Proust (1754 – 1826) foi um químico e farmacêutico francês. Ele verificou que a quantidade de matéria dos reagentes e a quantidade de matéria dos produtos que participam de uma reação química, obedecem sempre a uma proporção fixa e definida.

Em seus experimentos com substância puras, Proust observou que, independentemente do processo utilizado para obtê-las, a composição em massa dos elementos era sempre constante. Assim, se a massa de um reagente dobrar, o mesmo acontece com a massa do produto.

As massas dos reagentes e dos produtos podem se alterar com a reação química, mas sempre terão relações proporcionais.

Exemplos da Lei de Proust

Temos como exemplo: uma reação entre carbono e oxigênio formando gás carbônico:

Neste exemplo simples, podemos verificar duas leis ponderais:

a) Lavoisier: soma das massas dos reagentes é igual a soma das massa dos produtos. Assim:

Na experiência 1: 6 g de carbono  +  16 g de oxigênio = 22 g de gás carbônico.

Na experiência 2: 12 g de carbono  + 32 g de oxigênio = 44 g de gás carbônico.

Então, as 2 experiências estão de acordo com a lei de Lavoisier.

b) Lei de Proust: se dividirmos a massa de cada elemento das 2 experiências, teremos uma razão constante. Assim, 6/12 = 1/2 ; 16/32 = 1/2   e 22/44 = 1/2.

Em outro exemplo temos a produção de ácido clorídrico (HCl), a partir de gás cloro (Cl₂) e gás hidrogênio (H₂), por meio de 3 experimentos distintos:

gás cloro  +  gás hidrogênio      →     ácido clorídrico

Pela Lei de Proust, observa-se que para formar ácido clorídrico, ocorre sempre a proporção de 2/71:

Dividindo: 4/142 = 2/71 (experiência número 2) e 6/213 = 2/71 (experiência número 3).

Utilizamos 3 experimentos para formar a mesma substância (HCl), assim, se dividirmos as massas da primeira experiência pela segunda experiência, teremos o mesmo valor: 71/142 = 0,5 ; 2/4 = 0,5 ;  73/146 = 0,5.

Videoaula sobre leis de Lavoisier e Proust

Para aumentar seus conhecimentos sobre a Lei de Proust, assista ao vídeo:

Lei de Dalton

John Dalton (1776 – 1844), químico britânico, criou diversas teorias, dentre elas a Teoria Atômica, que segundo a qual: toda matéria é formada por pequenas partículas maciças e esféricas, chamadas átomos. Os elementos são formados por átomos isolados iguais, com massa e tamanho semelhantes, sendo indivisíveis. A combinação de diferentes átomos formava substâncias diferentes.

Além da importantíssima Teoria Atômica, os escritos de Dalton confirmaram as leis ponderais de Lavoisier e de Proust.

Segundo Dalton, a matéria é formada por átomos, que não podem ser criados e nem destruídos. Assim, se o número de átomos permanece constante durante uma reação química, a massa do sistema também se manterá constante, comprovando a Lei de Lavoisier.

E que se a proporção em número de átomos é constante, a proporção em massa também será constante, comprovando a Lei de Proust.

Com a realização de experimentos voltados às massas dos reagentes e dos produtos das reações químicas, Dalton criou a Teoria das Proporções Múltiplas. Nesta teoria, verificamos que a massa fixa de um dos elementos se combina com massas diferentes de um segundo elemento. Isto forma compostos diferentes, onde a massa desses compostos tem relação com a multiplicidade dos números.

Podemos citar:

N₂   +    O₂                →              diferentes compostos

28 g   +    16 g                                  N₂O   (44 g)

28 g   +    32 g                                  N₂O₂ (60 g)

28 g   +    48 g                                  N₂O₃ (76 g)

28 g   +    64 g                                  N₂O₄ (92 g)

28 g   +    80 g                                  N₂O₅ (108 g)

Exercício resolvido sobre as Leis Ponderais

Para compreender melhor esse conteúdo de química, vamos resolver um exercício juntos?

1) O cálcio reage com o oxigênio produzindo o óxido de cálcio, mais conhecido como cal virgem. Foram realizados dois experimentos, cujos dados estão alistados na tabela a seguir de forma incompleta:

Descubra os valores de x, y e z com o auxílio das Leis de Lavoisier (Lei de Conservação das Massas) e de Proust (Lei das Proporções Constantes).

Resolução:

A lei de Lavoisier diz que a massa no sistema permanece constante, portanto, temos:

40 g + x = 56 g

x = (56 – 40) g

x = 16g

A Lei de Proust diz que a proporção se mantém constante, então se a massa do oxigênio era 16 g e passou para 32 g, isso significa que ela dobrou. Assim, todos os outros valores também dobraram:

• y = 40 . 2 = 80 g
• z = 56 . 2 = 112 g

Exercícios sobre as leis ponderais

Agora, é com você! Para finalizar sua revisão, teste seus conhecimentos com esses exercícios:

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1. Respondido
2. Revisão

1. Pergunta 1 de 10

   1. Pergunta

   (UEL PR/2015)

   Leia o texto a seguir.

