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LEIS PONDERAIS Professor: Geovane Gonçalves Machado 2 INTRODUÇÃO No século XVIII, houve um grande avanço do estabelecimento da Química como uma ciência bem fundamentada e os cientistas passaram a adotar o “método científico” em seus estudos. Por meio de estudos meticulosos e experiências cuidadosas, foram introduzidas leis importantes que conseguiram explicar como as reações químicas ocorrem e como as substâncias se comportam com uma regularidade de modo geral. 3 As leis das reações químicas podem ser divididas em dois grupos: LEIS PONDERAIS LEIS VOLUMÉTRICAS São as leis relativas às massas das substâncias que participam das reações químicas São as leis relativas aos volumes das substâncias que participam das reações químicas 4 DEFINIÇÃO As leis ponderais são generalizações matemáticas que nos permitem indicar a quantidade de massa de um ou mais participantes de uma reação química que é sempre representada a partir de uma equação como a proposta a seguir: A + B → C + D Reagente Produto 5 As principais leis ponderais são: 6 Lei de Conservação das Massas ou Lei de Lavoisier Em 1775 o químico francês Antoine Lavoisier (1743-1794) realizou muitas experiências que levaram à seguinte conclusão: “Em uma reação química feita em recipiente fechado, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.” Atualmente essa lei é conhecida como: “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma” 7 LEI DA CONSERVAÇÃO DAS MASSAS OU LEI DE LAVOISIER metano + 4 g oxigênio 16 g reagentes produto gás carbônico + água 11 g 9 g 4 g + 16 g = 20 g 11 g + 9 g = 20 g NUMA REAÇÃO QUÍMICA A MASSA TOTAL DOS REAGENTES É IGUAL À MASSA TOTAL DOS PRODUTOS Vale lembrar que em uma reação química a massa e os átomos se conservam, as moléculas NÃO! 8 Lei das Proporções Constantes ou Lei de Proust Essa lei foi criada por Joseph Louis Proust (1754-1826) em 1800. Ele percebeu que os elementos que participam da composição de uma determinada substância pura sempre apresentam uma proporção em massa. “Uma substância pode ser proveniente de diferentes fontes naturais ou ser obtida por diversos processos. No entanto, seja qual for o método de obtenção, a substância terá sempre a mesma composição química fixa”. Ou seja, qualquer que seja o método de obtenção de uma substância, ela é sempre formada pelos mesmos elementos químicos combinados numa mesma proporção. 9 Lei de Proust hidrogênio oxigênio água+ 4 g 32 g 36 g 1ª experiência: 2ª experiência: 2 g 16 g 18 g 1 g 8 g = 2 g 16 g =1ª experiência: massa de hidrogênio massa de oxigênio 1 g 8 g = 4 g 32 g =2ª experiência: massa de hidrogênio massa de oxigênio “A proporção das massas que reagem permanece sempre constante” 10 Reagente em excesso e reagente limitante Segundo a Lei Ponderal de Proust, denominada de Lei das Proporções Constantes, as reações sempre ocorrem em proporções definidas e constantes. Por exemplo: Se essa reação for realizada numa proporção diferente dessa, então teremos um reagente em excesso e um reagente limitante. 32 g 44 g Carbono + Oxigênio gáscarbônico 12 g 11 Definições Reagente limitante é aquele que limita a quantidade de produto que pode ser produzido na reação. Isso significa que quando o reagente limitante é totalmente consumido, a reação para, mesmo tendo ainda outros reagentes. Todos os outros reagentes que sobrarem são considerados reagentes em excesso. 12 Exercícios de fixação: 3. Sabemos que 7 g de nitrogênio reagem todo com 1,5 g de hidrogênio, produzindo gás amônia. A massa de gás amoníaco que iremos obter nessa reação quando misturamos 2,1g de nitrogênio com uma quantidade suficiente de hidrogênio é: a) 8,1g. b) 10,2g. c) 2,55g. d) 4,00g. e) 3,60g. 13 Exercícios de fixação: 4. O mármore (CaCO3) reage com o ácido sulfúrico formando o gesso (CaSO4), de acordo com a equação balanceada: H2SO4(aq) + CaCO3(s) CaSO4(s) + H2O(l) + CO2(g) A massa de gesso formada pela reação de 25 g de mármore com H2SO4 suficiente será: Dados de 1 mol: CaCO3 = 100 g; CaSO4 = 136 g a) 5 g. b) 17 g. c) 34 g. d) 68 g. e) 100 g. 14 LEI DAS PROPORÇÕES MÚLTIPLAS OU LEI DE DALTON Em 1803, já se sabia que duas ou mais substâncias podiam se combinar em proporções diferentes, originando compostos diferentes, com propriedades diferentes. John Dalton (1766 – 1844), foi químico, meteorologista e físico inglês que criou diversas teorias, entre elas, a Teoria das Proporções Múltiplas, onde a massa fixa de um dos elementos se combina com massas diferentes de um segundo elemento, formando compostos diferentes. 15 LEI DAS PROPORÇÕES MÚLTIPLAS “Quando dois elementos formam duas ou mais substâncias compostas diferentes, se a massa de um deles permanecer fixa a do outro irá variar em uma relação de números inteiros e pequenos” 1ª experiência: oxigênio 16 g Monóxido de Carbono 28g = Oxigênio 32 g Dióxido de Carbono 44g Carbono + 12 g Carbono + 12g 2ª experiência: 16g 32 g 1 2 A proporção é de 1 :2 16 LEI DAS PROPORÇÕES MÚLTIPLAS Um dos exemplos mais encontrados na literatura para demonstrar a aplicação efetiva desta Lei é a formação de óxidos diversos, como por exemplo, os óxidos formados por nitrogênio: Genericamente podemos definir que: A + B → C ma + mb → mc A + B’ → C’ ma + m’b → m’c Mantendo a massa de um dos reagentes constante, a massa do(s) outro(s) reagentes e a massa do(s) produto(s) é(são) variável(eis). 17 COMO CONSEQUÊNCIA DA LEI DE PROPORÇÕES MÚLTIPLAS, DALTON ENUNCIA O SEU MODELO ATÔMICO ➢ Em 1808, John Dalton publicou o livro Novo Sistema de Filosofia química, no qual apresentava sua teoria para a constituição da matéria; ➢ Dalton defendia que a matéria era formada por pequenas partículas que ele denominou átomo. 18 N2H2 + NH33 21 ++ 19 Exercícios de fixação: 5. Dois óxidos de enxofre são formados com 50% e 60% em massa de O (oxigênio). Quem são esses óxidos?