Qual a importância da Lei de Conservação da massa?

A Lei de Lavoisier, postulada em 1785 pelo químico francês Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), corresponde à Lei da Conservação das Massas.

Considerado o Pai da Química Moderna, segundo ele:

“Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”.

Isso explica que as substâncias químicas quando reagem, não são perdidas. Ou seja, se transformam em outras, de forma que esses elementos ainda permanecem, no entanto, de forma diferente, pois seus átomos são rearranjados.

As equações químicas são uma forma gráfica de observar essa transformação, por exemplo, na formação do gás carbônico:

C + O → CO2

Resumo

A Lei da Conservação das Massas ou Lei de Conservação da Matéria proposta por Lavoisier postula que:

"A soma das massas das substâncias reagentes é igual à soma das massas dos produtos da reação."

Para chegar nessas conclusões, Lavoisier utilizou balanças precisas envolvendo diversos elementos em recipientes fechados. As massas totais dos elementos não variavam antes (reagentes) e depois da reação (produtos), permanecendo constantes.

Note que se ele realizasse suas experiências num ambiente aberto haveria uma perda de massa, posto que a substância reagiria com o ar.

Nesse caso, se observarmos um ferro que com o passar do tempo reage com o ar (resultando na ferrugem), notamos a variação em sua massa inicial. Ou seja, ela torna-se maior após o contato entre eles uma vez que apresenta a massa do ferro e a massa do ar.

Assim, fica claro que a Lei de Lavoisier é somente aplicada em sistemas fechados.

Lei de Proust

Ao lado da Lei da Conservação das Massas, o cientista francês Joseph Louis Proust (1754-1826) formulou em 1801 a “Lei das Proporções Constantes”.

Essas duas leis marcam o início da química moderna denominadas de “Leis Ponderais”. Assim, os cientistas focaram no estudo sobre as massas das substâncias envolvidas nas reações químicas.

De tal modo, a Lei das Proporções Constantes postula que:

"Uma substância composta é formada por substâncias mais simples sempre unidas na mesma proporção em massa".

Como exemplo dessa lei, podemos pensar:

• 3g de carbono (C) que se unem com 8g de oxigênio resultando em 11g de gás carbônico (CO2) ou;
• 6g de carbono (C) que se unem com 16 g de oxigênio, resultando em 22 g de gás carbônico (CO2).

Logo, temos a razão de 2 para todos eles (se multiplicarmos cada elemento pelo número 2). Ou seja, os números se modificaram, no entanto, a proporção entre eles é a mesma (3:8:11) e (6:16:22).

Saiba mais sobre:

• Propriedades gerais da matéria
• Estequiometria
• Balanceamento de equações químicas
• Exercícios sobre balanceamento de equações químicas

Exercício Resolvido: Caiu no Vestibular!

(UEFS-2011) Com objetivo de comprovar a Lei de Conservação das Massas em uma reação química — Lei de Lavoisier —, um béquer de 125,0mL, contendo uma solução diluída de ácido sulfúrico, H2SO4(aq), foi pesado juntamente com um vidro de relógio, contendo pequena quantidade de carbonato de potássio, K2CO3(s), que, em seguida, foi adicionado à solução ácida. Terminada a reação, o béquer com a solução e o vidro de relógio vazio foram pesados, verificando-se que a massa final, no experimento, foi menor que a massa inicial.
Considerando-se a realização desse experimento, a conclusão correta para a diferença verificada entre as massas final e inicial é

a) a Lei de Lavoisier não é válida para reações realizadas em soluções aquosas.
b) a Lei de Lavoisier só se aplica a sistemas que estejam nas condições normais de temperatura e de pressão.
c) a condição para a comprovação da Lei de Conservação das Massas é que o sistema em estudo esteja fechado.
d) o excesso de um dos reagentes não foi levado em consideração, inviabilizando a comprovação da Lei de Lavoisier.
e) a massa dos produtos de uma reação química só é igual à massa dos reagentes quando estes estão no mesmo estado físico.

Ver Resposta

Alternativa c) a condição para a comprovação da Lei de Conservação das Massas é que o sistema em estudo esteja fechado.

Licenciada em Ciências Biológicas (2010) e Mestre em Biotecnologia e Recursos Naturais pela Universidade do Estado do Amazonas/UEA (2015). Doutoranda em Biodiversidade e Biotecnologia pela UEA.

No caso de problemas unidimensionais, o conhecimento de uma grandeza conservada permite, em geral, resolver o problema. Foi assim que pudemos determinar a equação horária da posição de um oscilador harmônico, por exemplo. Neste caso em particular a equação de movimento, proveniente da segunda lei de Newton tem uma forma relativamente simples, e o problema poderia ser resolvido dessa forma.

Contudo, muitas vezes a equação de Newton tem uma forma que não facilita sua solução. Nessas situações, conhecer leis de conservação pode auxiliar nessa tarefa. 

No caso do sistema massa-mola (ou do pêndulo simples) temos que

Isolando dx/dt

e integrando,

onde a amplitude depende da energia E inicialmente fornecida ao sistema.

De fato, inicialmente

Logo

Desse modo a lei de conservação associada à energia foi capaz de permitir-nos resolver o problema e determinar o comportamento exato do sistema, oscilando harmonicamente.

Como

temos

e

De fato, notamos que x e p formam uma elipse descrita por

A equação acima define uma elipse.

Tomando-se:

temos um circulo de raio sqrt(E)

Na figura abaixo mostramos a trajetórias de movimentos equivalentes e que diferem apenas pela energia inicial dada. Nos casos em que se dá mais energia a amplitude do movimento é maior, como era de se esperar.

A figura acima mostra as possíveis trajetórias que compõem o espaço de fase. Note que o corpo não é livre para assumir qualquer configuração do espaço de fase. A coisa que esta restringindo o movimento a ser bem comportado é a lei de conservação de energia, válida neste exemplo.

V (x) = cosh (x)

No caso de um potencial que depende da posição por meio de uma função cosseno hiperbólico, temos um comportamento similar ao do oscilador harmônico.

Abaixo mostramos o diagrama de espaço de fase para esse problema e observamos que, embora as curvas não sejam elipses, novamente temos curvas fechadas para cada valor de energia dada inicialmente.

Aqui

é sempre positivo desde que se dê uma energia inicial mínima. 

V(x) = cos (x)

Finalmente tomamos como exemplo um potencial harmônico que depende da posição como um cosseno trigonométrico.

0<p^2=cos(x)+(E-1)<E

(Para baixas energias há restrições em x, que fica restrito a uma faixa, e p também fica limitado)

(Para altas energias há restrições em p, que fica restrito a uma faixa, embora x possa ser qualquer)

Qual e a importância da Lei da Conservação da massa?

Qual e a importância da Lei da Conservação das Massas de Lavoisier para a realização de cálculos Estequiométricos?

O que afirma a lei da conservação da massa?

Qual e a importância das leis ponderais?