   Para muitos filósofos naturais gregos, todas as substâncias inflamáveis continham em si o elemento fogo, que era considerado um dos quatro elementos fundamentais. Séculos mais tarde, George Stahl ampliou os estudos sobre combustão com a teoria do flogístico, segundo a qual a combustão ocorria com certos materiais porque estes possuíam um “elemento” ou um princípio comum inflamável que era liberado no momento da queima. Portanto, se algum material não queimasse, era porque não teria flogístico em sua composição. Uma dificuldade considerável encontrada pela teoria do flogístico era a de explicar o aumento de massa dos metais após a combustão, em sistema aberto. Lavoisier critica a teoria do flogístico e, após seus estudos, conciliou a descoberta acidental do oxigênio feita por Joseph Priestley, com seus estudos, chegando à conclusão de que o elemento participante da combustão estava nesse componente da atmosfera (o ar em si) juntamente com o material, e não em uma essência que todos os materiais continham.
   (Adaptado de: STRATHERN, P. O Princípio da Combustão. In: STRATHERN, P. O Sonho de Mendeleiev. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2002. p.175-193.)

   Com base no texto e nos conhecimentos sobre combustão, assinale a alternativa correta.

   • De acordo com a Lei de Lavoisier, ao queimar uma palha de aço, em um sistema fechado, a massa do sistema irá aumentar.
   • Ao queimar uma folha de papel em uma caixa aberta, a massa da folha de papel diminui, porque os produtos da combustão são gasosos e se dispersam na atmosfera.
   • Ao queimar uma vela sobre uma bancada de laboratório, a massa da vela se manterá constante, pois houve apenas uma mudança de estado físico.
   • Considere que, em um sistema fechado, 32,7 g de zinco em pó reagem com 4 g de gás oxigênio, formando 40,7 g de óxido de zinco (ZnO).
   • Na combustão do carvão, em um sistema fechado, 1 mol de C(s) reage com 1 mol de oxigênio formando 2 mols de dióxido de carbono (CO₂).
   Correto
   

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   Incorreto
   

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2. Pergunta 2 de 10

   2. Pergunta

   (UECE/2014)

   No laboratório de Química, foi realizada uma experiência, cujo procedimento está descrito abaixo.

   1. Colocou-se água em um copinho descartável de café, até aproximadamente um pouco mais da metade da sua capacidade.
   2. Foi pesado o conjunto: copinho com a água e um comprimido efervescente, contendo bicarbonato de sódio, ainda em sua embalagem. Em seguida, foi anotada a massa do conjunto, que foi chamada de mi (massa inicial).
   3. O comprimido foi retirado da embalagem e transferido para o copinho com água; em seguida, rapidamente o copinho foi coberto com a embalagem do comprimido, para evitar perda de material por espirramento.
   4. No final da efervescência, pesou-se novamente o conjunto, incluindo a embalagem vazia, anotando-se a massa, chamada de mf (massa final).

   Com relação a essa experiência, assinale a afirmação correta.

   • Devido à efervescência do comprimido, a massa final é maior do que a massa inicial.
   • Como na experiência ocorre uma reação química com o envolvimento do gás CO₂, sua massa pode ser calculada subtraindo-se a massa inicial da massa final.
   • Nesta experiência, não se faz uso de cálculos estequiométricos, porque não ocorre reação química e sim uma mistura das substâncias do comprimido com a água.
   • Esta experiência é um exemplo prático da aplicação da Lei Ponderal de Richter
   Correto
   

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   Incorreto
   

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3. Pergunta 3 de 10

   3. Pergunta

   (UFG GO/2013)

   Leia o texto a seguir.

   […] Como a Revolução Francesa não teve apenas por objeto mudar um governo antigo, mas abolir a forma antiga da sociedade, ela teve de ver-se a braços a um só tempo com todos os poderes estabelecidos, arruinar todas as influências reconhecidas, apagar as tradições, renovar os costumes e os usos e, de alguma maneira, esvaziar o espírito humano de todas as ideias sobre as quais se tinham fundado até então o respeito e a obediência. […]
   TOCQUEVILLE, A. de. O antigo regime e a revolução. Brasília: Editora da UnB, 1989.

   A ideia expressa, que se coaduna com o texto e os ideais da Revolução Francesa, é a seguinte:

   • “Nada é tão maravilhoso que não possa existir, se admitido pelas leis da natureza”. (Michael Faraday)
   • “Toda sentença que eu digo deve ser entendida não como afirmação, mas como uma pergunta”. (Niels Bohr)
   • “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. (Antoine Lavoisier)
   • “A relação entre a química e a música é a criatividade. Assim, ambas são uma arte”. (Dimitri Mendeleev)
   • “Apenas a prática frequente faz com que a pessoa realize experimentos complexos”. (Joseph Priestley)
   Correto
   

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   Incorreto
   

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4. Pergunta 4 de 10

   4. Pergunta

   (UEFS BA/2013)

   O estudo das reações de decomposição foi importante para que o francês Joseph-Louis Proust (1754-1826) descobrisse que as substâncias compostas têm uma composição fixa. Essa descoberta importante para a Química foi antecedida pelos trabalhos de Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), com a Lei de Conservação da Massa. Com esses estudos, foram lançadas as bases da Química como Ciência Experimental.

   

   A análise dos dados da tabela sobre a decomposição do dióxido de carbono permite corretamente concluir:

   • A composição do gás carbônico, em massa, é sempre de 12 partes de carbono para 16 partes de oxigênio.
   • As informações da tabela não estão de acordo com a Lei de Conservação da Massa, porque se referem à decomposição de um gás.
   • A composição química do dióxido de carbono é sempre constante, porque a origem desse gás é a mesma, o ar atmosférico.
   • A Lei de J. L. Proust é aplicada à mistura de gases, desde que estejam em recipientes fechados e nas mesmas condições de temperatura e de pressão.
   • A composição química centesimal do dióxido de carbono evidencia que a relação entre os átomos dos elementos químicos carbono e oxigênio é de 1:2.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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5. Pergunta 5 de 10

   5. Pergunta

   (UFAC/2002)

   “Em um sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos”.
   A afirmação acima está centrada na:

   • Lei de Lavoisier
   • Lei de Proust
   • Lei de Dalton
   • Lei de Graham
   • Lei de Amagat
   Correto
   

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   Incorreto
   

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6. Pergunta 6 de 10

   6. Pergunta

   (UCBA/1999)

   A relação ponderal entre os pesos atômicos do oxigênio e o hidrogênio no óxido de hidrogênio é, respectivamente:

   • 1 :1
   • 2 : 1
   • 4 : 1
   • 8 : 1
   • 16 : 1
   Correto
   

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   Incorreto
   

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7. Pergunta 7 de 10

   7. Pergunta

   (ITA SP/1998)

   São feitas as seguintes afirmações a respeito das contribuições do pesquisador francês A. L. Lavoisier (1743-1794) para o desenvolvimento da ciência:

   I. Desenvolvimento de um dos primeiros tipos de calorímetros.
   II. Participação na comissão responsável pela criação do sistema métrico de medidas.
   III. Proposta de que todos os ácidos deveriam conter pelo menos um átomo de oxigênio.
   IV. Escolha do nome oxigênio para o componente do ar atmosférico indispensável para a respiração humana.
   V. Comprovação experimental da conservação de massa em transformações químicas realizadas em sistemas fechados.

   Qual das opções abaixo contém a(s) afirmação(ões) CORRETA(S)?

   • I, II, III, IV e V
   • Apenas I, II e IV
   • Apenas II e III
   • Apenas IV e V
   • Apenas V
   Correto
   

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   Incorreto
   

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8. Pergunta 8 de 10

   8. Pergunta

   (FChampagnat MG/1997)

   No propulsor para foguetes compostos de hidrazina (N₂H₄) e peróxido de hidrogênio (H_2O2), ocorre a seguinte reação:

   N_2H4(l) + 2H₂O₂(l) -> N₂(g) + 4H₂O(l)

   Analisando a equação química acima a afirmativa errada é:

   • o número de átomos dos reagentes é igual ao número de átomos do produto.
   • o número de moléculas dos reagentes é igual ao número de moléculas dos produtos.
   • a massa dos reagentes é igual à massa dos produtos.
   • a reação produz uma substância simples e uma substância composta.
   • reagentes e produtos encontram-se em estados físicos diferentes.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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9. Pergunta 9 de 10

   9. Pergunta

   (UNIFICADO RJ/1997)

   De acordo com a Lei de Lavoisier, quando fizermos reagir completamente, em ambiente fechado, 1,12g de ferro com 0,64g de enxofre, a massa em g, de sulfeto de ferro obtida será de:
   Dados: S=32; Fe=56

   • 2,76
   • 2,24
   • 1,76
   • 1,28
   • 0,48
   Correto
   

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   Incorreto
   

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10. Pergunta 10 de 10

    10. Pergunta

    (PUC RS/1995)

    As leis das reações químicas foram responsáveis por um grande avanço da Química a partir do final do século XVIII, dando-lhe, inclusive, o caráter de ciência. Diz a Lei de Lavoisier que:

    • a massa de um mol de qualquer substância contém 6,0² . 10²³ moléculas.
    • há uma proporção definida em massa entre os elementos quando eles se combinam para formar compostos.
    • a massa de um participante só poderá variar segundo valores múltiplos, se a massa do outro permanecer constante, ao se mudar a reação.
    • o volume ocupado por determinada massa gasosa, a pressão constante, é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.
    • não há mudança sensível na massa total durante uma reação química em sistema fechados.
    Correto
    

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